公布日：2022.08.12
申請日：2022.04.24
分類號：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，包括水解反硝化池和好氧硝化池，所述水解反硝化池的污水出口通過出水管與所述好氧硝化池的進(jìn)污口連通，所述好氧硝化池的排污口通過回流管與所述水解反硝化池的污水入口連通；預(yù)處理后的污水以及從所述回流管回流的污水均通過所述污水入口進(jìn)入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌將污水中的有機(jī)固體顆粒物進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，生成揮發(fā)性脂肪酸以及對污水中有機(jī)氮物質(zhì)進(jìn)行氨化反應(yīng)生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述揮發(fā)性脂肪酸對污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而將污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮分解轉(zhuǎn)化成氮?dú)狻?/p>
權(quán)利要求書
1.一種低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，包括水解反硝化池和好氧硝化池，所述水解反硝化池的污水出口通過出水管與所述好氧硝化池的進(jìn)污口連通，所述好氧硝化池的排污口通過回流管與所述水解反硝化池的污水入口連通；預(yù)處理后的污水以及從所述回流管回流的污水均通過所述污水入口進(jìn)入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌將污水中的有機(jī)固體顆粒物進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，生成揮發(fā)性脂肪酸以及對污水中有機(jī)氮物質(zhì)進(jìn)行氨化反應(yīng)生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述揮發(fā)性脂肪酸對污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而將污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮分解轉(zhuǎn)化成氮?dú)�；�?jīng)水解反硝化后的污水通過所述進(jìn)污口進(jìn)入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中設(shè)置的填料表面生長的硝化菌、亞硝化菌和碳化菌，在曝氣好氧條件下對經(jīng)水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有機(jī)物進(jìn)行好氧硝化和碳化處理，使氨氮氧化成硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及使溶解性有機(jī)物氧化成二氧化碳、水，經(jīng)好氧硝化處理后的污水通過所述排污口排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，所述水解反硝化池為升流式污泥床反應(yīng)器，從下往上依次為設(shè)于底部的水解酸化區(qū)、設(shè)于中部的反硝化區(qū)以及設(shè)于上部的清水收集區(qū)；所述污水入口設(shè)于所述水解反硝化池的底部，所述污水出口設(shè)于所述水解反硝化池的上部；預(yù)處理后的污水以及從所述回流管回流的污水從所述污水入口進(jìn)入，并形成穩(wěn)定勻速升流式水力學(xué)流態(tài)，依次通過底部的水解酸化區(qū)、中部的反硝化區(qū)以及上部的清水收集區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于：所述水解酸化區(qū)設(shè)置高濃度污泥床，通過所述高濃度污泥床對污水中的有機(jī)固體顆粒物進(jìn)行截留以進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，從而生成作為高效脫氮所需的碳源的揮發(fā)性脂肪酸，并將污水中的有機(jī)氮物質(zhì)進(jìn)行氨化反應(yīng)生成氨氮；所述反硝化區(qū)設(shè)置提升式模塊化固定生物膜反硝化裝置，所述提升式模塊化固定生物膜反硝化裝置包括支撐框架以及安裝在所述支撐框架上的人工合成化纖生物填料，所述反硝化菌附著生長在所述人工合成化纖生物填料上形式穩(wěn)定生物膜；所述清水收集區(qū)設(shè)置集水管，經(jīng)底部水解酸化和中部反硝化脫氮后的污