CN105776543A

CN105776543A - 一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***及方法

Info

Publication number: CN105776543A
Application number: CN201610278644.6A
Authority: CN
Inventors: 贺杏华
Original assignee: Wuhan Polytechnic University
Current assignee: Kunming Ruyuan Water Engineering Co.,Ltd.
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: CN105776543B

Abstract

本发明公开了一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***及方法，该***包括厌氧池和缺氧池，其进水口与***的污水流入管道均相连，其出水口与好氧反应池的进水口通过管道相连；好氧反应池的底部设置有分别与厌氧池和缺氧池的进水口相连的污泥混合液回流管道；好氧反应池的底部设置有压缩空气输入管，好氧反应池内还设置有MBR分离膜，MBR分离膜的出水口与***的出水管相连。本发明成本低、水处理效果好，特别对低碳氮比污水中氮、磷元素及有机物去除率高、剩余污泥量少。

Description

一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***及方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***及方法。

背景技术

随着水体富营养化的加剧，氮、磷等植物营养元素的去除已成为城市污水处理的重要任务。污水生化处理技术是污水处理中的主要技术，作为一种经济有效的手段，在防止水体污染，提高水体功能方面发挥着极其重要的作用。A²/O工艺由于能够实现同步脱氮除磷，在城市污水处理中应用广泛，世界上通过该工艺来完成脱氮除磷的占80％以上。但目前A²/O脱氮除磷工艺对氮磷的去除往往受到有机物浓度即污水C/N的影响，在实际生活污水的处理中，C/N需达到8才能达到比较满意的脱氮效果。但目前我国一些地区城市污水的C/N仅在6以下，有些地方的C/N甚至在3以下，C/N的缺乏直接影响了脱氮除磷效率。

解决这个问题的有效途径是通过人为投加有机物如甲醇、乙醇等作为电子供体来进行反硝化，将硝酸盐氮转化为无毒的氮气。通过投加有机物，可以获得较高的反硝化速率，但出水中会有残余有机物，既影响了出水水质又增加了运行费用。

另外该工艺将厌氧、缺氧和好氧三种不同的环境条件交替运行和不同种类的微生物菌群如聚磷菌、反硝化菌、硝化菌共存于同一生物污泥***中，导致了硝化菌，反硝化菌和聚磷菌的不同泥龄和碳源之争，这种相互制约作用，导致该工艺的脱氮除磷效率很难进一步提高，最终导致脱氮和除磷对立的矛盾，而且摄磷菌在厌氧条件下释磷，好氧条件吸磷，却经过对除磷没有意义的缺氧区，影响摄磷菌性能，三种细菌有各自最适的溶解氧，经过其他区域均会抑制细菌活性，影响脱氮除磷效果。因此有必要开发新的污水脱氮除磷处理工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中处理后水中会有残余有机物，既影响水质又增加运行费用的缺陷，提供一种成本低、水处理效果好，对低碳氮比污水中氮、磷元素及有机物去除率高、剩余污泥量少的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，包括厌氧池和缺氧池，其进水口与***的污水流入管道均相连，其出水口与好氧反应池的进水口相连；好氧反应池的底部设置有分别与厌氧池和缺氧池的进水口相连的污泥混合液回流管道；

好氧反应池的底部设置有压缩空气输入管，好氧反应池内还设置有MBR分离膜，MBR分离膜的出水口与***的出水管相连。

进一步地，本发明的污水流入管道包括与污水进水口相连的第一输送管以及与第一输送管相连的第二输送管和第三输送管，第二输送管与厌氧池的进水口相连，第三输送管与缺氧池的进水口相连。

