CN108128988A - 一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，包括预处理、初级生物脱氮、深度生物脱氮和后处理，针对较低浓度COD和TN的污水，在不外加碳源增加C/N比的条件下，使出水达到《地表水环境质量标准GB3838‑2002》V类标准，即COD≤40 mg/L，TN≤2.0 mg/L。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种生活污水强化脱氮的污水处理方法。
背景技术
废水生物处理可以稳定去除废水中的有机物以及营养元素氮和磷，是最经济有效的去除污水中有机物的方法，生活污水中约有60%以上的有机物是通过生物法去除的，废水中的氮一般只能依靠生物法去除。生活污水经生物处理后，一般都能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级B标准，即COD≤60mg/L，TN≤20mg/L，由于环境污染日益严重，人民对环境质量的要求日益增高，某些地区已经要求将城镇污水处理厂的污染物排放标准提高到一级A标准，即COD≤50mg/L，TN≤15mg/L，还有一部分COD和TN不能去除。然而，随着城市的扩建，一些城市污水厂已经临近景观水域、农业用地甚至生化区和养殖场，即使没有临近这些水源，其排放到河流、湖泊水域的污水也会流入地表水，甚至污染地下水。因此城市污水厂的出水水质还应进一步提高。
对于污水中较低浓度总氮（TN）的去除，没有非常有效的方法。物理方法一般不能去除总氮，富集的总氮还需进一步处理，并且富集总氮的方法成本较高；化学方法对于高浓度总氮的去除较为明显，对于低浓度总氮的去除效果较差；生物方法是去除总氮最有效的方法，但是传统生物方法需要较大的内回流来实现硝化、反硝化过程，运行费用高，且对总氮的去除效果有限，出水总氮一般在15 mg/L ~20 mg/L之间，很难进一步去除；若再采用生物方法对出水总氮做进一步去除，还需补充大量碳源，运行成本较高。
DBR（导流式生物膜反应器，Diversion Biomembra Reactor）反应器适用于具有活性污泥的环境中，将污泥环境分为微生物聚集区和微生物分散区，微生物聚集区同时存在好氧微生物和厌氧微生物，使得好氧池内形成溶解氧梯度，实现在一个池体中高效去除总氮的过程。相比其他污水总氮去除工艺，DBR***流程简单、能耗低、不需要投加碳源、总氮去除效果好，抗负荷能力强，是新建市政污水处理厂和市政污水处理厂提标改造的首选工艺，可以实现出水总氮达到《GB 3838-2002 地表水环境质量标准》。
发明内容
本发明的目的在于提供一种效果好、成本低的生活污水深度处理方法，针对较低浓度COD和TN的污水，在不外加碳源增加C/N比的条件下，使出水达到《地表水环境质量标准GB3838-2002》V类标准，即COD≤40 mg/L，TN≤2.0 mg/L。
本发明采用的技术方案是：
一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，包括如下步骤：
预处理：污水依次流经格栅、沉砂池、初沉池，去除泥砂等大颗粒污染物，所述污水为市政污水，或经初步处理的工业污水；
初级生物脱氮：预处理后的污水进入厌氧池，通过厌氧微生物提高污水的可生化性，污水在所述厌氧池中的水力停留时间为5小时~12小时；厌氧处理后的污水进入缺氧池，与好氧DBR池回流的污水一起进行缺氧处理，缺氧环境下反硝化细菌将硝态氮转化为氮气，并降解COD；缺氧处理后的污水进入好氧DBR池，好氧池DBR池中，间隔安装若干个DBR反应器，DBR反应器将好氧池分为活性污泥反应区和DBR反应区，调节好氧池底部曝气装置和DBR反应器曝气装置，控制所述活性污泥反应区的溶解氧浓度为1.5mg/L~3mg/L，控制所述DBR反应区的溶解氧溶度为2.5mg/L~4mg/L，污水在活性污泥反应区进行硝化和反硝化反应，在DBR反应区进行反硝化反应，污水通过曝气搅动，不停在活性污泥反应区与DBR反应区之间循环流动，氨氮通过硝化反应转化为亚硝酸盐后立即通过反硝化反应转化为氮气，实现COD和总氮的去除；好氧DBR处理后的污水进入二次沉淀池，沉降污泥一部分回流至厌氧处理阶段，回流比为20%~100%；
