公布日：2022.08.30
申請(qǐng)日：2022.06.14
分類號(hào)：C02F3/30(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝。其主要是微生物在高污泥濃度、低溶解氧、低硝態(tài)氮濃度和缺乏有機(jī)物的環(huán)境下，通過內(nèi)源反硝化，利用自身原生質(zhì)將二次沉淀池回流的底部沉積污泥中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)饣虬睔馊コ�；缺氧池A中，污泥中的反硝化細(xì)菌利用進(jìn)水碳源，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�；另外通過控制缺氧池B的碳源投加量，進(jìn)一步強(qiáng)化生物池脫氮效率。與傳統(tǒng)的工藝相比，內(nèi)源反硝化過程不消耗進(jìn)水碳源，在處理同等量的污水時(shí)，該工藝通過開發(fā)內(nèi)碳源提高生物池硝態(tài)氮的去除率；在缺氧池B進(jìn)一步反硝化去除硝態(tài)氮，可以進(jìn)行深度脫氮；工藝調(diào)控簡(jiǎn)單，節(jié)省藥劑使用成本，提高生物池硝態(tài)氮去除率，具有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝，其特征在于，采用的處理單元包括沿污水流向依次連通的缺氧池A、厭氧池、好氧池、缺氧池B、末端好氧池、二次沉淀池，在所述缺氧池A的前段連通有內(nèi)源反硝化池，在所述二次沉淀池和內(nèi)源反硝化池之間設(shè)有外回流通道，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內(nèi)源反硝化池中。
2.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝，其特征在于：具體包括以下步驟：S1：在內(nèi)源反硝化池中培養(yǎng)反硝化菌，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內(nèi)源反硝化池中，利用反硝化細(xì)菌將污水中的硝態(tài)氮通過反硝化處理轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，使�?nèi)源反硝化池排出的污水中硝態(tài)氮濃度為0.5-2.5mg/L；S2：將步驟S1中經(jīng)過內(nèi)源反硝化處理后得到的低硝態(tài)氮濃度、缺乏有機(jī)物的污水引入到缺氧池A，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細(xì)菌將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，其中污水在缺氧池A內(nèi)的停留時(shí)間為1.0h；S3：將步驟S2中經(jīng)過反硝化處理后得到的污水引入到厭氧池，其中污水在厭氧池的水力停留時(shí)間為7.0h，厭氧池內(nèi)的pH值范圍在7.0-8.5之間；S4：將步驟S3中經(jīng)過厭氧處理后的污水引入好氧池，在好氧的環(huán)境下利用好氧池中培養(yǎng)的硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，污水在好氧池內(nèi)的停留時(shí)間為12h，好氧池內(nèi)的pH值范圍在7.0-8.5之間，通過鼓風(fēng)曝氣控制溶解氧濃度在2mg/L-5mg/L，反應(yīng)溫度為15-30℃；S5：將步驟S4中經(jīng)過硝化反應(yīng)的污水引入缺氧池B，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細(xì)菌將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，進(jìn)一步降低生物池出水中的硝態(tài)氮濃度，缺氧池B反應(yīng)溫度為15-30℃，溶解氧濃度不超過0.5mg/L，缺氧池B進(jìn)口處污水中的硝態(tài)氮濃度為8-10mg/L，水力停留時(shí)間為2.0h。
3.如權(quán)利要求2所述的強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝，其特征在于：在所述步驟S1中，污水在內(nèi)源反硝化池內(nèi)的停留時(shí)間為1.0h，回流至內(nèi)源反硝化池的污泥濃度控制在13000mg/L左右，并在內(nèi)源反硝化池中設(shè)攪拌器，以使回流的污泥在池內(nèi)充分混合反應(yīng)。
