CN101857337B - 一种强化污水生物脱氮的处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种强化污水生物脱氮的处理方法,依照下列步骤进行:1、将经过处理的污水采用分点进水,全部或部分连同二沉池回流的污泥一同进入回流污泥反硝化单元;2、回流污泥反硝化单元的出流以及剩余的污水进入厌氧单元或缺氧单元;3、厌氧单元的出流进入缺氧单元,同时好氧单元的混合液也回流到缺氧单元;4、缺氧单元的出流进入过渡单元;5、过渡单元的出流进入好氧单元,好氧单元的混合液从好氧单元的出流端回流到缺氧单元;6、好氧单元的出流进入二沉池进行泥水分离。本发明可按A-A2O、脱氮AO、倒置AAO等多种模式运行、可控性高,***的脱氮能力强。适于土地紧张的城镇新建污水处理厂和现有污水处理厂的升级改造。
Description
技术领域:
本发明属于环境保护污水处理技术领域,具体涉及一种强化污水生物脱氮的处理方法。
背景技术:
随着我国经济的快速发展和人口的增多,水环境污染呈现一定的加剧趋势,水体富营养化现象加重,为此城镇污水处理厂污染物的排放标准越来越严格,特别是氮磷指标,且随着经济水平和人们生活质量的提高以及环保意识的增强,排放标准会不断提高。这就意味着我国新建污水处理厂、现有污水处理厂对脱氮除磷提出了越来越高的要求。除磷通过厌氧微生物的释磷和好氧微生物的过量吸磷,将污水中的磷转移到污泥中,然后把富磷污泥排到***外,实现生物除磷,在生物除磷不能满足磷的排放标准时,辅以投加化学药剂施以化学除磷。脱氮通过在有氧环境下硝化细菌的硝化作用和缺氧条件下反硝化菌的反硝化作用,将污水中的有机氮和氮化合物转化为氮气,释放到大气中。与除磷相比,由于氮化合物(如NH4 +及NO3 -)的分子量比较小,无法通过投加药剂去除,施以化学脱氮。采用膜技术去除氮化合物,仅反渗透膜技术是有效的,其他的膜处理技术,如微滤、纳滤等均无法有效去除污水中的氮化合物,但该方法成本过于昂贵,难以推广应用。另外,吹脱法去氮,离子交换法去除氨氮等这些方法费用也较高,难以用于污水的大规模处理。因此,污水脱氮除磷,特别是脱氮,目前的主流方法是生物方法。
生物脱氮除磷涉及微生物硝化、反硝化、释磷和吸磷等过程,需要在空间上或时间上创造厌氧、缺氧、好氧等条件,硝化、反硝化、释磷、吸磷这些过程对微生物组成、基质类型及环境条件的要求不一样,在同一污水处理工艺***中不可避免地产生了各种矛盾关系,如反硝化和释磷对碳源的竞争,脱氮和除磷对泥龄要求的矛盾等。目前的生物脱氮除磷工艺有AO、AAO、具有脱氮除磷功能的 改良SBR工艺和氧化沟工艺,以及为解决矛盾而提出的改良AAO、倒置AAO、UCT、MUCT、JHB等工艺。实际应用中这些工艺很难同时获得氮、磷的高效去除,常出现脱氮效果好时除磷效果较差,而除磷效果好时脱氮效果不佳的情形,在来水水质水量波动较大时,难以保证出水水质。目前我国城镇污水实际C/N比普遍较低,由低碳源情况引起的生物脱氮除磷效果不佳这种情况普遍存在,有机碳源缺乏是生物脱氮效率无法提高的屏障。因此,对我国来说,污水处理脱氮除磷,无论新建污水处理厂还是现有污水处理厂的提标改造,难度在脱氮。
传统的生物脱氮由硝化过程和反硝化过程两部分组成,由于低温状态下,硝化和反硝化细菌活性降低,反应速率低,增殖缓慢,导致硝化和反硝化反应进行缓慢,脱氮受到限制,这一直是传统活性污泥法无法回避和解决的一个技术难点。要达到有效脱氮,至少需要增加池容,延长硝化时间。这就意味着,一方面这对于那些占地和处理量受限的城镇污水处理厂,需要在***总池容不变的情况下,采取措施强化***的生物硝化功能和反硝化功能,增强***的脱氮能力。另一方面需要整个污水处理***工艺自身灵活性较高,运行可控性较强,能根据来水情况、处理要求、环境条件等灵活调整,对生物脱氮过程进行高效、稳定地控制,即使条件发生变化,也能通过局部调整和控制,来强化***的生物脱氮功能。
发明内容:
