CN108793395A - 脱氮除磷装置的组建方法、脱氮除磷装置和脱氮除磷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种污水脱氮除磷装置的组建方法、脱氮除磷装置及利用该装置进行污水脱氮除磷的方法，本发明装置的组件方法包括填装罐体和对装填后的罐体进行挂膜处理，本发明方法组建的污水脱氮除磷装置结构简单、易操作，利用本发明装置处理污水的成本低，污水中氮、磷去除率高，脱氮除磷效果稳定，尤其适用于碳氮比低的污水的深度脱氮除磷处理。

Description

脱氮除磷装置的组建方法、脱氮除磷装置和脱氮除磷方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种污水的处理装置和处理方法，特别涉及一种污水的脱氮除磷装置及脱氮除磷方法。

背景技术

随着城市化进程的加快和人民生活水平的日益提高，城市污水排放量也在迅速增加，大量未经处理的污水任意排放，造成地表水体的污染日益严重。城市污水是城市水环境污染的主要来源之一，城市污水的处理与资源化使用迫在眉睫。目前，我国城市污水厂采用的工艺中，仍是以各种活性污泥法作为主流。传统生活污水的处理主要分为物理法、化学法和生物法。物理法主要是去除水中的不溶解的悬浮物质，化学法是指向废水中投加化学药剂，通过化学反应达到净水效果。生物法指利用微生物的作用，降解有机物的一种技术，生物法主要用于去除水中的有机物和氨氮等，与物理法和化学法相比，生物处理在去除水中溶解性污染物方面具有较大的优势。

目前城市污水厂大部分均采用较传统的工艺，处理效果较差。随着国家一级A排放标准的逐渐执行，污水厂的出水必须满足TP≤0.5mg/L，因此污水厂对磷的去除要求越来越高。目前，除磷技术主要分为生物除磷技术及化学除磷技术。生物除磷技术一般是通过聚磷菌在厌氧好氧交替的环境下充分释磷和过度吸磷来达到除磷目的的，具有节约能源，运行费用低等一系列优点。然而，生物除磷技术一般不能满足出水TP≤0.5mg/L的要求，因此污水厂常需配套化学除磷技术强化除磷效果。常见的化学除磷技术主要是投加铝盐或铁盐与磷酸根发生沉淀反应，实现磷的直接去除；另外，铝盐或铁盐会通过水解和聚合反应形成多核羟基聚合物来吸附水中的磷，实现磷的间接去除。

水体中的氮主要以氨氮、硝态氮和亚硝态这三中形态存在，当水中的亚硝酸盐氮过高，饮用此水将和蛋白质结合形成亚硝胺，是一种强致癌物质。长期饮用对身体极为不利。鱼类对水中氨氮比较敏感，当氨氮含量高时会导致鱼类死亡。因此对于城市污水处理厂的脱氮越来越重要，但目前城市污水处理厂存在着低碳氮比的问题，这已经成为制约生物脱氮效率的重要因素，污水厂常采用外加碳源的方法强化脱氮，这种处理方法处理效果较好，但也存在着提高处理成本，难以控制，易造成二次污染的问题。因此找到一种深度处理低碳氮比污水的方法有主要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有污水脱氮除磷处理存在的技术问题，提供一种污水的脱氮除磷装置和污水的脱氮除磷方法。本发明的装置，可直接加在污水厂设施中，装置运行成本低，实现污水厂出水的深度脱氮除磷；采用本发明提供的处理装置处理污水，出水水质完全满足地表水排放的要求，氮、磷去除率高。本发明装置成本低且脱氮除磷效果稳定，去除效率高，易于操作，易于生产和使用。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种污水脱氮除磷装置的组建方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)罐体装填处理

在竖直放置的罐体内由下至上依次设置布水区、承托区、填料区和出水区，并在承托区装填卵石，在填料区装填具有脱氮除磷作用的填料；

2)挂膜处理

将污水引入装置罐体下部的布水区，水流向上流，依次经过承托区、填料区，进行装置的生物膜挂膜处理，直至装置出水区出水水质维持稳定，污水的总氮去除率达到并保持在80％以上，且总磷去除率达到并保存为85％以上，即得污水脱氮除磷处理装置。

其中，步骤1)中所述布水区与所述罐体的体积之比为5-10：100，优选为10：100；所述承托区与所述装置的罐体的体积之比为5-10：100，优选为10：100；所述填料区与所述装置的罐体的体积之比为60-70：100，优选为70：100；所述出水区与所述罐体的体积之比为10-30：100，优选为1：100。

特别是，所述布水区的高度为5-10cm，优选为10cm；所述承托区的高度为5-10cm，优选为8-10cm，进一步优选为10cm；所述填料区的高度为60-70cm，优选为70cm；所述出水区的高度为10-30，优选为10cm。