4.如權(quán)利要求2所述的強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝，其特征在于：在缺氧池A上設(shè)有預(yù)處理污水進(jìn)口，在缺氧池A和好氧池之間設(shè)有內(nèi)回流通道，好氧池中的污水通過內(nèi)回流通道回流至缺氧池A中，以使污水在缺氧池A中進(jìn)行反硝化，并在缺氧池A設(shè)攪拌器保證污水和污泥充分混合反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求2所述的強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝，其特征在于：在步驟S5中的缺氧池B上設(shè)有應(yīng)急碳源投加管路。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)現(xiàn)狀分析，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝，能夠提高進(jìn)水碳源的利用率和污水生物脫氮的效率，生物池出水硝態(tài)氮明顯降低，可有效解決高排放標(biāo)準(zhǔn)下，處理低碳氮比污水總氮達(dá)標(biāo)困難的問題。本發(fā)明適用于有強(qiáng)化脫氮需求的城鎮(zhèn)污水廠的新建和改造，也適用于對(duì)生化性較好的工業(yè)廢水的脫氮處理。
本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：設(shè)計(jì)一種強(qiáng)化污水處理生物池的脫氮工藝，其處理單元包括沿污水流向依次連通的缺氧池A、厭氧池、好氧池、缺氧池B、末端好氧池、二次沉淀池，在所述缺氧池A的前段連通有內(nèi)源反硝化池，在所述二次沉淀池和內(nèi)源反硝化池之間設(shè)有外回流通道，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內(nèi)源反硝化池中，進(jìn)一步的改變外回流液、預(yù)處理污水進(jìn)入內(nèi)源反硝化池和缺氧池A的比例，保持適宜反硝化菌生長(zhǎng)的污泥濃度，優(yōu)化內(nèi)碳源的分配利用，保證脫氮效果。
具體包括以下步驟：
S1：在內(nèi)源反硝化池中培養(yǎng)反硝化菌，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內(nèi)源反硝化池中，利用反硝化細(xì)菌將污水中的硝態(tài)氮通過反硝化處理轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓箖?nèi)源反硝化池排出的污水中硝態(tài)氮濃度為0.5-2.5mg/L；
污水在內(nèi)源反硝化池內(nèi)的停留時(shí)間為1.0h，內(nèi)源反硝化池的溫度在15-25℃，pH值控制在7.5-8.5之間，回流至內(nèi)源反硝化池的污泥濃度控制在13000mg/L，并在內(nèi)源反硝化池中設(shè)攪拌器，以使回流的污泥在池內(nèi)充分混合反應(yīng)。攪拌通常采用機(jī)械或水力攪拌方式，不采用空氣攪拌以避免引入溶解氧。通常情況下，內(nèi)源反硝化池硝態(tài)氮濃度為6-10mg/L，溶解氧濃度為0.2mg/L以下，而內(nèi)源反硝化池的水力停留時(shí)間根據(jù)污泥濃度、污染物濃度、水溫等因素來設(shè)計(jì)。
其中，內(nèi)源反硝化脫氮，是指在污水中缺乏底物的情況下，反硝化菌依靠?jī)?nèi)源呼吸作用消耗自身原生質(zhì)進(jìn)行反硝化反應(yīng)。內(nèi)源反硝化池內(nèi)的反應(yīng)是，微生物在高污泥濃度、低溶解氧、低硝態(tài)氮濃度和缺乏有機(jī)物的環(huán)境下，通過內(nèi)源反硝化，利用自身原生質(zhì)(糖原、胞外聚合物等)將二次沉淀池回流的污泥中含有的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馊コＴ趦?nèi)源反硝化池內(nèi)，去除的是二次沉淀池底部未反應(yīng)完全的硝態(tài)氮，有機(jī)物主要以糖原和胞外聚合物形式存在，微生物在不消耗進(jìn)水碳源和外加碳源的條件下，將硝態(tài)氮濃度進(jìn)一步降低，提高進(jìn)水碳源的綜合利用率和反硝化效率。
S2：將步驟S1中經(jīng)過內(nèi)源反硝化處理后得到的低硝態(tài)氮濃度、缺乏有機(jī)物的污水引入到缺氧池A，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細(xì)菌將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓?/p>
其中，缺氧環(huán)境是由回流的好氧池混合液和進(jìn)入的預(yù)處理污水、以及內(nèi)源反硝化池引入的污水共同構(gòu)成，其中污水在缺氧池A內(nèi)的停留時(shí)間為1.0h，缺氧池A中的pH值范圍在7.0-8.5之間，ORP控制在-100--200mV，反應(yīng)溫度為15-30℃；
S3：將步驟S2中經(jīng)過反硝化處理后得到的污水引入到厭氧池，其中污水在厭氧池的水力停留時(shí)間為7.0h，厭氧池內(nèi)的pH值范圍在7.0-8.5之間；
通常情況下，厭氧池內(nèi)要求溶解氧小于0.2mg/L，硝態(tài)氮濃度小于0.5mg/L，過高的溶解氧和硝態(tài)氮濃度將抑制微生物的厭氧反應(yīng)。
S4：將步驟S3中經(jīng)過厭氧處理后的污水引入好氧池，在好氧的環(huán)境下利用好氧池中培養(yǎng)的硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，污水在好氧池內(nèi)的停留時(shí)間為12h，好氧池內(nèi)的pH值范圍在7.0-8.5之間，溶解氧濃度在2mg/L-5mg/L，反應(yīng)溫度為15-30℃；
