公布日：2022.07.05
申請日：2022.04.19
分類號：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理方法與系統(tǒng)，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：待處理污水進入?yún)捬鯀^(qū)，厭氧區(qū)出水進入碳提取區(qū)；在碳提取區(qū)中所得上清液進入自養(yǎng)IFAS區(qū)，所得污泥從碳提取區(qū)輸送到缺氧IFAS區(qū)；自氧IFAS區(qū)出水進入自養(yǎng)菌回收區(qū)，自養(yǎng)IFAS區(qū)脫落生物膜回流至自養(yǎng)IFAS區(qū)，缺氧IFAS區(qū)出水進入二沉區(qū)。污泥超越管路保證了普通活性污泥不經(jīng)過自養(yǎng)IFAS區(qū)，既有利于厭氧氨氧化菌富集，也從根本上避免了普通活性污泥中內(nèi)碳源的損耗。自養(yǎng)菌回收區(qū)保證了自養(yǎng)IFAS區(qū)脫落生物膜的回收，實現(xiàn)了自養(yǎng)脫氮功能菌群的平衡。本發(fā)明方法具有脫氮效果優(yōu)、硝化效果優(yōu)及占地省等優(yōu)點。
權(quán)利要求書
1.一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理方法，其特征在于，依次包括以下步驟：a、將待處理污水通入?yún)捬鯀^(qū)，通過厭氧區(qū)主要進行活性污泥內(nèi)碳源的合成及磷素釋放，厭氧區(qū)HRT為1-2h；b、厭氧區(qū)出水進入連接在其后的碳提取區(qū)；在碳提取區(qū)對厭氧區(qū)的泥水混合液進行強化固液分離，分離所得上清液進入連接在碳提取區(qū)之后的自養(yǎng)IFAS區(qū)，分離所得污泥從碳提取區(qū)底部的出口端排出，經(jīng)過連接有污泥超越泵的管路將其輸送到缺氧IFAS區(qū)，將COD以活性污泥形式轉(zhuǎn)移至缺氧IFAS區(qū)；通過向碳提取區(qū)投加磁粉來分離泥水混合液；所述的碳提取區(qū)的HRT為0.4-0.6h，表面水力負荷≥5m3/m2/h，固體通量≥20kg/m2/h，出水SS≤50mg/L，COD損失率＜30%；c、自養(yǎng)IFAS區(qū)通過投加懸浮級載體，在生物膜外層和內(nèi)層分別富集好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌，自養(yǎng)IFAS區(qū)滿足：氨氧化率為80-90%，同時出水亞氮≥2mg/L；若不滿足上述條件時，通過投加5mg/L鹽酸羥胺予以實現(xiàn)，待系統(tǒng)亞氮濃度≥4mg/L時停止投加；同時將自養(yǎng)IFAS區(qū)懸浮載體生物膜厚度控制在400-1000μm；所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)按照設(shè)計硝化HRT的80-90%設(shè)計，通過攔截篩網(wǎng)設(shè)置分級≥2級，最后一級出水SS≤150mg/L；d、自養(yǎng)IFAS區(qū)出水進入自養(yǎng)菌回收區(qū)，開啟連接在自養(yǎng)菌回收區(qū)和自養(yǎng)IFAS區(qū)之間污泥內(nèi)回流管路上的污泥內(nèi)回流泵，回流比為10%-20%，污泥從自養(yǎng)菌回收區(qū)回流至自養(yǎng)IFAS區(qū)，出水上清液進入缺氧IFAS區(qū)；所述的自養(yǎng)菌回收區(qū)HRT為0.2-0.4h，通過向其中投加磁粉強化出水SS沉降效果，確保出水SS≤50mg/L；e、缺氧IFAS區(qū)進行內(nèi)源短程反硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)和內(nèi)源反硝化除磷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理方法，其特征在于：所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)和缺氧IFAS區(qū)的懸浮載體有效比表面積≥620m2/m3，空隙率＞90%，30%≤填充率＜67%，自養(yǎng)IFAS區(qū)和缺氧IFAS區(qū)的懸浮載體密度均為0.97-1.03g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理方法，其特征在于：在所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)、缺氧IFAS區(qū)的出水端均設(shè)置有攔截篩網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理方法，其特征在于：在所