深度生物脱氮：初级生物处理后的污水依次流经N个（N≥1）强化DBR池，强化DBR池中紧邻安装若干个DBR反应器，调节DBR反应器曝气装置，控制强化DBR池中溶解氧浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，污水流经DBR反应器时，同时进行硝化反应和反硝化反应，进一步降低总氮；
后处理：深度生物处理后的污水依次流经高密度沉淀池、过滤池和消毒池，进一步降低浊度并杀灭细菌，得到出水。
进一步地，所述DBR反应器由支架（1）、DBR填料（2）、曝气装置（3）和导流装置（4）组成。
进一步地，所述DBR填料（2）为组合填料、立体弹性填料、多孔悬浮球填料、活性生物填料中的一种。
进一步地，所述好氧DBR池的污水回流至所述缺氧池的回流量为0~50%。
进一步地，污水在所述好氧DBR池中的水力停留时间为8小时~20小时。
进一步地，污水在所述强化DBR池中的水力停留时间为4小时~8小时。
进一步地，所述初级生物处理进水的C/N≥1.5:1。
进一步地，所述深度生物处理进水的C/N≥1.3:1。
本发明的有益效果为：
（1）现有处理方法中，一般设置好氧池到缺氧池的内回流量为100%~300%，回流泵流量大，电耗高，且好氧池中一定量的硝态氮未经回流直接排出，导致出水总氮高，本发明在好氧池后面设置深度生物处理，因此不需要内回流或较小内回流便可实现总氮的去除，初级生物处理将污水总氮脱除到15mg/L以下，深度生物处理将污水总氮脱除到2mg/L以下。
（2）本发明好氧池中DBR反应器采用的填料比表面积大，挂膜微生物厚度厚，可形成内部兼养微生物、外部好氧微生物的结构，可同时进行硝化反应和反硝化反应，总氮去除效果好。
（3）本发明深度生物处理采用强化池安装DBR反应器的方式去除总氮，强化池中DBR反应器采用的填料对微生物的附着强度大，附着的微生物菌群厚度可到1mm~3mm，附着的微生物菌群抗曝气冲击能力强，水力停留时间短，可实现较低C/N比的情况下脱除总氮。
（4）本发明适用于新建污水处理厂，或现有污水处理厂提标改造。建设和运行费用低，占地面积小，管理方便，运行可靠，操作灵活简单，维护管理方便，因地制宜，灵活多变，处理效果较好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法的流程图；
图2为本发明一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法的好氧DBR池示意图；
图3为本发明一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法的好氧DBR池反应区示意图；
图4为本发明一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法的强化DBR池示意图。
图中：1-支架，2-DBR填料，3-曝气装置，4-导流装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，包括如下步骤：
预处理：污水依次流经格栅、沉砂池、初沉池，去除泥砂等大颗粒污染物，所述污水为市政污水，或经初步处理的工业污水；
初级生物脱氮：预处理后的污水进入厌氧池，通过厌氧微生物提高污水的可生化性，污水在所述厌氧池中的水力停留时间为5小时~12小时；厌氧处理后的污水进入缺氧池，与好氧DBR池回流的污水一起进行缺氧处理，缺氧环境下反硝化细菌将硝态氮转化为氮气，并降解COD；缺氧处理后的污水进入好氧DBR池，好氧池DBR池中，间隔安装若干个DBR反应器，DBR反应器将好氧池分为活性污泥反应区和DBR反应区，调节好氧池底部曝气装置和DBR反应器曝气装置，控制所述活性污泥反应区的溶解氧浓度为1.5mg/L~3mg/L，控制所述DBR反应区的溶解氧溶度为2.5mg/L~4mg/L，污水在活性污泥反应区进行硝化和反硝化反应，在DBR反应区进行反硝化反应，污水通过曝气搅动，不停在活性污泥反应区与DBR反应区之间循环流动，氨氮通过硝化反应转化为亚硝酸盐后立即通过反硝化反应转化为氮气，实现COD和总氮的去除；好氧DBR处理后的污水进入二次沉淀池，沉降污泥一部分回流至厌氧处理阶段，回流比为20%~100%；