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足,而提供一种强化污水生物脱氮的处理方法,该方法可灵活地对***的生物脱氮过程进行高效、稳定地控制。
如上构思,本发明的技术方案是:一种强化污水生物脱氮的处理方法,依照下列步骤进行:(1)将经过处理的污水采用分点进水,全部或部分连同二沉池回流的污泥一同进入回流污泥反硝化单元,反硝化菌利用污水中的碳源将回流污泥带入的硝态氮还原为氮气;(2)回流污泥反硝化单元的出流以及剩余的污水进入厌氧单元或进入缺氧单元;(3)厌氧单元的出流进入缺氧单元,同时好氧单元的混合液也回流到缺氧单元,在缺氧单元将通过混合液回流过来的硝态氮还原为氮气进行脱氮;(4)缺氧单元的出流进入过渡单元,过渡单元内部设置曝气器、搅 拌器或推进器;(5)过渡单元的出流进入好氧单元,在好氧单元内主要发生硝化作用,在有氧条件下氧化污水中的氨氮,同时去除部分有机污染物;好氧单元的混合液从好氧单元的出流端回流到缺氧单元;(6)好氧单元的出流进入二沉池进行泥水分离,沉淀下来的污泥部分回流到回流污泥反硝化单元,剩余的污泥排放,沉淀后的出水排放。
上述分点进水可采用两点进水,回流污泥反硝化单元、厌氧单元、缺氧单元均设有污水进入口,经过处理的污水0%~30%进入回流污泥反硝化单元,100%~70%进入厌氧单元;或30%~50%进入回流污泥反硝化单元,70%~50%进入缺氧单元。
上述缺氧单元可采用活性污泥工艺,也可采用活性污泥和投加人工悬浮填料的生物膜复合的工艺;采用复合工艺时投加池容10%~50%的人工悬浮填料,出流处设置拦截装置。
上述缺氧单元的入流端外加碳源。
上述回流污泥反硝化单元入流端以及缺氧单元入流端均设有好氧单元混合液回流点。
上述过渡单元可作为好氧单元,按照好氧条件运行,发挥硝化作用,去除氨氮;也可作为缺氧单元,按照缺氧条件运行,发挥反硝化作用,去除氧化态氮;可采用投加人工悬浮填料或包埋菌与活性污泥复合的工艺。
上述好氧单元可以全部采用采用投加人工悬浮填料的生物膜或包埋菌与活性污泥复合的工艺,并且在出流处设有填料或包埋菌的拦截装置。
上述好氧单元前半部分可以采用投加人工悬浮填料的生物膜或包埋菌与活性污泥复合的工艺,后半部分采用活性污泥工艺,并且在前半部分的出流处设有填料或包埋菌的拦截装置;好氧单元前半部分的出流进入好氧单元后半部分,混合液回流从好氧单元的后半部分出流端回流到缺氧单元。
上述人工悬浮填料或包埋菌的投加率分别为填充池容的20-50%、5-20%。
上述好氧单元中或好氧单元的出水处可投加除磷药剂。
本发明具有如下的优点和积极效果:
1、灵活性大、可控性高。一方面,可根据处理目标和处理要求以及环境条件等,灵活设置不同的运行模式。如为强化生物脱氮,可按脱氮的AO模式运行;也可按照两点进水的AAO模式运行;也可为强化生物除磷,按改良的AAO模式运行即A-AAO和两点进水的倒置AAO模式运行;也可按常规的AAO模式运行。再如夏季水温较高,活性污泥的硝化活性较高,好氧单元能满足硝化池容要求,过渡单元则按缺氧条件运行,发挥反硝化作用,强化***的脱氮功能;而冬季水温较低,硝化微生物硝化活性较低,好氧单元不能满足硝化池容要求,过渡单元则按好氧条件运行,发挥硝化作用,强化***的硝化功能;另一方面,可根据进水氨氮负荷高低,灵活确定人工填料或包埋菌的投加量:当负荷较高时,提高填料或包埋菌的投加率;当负荷较低时,降低填料或包埋菌的投加率;活性污泥***的好氧单元可降低曝气量,充分利用复合***出流带入的高溶解氧,降低部分能耗,同时混合液回流从活性污泥***好氧单元的出流端,不会因复合***高溶解氧的混合液回流而影响缺氧单元的反硝化作用;再者,此处理方法的复合***主要发挥硝化作用,填料附着硝化菌或包埋硝化菌始终处于好氧环境中,且不会随出流流失,其泥龄与悬浮生长在活性污泥***中除磷菌的泥龄可完全分开,可根据除磷需要及***运行情况等,灵活控制短泥龄等,强化***生物除磷.