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)的底部安裝有曝氣管路，在所述的厭氧區(qū)、缺氧IFAS區(qū)安裝有潛水攪拌器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理方法，其對現(xiàn)有AOA污水處理工藝進行重新設(shè)計，通過厭氧區(qū)實現(xiàn)內(nèi)碳源的合成及聚磷的水解，通過碳提取區(qū)實現(xiàn)厭氧區(qū)混合液的泥水分離，上清液進入自養(yǎng)IFAS區(qū)，污泥由碳提取區(qū)轉(zhuǎn)移至缺氧IFAS區(qū)，在自養(yǎng)IFAS區(qū)通過投加懸浮載體，在生物膜外層和內(nèi)層分別富集好氧氨氧化菌(AOB)和厭氧氨氧化菌(AnAOB)，自養(yǎng)菌回收區(qū)設(shè)置污泥自回流管路，使上清液進入缺氧IFAS區(qū)，污泥由自養(yǎng)菌回收區(qū)底部流向自養(yǎng)IFAS區(qū)進水端，實現(xiàn)對于自養(yǎng)IFAS區(qū)核心菌種的回收。該方法作為一個整體，具有脫氮效果優(yōu)、硝化效果優(yōu)及占地省等優(yōu)點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理方法，依次包括以下步驟：
a、將待處理污水通入?yún)捬鯀^(qū)，通過厭氧區(qū)主要進行活性污泥內(nèi)碳源的合成及磷素釋放，厭氧區(qū)HRT為1-2h；
b、厭氧區(qū)出水進入連接在其后的碳提取區(qū)；在碳提取區(qū)對厭氧區(qū)的泥水混合液進行強化固液分離，分離所得上清液進入連接在碳提取區(qū)之后的自養(yǎng)IFAS區(qū)，分離所得污泥從碳提取區(qū)底部的出口端排出，經(jīng)過連接有污泥超越泵的管路將其輸送到缺氧IFAS區(qū)，將COD以活性污泥形式轉(zhuǎn)移至缺氧IFAS區(qū)；
所述的碳提取區(qū)的HRT為0.4-0.6h，表面水力負荷≥5m3/m2/h，固體通量≥20kg/m2/h，出水SS≤50mg/L，COD損失率＜30％；
c、自養(yǎng)IFAS區(qū)通過投加懸浮級載體，在生物膜外層和內(nèi)層分別富集好氧氨氧化菌和厭氧氨氧化菌，自養(yǎng)IFAS區(qū)滿足：氨氧化率為80-90％，同時出水亞氮≥2mg/L；
若不滿足上述條件時，通過投加5mg/L鹽酸羥胺予以實現(xiàn)，待系統(tǒng)亞氮濃度≥4mg/L時停止投加；同時將自養(yǎng)IFAS區(qū)懸浮載體生物膜厚度控制在400-1000μm；
所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)按照設(shè)計硝化HRT的80-90％設(shè)計，通過攔截篩網(wǎng)設(shè)置分級≥2級，最后一級出水SS≤150mg/L；
d、自養(yǎng)IFAS區(qū)出水進入自養(yǎng)菌回收區(qū)，開啟連接在自養(yǎng)菌回收區(qū)和自養(yǎng)IFAS區(qū)之間污泥內(nèi)回流管路上的污泥內(nèi)回流泵，回流比為10％-20％，污泥從自養(yǎng)菌回收區(qū)回流至自養(yǎng)IFAS區(qū)，出水上清液進入缺氧IFAS區(qū)；
所述的自養(yǎng)菌回收區(qū)HRT為0.2-0.4h，通過向其中投加磁粉強化出水SS沉降效果，確保出水SS≤50mg/L；
e、缺氧IFAS區(qū)進行內(nèi)源短程反硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)和內(nèi)源反硝化除磷。
上述技術(shù)方案直接帶來的有益技術(shù)效果為：
通過碳提取區(qū)可實現(xiàn)超快的泥水分離效果，上清液進入自養(yǎng)IFAS區(qū)，污泥超越進入缺氧IFAS區(qū)；脫氮由自養(yǎng)IFAS區(qū)和缺氧IFAS區(qū)共同承擔，且主脫氮區(qū)采用泥膜復(fù)合工藝，可降低缺氧IFAS區(qū)脫氮壓力，活性污泥通過超越進入缺氧IFAS區(qū)，避免了普通活性污泥中內(nèi)碳源的損耗，可維持高效的脫氮效果。
作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)和缺氧IFAS區(qū)的懸浮載體有效比表面積≥620m2/m3，空隙率＞90％，30％≤填充率＜67％，自養(yǎng)IFAS區(qū)和缺氧IFAS區(qū)的懸浮載體密度均為0.97-1.03g/cm3。
作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，在所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)、缺氧IFAS區(qū)的出水端均設(shè)置有攔截篩網(wǎng)。