水進(jìn)入上部清水收集區(qū)，并通過所述集水器由污水出口排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，所述好氧硝化池為泥膜生物反應(yīng)器，包括收尾連通的至少兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，每個(gè)所述反應(yīng)區(qū)設(shè)置可提升式模塊化固定生物膜裝置，從而能夠延長污水從進(jìn)入到離開所述好氧硝化池的流動(dòng)路徑以使污水與每個(gè)可提升式模塊化固定生物膜裝置充分接觸反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，每一所述可提升式模塊化固定生物膜裝置包括不銹鋼方管框架，設(shè)于不銹鋼方管框架上的人工合成化纖生物填料及微孔曝氣管，所述微孔曝氣管位于所述人工合成化纖生物填料的下方；通過所述微孔曝氣管為污水進(jìn)行高效充氧，使所述好氧硝化池形成好氧條件，利用生長在人工合成化纖生物填料表面上的硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌與碳化細(xì)菌形成活性強(qiáng)、數(shù)量多、分解效率高的生物膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括沉淀池和污泥池，所述好氧硝化池的排污口通過排水管與所述沉淀池的入水口連通，經(jīng)過所述好氧硝化池處理后的污水通過所述排水管流至所述沉淀池以進(jìn)行泥水分離，從而實(shí)現(xiàn)污泥排放和處理后出水的排放；所述水解反硝化池和沉淀池分別與所述污泥池之間設(shè)置排泥管，定期排放水解反硝化池和沉淀池產(chǎn)生的老化剩余污泥至所述污泥池。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，所述水解反硝化池還設(shè)置在線的ORP計(jì)、DO儀、泥位計(jì)和PH計(jì)以監(jiān)測控制所述水解反硝化池的運(yùn)行條件；所述水解反硝化池的運(yùn)行條件為：底部的污泥床的污泥濃度為20-30g/l，污泥床高度1.5-2.5m，氧化還原電位為-100mV-+50mV，PH值5.5-6.5，上升流速為0.8-1.5m/h；中部的生物膜區(qū)生物量5-8g/l，溶解氧濃度為0.2-0.5mg/l，填料區(qū)高度2m，PH值6.0-7.0；總水力停留時(shí)間為7-10h，其中污水在污泥床區(qū)停留時(shí)間為3.5-5.0h，污水在生物膜區(qū)停留時(shí)間為3.0-4.0h，污水在清水區(qū)停留時(shí)間為0.5-1h。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，其特征在于，所述好氧硝化池設(shè)置在線的DO儀、污泥濃度計(jì)和PH計(jì)以監(jiān)測控制所述好氧硝化池的運(yùn)行條件；所述好氧硝化池的運(yùn)行條件為：生物填料填料率50-80％，池內(nèi)生物量3-5g/l，其中懸浮活性污泥濃度0.5-1.5g/l，生物膜生物量為2.0-3.5g/l，池內(nèi)溶解氧濃度為1.0-1.5mg/l，PH值6.5-7.5，水力停留時(shí)間為4-6h，硝化液回流比200-300％。
9.一種低溫污水脫氮處理方法，適用于包括水解反硝化池和好氧硝化池的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)中，且所述水解反硝化池的污水出口通過出水管與所述好氧硝化池的進(jìn)污口連通，所述好氧硝化池的排污口通過回流管與所述水解反硝化池的污水入口連通；其特征在于，所述低溫污水脫氮處理方法包括步驟：將預(yù)處理后的污水以及從所述回流管回流的污水均通過所述污水入口進(jìn)入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌將污水中的有機(jī)固體顆粒物進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，生成揮發(fā)性脂肪酸以及對污水中有機(jī)氮物質(zhì)進(jìn)行氨化反應(yīng)生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述揮發(fā)性脂肪酸對污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而將污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮分解轉(zhuǎn)化成氮?dú)�；將�?jīng)水解反硝化后的污水通過所述進(jìn)污口進(jìn)入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