CN103523924A

CN103523924A - 一种污水强化脱氮除磷方法和系统

Info

Publication number: CN103523924A
Application number: CN201310518488.2A
Authority: CN
Inventors: 吴光学; 管运涛; 王火青
Original assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Current assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明揭示一种污水强化脱氮除磷方法，包括以下步骤：厌氧水解阶段，通过水解将污水中的大分子有机碳源转化为小分子有机碳源；厌氧阶段，将厌氧水解产生的小分子有机碳源积累为包括聚磷菌在内的微生物的内聚物，以备反硝化和微生物摄磷所用；缺氧好氧阶段，包括第一级好氧阶段和其之后的多级缺氧好氧阶段，进行硝化反硝化以及微生物摄磷；沉淀阶段，将上一阶段得到的污水混合液进行沉淀，分别排出上清液和部分沉淀污泥，并将另一部分沉淀污泥返回到厌氧阶段。在此还揭示一种相应的污水强化脱氮除磷系统。该方法/系统可以有效提高污水脱氮除磷的效率。

Description

一种污水强化脱氮除磷方法和系统

技术领域

本发明涉及污水处理工艺，特别是一种污水强化脱氮除磷方法和系统。

背景技术

排放污水中氮磷是造成水体富营养化的重要营养物质。随着我国水体富营养化问题的日趋严重，以及新《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的实施，研发经济高效稳定的污水脱氮除磷技术，已成为水处理领域急需的技术需求。

目前污水脱氮除磷主要采用基于厌氧/缺氧/好氧或缺氧/厌氧/好氧工艺的生物硝化反硝化以及生物化学除磷相结合的工艺。生物脱氮过程主要包括缺氧反硝化和好氧硝化。一般生物脱氮工艺为缺氧好氧（AO）工艺，也即采用缺氧段前置反硝化，好氧段硝化，再将好氧段硝化液回流到缺氧段，利用进水中碳源进行反硝化脱氮。厌氧段在缺氧段之后或之前，利用聚磷菌等微生物在厌氧条件下积累碳源内聚物，而在好氧条件下利用碳源内聚物生物摄磷，实现强化生物除磷目的。

由于我国污水存在低碳源特点，所以进水中有效碳源相对较低，不足以支撑有效的脱氮除磷；另一方面，传统的脱氮除磷工艺中，存在缺氧段的反硝化菌和厌氧段的聚磷菌竞争碳源问题，脱氮和除磷难以同时达到最佳效率。传统AO工艺需要使硝化液回流到缺氧段进行反硝化，而且脱氮率受硝化液回流比和污泥回流比的控制，为了达到较高的脱氮率，就要提高硝化液回流比。采用传统AO工艺，在硝化液回流比为300%，污泥回流比为100%的条件下，不考虑细胞自身物质的合成，总氮去除率最高可达80%左右。然而，继续增大硝化液回流比，总氮去除率上升不明显，且从好氧池进入缺氧池的溶解氧将会增加，从而消耗进水中有机碳源，影响反硝化脱氮的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种污水强化脱氮除磷方法和系统，有效提高脱氮除磷效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种污水强化脱氮除磷方法，包括以下步骤：

