CN102491596B

CN102491596B - 一种城市污水的c/n比调控方法及装置

Info

Publication number: CN102491596B
Application number: CN 201110417257
Authority: CN
Inventors: 邢传宏; 王素兰; 马晓力; 李�瑞; 马艳娜; 于洁; 史思
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102491596A

Abstract

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种城市污水的C/N比调控方法及装置。所述方法采用化学除磷和生物脱氮除磷相结合的方法。本发明通过侧流化学除磷去除一部分磷，一方面强化了生物脱氮除磷的效率，另一方面还可以减少系统剩余污泥的产量，降低污泥处理的成本；同时采用某些化学沉淀剂去除磷形成的含磷沉淀物可以进行资源化利用。

Description

一种城市污水的C/N比调控方法及装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种城市污水的C/N比调控方法及装置。

背景技术

随着工业的飞速发展和城市化水平的加快，人类社会对水资源的需求大量增加，已超出可利用水资源的开采潜力，形成了所谓的水量性缺水。另一方面，水体污染使原本可利用的水资源变得不可利用，形成水质性缺水，进一步加剧了水资源短缺的程度。因此，解决水资源短缺问题，即要在水量上开源、节流，同时也必须控制水污染。根据有关部门统计，我国城市污水量在2010年达到47520 t /d，城市污水已成为水体污染的主要来源。

水污染中氮(N)、磷(P)污染越来越引起人们的重视。氮、磷污染是指随着人类对环境资源开发利用活动的日益增加，使大量含氮、磷营养物质的生活污水、工业废水排入江河湖泊中，增加了受纳水体的营养物质负荷。其直接后果是藻类和其它水生生物、植物大量繁殖，使水体在短时间内呈现水体衰老的状况，造成水体质量恶化和水生态环境的结构破坏，即水体的富营养。

目前我国很多城市污水处理厂采用生物处理技术，然而生物脱氮除磷的过程比较复杂，涉及硝化、反硝化以及释磷和吸磷等多个生化反应过程。上述每一个过程的目的的不同，对微生物的组成、基质类型及环境条件的要求也各不相同。因此要在一个系统中完成脱氮除磷过程，不可避免地产生了各过程间的矛盾关系，如碳源、泥龄、硝酸盐、硝化和反硝化容量、释磷吸磷的容量等问题，这使得城市污水处理在实际应用中达到一级排放标准存在一定的难度和局限。

另一方面，随着流域内经济欠发达区工业化进程的加快，城市污水处理厂收水基本上均呈现出越来越明显的“混合型城市污水”趋势，且工业废水比例或将进一步提高。混合型城市污水C/N比比较低，脱氮除磷效果差。这是因为进水C/N比较低<6时，反硝化所需的电子供体不足，系统脱氮效果降低。对除磷的影响有两方面，一方面硝化回流液中硝态氮浓度升高，可以系统的反硝化除磷能力；另一方面当进水C/N比较低时，会使大量硝态氮通过污泥回流进入厌氧区，从而影响厌氧释磷过程，最终影响系统除磷能力。而当C/N比过高时，厌氧出水的碳源浓度又会降低系统的反硝化除磷能力，另外当进水碳源较高，将导致异养菌的大量繁殖，而自养硝化菌在竞争中将得不到优势。因此通过某种方式调控进水C/N比，使后续生物处理C/N/P的比例在最适宜范围内，对提高生物脱氮除磷的效果至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市污水的C/N比调控方法及装置，以使后续生物处理C/N/P的比例在最适宜范围内，从而提高生物脱氮除磷的效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种城市污水的C/N比调控方法，采用化学除磷和生物脱氮除磷相结合的方法。

污水原水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池以及沉淀池进行处理，其中沉淀池的部分污泥回流至厌氧池中，厌氧池中部分厌氧上清液进行化学除磷后再回流至缺氧池。

好氧池中部分污水回流至缺氧池内。

所述的化学除磷为将厌氧上清液进行固液分离然后投加化学沉淀剂除去磷。

厌氧池中进行化学除磷的厌氧上清液的体积与污水原水体积的比为0-0.5:1，优选0.2-0.4:1。

沉淀池中污泥回流部分的体积与污水原水的体积比为0.3-2.0:1.