中設(shè)置的填料表面生長的硝化菌、亞硝化菌和碳化菌，在曝氣好氧條件下對經(jīng)水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有機(jī)物進(jìn)行好氧硝化和碳化處理，使氨氮氧化成硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及使溶解性有機(jī)物氧化成二氧化碳、水，經(jīng)好氧硝化處理后的污水通過所述排污口排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫污水脫氮處理方法，其特征在于，還包括步驟：將經(jīng)好氧硝化處理后的污水通過所述排污口排出并自流至沉淀池以進(jìn)行泥水分離，從而實(shí)現(xiàn)污泥排放和處理后出水的排放。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫污水脫氮處理系統(tǒng)及方法，其能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提供了一種低溫污水脫氮處理系統(tǒng)，包括水解反硝化池和好氧硝化池，所述水解反硝化池的污水出口通過出水管與所述好氧硝化池的進(jìn)污口連通，所述好氧硝化池的排污口通過回流管與所述水解反硝化池的污水入口連通；
預(yù)處理后的污水以及從所述回流管回流的污水均通過所述污水入口進(jìn)入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌將污水中的有機(jī)固體顆粒物進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，生成揮發(fā)性脂肪酸以及對污水中有機(jī)氮物質(zhì)進(jìn)行氨化反應(yīng)生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述揮發(fā)性脂肪酸對污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而將污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮分解轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓?/p>
經(jīng)水解反硝化后的污水通過所述進(jìn)污口進(jìn)入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中設(shè)置的填料表面生長的硝化菌、亞硝化菌和碳化菌，在曝氣好氧條件下對經(jīng)水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有機(jī)物進(jìn)行好氧硝化和碳化處理，使氨氮氧化成硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及使溶解性有機(jī)物氧化成二氧化碳、水，經(jīng)好氧硝化處理后的污水通過所述排污口排出。
較佳地，所述水解反硝化池為升流式污泥床反應(yīng)器，從下往上依次為設(shè)于底部的水解酸化區(qū)、設(shè)于中部的反硝化區(qū)以及設(shè)于上部的清水收集區(qū)；所述污水入口設(shè)于所述水解反硝化池的底部，所述污水出口設(shè)于所述水解反硝化池的上部；預(yù)處理后的污水以及從所述回流管回流的污水從所述污水入口進(jìn)入，并形成穩(wěn)定勻速升流式水力學(xué)流態(tài)，依次通過底部的水解酸化區(qū)、中部的反硝化區(qū)以及上部的清水收集區(qū)。
較佳地，所述水解酸化區(qū)設(shè)置高濃度污泥床，通過所述高濃度污泥床對污水中的有機(jī)固體顆粒物進(jìn)行截留以進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，從而生成作為高效脫氮所需的碳源的揮發(fā)性脂肪酸，并將污水中的有機(jī)氮物質(zhì)進(jìn)行氨化反應(yīng)生成氨氮；
所述反硝化區(qū)設(shè)置提升式模塊化固定生物膜反硝化裝置，所述提升式模塊化固定生物膜反硝化裝置包括支撐框架以及安裝在所述支撐框架上的人工合成化纖生物填料，所述反硝化菌附著生長在所述人工合成化纖生物填料上形式穩(wěn)定生物膜；
所述清水收集區(qū)設(shè)置集水管，經(jīng)底部水解酸化和中部反硝化脫氮后的污水進(jìn)入上部清水收集區(qū)，并通過所述集水器由污水出口排出。
較佳地，所述好氧硝化池為泥膜生物反應(yīng)器，包括收尾連通的至少兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，每個(gè)所述反應(yīng)區(qū)設(shè)置可提升式模塊化固定生物膜裝置，從而能夠延長污水從進(jìn)入到離開所述好氧硝化池的流動(dòng)路徑以使污水與每個(gè)可提升式模塊化固定生物膜裝置充分接觸反應(yīng)。