深度生物脱氮：初级生物处理后的污水依次流经N个（N≥1）强化DBR池，强化DBR池中紧邻安装若干个DBR反应器，调节DBR反应器曝气装置，控制强化DBR池中溶解氧浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，污水流经DBR反应器时，同时进行硝化反应和反硝化反应，进一步降低总氮；
后处理：深度生物处理后的污水依次流经高密度沉淀池、过滤池和消毒池，进一步降低浊度并杀灭细菌，得到出水。
进一步地，所述DBR反应器由支架（1）、DBR填料（2）、曝气装置（3）和导流装置（4）组成。
进一步地，所述DBR填料（2）为组合填料、立体弹性填料、多孔悬浮球填料、活性生物填料中的一种。
进一步地，所述好氧DBR池的污水回流至所述缺氧池的回流量为0~50%。
进一步地，污水在所述好氧DBR池中的水力停留时间为8小时~20小时。
进一步地，污水在所述强化DBR池中的水力停留时间为4小时~8小时。
进一步地，所述初级生物处理进水的C/N≥1.5:1。
进一步地，所述深度生物处理进水的C/N≥1.3:1。
本发明的有益效果为：
（1）现有处理方法中，一般设置好氧池到缺氧池的内回流量为100%~300%，回流泵流量大，电耗高，且好氧池中一定量的硝态氮未经回流直接排出，导致出水总氮高，本发明在好氧池后面设置深度生物处理，因此不需要内回流或较小内回流便可实现总氮的去除，初级生物处理将污水总氮脱除到15mg/L以下，深度生物处理将污水总氮脱除到2mg/L以下。
（2）本发明好氧池中DBR反应器采用的填料比表面积大，挂膜微生物厚度厚，可形成内部兼养微生物、外部好氧微生物的结构，可同时进行硝化反应和反硝化反应，总氮去除效果好。
（3）本发明深度生物处理采用强化池安装DBR反应器的方式去除总氮，强化池中DBR反应器采用的填料对微生物的附着强度大，附着的微生物菌群厚度可到1mm~3mm，附着的微生物菌群抗曝气冲击能力强，水力停留时间短，可实现较低C/N比的情况下脱除总氮。
（4）本发明适用于新建污水处理厂，或现有污水处理厂提标改造。建设和运行费用低，占地面积小，管理方便，运行可靠，操作灵活简单，维护管理方便，因地制宜，灵活多变，处理效果较好。
实施例1
某生活污水，经预处理后进入厌氧池，停留时间为5小时，厌氧处理后的污水进入缺氧池，缺氧处理后的污水进入好氧DBR池，停留时间为8小时，控制好氧DBR池活性污泥反应区的溶解氧浓度为1.5mg/L，DBR反应区的溶解氧溶度为2.5mg/L，好氧DBR池的全部出水进入二沉池，二沉池出水进入强化DBR池，控制强化DBR池的溶解氧浓度为0.2mg/L，停留时间为4小时，强化DBR池出水进行后处理，得到出水。各阶段污水检测指标如下：
| 项目名称 | 单位 | 进水 | 好氧DBR出水 | 强化DBR出水 |
| CODcr | mg/L | 130 | ≤20 | ≤5 |
| NH3-N | mg/L | 50 | ≤5 | 未检出 |
| TN | mg/L | 65 | ≤15 | ≤2 |
实施例2
某工业污水初步处理后的污水，经预处理后进入厌氧池，停留时间为12小时，厌氧处理后的污水进入缺氧池，缺氧处理后的污水进入好氧DBR池，停留时间为20小时，控制好氧DBR池活性污泥反应区的溶解氧浓度为3mg/L，DBR反应区的溶解氧溶度为4mg/L，好氧DBR池回流至缺氧池的回流量为50%，好氧DBR出水进入二沉池，二沉池出水进入一级强化DBR池，一级强化DBR池出水进入二级强化DBR池，二级强化DBR池出水进入三级强化DBR池，控制三个强化DBR池的溶解氧浓度为0.5mg/L，停留时间为8小时，三级强化DBR池出水进行后处理，得到出水。各阶段污水检测指标如下：