進一步優(yōu)選，在所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)的底部安裝有曝氣管路，在所述的厭氧區(qū)、缺氧IFAS區(qū)安裝有潛水攪拌器。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種AOA耦合高效自養(yǎng)脫氮水處理處理系統(tǒng)，所述的反應(yīng)池依次劃分為厭氧區(qū)、碳提取區(qū)、自養(yǎng)IFAS區(qū)、自養(yǎng)菌回收區(qū)、缺氧IFAS區(qū)及二沉區(qū)；
所述的碳提取區(qū)的底部的出口端連接有污泥超越管路，所述的污泥超越管路的另一端連接在所述的缺氧IFAS區(qū)，通過所述的污泥超越管路將碳提取區(qū)沉降所得污泥輸送至缺氧IFAS區(qū)的底部；
所述的二沉區(qū)的出口端設(shè)置有污泥外回流管路，所述的污泥外回流管路的另一端連接在所述的厭氧區(qū)，通過所述的污泥外回流管路將二沉區(qū)所得部分污泥回流至厭氧區(qū)；
所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)和自養(yǎng)菌回收區(qū)設(shè)置有污泥內(nèi)回流管路，通過所述的污泥內(nèi)回流管路將自養(yǎng)IFAS區(qū)脫落生物膜從自養(yǎng)菌回收區(qū)回流至自養(yǎng)IFAS區(qū)；
所述的厭氧區(qū)用于對活性污泥內(nèi)碳源的合成及磷素進行釋放，所述的厭氧區(qū)的HRT為1-2h；
所述的碳提取區(qū)的HRT為0.4-0.6h，表面水力負荷≥5m3/m2/h，固體通量≥20kg/m2/h，出水SS≤50mg/L，COD損失率＜30％；
所述的自養(yǎng)IFAS區(qū)按照設(shè)計硝化HRT的80-90％設(shè)計，通過攔截篩網(wǎng)設(shè)置分級≥2級，最后一級出水SS≤150mg/L；
所述的自養(yǎng)菌回收區(qū)HRT為0.2-0.4h；通過投加磁粉強化出水SS沉降效果，保證出水SS≤50mg/L；
所述的缺氧IFAS區(qū)按照設(shè)計硝化HRT的20-30％設(shè)計。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明帶來了以下有益技術(shù)效果：
1)脫氮效果優(yōu)，脫氮由自養(yǎng)IFAS區(qū)和缺氧IFAS區(qū)共同承擔。首先，主脫氮區(qū)采用泥膜復(fù)合工藝，將短程硝化與厭氧氨氧化耦合于同一反應(yīng)器中進行脫氮，起到削減氮素負荷的作用，降低了缺氧區(qū)脫氮壓力；其次，通過對厭氧區(qū)后的碳提取區(qū)藝實現(xiàn)泥水分離，保證了普通活性污泥不經(jīng)過自養(yǎng)IFAS區(qū)，既有利于厭氧氨氧化菌富集，也從根本上避免了普通活性污泥中內(nèi)碳源的損耗，為缺氧IFAS區(qū)實現(xiàn)高效的內(nèi)源反硝化脫氮除磷效果奠定了基礎(chǔ)；最后，缺氧IFAS區(qū)采用泥膜復(fù)合工藝，通過短程反硝化與厭氧氨氧化進行脫氮，可以進一步降低脫氮對于碳源的限制。最低可在進水C/N≤2的基礎(chǔ)上實現(xiàn)出水TN穩(wěn)定低于10mg/L，優(yōu)化運行后可進一步降至5mg/L。
2)脫氮效果穩(wěn)定，針對自養(yǎng)IFAS區(qū)厭氧氨氧化難以長期穩(wěn)定運行，通過大量試驗研究，形成了基于污泥自回流平衡自養(yǎng)脫氮功能菌群，羥胺投加維持系統(tǒng)穩(wěn)定高效，生物膜厚度控制實現(xiàn)高效傳質(zhì)傳氧，有效的保證了其脫氮效果。
3)硝化效果優(yōu)，針對活性污泥系統(tǒng)硝化效率低的問題，氨氮去除由自養(yǎng)IFAS區(qū)和缺氧IFAS區(qū)共同承擔，自養(yǎng)IFAS區(qū)通過短程硝化與厭氧氨氧化實現(xiàn)主要的脫氨功能，而缺氧IFAS區(qū)針對自養(yǎng)IFAS區(qū)出水攜帶的少量氨氮及污泥超越導(dǎo)致的部分氨氮，同時耦合短程反硝化進行針對性脫氮，可實現(xiàn)系統(tǒng)氨氮去除率>95％，通過優(yōu)化調(diào)整可實現(xiàn)出水氨氮<0.5mg/L。
4)占地省，主脫氨區(qū)和脫氮區(qū)均由自養(yǎng)IFAS區(qū)承擔，其采用基于污泥自回流的IFAS工藝，負荷更高，而缺氧IFAS區(qū)采用泥膜復(fù)合工藝，其處理負荷也較傳統(tǒng)活性污泥法更高，從而起到顯著的節(jié)地效果，整個工藝流程合計HRT僅需傳統(tǒng)污水處理工藝HRT的60％以下。
（發(fā)明人：吳迪;韓文杰;王玉敏;顧瑞環(huán);周家中;田海成;杜強強;楊忠啟;紀庚好;徐康康）