2、***脱氮能力强。一方面,缺氧单元和好氧单元均采用悬浮微生物(活性污泥)和固着微生物的复合工艺,投加人工悬浮填料(或在好氧单元投加包埋菌),各自***内在填料上会生长发挥专一作用的专性固着微生物(若好氧单元投加包埋菌,包埋载体包埋专一的细菌)即固着硝化菌,这些专性的固着微生物不会随出流流失,始终处于各自的专一环境中,不会象悬浮的反硝化菌和硝化菌,随出流不断变换厌氧、缺氧、好氧环境,因此其活性更强,专一作用发挥得更强,即各自***的反硝化作用和硝化作用更强,整个***的脱氮能力更好;另一方面,缺氧单元和好氧单元采用悬浮微生物(活性污泥)和固着微生物的复合工艺,缺氧单元填料附着生物膜固着的反硝化等兼氧菌以及好氧单元填料附着生物膜固着的硝化菌或包埋的硝化菌,增加了***内的反硝化菌总量和硝化菌总量,且不会随出流流失,提高了反硝化率和硝化率,同时,固着的微生物其活性受温度影响要比悬浮微生物的低,***的反硝化功能以及硝化功能不会因环境温度的变化而受到大的冲击变化;再者,根据进水水质和环境条件以及出水情况,过渡单元 可充分发挥其硝化或反硝化功能,以强化***的脱氮能力;同时,整个处理***可按脱氮的AO运行,也可按照两点进水的AAO模式运行(即原污水按照一定比例分别进入厌氧、缺氧两个单元),必要时强化脱氮;另外,根据进水碳源情况以及反硝化菌活性情况,可灵活外加碳源,强化***脱氮功能。
3、此处理方法不仅适于土地紧张的城镇新建污水处理厂,尤其适于现有超负荷或不具有硝化能力或硝化能力不强的污水处理厂的升级改造。
附图说明:
图1是本发明的工艺流程图。
图2是江苏省无锡某污水处理升级改造项目的平面示意图。
图3是实验例1某污水处理升级改造项目改造前进出水的主要指标。
图4是实验例1某污水处理升级改造项目改造后进出水的主要指标。
图5是实验例2投加包埋硝化菌的AO工艺处理水质主要指标。
具体实施方式:
一种强化污水生物脱氮的处理方法,依照下列步骤进行:
(1)经细格栅、沉砂池等设施处理的污水的0~30%连同二沉池回流的污泥一同进入回流污泥反硝化单元,在回流污泥反硝化单元,反硝化菌利用污水中的碳源将回流污泥带入的硝态氮还原为氮气,消除硝态氮对后续厌氧单元释磷菌释磷的影响;
(2)回流污泥反硝化单元的出流以及70%~100%的污水进入厌氧单元,在厌氧单元主要发生释磷作用,活性污泥中的释磷菌主要利用原污水中的可利用碳源进行释磷;
(3)厌氧单元的出流进入缺氧单元,同时好氧单元的混合液也回流到缺氧单元。缺氧单元可采用活性污泥工艺,也可采用活性污泥和投加人工悬浮填料的生物膜的复合工艺。采用复合工艺时投加池容10%~50%的人工悬浮填料,出流处设置拦截网等拦截装置。在缺氧单元活性污泥中的悬浮反硝化菌以及人工填料生物膜附着的反硝化菌主要利用污水中可利用碳源进行反硝化作用,将通过混合液回流过来的硝态氮还原为氮气进行脱氮。当冬季低水温情况下,反硝化菌活性降低,为提高反硝化速率,或低碳源不能满足生物脱氮所需时,在缺氧单元的入流端外加碳源,如甲醇和/或乙酸盐等,强化脱氮;
