CN105502826B - 一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置 - Google Patents

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置，所述装置是由膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池依次串联而成，膜泥耦合池与清水池间设有回流泵和回流管道组成的硝化液回流***，膜泥耦合池包括流动式膜泥耦合池或固定式膜‑泥耦合池；其高效脱氮除磷污水处理工艺通过水解、除碳、脱氮—除磷、除碳、除悬浮物(SS)—硝化、除碳三步骤实现。本发明能实现同步脱氮除碳和除磷的目的，兼具成本低、污泥沉积少、生物倍增等特点。

Description

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置。
背景技术
曝气生物滤池(BAF)是近年发展起来的新型生物膜法污水处理工艺，具有高效的脱氮除碳效能、占地面积小、运行费用低、无二沉池等特点。但是，曝气生物滤池工艺对进水的悬浮物浓度要求较高，需要进行复杂的预处理，例如常用的混凝沉淀、膜过滤或其它组合工艺，这无疑将增大曝气生物滤池的工艺流程和运行管理难度，同时在预处理过程中会去除大量的有机物(一般COD去除率在40％～70％)，这对于控制出水总氮要达到最新国家排放标准的曝气生物滤池工艺来说，过多有机物的去除将会导致反硝化脱氮过程中的碳源不足。南方地区问题尤为严重，南方的原水COD/TN普遍偏低，若预处理过程中去除了大量的有机物，在后续的反硝化脱氮过程中通常需要投加有机物碳源(葡萄糖、甲醇、醋酸钠等)来补充有机物，原水中的有机物碳源不能得到充分的利用以及传统的预处理导致的问题，不仅增加了运行成本，同时也导致了二氧化碳排放量大大增加。
此外，在反硝化脱氮生物滤池—好氧硝化生物滤池组合工艺中，虽然预处理可以降低反硝化脱氮生物滤池的进水悬浮物浓度，但是预处理出水中的悬浮物仍然较高，导致运行过程中反硝化脱氮池阻力不断上升，需频繁地进行反冲洗来保持反硝化脱氮生物滤池的稳定运行。此外，后续好氧生物滤池的进水中的有机物浓度可导致异养菌的大量繁殖，抑制了硝化细菌对氨氮的硝化作用，同时增加了反冲洗频率，频繁的反洗更易导致好氧生物滤池内生物量和生物活性的恢复周期过长，这无疑降低了构筑物的处理效能和增加了管理难度与运行成本。
传统的曝气生物滤池工艺中，磷的去除效果一般较差，需要配合采用前置或后置化学除磷措施，在前置生物除磷的工程中，不仅正磷酸盐会消耗大量的除磷药剂，同时大量细小颗粒、胶体或有机物等的存在也会消耗大量的除磷药剂，这无疑增加了运行成本。
发明内容
本发明目的是提供一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置，该工艺及其装置成功解决了传统曝气生物滤池工艺中存在原水中碳源利用不充分、除磷药剂投加量过大、生物滤池反冲洗周期频繁、构筑物处理效能较低、硝化效果不好、额外补充反硝化碳源等问题，具有净化污水效率高、处理出水水质好的特点，且装置结构简单、成本低廉。
为实现上述目的，本发明提供一种高效脱氮除磷污水处理装置，它是由膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池依次串联而成，膜泥耦合池与清水池间设有回流泵和回流管道组成的硝化液回流***，进而依次构成生物强化的水解、除碳、脱氮—物化强化的除磷、除碳、除悬浮物(SS)—生物强化的硝化、除碳三步骤的高效脱氮除磷污水处理装置。
膜泥耦合池包括流动式膜泥耦合池或固定式膜-泥耦合池，可为膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厌氧池。
化学除磷池包括除磷药剂投加***、搅拌装置、化学除磷池本体、排泥管，化学除磷池本体为高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。
所述膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，其池内包括搅拌装置、布水***、悬浮状生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。
所述膜泥耦合池为固定式膜-泥耦合池，固定式膜-泥耦合池内包括布水***、固定式生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。
所述搅拌装置为水下搅拌器或水下推流装置，且设置数量至少为1组。
所述悬浮状生物膜载体填充率为5％～70％，
本发明提供一种高效脱氮除磷污水处理工艺步骤如下：
(1)生物强化的水解、脱氮、除碳反应：待处理的污水与清水池回流的硝化液混合后从底部的布水***流入膜泥耦合池，膜泥耦合池内的生物膜载体、悬浮状污泥的表面及内部生长着水解酸化微生物和专性反硝化微生物。膜泥耦合池与清水池间的硝化液回流比为10％～400％，废水在膜泥耦合池中反应1h～12h。当膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池时，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，膜泥耦合池的搅拌装置使悬浮生物膜载体呈流化状态，加速污染物的传质速率。水解酸化微生物的胞外粘膜可将原水自带的有机物和悬浮物吸附，细胞内胞外酶将其水解成小分子后在进入细胞内代谢，不完全的代谢的悬浮物(SS)可以成为小分子易于降解的有机物，专性反硝化微生物则利用原污水中的有机物和转化后的溶解性有机物作为碳源，将来自于清水池的回流硝化液中的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮和去除大部分有机物的目的。