較佳地，每一所述可提升式模塊化固定生物膜裝置包括不銹鋼方管框架，設(shè)于不銹鋼方管框架上的人工合成化纖生物填料及微孔曝氣管，所述微孔曝氣管位于所述人工合成化纖生物填料的下方；通過所述微孔曝氣管為污水進(jìn)行高效充氧，使所述好氧硝化池形成好氧條件，利用生長在人工合成化纖生物填料表面上的硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌與碳化細(xì)菌形成活性強(qiáng)、數(shù)量多、分解效率高的生物膜。
較佳地，所述低溫污水脫氮處理系統(tǒng)還包括沉淀池和污泥池，所述好氧硝化池的排污口通過出水管與所述沉淀池的入水口連通，經(jīng)過所述好氧硝化池處理后的污水通過所述出水管流至所述沉淀池以進(jìn)行泥水分離，從而實(shí)現(xiàn)污泥排放和處理后出水的排放；所述水解反硝化池和沉淀池分別與所述污泥池之間設(shè)置排泥管，定期排放水解反硝化池和沉淀池產(chǎn)生的老化剩余污泥至所述污泥池。
較佳地，所述水解反硝化池還設(shè)置在線的ORP計(jì)、DO儀、泥位計(jì)和PH計(jì)以監(jiān)測控制所述水解反硝化池的運(yùn)行條件；所述水解反硝化池的運(yùn)行條件為：底部的污泥床的污泥濃度為20-30g/l，污泥床高度1.5-2.5m，氧化還原電位為-100mV-+50mV，PH值5.5-6.5，上升流速為0.8-1.5m/h；中部的生物膜區(qū)生物量5-8g/l，溶解氧濃度為0.2-0.5mg/l，填料區(qū)高度2m，PH值6.0-7.0；總水力停留時(shí)間為7-10h，其中污水在污泥床區(qū)停留時(shí)間為3.5-5.0h，污水在生物膜區(qū)停留時(shí)間為3.0-4.0h，污水在清水區(qū)停留時(shí)間為0.5-1h。
較佳地，所述好氧硝化池設(shè)置在線的DO儀、污泥濃度計(jì)和PH計(jì)以監(jiān)測控制所述好氧硝化池的運(yùn)行條件；所述好氧硝化池的運(yùn)行條件為：生物填料填料率50-80％，池內(nèi)生物量3-5g/l，其中懸浮活性污泥濃度0.5-1.5g/l，生物膜生物量為2.0-3.5g/l，池內(nèi)溶解氧濃度為1.0-1.5mg/l，PH值6.5-7.5，水力停留時(shí)間為4-6h，硝化液回流比200-300％。
本發(fā)明另一實(shí)施例對應(yīng)提供一種低溫污水脫氮處理方法，適用于包括水解反硝化池和好氧硝化池的低溫污水脫氮處理系統(tǒng)中，且所述水解反硝化池的污水出口通過出水管與所述好氧硝化池的進(jìn)污口連通，所述好氧硝化池的排污口通過回流管與所述水解反硝化池的污水入口連通；所述低溫污水脫氮處理方法包括步驟：
將預(yù)處理后的污水以及從所述回流管回流的污水均通過所述污水入口進(jìn)入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌將污水中的有機(jī)固體顆粒物進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，生成揮發(fā)性脂肪酸以及對污水中有機(jī)氮物質(zhì)進(jìn)行氨化反應(yīng)生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述揮發(fā)性脂肪酸對污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而將污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮分解轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓?/p>
將經(jīng)水解反硝化后的污水通過所述進(jìn)污口進(jìn)入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中設(shè)置的填料表面生長的硝化菌、亞硝化菌和碳化菌，在曝氣好氧條件下對經(jīng)水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有機(jī)物進(jìn)行好氧硝化和碳化處理，使氨氮氧化成硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以及使溶解性有機(jī)物氧化成二氧化碳、水，經(jīng)好氧硝化處理后的污水通過所述排污口排出。
較佳地，所述的低溫污水脫氮處理方法還包括步驟：
將經(jīng)好氧硝化處理后的污水通過所述排污口排出并自流至沉淀池以進(jìn)行泥水分離，從而實(shí)現(xiàn)污泥排放和處理后出水的排放。