进一步地，本发明的污泥混合液回流管道包括与厌氧池相连的第一污泥混合液回流管和与缺氧池相连的第二污泥混合液回流管。

进一步地，本发明的第一污泥混合液回流管的管路上设置有第一污泥混合液回流泵；

第二污泥混合液回流管的管路上设置有第二污泥混合液回流泵和微波反应器，微波反应器内安装有活性炭纤维反应器，活性炭纤维反应器内固定设置有活性炭纤维。

进一步地，本发明的好氧反应池的底部设置有曝气头，曝气头与压缩空气输入管的输出端相连。

本发明提供一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法，包括以下步骤：

S1、对城市污水进行预处理，并将预处理后的城市污水分别通入缺氧池和厌氧池，城市污水在厌氧池进行厌氧释磷，在缺氧池进行反硝化脱氮；

S2、将经过缺氧池和厌氧池处理后的城市污水通入好氧反应池混合，并通过MBR分离膜完成对有机物降解，完成硝化反应及好氧吸磷反应；

S3、通过污泥混合液回流管道将好氧池的污泥混合液一部分回流到厌氧池中，另一部分回流到缺氧池中，继续循环处理并通入好氧反应池中；

S4、将经过处理后的城市污水通过MBR分离膜进行固液分离后排放。

进一步地，本发明的步骤S1中对城市污水进行预处理的方法具体包括：用格栅拦截漂浮物以及沉砂池对城市污水中部分无机悬浮颗粒物进行沉淀。

进一步地，本发明的步骤S3中将城市污水回流至缺氧池中进行处理的方法还包括：

将污泥混合液回流至污泥混合液回流管道中的微波及活性炭纤维反应器中，通过活性炭纤维对微波进行诱导和强化化学反应，在微波辐照加热过程中，活性炭纤维表面产生高温，使蛋白质、油脂和多糖从细胞中释放出来,进入混合液中，补充混合液中碳元素含量，混合液进而回流至缺氧池。

进一步地，本发明的步骤S1中经过预处理后的城市污水中的25％～65％流入厌氧池，其余的进入缺氧池；城市污水在厌氧区停留时间为1.0～2.0小时，在缺氧区停留时间为1.5～2.5小时。

进一步地，本发明的步骤S3中厌氧池的污泥混合液回流量为30％～80％，缺氧池的污泥混合液回流量为250％～450％。

本发明产生的有益效果是：本发明的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***及方法，活性污泥在厌氧池进行厌氧释磷并积蓄后续好氧吸磷的动力，然后进入好氧池进行好氧吸磷，能够达到良好的除磷效果；将污水将一定比例分配到厌氧池和缺氧池，增大了污水在厌氧区和好氧区的停留时间，与常规工艺相比，减小了厌氧池和缺氧池的容积，节省建设费用；将回流至缺氧池的污泥混合液先经过微波及活性炭纤维反应器进行诱导催化氧化处理，使污泥混合液中一部分活性污泥分解成易降解的有机物，污泥混合液回流至缺氧池后增加了缺氧池中有机物的浓度，为缺氧池反硝化脱氮提供充足的碳源，提高脱氮效果；厌氧池和缺氧池各自设有独立的污泥混合液回流***，可通过调节配水比例及污泥混合液回流比来控制适合脱氮和除磷的不同泥龄，有效解决了常规工艺中不同种类的微生物菌群如聚磷菌、反硝化菌、硝化菌污泥龄的矛盾，有效提高脱氮除磷效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***的结构示意图；

图2是本发明实施例的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法的结构框图；

图中，1-第一输送管；2-第二输送管；3-第三输送管；4-厌氧池；5-缺氧池；6-第四输送管；7-第五输送管；8-好氧反应池；9-MBR分离膜；10-曝气头；11-压缩空气管；12-出水管；13-抽吸泵；14-第一污泥混合液回流泵；15-第一污泥混合液回流管；16-第二污泥混合液回流泵；17-第二污泥混合液回流管；18-微波反应器；19-活性炭纤维反应器；20-活性炭纤维；21-排泥管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，包括厌氧池4和缺氧池5，其进水口与***的污水流入管道均相连，其出水口与好氧反应池8的进水口相连；好氧反应池8的底部设置有分别与厌氧池4的进水口相连的污泥混合液回流管道和与缺氧池5的进水口相连的污泥混合液回流管道；

好氧反应池8的底部设置有压缩空气输入管11，好氧反应池8内还设置有MBR分离膜9，MBR分离膜9的出水口与***的出水管12相连。

污水流入管道包括与污水进水口相连的第一输送管1以及与第一输送管1相连的第二输送管2和第三输送管3，第二输送管2与厌氧池4的进水口相连，第三输送管3与缺氧池5的进水口相连。污泥混合液回流管道包括与厌氧池4相连的第一污泥混合液回流管15和与缺氧池5相连的第二污泥混合液回流管17。第一污泥混合液回流管15的管路上设置有第一污泥混合液回流泵14；第二污泥混合液回流管17的管路上设置有第二污泥混合液回流泵16和微波反应器18，微波反应器18内安装有活性炭纤维反应器19。好氧反应池8的底部设置有曝气头10，曝气头10与压缩空气输入管11的输出端相连。