(2)物化强化的除磷、除碳、除悬浮物反应：经膜泥耦合池净化后出水进入化学除磷池。通过投加化学除磷药剂，去除污水中的总磷、有机物和悬浮物，产生化学污泥则通过排泥管定期排出，经过泥水分离的出水中的悬浮物浓度小于70mg/L，经过泥水分离净化后的出水作为好氧硝化生物滤池的进水。
(3)生物强化的硝化、除碳反应：经化学除磷池处理后的出水进入好氧硝化生物滤池，溶解氧为3.0～8.0mg/L，水力停留时间为0.5h～12h。附着生长在生物填料层上的专性好氧硝化菌将氨氮氧化为硝酸盐氮，附着生长在生物填料层上的好氧异养菌将少量剩余的有机物去除，经好氧硝化生物滤池处理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作为硝化液回流用水，部分出水作为达标外排出水。
本发明有效解决了对原水碳源利用不充分、常规曝气生物滤池预处理复杂、反冲洗频繁和的问题，同时能使污废水达到同步脱氮除碳和除磷目的，兼具成本低、污泥沉积少、生物倍增等特点，具有极大的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明高效脱氮除磷污水处理装置结构示意图之一。
图2为本发明高效脱氮除磷污水处理装置结构示意图之二。
图3为本发明高效脱氮除磷污水处理工艺流程图。
具体实施方式
图1中：1、进水管道，2、提升泵，3、流动式膜泥耦合池，4、生物膜填料和污泥床混合区，5、布水***，6、悬浮状污泥，7、悬浮填料，8、搅拌装置，9、网孔隔离装置，10、出水渠，11、连接管道，12、化学除磷池，13、除磷加药***，14、搅拌器，15、出水渠，16、排泥管，17、连接管道，18、好氧硝化生物滤池，19、高效空气扩散器，20、布水***，21、硝化生物填料层，22、清水区，23、出水渠，24、曝气装置，25、供气管道，26、出水管道，27、配水区，28、硝化液回流泵，29、硝化液回流管道，30、清水池，31、排放管道。
图2中：1'、进水管道，2'、提升泵，3'、固定式膜-泥耦合池，4'、固定式填料和污泥床混合区，5'、布水***，6'、悬浮污泥床，7'、纤毛状生物填料或悬挂式生物弹性填料，8'、出水渠，9'、连接管道，10'、化学除磷池，11'、加药***，12'、搅拌器，13'、出水渠，14'、排泥管，15'、连接管道，16'、好氧曝气生物滤池，17'、高效空气扩散器，18'、布水***，19'、硝化生物填料层，20'、清水区，21'、出水渠，22'、曝气装置，23'、供气管道，24'、出水管道，25'、配水区，26'、硝化液回流泵，27'、硝化液回流管道，28'、清水池，29'、排放管道。
具体实施方式
实施例1
某生活污水处理厂，处理量1万m3/d，进水COD浓度为240mg/L，TP 12mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为40mg/L，TN(总氮)60mg/L，悬浮物(SS)135mg/L。污水依次经过流动式膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。流动式膜泥耦合池水力停留时间为1h，搅拌装置4组，载体填充率为50％，硝化液回流比为100％；好氧硝化生物滤池溶解氧为5.0mg/L，水力停留时间为1h。最终出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。
实施例2
某化工废水处理厂，处理量0.3万m3/d，进水COD浓度为2240mg/L，TP 42mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为90mg/L，TN(总氮)600mg/L，悬浮物(SS)635mg/L。废水依次经过膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。膜泥耦合池水力停留时间为10h，搅拌装置5组，载体填充率为60％，硝化液回流比为300％；好氧硝化生物滤池溶解氧为6.0mg/L，水力停留时间为12h。最终出水COD浓度为150mg/L，TP 0.02mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为2mg/L，TN(总氮)65mg/L，悬浮物(SS)8mg/L。
实施例3
某生活污水处理厂，处理量1万m3/d，进水COD浓度为240mg/L，TP 12mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为40mg/L，TN(总氮)60mg/L，悬浮物(SS)135mg/L。污水依次经过固定式膜-泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。固定式膜-泥耦合池水力停留时间为2h，硝化液回流比为150％；好氧硝化生物滤池溶解氧为4.0mg/L，水力停留时间为3h。最终出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。
实施例4
某化工废水处理厂，处理量0.3万m3/d，进水COD浓度为2240mg/L，TP 42mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为90mg/L，TN(总氮)600mg/L，悬浮物(SS)635mg/L。废水依次经过固定式膜-泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池处理。固定式膜-泥耦合池水力停留时间为10h，硝化液回流比为280％；好氧硝化生物滤池溶解氧为6.0mg/L，水力停留时间为12h。最终出水COD浓度为130mg/L，TP 0.03mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为3mg/L，TN(总氮)63mg/L，悬浮物(SS)10mg/L。
本发明有效解决了常规曝气生物滤池对原水碳源利用不充分、预处理复杂和反冲洗频繁的问题，并能实现同步脱氮除碳和除磷的目的，兼具成本低、污泥沉积少、生物倍增等特点。