其中，好氧池采用鼓風(fēng)曝氣的方式進(jìn)行充氧和攪拌。硝化菌在有氧條件下，將污水中的氨氮氧化為硝態(tài)氮，富含硝態(tài)氮的混合液被稱為硝化液，進(jìn)一步去除水中的有機(jī)物、氨氮。通常情況下，硝化菌是自養(yǎng)菌。好氧池的設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間根據(jù)污泥濃度、污染物濃度、水溫、出水要求等因素來選擇。
S5：將步驟S4中經(jīng)過硝化反應(yīng)的污水引入缺氧池B，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細(xì)菌將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，進(jìn)一步降低生物池出水中的硝態(tài)氮濃度，缺氧池B反應(yīng)溫度為15-30℃，溶解氧不超過0.5mg/L，缺氧池B進(jìn)口處污水中的硝態(tài)氮濃度為8-10mg/L，水力停留時(shí)間為2.0h。
其中，缺氧池B內(nèi)通過機(jī)械、水力等攪拌進(jìn)行混合反應(yīng)。缺氧池B內(nèi)的反應(yīng)是反硝化菌將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，進(jìn)一步降低污水中的硝態(tài)氮濃度。與傳統(tǒng)A2/O工藝相比，本發(fā)明中的有機(jī)物、氨氮大部分已經(jīng)在缺氧池B前段的工藝被去除，缺氧池B的作用是更徹底地去除水中的污染物。當(dāng)預(yù)處理污水水質(zhì)較好，污染物含量較低時(shí)，可以減少缺氧池的停留時(shí)間，當(dāng)原水總氮偏高時(shí)，可以通過控制缺氧池B的停留時(shí)間，進(jìn)一步保證出水總氮的達(dá)標(biāo)。缺氧池B的設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間根據(jù)污染物濃度、水溫、出水要求等因素來選擇。
進(jìn)一步的，在缺氧池A上設(shè)有預(yù)處理污水進(jìn)口，在缺氧池A和好氧池之間設(shè)有內(nèi)回流通道，好氧池中的污水通過內(nèi)回流通道回流至缺氧池A中，以使污水在缺氧池A中進(jìn)行反硝化，并在缺氧池A設(shè)攪拌器保證污水和污泥充分混合反應(yīng)。
以上技術(shù)方案中，經(jīng)過好氧池反應(yīng)的硝化液經(jīng)過內(nèi)回流通道回流至缺氧池A中，回流方式可以是好氧池到缺氧池A的管道、渠道、穿孔墻等形式。硝化液回流比根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，內(nèi)回流比為300％。缺氧池A內(nèi)通過機(jī)械、水力等攪拌進(jìn)行混合、反應(yīng)。缺氧池A內(nèi)的反應(yīng)利用預(yù)處理污水中的有機(jī)物做為電子供體，使反硝化菌將好氧回流的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/p>
進(jìn)一步的，在步驟S5中的缺氧池B上設(shè)有應(yīng)急碳源投加管路。
以上技術(shù)方案中，當(dāng)進(jìn)水總氮濃度偏高時(shí)設(shè)置應(yīng)急碳源投加管路，可以實(shí)現(xiàn)高效強(qiáng)化脫氮。
本發(fā)明的有益效果在于：
1.本發(fā)明所述工藝中，利用內(nèi)源反硝化使回流污泥中的硝態(tài)氮反硝化效率提高，從而提高生物池出水的總氮去除率。一定范圍內(nèi)，單位池容的內(nèi)源反硝化率隨外回流的污泥濃度明顯提高。缺氧池B出水硝態(tài)氮顯著降低，在消耗等量進(jìn)水碳源的基礎(chǔ)上提高總氮(TN)的去除率，內(nèi)源反硝化池出水硝態(tài)氮濃度能夠降低至0.5-2.5mg/L。按照去除1g硝態(tài)氮消耗2.86gBOD5，假定內(nèi)源反硝化池進(jìn)水硝態(tài)氮為6mg/L，相當(dāng)于處理1L污水節(jié)約碳源約12-14mg。與現(xiàn)有的A2O工藝相比，本發(fā)明在不依靠外界碳源和不增加建設(shè)成本的條件下，能夠穩(wěn)定、高效地去除回流污泥中的硝態(tài)氮，降低運(yùn)行成本。與現(xiàn)有的JHB工藝相比，本發(fā)明可以節(jié)省一部分進(jìn)水中的碳源，用于后續(xù)的缺氧池生化反應(yīng)，提升生物池的脫氮效果。
2.本發(fā)明所述工藝好氧池的硝化效率高；二沉池回流污泥至內(nèi)源反硝化池內(nèi)，使微生物消耗體內(nèi)原生質(zhì)去除硝態(tài)氮，同時(shí)充分利用內(nèi)碳源進(jìn)行脫氮反應(yīng)，為后續(xù)單元硝化菌提供合適的生存環(huán)境，缺氧、厭氧、好氧環(huán)境的交替變換可以避免以微絲菌過量繁殖而發(fā)生的污泥膨脹。
3.本發(fā)明所述工藝中的缺氧池B是本發(fā)明的一個(gè)重要擴(kuò)展，在缺氧池B設(shè)置外加碳源管路，作為應(yīng)急高效脫氮設(shè)施，保證生物池的脫氮效果。
（發(fā)明人：周繼昌;周曉紅;丁秀峰;任彬;張川渝;王賓;丁鎮(zhèn);史振濤;付淼磊;喬雅琪;湛鵬飛;魏星;王勇;郭潔;簡(jiǎn)洋洋;趙巖）