好氧池回流至缺氧池的污水的体积与污水原水的体积比为1-4:1。

除磷池中具体加入化学沉淀剂时可以根据进水水质确定，所述的化学沉淀剂优选但不限于聚合氯化铝、石灰或镁盐。其中采用石灰和镁盐所形成的沉淀物可进行资源化利用。添加聚合氯化铝时，聚合氯化铝/磷（以P计）的质量比为19-27：1，pH值控制在6-8。镁盐选择氯化镁时，即鸟粪石结晶法除磷，需要投加氯化镁和氯化铵，并且要加碱调节pH值在10.0左右，投加比例为氯化镁/P=1.5（摩尔比），氯化铵/P=2（摩尔比）。

本发明针对生物法处理城市污水较难稳定达标的难题，提供了一种通过化学磷开关来调控进水C/N比的城市污水处理方法，即化学除磷辅助生物处理的方法，通过化学除磷与生物脱氮除磷相结合，可以强化生物脱氮除磷的效果，解决城市污水处理较难稳定达一级A标准的难题。

所述的生物脱氮除磷工艺建议采用A²/O工艺，A²/O工艺具有同时脱氮除磷的功能，相对于其他同步脱氮除磷工艺结构简单、总水力停留时间短、运行费用低、控制复杂性好、不易产生污泥等优点。

具体的，厌氧池和缺氧池进、出水采用底进底出的方式，好氧池和除磷池采用底部进水上部出水的方式。

厌氧池、缺氧池以及除磷池设有搅拌，既可以是水力搅拌也可以是机械搅拌，缺氧池还可以采用气搅拌。好氧池内曝气管放置在池底部。

进一步，厌氧池水力停留时间2-5h，缺氧池水力停留时间2-4h，好氧池水力停留时间4-12h，沉淀池水力停留时间1.5-3h。

厌氧池侧流比（即侧流的厌氧上清液与污水原水的体积比）是可调的，侧流量通过泵和流量计控制，可以根据进水C/N比和后续生物处理是厌氧的或者是好氧的来进行调节，通过调节侧流比适当的去除一部分磷，使后续生物处理的C/N/P的比例在最佳范围内。

本发明还提供了一种相应的装置，所述装置包括依次连接的厌氧池、缺氧池、好氧池以及沉淀池，其中沉淀池设有污泥回流管道连接至厌氧池，好氧池设有回流管道连接至缺氧池；所述厌氧池还设有侧流管道连接至除磷装置，除磷装置出口通过管道与缺氧池连接。

所述的除磷装置包括依次连接的厌氧上清液固液分离装置与除磷池，除磷池的出口通过管道连接至缺氧池。

所述的各反应器（即厌氧池等装置）可以为圆形或者方形的，厌氧、缺氧和好氧池可以为一体的也可以是分开的。

所述的除磷装置中的厌氧上清液固液分离装置具体可采用斜板沉淀池，其中斜板可以设置为移动的或者固定的，移动的斜板其活动角度范围在20-160_-°，优选45-120°，固定的斜板角度可以设置在45-60°任意角度。斜板间距范围2-20cm，推荐范围5-10 cm。采用上述斜板沉淀池沉淀效率高，移动斜板可以不断调整斜板角度，使斜板上的附着污泥自动沉入污泥斗中。

具体的，结合装置，所述工艺流程如下：

进水先进入厌氧池，然后由厌氧池进入缺氧池，再进入好氧池，最后经沉淀池出水。沉淀池的部分污泥经污泥回流泵的作用回流至厌氧池，在厌氧池内聚磷菌大量释磷，因此各反应器中厌氧池的磷浓度最高(约30mgP/L)。在厌氧池内，通过侧流的方式引出一部分厌氧上清液经高效泥水分离装置后（例如斜板沉淀池）然后至除磷池，通过投加化学沉淀剂去除磷（例如聚合氯化铝、石灰、镁盐等）形成含磷沉淀物，投加的化学沉淀剂种类可以根据进水水质确定，利用石灰和镁盐形成的沉淀物还可以进行资源化利用（如作为化学肥料）。反应后的去磷出水回流至缺氧池参与后续生物反应。好氧池中水部分回流至缺氧池进行反应。通过用化学的方法去除一部分磷来调控进水C／N，并且根据后续是厌氧或者好氧生物处理的不同需求来调节侧流量，使生物处理C/N/P比例满足好氧100：5：1，厌氧200：5：1。通过化学除磷能够强化生物脱氮除磷的效率，解决混合型城市污水处理较难稳定达一级A标准的难题。

本发明适用于以各种比例混合的工业废水和生活污水的混合型城市污水的处理。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

本发明通过侧流化学除磷去除一部分磷，一方面将后续生物处理C/N/P的比例控制在最适宜范围内，强化了生物脱氮除磷的效率，另一方面还可以减少系统剩余污泥的产量，降低污泥处理的成本。同时采用某些化学沉淀剂去除磷形成的含磷沉淀物可以进行资源化利用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程框图；

图2为本发明的装置连接示意图，其中1为进水水箱， 2为厌氧池，3为缺氧池，4为好氧池，5为沉淀池，6为斜板沉淀池，7为除磷池，8为加药箱，9为空压机，10为曝气管，11为搅拌器，12为回流泵，13为计量泵，14为流量计。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