本發(fā)明實(shí)施例主要采用開發(fā)污水內(nèi)碳源提供高效脫氮碳源以及藕合泥膜生物脫氮工藝，實(shí)現(xiàn)生活污水低溫高效穩(wěn)定脫氮。針對我國生活污水含有大量固體顆粒有機(jī)物，且現(xiàn)有污水處理工藝對固體顆粒有機(jī)物利用率低的現(xiàn)狀，本發(fā)明實(shí)施例利用水解酸化與反硝化的都需缺氧環(huán)境的共同特征，把水解酸化與反硝化耗合在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對污水中有機(jī)固體顆粒的攔截并進(jìn)行水解酸化產(chǎn)生大量揮發(fā)性脂肪酸，作為反硝化高效優(yōu)質(zhì)碳源，實(shí)現(xiàn)無須或少量投加外來碳源，充分利用污水內(nèi)碳源條件下的低溫高效脫氮。另外本發(fā)明實(shí)施例通過水解反硝化與好氧硝化分成兩個(gè)獨(dú)立反應(yīng)系統(tǒng)以及采用載體固定生物膜，實(shí)現(xiàn)硝化菌與反硝化菌分開獨(dú)立生長繁殖，解決傳統(tǒng)AO生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化菌共存條件下，產(chǎn)生相互抑制導(dǎo)致系統(tǒng)去除效率低，從而大幅提高硝化與反硝化去除效率，最終實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
與現(xiàn)有技術(shù)先比，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低溫污水脫氮處理系統(tǒng)及方法，具有如下技術(shù)效果：
1、水解反硝化池中水解酸化菌將污水中的溶解性有機(jī)物和固體顆粒有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物揮發(fā)性脂肪酸，如乙酸、丙酸等，為反硝化提供大量優(yōu)質(zhì)高效的內(nèi)部碳源，可實(shí)現(xiàn)無需外部碳源投加條件下低溫高效脫氮；并使污水中有機(jī)物大幅降低，為后續(xù)好氧硝化創(chuàng)造良好條件和降低充氧能耗、縮短反應(yīng)時(shí)間。同時(shí)兼厭菌把污水中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化分解轉(zhuǎn)化為氨氮。
2、水解反硝化池利用好氧硝化池出水回流，營造了有利于水解酸化菌和反硝化菌生存的缺氧環(huán)境，并提供大量硝態(tài)氮，為反硝化菌利用良好的缺氧環(huán)境以及有機(jī)物的高效供給條件下實(shí)現(xiàn)高效脫氮；水解酸化池是在缺氧條件下有利于水解酸化菌的生長，不利于產(chǎn)甲烷菌的生長，防止了小分子有機(jī)物進(jìn)一步降解為CO2，有效實(shí)現(xiàn)了小分子有機(jī)物揮發(fā)性脂肪酸的富集，減少內(nèi)碳源消耗損失。
3、水解反硝化池采用升流式的水力學(xué)流態(tài)，底部高濃度污泥床具有了良好的截留作用，實(shí)現(xiàn)對污水中有機(jī)固體顆粒物的截留，并促使微生物與基質(zhì)的充分混合接觸，保證較高的基質(zhì)降解效率，達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)酸。中部填料生物膜的反硝化菌，進(jìn)行快速充分利用污水中高效內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化脫氮，同時(shí)產(chǎn)堿、產(chǎn)氧，為后續(xù)好氧硝化反應(yīng)補(bǔ)充堿和氧，降低運(yùn)行成本。
4、好氧硝化池采用可提升式模塊化固定生物膜裝置，使自養(yǎng)型硝化菌與異養(yǎng)型碳化菌能附著生長在填料表面形成生物膜，實(shí)現(xiàn)了生長緩慢、世代周期長的硝化菌富集，提高了好氧硝化池的硝化菌數(shù)量，并使硝化菌與反硝化菌有效分離，從而達(dá)到提高硝化效率。
5、好氧硝化池采用可提升式模塊化固定生物膜裝置，使自養(yǎng)型硝化菌與異養(yǎng)型碳化菌能附著生長在填料表面形成生物膜，減少池內(nèi)懸浮生長的活性污泥數(shù)量，提高了曝氣充氧傳質(zhì)能力和效率，實(shí)現(xiàn)降低能耗。
6、好氧硝化池采用可提升式模塊化固定生物膜裝置，其集生物膜與曝氣充氧為一體，由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化模塊組成，解決傳統(tǒng)污水處理生物填料更換與曝氣充氧器檢修、更換需要水池排空才能操作的問題，實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)不影響處理?xiàng)l件下帶水檢修更換。
（發(fā)明人：練文標(biāo);潘振鵬;潘大良）
