公布日：2023.12.29
申請(qǐng)日：2023.11.03
分類號(hào)：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種高氨氮、低碳氮比的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、微氧亞硝化區(qū)、厭氧氨氧化區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)；預(yù)缺氧區(qū)設(shè)有污水進(jìn)水口，沉淀區(qū)設(shè)有污水出水口。預(yù)缺氧區(qū)與沉淀區(qū)相連，用于沉淀區(qū)產(chǎn)生的污泥回流至預(yù)缺氧區(qū)。本發(fā)明主要為一種新型脫氮除磷及去除有機(jī)物的工藝組合，針對(duì)高氨氮、低碳氮比廢水尤為適用，去除效果好，且可節(jié)能降耗、節(jié)省投資。所述各工藝段分別提出了主要功能、主要參數(shù)及控制條件的要求，在所述的控制條件下，該工藝可保證高效的脫氮效果。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種高氨氮、低碳氮比的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、微氧亞硝化區(qū)、厭氧氨氧化區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)；預(yù)缺氧區(qū)設(shè)有污水進(jìn)水口，沉淀區(qū)設(shè)有污水出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)缺氧區(qū)與沉淀區(qū)相連，用于沉淀區(qū)產(chǎn)生的污泥回流至預(yù)缺氧區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述厭氧區(qū)停留時(shí)間為1～2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述微氧亞硝化區(qū)設(shè)有曝氣單元，控制溶解氧為0.2～0.3mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述微氧亞硝化區(qū)的pH值控制在7.4～8.3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述厭氧氨氧化區(qū)的pH值控制在7.7～7.9。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述厭氧氨氧化區(qū)設(shè)有內(nèi)回流，回流比為300％～400％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述好氧區(qū)通過(guò)曝氣去除有機(jī)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀區(qū)用于泥水分離，污泥回流至預(yù)缺氧區(qū)，分離的污水從污水出水口排出。
10.一種利用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)進(jìn)行高氨氮、低碳氮比的廢水生物脫氮除磷處理方法，其特征在于，步驟包括：廢水進(jìn)入預(yù)缺氧區(qū)，與沉淀池回流的污泥反應(yīng)去除硝態(tài)氮；進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)生物除磷；進(jìn)入微氧亞硝化區(qū)，通過(guò)控制溶解氧、pH值、水力停留時(shí)間，將氨氧化控制在亞硝化階段；進(jìn)入?yún)捬醢毖趸瘏^(qū)，進(jìn)行生物脫氮，厭氧氨氧化區(qū)設(shè)有內(nèi)回流；進(jìn)入好氧區(qū)，通過(guò)曝氣去除有機(jī)物；進(jìn)入沉淀區(qū)，用于泥水分離，污泥回流至預(yù)缺氧區(qū)，分離的污水從污水出水口排出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)生化脫氮工藝的不足，提供一種高氨氮、低碳氮比的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，尤其適用于高氨氮、低碳氮比廢水的處理。該工藝可解決傳統(tǒng)工藝脫氮效果不佳，基建投資和運(yùn)行費(fèi)用高的問(wèn)題，并提出工藝的主要控制方式，以實(shí)現(xiàn)生化池各功能區(qū)內(nèi)微生物的高效培養(yǎng)。本發(fā)明工藝在脫氮的同時(shí)，同步考慮有機(jī)物的去除及除磷，為集生物脫氮除磷、有機(jī)物去除為一體的生化處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
