公布日：2022.08.30
申請日：2022.06.14
分類(lèi)號：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)氮濃度和缺乏有機物的環(huán)境下，通過(guò)內源反硝化，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)氮轉化為氮氣或氨氣去除；缺氧池A中，污泥中的反硝化細菌利用進(jìn)水碳源，將硝態(tài)氮轉化為氮氣；另外通過(guò)控制缺氧池B的碳源投加量，進(jìn)一步強化生物池脫氮效率。與傳統的工藝相比，內源反硝化過(guò)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(guò)開(kāi)發(fā)內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；工藝調控簡(jiǎn)單，節省藥劑使用成本，提高生物池硝態(tài)氮去除率，具有很好的應用前景。
權利要求書(shū)
1.一種強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的前段連通有內源反硝化池，在所述二次沉淀池和內源反硝化池之間設有外回流通道，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內源反硝化池中。
2.如權利要求1所述的強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：在內源反硝化池中培養反硝化菌，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內源反硝化池中，利用反硝化細菌將污水中的硝態(tài)氮通過(guò)反硝化處理轉化為氮氣，使內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(guò)內源反硝化處理后得到的低硝態(tài)氮濃度、缺乏有機物的污水引入到缺氧池A，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細菌將硝態(tài)氮轉化為氮氣，其中污水在缺氧池A內的停留時(shí)間為1.0h；S3：將步驟S2中經(jīng)過(guò)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，厭氧池內的pH值范圍在7.0-8.5之間；S4：將步驟S3中經(jīng)過(guò)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的硝化細菌將氨氮轉化為硝態(tài)氮，污水在好氧池內的停留時(shí)間為12h，好氧池內的pH值范圍在7.0-8.5之間，通過(guò)鼓風(fēng)曝氣控制溶解氧濃度在2mg/L-5mg/L，反應溫度為15-30℃；S5：將步驟S4中經(jīng)過(guò)硝化反應的污水引入缺氧池B，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細菌將硝態(tài)氮轉化為氮氣，進(jìn)一步降低生物池出水中的硝態(tài)氮濃度，缺氧池B反應溫度為15-30℃，溶解氧濃度不超過(guò)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.如權利要求2所述的強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，污水在內源反硝化池內的停留時(shí)間為1.0h，回流至內源反硝化池的污泥濃度控制在13000mg/L左右，并在內源反硝化池中設攪拌器，以使回流的污泥在池內充分混合反應。
4.如權利要求2所述的強化污水處理生物池的脫氮工藝，其特征在于：在缺氧池A上設有預處理污水進(jìn)口，在缺氧池A和好氧池之間設有內回流通道，好氧池中的污水通過(guò)內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設攪拌器保證污水和污泥充分混合反應。
5.如權利要求2所述的強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上設有應急碳源投加管路。
發(fā)明內容
鑒于上述技術(shù)現狀分析，本發(fā)明提供一種強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準下，處理低碳氮比污水總氮達標困難的問(wèn)題。本發(fā)明適用于有強化脫氮需求的城鎮污水廠(chǎng)的新建和改造，也適用于對生化性較好的工業(yè)廢水的脫氮處理。
本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：設計一種強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的前段連通有內源反硝化池，在所述二次沉淀池和內源反硝化池之間設有外回流通道，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內源反硝化池中，進(jìn)一步的改變外回流液、預處理污水進(jìn)入內源反硝化池和缺氧池A的比例，保持適宜反硝化菌生長(cháng)的污泥濃度，優(yōu)化內碳源的分配利用，保證脫氮效果。
具體包括以下步驟：
S1：在內源反硝化池中培養反硝化菌，將二次沉淀池中的底部沉積污泥經(jīng)外回流通道返回內源反硝化池中，利用反硝化細菌將污水中的硝態(tài)氮通過(guò)反硝化處理轉化為氮氣，使內源反硝化池排出的污水中硝態(tài)氮濃度為0.5-2.5mg/L；
污水在內源反硝化池內的停留時(shí)間為1.0h，內源反硝化池的溫度在15-25℃，pH值控制在7.5-8.5之間，回流至內源反硝化池的污泥濃度控制在13000mg/L，并在內源反硝化池中設攪拌器，以使回流的污泥在池內充分混合反應。攪拌通常采用機械或水力攪拌方式，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，而內源反硝化池的水力停留時(shí)間根據污泥濃度、污染物濃度、水溫等因素來(lái)設計。