图1为本发明的工艺流程图，图2为装置图，采用化学除磷和生物处理相结合。污水原水由水箱1首先进入厌氧池2，本池的主要功能主要是释放磷。然后进入缺氧池3，缺氧池的首要功能是反硝化脱氮，反硝化菌利用污水中的有机物将回流混合液中的硝态氮还原为氮气释放到空气中，有效地完成反硝化反应，有机物浓度和硝态氮浓度都大幅度降低。硝态氮是通过内循环由好氧池4流进缺氧池3，内循环混合液量一般为1.0-4.0Q（Q为原污水流量）。污水经缺氧池3后进入到好氧池4中，好氧池4是多功能的，去除BOD、硝化、和吸收磷等反应都在本反应器内进行。污水经好氧池4进入沉淀池5，然后出水，沉淀池5含磷污泥一部分回流至厌氧池2与原污水混合并在厌氧池2内释磷（回流比为30%-200%Q），一部分以剩余污泥的形式排出去。厌氧池2和缺氧池3分别采用搅拌器11混合，好氧池4设曝气管10，曝气管10放置在底部，采用空压机9曝气。沉淀池5部分污泥通过污泥回流泵12回流到厌氧池2，在厌氧池2内聚磷菌大量释磷，因此各反应器中厌氧池2的磷浓度最高(约30mgP/L)。在厌氧池2内，通过侧流的方式引出一部分厌氧上清液经斜板沉淀池6的高效泥水分离作用然后至除磷池7，通过从加药箱8中投加化学沉淀剂到除磷池7内（例如聚合氯化铝、石灰、镁盐等）形成含磷沉淀物，投加的化学沉淀剂种类可以根据进水水质确定，利用石灰和镁盐形成的沉淀物还可以进行资源化利用（如作为化学肥料）。反应后的去磷出水回流至缺氧池3参与后续生物反应。厌氧池2的侧流量通过泵12和流量计14来调节，据后续是厌氧或者好氧生物处理的不同需求来调节侧流量（侧流比可在0-50%Q范围内调节），使生物处理C/N/P比例满足好氧100：5：1，厌氧200：5：1。

采用上述工艺和设备对污水进行处理：测流比为0.05：1，污泥回流比（即与污水原水的体积比，下同）为1.5，好氧池的回流比为1.5时，厌氧池上清液TP为10mg/L左右；除磷池中采用鸟粪石回收，按氯化镁/P=1.5（摩尔比），氯化铵/P=2（摩尔比）的比例投加，另外加氢氧化钠调节pH在10.0左右， COD、TP、TN的去除效果分别如下：

COD去除率变化

TP去除率变化

TN去除率变化

可见，采用本发明工艺后，各指标均能稳定达一级A标准。

以下是采用直接略去除磷步骤的工艺和设备（普通生物法即A²/O工艺）对污水的处理结果，污泥回流比为1.5，好氧池回流比为1.5。

COD去除变化

COD 次数	1	2	3	4	5
						进水	455	415	396	578	323
出水	66	58.3	56.3	25.8	37.3
						去除率	85.49	85.95	85.78	95.54	88.45

TP去除率变化

TN去除率变化

上述实施例为本发明优选的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明所作的改变均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种城市污水的C/N比调控方法，其特征在于，采用化学除磷和生物脱氮除磷相结合的方法；污水原水依次经过厌氧池、缺氧池、好氧池以及沉淀池进行处理，其中沉淀池的部分污泥回流至厌氧池中，好氧池中部分污水回流至缺氧池内；厌氧池中部分厌氧上清液进行化学除磷后再回流至缺氧池；所述的化学除磷为将厌氧上清液进行固液分离然后投加化学沉淀剂除去磷，厌氧池中进行化学除磷的厌氧上清液的体积与污水原水体积的比为0-0.5:1。

2.如权利要求1所述的城市污水的C/N比调控方法，其特征在于，沉淀池中污泥回流部分的体积与污水原水的体积比为0.3-2.0:1。

3.如权利要求2所述的城市污水的C/N比调控方法，其特征在于，好氧池回流至缺氧池的污水的体积与污水原水的体积比为1-4:1。

4.如权利要求1-3之一所述的城市污水的C/N比调控方法，其特征在于，厌氧池水力停留时间2-5h，缺氧池水力停留时间2-4h，好氧池水力停留时间4-12h，沉淀池水力停留时间1.5-3h。

5.如权利要求1所述的城市污水的C/N比调控方法，其特征在于，所述的化学沉淀剂为聚合氯化铝、石灰或镁盐。

6.城市污水的C/N比调控装置，其特征在于，所述装置包括依次通过管道连接的厌氧池、缺氧池、好氧池以及沉淀池，其中沉淀池设有污泥回流管道连接至厌氧池，好氧池设有回流管道连接至缺氧池；所述厌氧池还设有侧流管道连接至除磷装置，除磷装置出口通过管道与缺氧池连接；所述的除磷装置包括依次连接的厌氧上清液固液分离装置与除磷池，除磷池的出口通过管道连接至缺氧池；所述的厌氧上清液固液分离装置采用斜板沉淀池，其中斜板为移动的，移动的斜板其活动角度范围在20-160_-°。