在本发明的另一个具体实施例中，本***的第一输送管1的输入端接经过预处理的生活污水，输出端分成第二输送管2和第三输送管3，第二输送管2的输出端接缺氧池4的进水口，第三输送管3的输出端接厌氧池的进水口。第四输送管6的输入端接厌氧池4的出水口，输出端接好氧池8的进水口，第五输送管7的输入端接缺氧池5的出水口，输出端接好氧池8的进水口，在好氧池8内设有MBR分离膜9，在好氧池8底部设有曝气头10，曝气头10与压缩空气管11连接。出水管12的输入端与MBR分离膜9的出水口连接，输出端直接输出处理后的出水，在出水管12上设有抽吸泵13。第一污泥混合液回流管15的输入端与好氧池8底部连接通，输出端与厌氧池4的进水口连接通，在第一污泥混合液回流管15上设有第一污泥混合液回流泵14。第二污泥混合液回流管17上设有第二污泥混合液回流泵16，第二污泥混合液回流管17的输入端与好氧池8的底部连接通，输出端穿进微波反应器18后与活性炭纤维反应器19的进水口连接通，在活性炭纤维反应器19内部固定设置有活性炭纤维20。在活性炭纤维反应器19外部加装微波反应器18，第二污泥混合液回流管17的输出端与活性炭纤维反应器19的出水口接通，然后穿过微波反应器18后与缺氧池5的进水口连接通。

如图2所示，本发明实施例的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法，用于实现本发明实施例的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，包括以下步骤：

S3、通过污泥混合液回流管道将好氧池内的污泥混合液一部分回流到厌氧池中，另一部分回流到缺氧池中，继续循环处理并通入好氧反应池中；

在本发明的另一个具体实施例中，该方法包括以下步骤：

1、首先:经过预处理(用格栅拦截漂浮物以及沉砂池对城市污水中部分无机悬浮颗粒物进行沉淀等预处理)后的城市污水通过两根输送管分别进入缺氧池和厌氧池，污水在厌氧池进行厌氧释磷，在缺氧池进行反硝化脱氮；

2、经过缺氧池和厌氧池的出水通过各自的输送管自流进入好氧池混合，在好氧池中设有MBR分离膜组件，膜组件能有效截留世代时间较长的硝化菌，并使膜生物反应池中保持较高的污泥浓度。在好氧条件下完成微生物对有机物降解去除、完成硝化反应及好氧吸磷。

3、在好氧反应池中设有两台污泥混合液回流泵，其中一台回流泵将膜生物反应器中的污泥混合液回流到厌氧池中，使厌氧池保持一定的污泥浓度，微生物在厌氧池进行厌氧释磷并积蓄后续好氧吸磷的动力。另一台回流泵将好氧池中的污泥混合液回流至微波及活性炭纤维反应器，由于活性炭纤维对微波有很强的吸收能力，能诱导和强化化学反应，在微波辐照加热过程中，由于活性炭纤维表面的不均匀性，表面产生的高温“热点”数量增多，从而水相中产生更多的·OH，·OH可分解细菌的细胞膜，使蛋白质、油脂和多糖等物质从细胞中释放出来,进入混合液中，从而补充混合液中碳元素含量，混合液回流至缺氧池后能为缺氧池中的反硝化菌进行反硝化脱氮提供充足的碳源。

4、经过上述工艺处理流程的废水在好氧池中抽吸泵的抽吸作用下通过MBR分离膜进行固液分离后达标排放。

其中，进行处理的具体参数为：

1、经过预处理后的水的25％～65％流入厌氧区，其余的进入缺氧区。污水在厌氧区停留时间为1.0～2.0小时，在缺氧区停留时间为1.5～2.5小时。

2、厌氧区和缺氧区的出水混合后流入好氧区，好氧区水力停留时间为3.0～6.0小时。

3、厌氧区的污泥混合液回流量为30％～80％，缺氧区的污泥混合液回流量为250％～450％。

4、好氧池溶解氧浓度维持在3.0mg/L以上，污泥有机负荷为0.3～0.5kgCOD/kgMLSS·d。

5、活性炭纤维反应器中活性炭纤维的安装量为0.15～0.30g/gSS。

6、污水在微波及活性炭纤维反应器内停留时间30～60S。

本发明成本低、水处理效果好，特别是对低碳氮比污水中氮、磷元素及有机物去除率高、剩余污泥量少，处理后的出水中COD及氮、磷的含量能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级排放标准A标准。