(4)缺氧单元的出流进入过渡单元。根据进水水质和处理要求以及环境条件等,过渡单元可作为好氧单元或缺氧单元运行,分别发挥硝化作用和反硝化作用。当过渡单元为好氧单元时,开启曝气器充氧(必要时也可开启搅拌器或推进器),活性污泥中的硝化菌在有氧条件下将污水中的氨氮氧化为硝态氮,同时去除部分有机污染物;当过渡单元为缺氧单元时,关闭曝气器或曝气量至很小,开启搅拌器或推进器,创造缺氧条件,活性污泥中的反硝化菌利用污水中的碳源继续将混合液中的硝态氮还原为氮气;过渡单元可采用投加人工悬浮填料或包埋菌与活性污泥复合的工艺。
(5)过渡单元的出流进入好氧单元,好氧单元可以全部采用采用投加人工悬浮填料的生物膜或包埋菌与活性污泥复合的工艺,并且在出流处设有填料或包埋菌的拦截装置。
好氧单元还可以采用前半部分采用投加人工悬浮填料的生物膜或包埋菌与活性污泥复合的工艺,后半部分采用活性污泥工艺,并且在前半部分的出流处设有填料或包埋菌的拦截装置;好氧单元前半部分的出流进入好氧单元后半部分,混合液回流从好氧单元的后半部分出流端回流到缺氧单元。
在好氧单元内主要发生硝化作用,活性污泥中悬浮的硝化菌和填料生物膜附着的硝化菌或包埋硝化菌在有氧条件下氧化污水中的氨氮,同时好氧异养微生物去除部分有机污染物。对于部分好氧单元采用复合***的情况,过渡单元的出流进入复合***的好氧单元,复合***的曝气量一般要比单纯的活性污泥***高,复合***的填料或包埋菌经拦截装置拦截,其出流进入活性污泥的好氧单元,混合液回流从活性污泥好氧单元的出流端回流;
上述人工悬浮填料或包埋菌的投加率分别为填充池容的20-50%、5-20%。
(6)好氧单元的出流进入二沉池进行泥水分离,沉淀下来的污泥部分回流到回流污泥反硝化单元,剩余的污泥排放,沉淀后的出水排放。当生物除磷不能满足出水磷排放标准时,如冬季强化生物脱氮或污水中的碳源更多地用于脱氮时,在好氧单元中投加除磷药剂,实施化学除磷。
实施例1:碳源比较充足、水温较高时,按A-AAO模式运行。经细格栅、沉砂池等设施处理的污水的30%及回流污泥进入①回流污泥反硝化单元,回流污泥反硝化单元的出流及70%的污水进入②厌氧单元,厌氧单元的出流及好氧 单元的回流混合液进入③活性污泥和生物膜的缺氧复合单元,缺氧复合单元投加20%的人工悬浮填料,且出流处设置拦截网等拦截装置。缺氧单元的出流进入④活性污泥的过渡单元,过渡单元的出流进入⑤活性污泥和生物膜或包埋菌的好氧复合单元,好氧复合单元投加20%的人工悬浮填料,且其出流处设有筛网等拦截装置。好氧复合单元的出流进入⑥活性污泥的好氧单元,好氧单元的出流进入⑥二沉池,二沉池的出水排放,部分污泥排放,部分污泥回流。
实施例2:碳源比较充足、水温不高时,按A-AAO模式运行。经细格栅、沉砂池等设施处理的污水的10%及回流污泥进入①回流污泥反硝化单元,回流污泥反硝化单元的出流及90%的污水进入②厌氧单元,厌氧单元的出流及好氧单元的回流混合液进入③活性污泥和生物膜的缺氧复合单元,缺氧复合单元投加40%的人工悬浮填料,且出流处设置拦截网等拦截装置。缺氧复合单元的出流进入④活性污泥的过渡单元,过渡单元的出流进入⑤活性污泥和生物膜的好氧复合单元,好氧复合单元投加45%的人工悬浮填料且其出流处设有筛网等拦截装置。好氧复合单元的出流进入⑥二沉池,二沉池的出水排放,部分污泥排放,部分污泥回流。