厌氧水解阶段，通过水解将污水中的大分子有机碳源转化为小分子有机碳源；

厌氧阶段，将厌氧水解产生的小分子有机碳源积累为包括聚磷菌在内的微生物的内聚物，以备反硝化和微生物摄磷所用；

缺氧好氧阶段，包括第一级好氧阶段和其之后的多级缺氧好氧阶段，进行硝化反硝化以及微生物摄磷；

沉淀阶段，将上一阶段得到的污水混合液进行沉淀，分别排出上清液和部分沉淀污泥，而将另一部分沉淀污泥返回到厌氧阶段。

所述多级缺氧好氧阶段为两级或更多级缺氧好氧阶段。

所述缺氧好氧阶段控制溶解氧浓度在最后的好氧区为2mg/L以上，在其他好氧区为1mg/L。

各阶段使用不同的处理池进行流水线式处理。

各阶使用段同一处理池按时序进行处理。

一种污水强化脱氮除磷系统，包括以下依序设置的：

厌氧水解池，用于通过水解将污水中的大分子有机碳源转化为小分子有机碳源；

厌氧池，用于将厌氧水解产生的小分子有机碳源积累为包括聚磷菌在内的微生物的内聚物，以备反硝化和微生物摄磷所用；

第一好氧区和多级缺氧区加好氧区，用于进行硝化反硝化以及微生物摄磷；

沉淀池，用于将最后一级好氧区得到的污水混合液进行沉淀，分别排出上清液和部分沉淀污泥，而另一部分沉淀污泥返回到厌氧池。

所述多级缺氧区加好氧区为两级或更多级的缺氧区加好氧区。

本发明的有益技术效果：

本发明的污水强化脱氮除磷方法通过多级缺氧好氧阶段强化了氨氮短程硝化反硝化，有效提高了脱氮效率。首先，多级缺氧好氧交替运行模式能够抑制亚硝酸盐硝化菌的生长，从而促进实现氨氮硝化为亚硝酸盐而非硝酸盐。其次，亚硝酸盐比硝酸盐更易于反硝化，所以多级AO能够促进产生的亚硝酸盐及时高效的通过反硝化得到去除，促进脱氮效率的提高。同时，一级好氧和多级缺氧好氧的运行模式，省去了硝化液回流，能够促进反硝化脱氮，并节省回流所需能耗等。另外，本发明中，厌氧阶段位于缺氧好氧阶段之前，避免了在厌氧阶段聚磷菌可用碳源少的问题，而聚磷菌等微生物的内聚碳源除用于后续摄磷外，同样也可用于反硝化，故反硝化菌和聚磷菌的脱氮和除磷可以同时达到最佳效率。

本发明特别适于城市和农村分散式生活污水处理。

附图说明

图1为本发明污水强化脱氮除磷系统一种实施例的示意图；

图2为可实施本发明方法的一种序批式污水强化脱氮除磷系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1，在一些实施例里，污水强化脱氮除磷方法包括以下步骤：

厌氧水解阶段，通过水解将污水中的大分子有机碳源转化为小分子有机碳源。该阶段主要是对进水中可生物降解颗粒碳源和大分子碳源物质进行水解，以转化为小分子利于微生物利用的有机物质。

厌氧阶段，将厌氧水解产生的小分子有机碳源积累为包括聚磷菌在内的微生物的内聚物。该阶段主要是促进聚磷菌等能够积累内聚物的微生物的生化代谢，充分利用厌氧水解产生的小分子有机碳源，并积累为内聚物以备后期反硝化和微生物摄磷所用。

缺氧好氧阶段，包括第一级好氧阶段和其之后的多级缺氧好氧阶段（依次包含一个缺氧阶段和一个好氧阶段），在这个过程中进行硝化反硝化以及微生物摄磷。所述多级缺氧好氧阶段可以为两级或更多级缺氧好氧阶段，强化短程硝化反硝化。

沉淀阶段，将上一阶段得到的污水混合液进行沉淀，分别排出上清液和部分的沉淀污泥，而沉淀污泥的另一部分返回到厌氧阶段。

优选地，缺氧好氧阶段控制适宜的溶解氧浓度，溶解氧浓度在前端好氧区（最后好氧区之前的好氧区）为1mg/L左右，而在最后好氧区为2mg/L以上，促进短程硝化反硝化的实现。最后的好氧阶段提供充足的氧气供应即可促进完全硝化的实现，防止亚硝酸盐随排水进入自然水体。