Claims (6)

1.一种高效脱氮除磷污水处理装置，所述装置是由膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池依次串联组成，其特征是膜泥耦合池与清水池间设有回流泵和回流管道组成的硝化液回流***，膜泥耦合池为膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厌氧池；所述膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，其池内包括搅拌装置、布水***、悬浮状生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥；所述化学除磷池包括除磷药剂投加***、搅拌装置、化学除磷池本体、排泥管，化学除磷池本体为高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。
2.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置，其特征是所述膜泥耦合池为固定式膜泥耦合池，固定式膜泥耦合池内包括布水***、固定式生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。
3.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置，其特征是所述搅拌装置为水下搅拌器或水下推流装置，且设置数量至少为1组。
4.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置，其特征是所述悬浮状生物膜载体填充率为5％～70％。
5.根据权利要求1所述的高效脱氮除磷污水处理装置的污水处理工艺，其工艺步骤如下：
(1)水解、脱氮、除碳反应：待处理的污水与清水池回流的硝化液混合后从底部的布水***流入膜泥耦合池，膜泥耦合池内的生物膜载体、悬浮状污泥的表面及内部生长着水解酸化微生物和专性反硝化微生物；膜泥耦合池与清水池间的硝化液回流比为10％～400％，废水在膜泥耦合池中反应1h～12h；
(2)除磷、除碳、除悬浮物反应：经膜泥耦合池净化后出水进入化学除磷池；通过投加化学除磷药剂聚合氯化铝PAC、聚丙烯酰胺PAM，去除污水中的总磷、有机物和悬浮物，产生化学污泥则通过排泥管定期排出，经过泥水分离的出水中的悬浮物浓度小于70mg/L，经过泥水分离净化后的出水作为好氧硝化生物滤池的进水；
(3)硝化、除碳反应：经化学除磷池处理后的出水进入好氧硝化生物滤池，溶解氧为3.0～8.0mg/L，水力停留时间为0.5h～12h；经好氧硝化生物滤池处理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作为硝化液回流用水，部分出水作为达标外排出水。
6.根据权利5所述的高效脱氮除磷污水处理装置的污水处理工艺，其特征是膜泥耦合池内的水解酸化微生物的胞外粘膜可将原水自带的有机物和悬浮物吸附，细胞内胞外酶将其水解成小分子后在进入细胞内代谢，不完全的代谢的悬浮物(SS)可以成为小分子易于降解的有机物，专性反硝化微生物则利用原污水中的有机物和转化后的溶解性有机物作为碳源，将来自于清水池的回流硝化液中的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮和去除大部分有机物的目的。
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