实施例3:碳源不足时,按脱氮AO模式运行。经细格栅、沉砂池等设施处理的污水和二沉池的回流污泥以及好氧单元的回流混合液进入①回流污泥反硝化单元,依次流经②厌氧单元、③活性污泥和生物膜复合的缺氧单元以及④过渡单元。缺氧单元投加20%~40%的人工悬浮填料,且出流处设置拦截网等拦截装置。根据进水碳源和脱氮所需碳源等,回流污泥反硝化单元入流端可外加碳源甲醇和/或乙酸盐等。过渡单元可采用活性污泥和生物膜的复合工艺,也可采用活性污泥法工艺,若采用复合工艺,则投加10%~50%的人工悬浮填料,出流处设置拦截网等装置拦截填料。过渡单元出流进入⑤好氧复合单元,好氧复合单元可全部采用活性污泥和生物膜或包埋菌的复合工艺,也可前部分采用复合工艺,后部分采用活性污泥工艺。人工悬浮填料或包埋菌的投加率分别为20%~50%和5%~25%,复合单元出流处设有筛网等拦截装置。好氧单元中投加化学药剂,出水进入⑥二沉池,二沉池的出水排放,部分污泥排放,部分污泥回流。
实施例4:碳源不足不能同时满足生物脱氮除磷所需碳源时,按两点进水的AAO模式运行。经细格栅、沉砂池等设施处理的污水的30%~50%和二沉池的 回流污泥进入①回流污泥反硝化单元,依次流经②厌氧单元,厌氧单元的出流和污水的70%~50%以及好氧单元的回流混合液进入③活性污泥和生物膜复合的缺氧单元以及④过渡单元。缺氧单元投加20%~40%的人工悬浮填料,且出流处设置拦截网等拦截装置。根据进水碳源和脱氮所需碳源等,缺氧单元入流端可外加碳源甲醇和/或乙酸盐等。过渡单元可采用活性污泥和生物膜的复合工艺,也可采用活性污泥法工艺,若采用复合工艺,则投加10%~50%的人工悬浮填料,出流处设置拦截网等装置拦截填料。过渡单元出流进入⑤好氧复合单元,好氧复合单元可全部采用活性污泥和生物膜或包埋菌的复合工艺,也可前部分采用复合工艺,后部分采用活性污泥工艺。人工悬浮填料或包埋菌的投加率分别为20%~50%和5%~25%,复合单元出流处设有筛网等拦截装置。好氧单元中投加化学药剂,出水进入⑥二沉池,二沉池的出水排放,部分污泥排放,部分污泥回流。
实施例5:氮比例不高时,按倒置的AAO模式运行。经细格栅、沉砂池等设施处理的污水和二沉池的回流污泥进入①回流污泥反硝化单元,依次流经②厌氧单元、③活性污泥和生物膜复合的缺氧单元。缺氧单元投加10%~50%的人工悬浮填料,且出流处设置拦截网等拦截装置。根据进水碳源和脱氮所需碳源等,缺氧单元入流端可外加碳源甲醇和/或乙酸盐等。缺氧单元的出流进入④过渡单元,过渡单元可采用活性污泥和生物膜的复合工艺,也可采用活性污泥工艺,出流进入⑤好氧单元,好氧单元可全部采用活性污泥和生物膜或包埋菌的复合工艺,也可前部分采用复合工艺,后部分采用活性污泥工艺。人工悬浮填料或包埋菌的投加率可采用20%~50%和5%~20%,复合单元出流处设有筛网等拦截装置。根据出水磷情况和排放标准,好氧单元的出流投加化学药剂或不投加,出流进入⑥二沉池,二沉池的出水排放,部分污泥排放,部分污泥回流。
实验例1:
某污水处理升级改造项目,处理规模20×104m3/d,原有工艺为AAO工艺,出水排放标准为GB18918-2002的一级B,现要求出水升为一级A标准,TN执行江苏省地方标准DB321072-2007。原有生物处理部分厌氧、缺氧、好氧三单元的停留时间分别为1.0h、2.5h、6.6h,采取的改造方案是好氧单元投加人工悬 浮填料,缩小好氧池容,同时增大缺氧池容,改造后的生物处理部分依次为厌氧单元、缺氧单元、过渡单元、投加填料的好氧复合单元、不投加填料的好氧单元,停留时间分别为1.0h、4.1h、1.0h、3.1h、1.0h,人工悬浮填料投加率为30%。根据不同情况,改造后的生物处理部分可按AAO运行,也可按倒置AAO运行,也可按脱氮的AO运行,其生物处理的平面示意图见图2。改造前后进出水数据如表1和2,改造后出水COD、NH3-N、TN、TP浓度都降低,去除率都提高,特别是对氮的去除,改造后出水NH3-N浓度一直低于5mg/L。