如图1所示，所述厌氧水解阶段、所述厌氧阶段、所述多级缺氧好氧阶段中的各级阶段、以及沉淀阶段可以使用不同的处理池按连续流进行流水线式处理。

如图2所示，所述厌氧水解阶段、所述厌氧阶段以及所述多级缺氧好氧阶段中的各个阶段、以及沉淀阶段也可以使用同一处理池按时序进行处理。

如图1所示，一种污水强化脱氮除磷系统，包括厌氧水解池2、厌氧池3、第一好氧区4和多级缺氧区5加好氧区6（图中仅示出一级）、沉淀池7以及控制系统11。厌氧水解池2用于通过水解将污水中的大分子有机碳源转化为小分子有机碳源；厌氧池3将厌氧水解产生的小分子有机碳源积累为包括聚磷菌在内的微生物的内聚物，以备反硝化和微生物摄磷所用；第一好氧区4和多级缺氧区5加好氧区6用于进行硝化反硝化以及微生物摄磷；沉淀池7用于将最后一级好氧区6得到的污水混合液进行沉淀，分别排出上清液8和部分的沉淀污泥9，而沉淀污泥的另一部分10返回到厌氧池3。其中，缺氧区5加好氧区6可以是两级或更多级。

具体处理过程中，污水首先流入厌氧水解池2，实现充分水解把大分子有机碳源转化为小分子有机碳源。从厌氧水解池2流出的污水混合液流入厌氧池3，其中，聚磷菌等利用小分子碳源物质并贮存为内聚物，该阶段主要发生释放磷等生化过程。厌氧池3出水顺次进入好氧区4和多级缺氧区5加好氧区6，即多级AO阶段，发生硝化反硝化和摄取磷等过程。最后污水混合液流入沉淀池7。沉淀后上清液排出处理系统到自然水体；沉淀污泥一部分排出系统，一部分回流至厌氧水解池2即厌氧释放磷区域，实现污泥分别经历厌氧-缺氧-好氧交替过程。

工艺过程的控制主要通过自动化控制系统11，根据在线氨氮等指标，进行曝气量和曝气时间的控制。

图2所示的序批式污水强化脱氮除磷系统同样可以用于实施本发明的方法。该系统包括进水泵22、序批式反应池23、搅拌装置24、出水泵25、提供氧气的曝气泵27以及控制系统28，入水21通过进水泵22进入序批式反应池23，出水26通过出水泵25泵出。本发明的方法的各个阶段按时间顺序在序批式反应池23中进行。

本发明的方法可以得到很好地脱氮除磷效果。根据实验研究结果，针对进水水质COD为374.4mg/L，NH₄-N为38.3mg/L和PO₄-P为9.8mg/L，通过本工艺处理后，出水氨氮去除率达100%，COD、TN和TP平均浓度分别为39.0mg/L，2.2mg/L和0.8mg/L，平均去除率为88.4%、94.2%和92.2%。和传统工艺相比较，节省曝气量至少30%。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种污水强化脱氮除磷方法，其特征在于，包括以下步骤：

沉淀阶段，将上一阶段得到的污水混合液进行沉淀，分别排出上清液和部分沉淀污泥，并将另一部分沉淀污泥返回到厌氧阶段。

2.如权利要求1所述的污水强化脱氮除磷方法，其特征在于，所述多级缺氧好氧阶段为两级或更多级缺氧好氧阶段。

3.如权利要求1所述的污水强化脱氮除磷方法，其特征在于，所述缺氧好氧阶段控制溶解氧浓度在最后的好氧区为2mg/L以上，在其他好氧区为1mg/L。

4.如权利要求1至3任一项所述的污水强化脱氮除磷方法，其特征在于，各阶段使用不同的处理池进行流水线式处理。

5.如权利要求1至3任一项所述的污水强化脱氮除磷方法，其特征在于，各阶段使用同一处理池按时序进行处理。

6.一种污水强化脱氮除磷系统，其特征在于，包括以下依序设置的：

沉淀池，用于将最后一级好氧区得到的污水混合液进行沉淀，分别排出上清液和部分沉淀污泥，并将另一部分沉淀污泥返回到厌氧池。

7.如权利要求6所述的污水强化脱氮除磷系统，其特征在于，所述多级缺氧区加好氧区为两级或更多级的缺氧区加好氧区。