在一个实际操作过程中，经过格栅及沉砂池预处理后的生活污水水质为：COD:260mg/L，总氮50mg/L,总磷7.5mg/L。碳氮比为5.2:1(小于8:1)，属于低碳氮比的生活污水，污水总流量的35％进入厌氧池，其余65％进入缺氧池，污水在厌氧池停留时间为1.3小时，在缺氧池停留时间为1.9小时，厌氧池和缺氧池的污水进入好氧池混合，在好氧池的的停留时间为5.2小时，厌氧池的污泥混合液回流量为40％，缺氧池的污泥混合液回流量为280％,活性炭纤维反应器中活性炭纤维的安装量为0.23g/gSS,污水在微波及活性炭纤维反应器内停留时间为50S,好氧池的污泥有机负荷为0.35kgCOD/kgMLSS·d，好氧池中溶解氧含量为3.5mg/L。在厌氧池和缺氧池中仅设水下搅拌器进行搅拌，促进污水与回流的污泥混合液充分混合，抽吸泵间歇抽吸运行，每个周期运行12分钟，停15分钟。

经过上述工艺处理后的出水水质：

COD:20.3mg/L，总氮5.5mg/L,总磷0.28mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级排放标准A标准。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，其特征在于，包括厌氧池(4)和缺氧池(5)，其进水口与***的污水流入管道均相连，其出水口与好氧反应池(8)的进水口通过管道相连；好氧反应池(8)的底部设置有分别与厌氧池(4)和缺氧池(5)的进水口相连的污泥混合液回流管道；

好氧反应池(8)的底部设置有压缩空气输入管(11)，好氧反应池(8)内还设置有MBR分离膜(9)，MBR分离膜(9)的出水口与***的出水管(12)相连。

2.根据权利要求1所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，其特征在于，污水流入管道包括与污水进水口相连的第一输送管(1)以及与第一输送管(1)相连的第二输送管(2)和第三输送管(3)，第二输送管(2)与厌氧池(4)的进水口相连，第三输送管(3)与缺氧池(5)的进水口相连。

3.根据权利要求1所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，其特征在于，污泥混合液回流管道包括与厌氧池(4)相连的第一污泥混合液回流管(15)和与缺氧池(5)相连的第二污泥混合液回流管(17)。

4.根据权利要求3所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，其特征在于，第一污泥混合液回流管(15)的管路上设置有第一污泥混合液回流泵(14)；

第二污泥混合液回流管(17)的管路上设置有第二污泥混合液回流泵(16)和微波反应器(18)，微波反应器(18)内安装有活性炭纤维反应器(19)，活性炭纤维反应器(19)内固定设置有活性炭纤维(20)。

5.根据权利要求1所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理***，其特征在于，好氧反应池(8)的底部设置有曝气头(10)，曝气头(10)与压缩空气输入管(11)的输出端相连。

6.一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S3、通过污泥混合液回流管道将好氧池中的污泥混合液一部分回流到厌氧池中，另一部分回流到缺氧池中，继续循环处理并通入好氧反应池中；

7.根据权利要求6所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法，其特征在于，步骤S1中对城市污水进行预处理的方法具体包括：用格栅拦截漂浮物以及沉砂池对城市污水中部分无机悬浮颗粒物进行沉淀。

8.根据权利要求6所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法，其特征在于，步骤S3中将好氧池中的污泥混合液回流至缺氧池中进行处理的方法还包括：

将污泥混合液回流至污泥混合液回流管道中的微波及活性炭纤维反应器，通过活性炭纤维对微波进行诱导和强化化学反应，在微波辐照加热过程中，活性炭纤维表面产生高温，使蛋白质、油脂和多糖从细胞中释放出来,进入混合液中，补充混合液中碳元素含量，混合液进而回流至缺氧池。

9.根据权利要求6所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法，其特征在于，步骤S1中经过预处理后的城市污水中的25％～65％流入厌氧区，其余的进入缺氧区；城市污水在厌氧区停留时间为1.0～2.0小时，在缺氧区停留时间为1.5～2.5小时。

10.根据权利要求6所述的低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理方法，其特征在于，步骤S3中厌氧区的污泥混合液回流量为30％～80％，缺氧区的污泥混合液回流量为250～450％。