本發(fā)明提供了一種高氨氮、低碳氮比的廢水生物脫氮除磷處理系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、微氧亞硝化區(qū)、厭氧氨氧化區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)；預(yù)缺氧區(qū)設(shè)有污水進(jìn)水口，沉淀區(qū)設(shè)有污水出水口。廢水從污水進(jìn)水口進(jìn)入，依次流過(guò)各個(gè)區(qū)域，最后從污水出水口流出。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述廢水為高氨氮、低碳氮比的廢水，進(jìn)水組分中包括較高濃度的氨氮、總氮，有機(jī)物CODcr、BOD5濃度較低，且碳氮比較低或是需外加碳源的廢水。相對(duì)于傳統(tǒng)生化工藝，本發(fā)明對(duì)此類廢水的處理有較強(qiáng)的適用性并有較好的處理效果。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述預(yù)缺氧區(qū)與沉淀區(qū)相連，用于沉淀區(qū)產(chǎn)生的污泥回流至預(yù)缺氧區(qū)。所述預(yù)缺氧區(qū)的主要作用是利用進(jìn)水中的有機(jī)物和活性污泥本身的有機(jī)物(內(nèi)源反硝化)徹底去除回流污泥中的硝態(tài)氮，與傳統(tǒng)A2O工藝相比，增加此區(qū)域，能更好的保證后續(xù)厭氧池運(yùn)行的穩(wěn)定性及生物除磷效果�；亓魑勰嘀泻邢鯌B(tài)氮，若直接進(jìn)入?yún)捬醭兀瑫?huì)影響厭氧池內(nèi)厭氧微生物包括聚磷菌的生長(zhǎng)及釋磷反應(yīng)，從而影響系統(tǒng)的除磷效果，因此增加此預(yù)缺氧段。預(yù)缺氧池停留時(shí)間設(shè)為0.5h。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明厭氧區(qū)主要作用為厭氧生物除磷段(厭氧區(qū)為厭氧釋磷段)，與好氧池相結(jié)合進(jìn)行生物除磷。厭氧區(qū)停留時(shí)間為1～2h。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明微氧亞硝化區(qū)，可通過(guò)控制溶解氧、pH值及水力停留時(shí)間等條件將氨氧化控制在亞硝化階段，與后續(xù)的厭氧氨氧化區(qū)相結(jié)合，組成一個(gè)新型的生物脫氮工藝。常規(guī)工藝好氧段主要為硝化菌，由于硝化菌群增殖速度慢，為維持系統(tǒng)內(nèi)較高的生物濃度，需較長(zhǎng)SRT，特別是在低溫冬季，因此造成系統(tǒng)HRT較長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷較低，反應(yīng)器面積大，從而增加了基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。所述微氧亞硝化池馴化培養(yǎng)的亞硝化菌，為該反應(yīng)池的優(yōu)勢(shì)菌種。其生長(zhǎng)速率明顯高于硝化菌，通過(guò)一些控制方式將硝化反應(yīng)控制在亞硝化階段，既節(jié)省反應(yīng)器容積，又能節(jié)省生化曝氣量，節(jié)能降耗。所述微氧亞硝化區(qū)設(shè)有曝氣單元，控制溶解氧為0.2～0.3mg/L。微氧亞硝化區(qū)的pH值控制在7.4～8.3，該pH值在污水進(jìn)入系統(tǒng)前調(diào)節(jié)，來(lái)水在進(jìn)入生化系統(tǒng)前pH值宜控制在7.5～8.0。
亞硝化反應(yīng)區(qū)：0.5NH4++0.75O2→0.5NO2-+H++0.5H2O
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明厭氧氨氧化區(qū)作為反硝化反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行生物脫氮，通過(guò)微氧亞硝化區(qū)將硝化反應(yīng)控制在亞硝化階段，使出水中的NH4+-N與NO2--N的比例為1：1，從而可以作為厭氧氨氧化區(qū)的進(jìn)水，在厭氧氨氧化區(qū)，NH4+-N與NO2--N按1：1的比例進(jìn)行脫氮反應(yīng)，為保證厭氧氨氧化區(qū)污泥濃度，需進(jìn)行混合液內(nèi)循環(huán)。厭氧氨氧化區(qū)采用厭氧氨氧化菌進(jìn)行反硝化脫氮，厭氧氨氧化菌為自氧菌，無(wú)需消耗碳源來(lái)維持反硝化，因此脫氮工藝幾乎不消耗碳源，針對(duì)低碳氮比廢水的處理有較大優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)脫氮反應(yīng)相比能節(jié)省大量的碳源。所述厭氧氨氧化區(qū)的pH值控制在7.7～7.9。厭氧氨氧化池采用UASB池型。所述厭氧氨氧化區(qū)設(shè)有內(nèi)回流，回流比為300％～400％，厭氧氨氧化區(qū)末端設(shè)置內(nèi)循環(huán)泵，將混合液回流至厭氧氨氧化區(qū)前端。
厭氧氨氧化區(qū)：0.5NH4++0.5NO2-→0.5N2+H2O
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述好氧區(qū)通過(guò)曝氣去除有機(jī)物(COD、BOD)。本發(fā)明好氧池主要去除有機(jī)物，前端微氧亞硝化區(qū)，通過(guò)DO、水力停留時(shí)間等條件的控制，優(yōu)勢(shì)菌種主要為亞硝化菌，主要進(jìn)行氨氮的亞硝化反應(yīng)，有機(jī)物的去除可能不完全，因此在亞硝化-厭氧氨氧化區(qū)后設(shè)置好氧區(qū)，去除污水中的有機(jī)物。由于氨氮在前端微氧亞硝化池及厭氧氨氧化池已基本去除，好氧池主要去除有機(jī)物，此區(qū)域只需考慮有機(jī)物去除需氧量，曝氣量將大幅減少。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述沉淀區(qū)用于泥水分離，污泥回流至預(yù)缺氧區(qū)，分離的污水從污水出水口排出。