实验例2:
采用好氧池投加包埋硝化菌的AO工艺处理某城市污水处理厂的进水,缺氧池、好氧池的停留时间分别为4.5h、3.0h,污泥浓度MLSS分别为4000~5000mg/L、2800~3500mg/L,***的污泥龄SRT为15~20d,污泥回流比200%,包埋硝化菌的投加率为10%。在水温为12.0~17.2℃、进水COD、NH3-N负荷分别为0.38~1.27kgCOD/m3.d、0.10~0.15kgNH3-N/m3.d的情况下,整个***稳定运行,NH3-N、TN都有较高的去除率,具体数据见表3。
Claims (5)
1.一种强化污水生物脱氮的处理方法,依照下列步骤进行:(1)将经过处理的污水采用分点进水,全部或部分连同二沉池回流的污泥一同进入回流污泥反硝化单元,反硝化菌利用污水中的碳源将回流污泥带入的硝态氮还原为氮气;(2)回流污泥反硝化单元的出流以及剩余的污水进入厌氧单元或缺氧单元;(3)厌氧单元的出流进入缺氧单元,同时好氧单元的混合液也回流到缺氧单元,在缺氧单元将通过混合液回流过来的硝态氮还原为氮气进行脱氮;(4)缺氧单元的出流进入过渡单元,过渡单元内部设置曝气器、搅拌器或推进器;(5)过渡单元的出流进入好氧单元,在好氧单元内主要发生硝化作用,在有氧条件下氧化污水中的氨氮,同时去除部分有机污染物;好氧单元的混合液从好氧单元的出流端回流到缺氧单元;(6)好氧单元的出流进入二沉池进行泥水分离,沉淀下来的污泥部分回流到回流污泥反硝化单元,剩余的污泥排放,沉淀后的出水排放。
2.根据权利要求1所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法,其特征在于:上述分点进水采用两点进水,回流污泥反硝化单元、厌氧单元、缺氧单元均设有污水进入口,经过处理的污水0%~30%进入回流污泥反硝化单元,100%~70%进入厌氧单元;或30%~50%进入回流污泥反硝化单元,70%~50%进入缺氧单元。
3.根据权利要求1所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法,其特征在于:上述缺氧单元采用活性污泥工艺或采用活性污泥和投加人工悬浮填料的生物膜复合的工艺,采用复合工艺时投加池容10%~50%的人工悬浮填料,出流处设置拦截装置。
4.根据权利要求1所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法,其特征在于:上述缺氧单元的入流端外加碳源。
5.根据权利要求1或3所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法,其特征在于:上述回流污泥反硝化单元入流端以及缺氧单元入流端均设有好氧单元混合液回流点。
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