其中，內源反硝化脫氮，是指在污水中缺乏底物的情況下，反硝化菌依靠?jì)仍春粑饔孟淖陨碓|(zhì)進(jìn)行反硝化反應。內源反硝化池內的反應是，微生物在高污泥濃度、低溶解氧、低硝態(tài)氮濃度和缺乏有機物的環(huán)境下，通過(guò)內源反硝化，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)氮轉化為氮氣去除。在內源反硝化池內，去除的是二次沉淀池底部未反應完全的硝態(tài)氮，有機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(guò)內源反硝化處理后得到的低硝態(tài)氮濃度、缺乏有機物的污水引入到缺氧池A，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細菌將硝態(tài)氮轉化為氮氣；
其中，缺氧環(huán)境是由回流的好氧池混合液和進(jìn)入的預處理污水、以及內源反硝化池引入的污水共同構成，其中污水在缺氧池A內的停留時(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，反應溫度為15-30℃；
S3：將步驟S2中經(jīng)過(guò)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，厭氧池內的pH值范圍在7.0-8.5之間；
通常情況下，厭氧池內要求溶解氧小于0.2mg/L，硝態(tài)氮濃度小于0.5mg/L，過(guò)高的溶解氧和硝態(tài)氮濃度將抑制微生物的厭氧反應。
S4：將步驟S3中經(jīng)過(guò)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的硝化細菌將氨氮轉化為硝態(tài)氮，污水在好氧池內的停留時(shí)間為12h，好氧池內的pH值范圍在7.0-8.5之間，溶解氧濃度在2mg/L-5mg/L，反應溫度為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(chēng)為硝化液，進(jìn)一步去除水中的有機物、氨氮。通常情況下，硝化菌是自養菌。好氧池的設計水力停留時(shí)間根據污泥濃度、污染物濃度、水溫、出水要求等因素來(lái)選擇。
S5：將步驟S4中經(jīng)過(guò)硝化反應的污水引入缺氧池B，在缺氧的環(huán)境下利用反硝化細菌將硝態(tài)氮轉化為氮氣，進(jìn)一步降低生物池出水中的硝態(tài)氮濃度，缺氧池B反應溫度為15-30℃，溶解氧不超過(guò)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內通過(guò)機械、水力等攪拌進(jìn)行混合反應。缺氧池B內的反應是反硝化菌將硝態(tài)氮轉化為氮氣，進(jìn)一步降低污水中的硝態(tài)氮濃度。與傳統A2/O工藝相比，本發(fā)明中的有機物、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。當預處理污水水質(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，當原水總氮偏高時(shí)，可以通過(guò)控制缺氧池B的停留時(shí)間，進(jìn)一步保證出水總氮的達標。缺氧池B的設計水力停留時(shí)間根據污染物濃度、水溫、出水要求等因素來(lái)選擇。
進(jìn)一步的，在缺氧池A上設有預處理污水進(jìn)口，在缺氧池A和好氧池之間設有內回流通道，好氧池中的污水通過(guò)內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設攪拌器保證污水和污泥充分混合反應。
以上技術(shù)方案中，經(jīng)過(guò)好氧池反應的硝化液經(jīng)過(guò)內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。硝化液回流比根據運行情況進(jìn)行調整，內回流比為300％。缺氧池A內通過(guò)機械、水力等攪拌進(jìn)行混合、反應。缺氧池A內的反應利用預處理污水中的有機物做為電子供體，使反硝化菌將好氧回流的硝態(tài)氮轉化為氮氣。
進(jìn)一步的，在步驟S5中的缺氧池B上設有應急碳源投加管路。
以上技術(shù)方案中，當進(jìn)水總氮濃度偏高時(shí)設置應急碳源投加管路，可以實(shí)現高效強化脫氮。
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，單位池容的內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(zhù)降低，在消耗等量進(jìn)水碳源的基礎上提高總氮(TN)的去除率，內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，假定內源反硝化池進(jìn)水硝態(tài)氮為6mg/L，相當于處理1L污水節約碳源約12-14mg。與現有的A2O工藝相比，本發(fā)明在不依靠外界碳源和不增加建設成本的條件下，能夠穩定、高效地去除回流污泥中的硝態(tài)氮，降低運行成本。與現有的JHB工藝相比，本發(fā)明可以節省一部分進(jìn)水中的碳源，用于后續的缺氧池生化反應，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源反硝化池內，使微生物消耗體內原生質(zhì)去除硝態(tài)氮，同時(shí)充分利用內碳源進(jìn)行脫氮反應，為后續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(guò)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)重要擴展，在缺氧池B設置外加碳源管路，作為應急高效脫氮設施，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;史振濤;付淼磊;喬雅琪;湛鵬飛;魏星;王勇;郭潔;簡(jiǎn)洋洋;趙巖）