本發(fā)明中的二沉池主要進(jìn)行泥水分離，并進(jìn)行污泥回流至生化區(qū)前端預(yù)缺氧池，保證系統(tǒng)內(nèi)微生物的濃度。污泥回流至前端即為維持系統(tǒng)污泥濃度，一般約3-4g/L。若二沉池僅排泥，無(wú)回流，系統(tǒng)內(nèi)污泥將持續(xù)減少。
本發(fā)明在厭氧池前端設(shè)置預(yù)缺氧池，解決了回流污泥中硝態(tài)氮對(duì)厭氧池的沖擊問(wèn)題。本發(fā)明未設(shè)置常規(guī)缺氧池，厭氧池后端接微氧亞硝化池，在此區(qū)域通過(guò)各種控制條件，培養(yǎng)亞硝化菌，使硝化反應(yīng)控制在亞硝化階段，節(jié)省曝氣量。本發(fā)明厭氧氨氧化池采用UASB池型，與其它厭氧池型相比，可為厭氧氨氧化菌提供完全封閉厭氧的環(huán)境，為其生長(zhǎng)提供更穩(wěn)定的空間及條件，并且運(yùn)行簡(jiǎn)便且更節(jié)能。常規(guī)方法中的好氧池不需要控制氨氮氧化的階段，除氨氧化外還需要去除有機(jī)物CODcr、BOD5，即氨氧化和有機(jī)物的去除在一個(gè)空間同時(shí)進(jìn)行，去除BOD5往往需要更多的曝氣量，因此無(wú)法在傳統(tǒng)好氧池中創(chuàng)造亞硝化菌的生長(zhǎng)條件并將硝化反應(yīng)控制在亞硝化階段。本發(fā)明微氧亞硝化池僅控制硝化反應(yīng)進(jìn)程，有機(jī)物同步有去除，但無(wú)需控制其完全去除，在厭氧氨氧化區(qū)后設(shè)置好氧區(qū)，主要去除前單元未去除的有機(jī)物，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且此好氧區(qū)停留時(shí)間較短，可節(jié)省投資。本發(fā)明除厭氧池單元外，其它單元均區(qū)別于傳統(tǒng)的AAO工藝，主要將各功能區(qū)逐一劃分，各區(qū)域內(nèi)均培養(yǎng)滿足其主要功能的優(yōu)勢(shì)菌種，控制條件滿足即可穩(wěn)定運(yùn)行，減少其它干擾因素，且較大程度的節(jié)省投資及運(yùn)行成本。
本發(fā)明還提供了一種高氨氮、低碳氮比的廢水生物脫氮除磷處理方法，步驟包括：
廢水進(jìn)入預(yù)缺氧區(qū)，與沉淀池回流的污泥反應(yīng)去除硝態(tài)氮，避免回流污泥對(duì)后續(xù)厭氧區(qū)的沖擊；進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)進(jìn)行生物除磷；進(jìn)入微氧亞硝化區(qū)，通過(guò)控制溶解氧、pH值、水力停留時(shí)間，將氨氧化控制在亞硝化階段；進(jìn)入?yún)捬醢毖趸瘏^(qū)，進(jìn)行生物脫氮，厭氧氨氧化區(qū)設(shè)有內(nèi)回流；進(jìn)入好氧區(qū)，通過(guò)曝氣去除有機(jī)物；進(jìn)入沉淀區(qū)，用于泥水分離，污泥回流至預(yù)缺氧區(qū)，分離的污水從污水出水口排出進(jìn)入深度處理單元。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
(1)為解決傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在的問(wèn)題提供了新的發(fā)展方向，該技術(shù)可以在不消耗有機(jī)碳源和減少氧氣消耗量的情況下實(shí)現(xiàn)廢水的生物脫氮，以解決傳統(tǒng)工藝投藥量大，處理成本高等問(wèn)題；
(2)為提高高氨氮廢水處理系統(tǒng)的抗沖擊能力，降低來(lái)水高氨氮的抑制作用及提高處理效率，通過(guò)開(kāi)發(fā)一種新工藝及其控制手段，培養(yǎng)耐沖擊的優(yōu)勢(shì)菌種，有效去除氨氮；
(3)通過(guò)優(yōu)化微生物菌群，提高微生物生長(zhǎng)速率，維持系統(tǒng)內(nèi)較高的生物濃度，提高反應(yīng)器負(fù)荷，降低系統(tǒng)HRT，以減少基建投資；
(4)探索新工藝及組合，進(jìn)一步節(jié)能降耗，主要通過(guò)縮短硝化反應(yīng)進(jìn)程，以減少相應(yīng)的需氧量，最終體現(xiàn)為降低生化池曝氣能耗；
(5)針對(duì)高氨氮廢水，由于總氮濃度較高，傳統(tǒng)工藝要提高脫氮效率勢(shì)必加大內(nèi)回流比，新工藝既能高效脫氮，又能減少高回流比的問(wèn)題；
(6)系統(tǒng)在脫氮的同時(shí)同步考慮除磷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步脫氮除磷，適用性廣；
(7)對(duì)高氨氮低碳氮比污水處理具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，可節(jié)省約60％的能耗和30％的運(yùn)行費(fèi)及工程投資。
（發(fā)明人：陳曦;張璐晶;龐洪濤;江樂(lè)勇;干里里;張偉）