| 项目名称 | 单位 | 进水 | 好氧DBR出水 | 强化DBR出水 |
| CODcr | mg/L | 600 | ≤65 | ≤20 |
| NH3-N | mg/L | 20 | ≤3 | 未检出 |
| TN | mg/L | 150 | ≤15 | ≤2 |
Claims (8)
1.一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，包括如下步骤：
预处理：污水依次流经格栅、沉砂池、初沉池，去除泥砂等大颗粒污染物，所述污水为市政污水，或经初步处理的工业污水；
初级生物脱氮：预处理后的污水进入厌氧池，通过厌氧微生物提高污水的可生化性，污水在所述厌氧池中的水力停留时间为5小时~12小时；厌氧处理后的污水进入缺氧池，与好氧DBR池回流的污水一起进行缺氧处理，缺氧环境下反硝化细菌将硝态氮转化为氮气，并降解COD；缺氧处理后的污水进入好氧DBR池，好氧池DBR池中，间隔安装若干个DBR反应器，DBR反应器将好氧池分为活性污泥反应区和DBR反应区，调节好氧池底部曝气装置和DBR反应器曝气装置，控制所述活性污泥反应区的溶解氧浓度为1.5mg/L~3mg/L，控制所述DBR反应区的溶解氧溶度为2.5mg/L~4mg/L，污水在活性污泥反应区进行硝化和反硝化反应，在DBR反应区进行反硝化反应，污水通过曝气搅动，不停在活性污泥反应区与DBR反应区之间循环流动，氨氮通过硝化反应转化为亚硝酸盐后立即通过反硝化反应转化为氮气，实现COD和总氮的去除；好氧DBR处理后的污水进入二次沉淀池，沉降污泥一部分回流至厌氧处理阶段，回流比为20%~100%；
深度生物脱氮：初级生物处理后的污水依次流经N个（N≥1）强化DBR池，强化DBR池中紧邻安装若干个DBR反应器，调节DBR反应器曝气装置，控制强化DBR池中溶解氧浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，污水流经DBR反应器时，同时进行硝化反应和反硝化反应，进一步降低总氮；
后处理：深度生物处理后的污水依次流经高密度沉淀池、过滤池和消毒池，进一步降低浊度并杀灭细菌，得到出水。
2.如权利要求1的一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，所述DBR反应器由支架（1）、DBR填料（2）、曝气装置（3）和导流装置（4）组成。
3.如权利要求2的一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，所述DBR填料（2）为组合填料、立体弹性填料、多孔悬浮球填料、活性生物填料中的一种。
4.如权利要求1的一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，所述好氧DBR池的污水回流至所述缺氧池的回流量为0~50%。
5.如权利要求1的一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，污水在所述好氧DBR池中的水力停留时间为8小时~20小时。
6.如权利要求1的一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，污水在所述强化DBR池中的水力停留时间为4小时~8小时。
7.如权利要求1的一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，所述初级生物处理进水的C/N≥1.5:1。
8.如权利要求1的一种基于导流式生物膜反应器的污水脱氮方法，其特征在于，所述深度生物处理进水的C/N≥1.3:1。
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