其中，步骤1)中所述具有脱氮除磷作用的填料包括硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒。

特别是，所述硫为单质硫磺颗粒；所述玉米芯颗粒为玉米果穗脱粒后的穗轴粉碎而成。

玉米芯是玉米果穗去籽脱粒后的穗轴，一般占玉米穗重量的20.0％～30.0％，具有组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强、耐磨性能好等优点，是一种重要可回收利用的资源。玉米芯的主要成分以纤维素、半纤维素、木质素和木聚糖为主。

特别是，将所述硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒混合均匀后，装填至填料区，形成对污水进行强化脱氮除磷处理的填料区。

尤其是，所述硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒的体积之比为1：0.75-1.2：1.5-2.5，优选为1：1：2。

其中，所述硫与硫铁矿的体积之比为1：0.75-1.2，优选为1:1；所述硫磺与玉米芯的体积之比为1：1.5-2.5，优选为1：2。

特别是所述填料区内的硫磺颗粒粒径为4-8mm，优选为4mm。所述填料区内的硫铁矿的粒径为4-8mm，优选为4mm。所述填料区内的玉米芯颗粒的粒径为6-10mm，优选为6mm。

尤其是，所述填料区内填料的孔隙率为25％-50％，优选为30％。

其中，步骤1)中所述卵石的直径为4-6cm，优选为4cm。

特别是，所述罐体为圆柱体，其高和直径的比值为1.5-2：1，优选为2：1。

特别是，所述罐体的顶部设置有排气孔，用于排出装置填料区污水处理过程中硫自养反硝化过程中产生的氮气。

尤其是，在罐体的下部布水区的侧壁上开设有进水口，将污水引入罐体内的布水区，均匀布水。将污水厂出水从进水口输送至罐体下部的布水区内；在罐体的上部出水区的侧壁上开设有出水口，用于将经过脱氮除磷处理后的出水排出罐体。

特别是，所述脱氮除磷装置采用上向流的方式，同时下部布水区的下侧设置有反冲洗气管和反冲洗水管。

其中，步骤2)中所述污水为低C/N比。

特别是，所述低C/N比为C/N比≤2的污水，优选为C/N比为1～2的污水。

尤其是，所述污水选择C/N比低于2，优选为C/N比为1～2的污水处理厂尾水、市政污水处理厂污水、生活污水。

其中，步骤2)中控制污水的水力停留时间为4-6，优选为5h。

特别是，步骤2)中污水的pH为7-8，优选为7.3-7.6。

本发明另一方面提供一种污水的脱氮除磷装置的组建方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)罐体装填处理

在竖直放置的罐体内由下至上依次设置布水区、承托区、填料区和出水区，并在承托区装填卵石，在填料区装填具有脱氮除磷作用的填料；

2)挂膜处理

将活性污泥灌注至罐体内并浸没填料区；然后将污水引入装置罐体下部的布水区，水流向上流，依次经过承托区、填料区，进行装置的生物膜挂膜处理，直至装置出水区出水水质维持稳定，污水的总氮去除率达到并保持在80％以上，且总磷去除率达到并保存为85％以上，即得污水脱氮除磷处理装置。

其中，步骤2)所述活性污泥选择市政污水处理厂的活性污泥，优选为卡鲁塞尔氧化沟回流的活性污泥。

特别是，所述活性污泥经过浓缩后再灌注至罐体内，浓缩后的活性污泥的MLSS浓度为18000-20000mg/L，优选为19000mg/L。

尤其是，所述市政污水处理厂的厌氧活性污泥的MLSS浓度为3000-6000mg/L.

特别是，浓缩活性污泥浸没罐体1-2h。

其中，步骤2)中所述污水为低C/N比。

特别是，所述低C/N比为C/N比≤2的污水，优选为C/N比为1～2的污水。

尤其是，所述污水选择C/N比低于2，优选为C/N比为1～2的污水处理厂尾水、市政污水处理厂污水、生活污水。

其中，步骤2)中控制污水的水力停留时间为4-6h，优选为5h。

特别是，步骤2)中控制污水的pH为7-8，优选为7.3-7.6。

本发明再一方面提供一种按照上述方法组建而成的污水强化脱氮除磷除磷装置。

其中，所述罐体内布水区与所述罐体的体积之比为5-10：100，优选为10：100；所述承托区与所述装置的罐体的体积之比为5-10：100，优选为10：100；所述填料区与所述装置的罐体的体积之比为60-70：100，优选为70：100；所述出水区与所述罐体的体积之比为10-30：100，优选为10：100。

特别是，所述布水区的高度为5-10cm，优选为10cm；所述承托区的高度为5-10cm，优选为8-10cm，进一步优选为10cm；所述填料区的高度为60-70cm，优选为70cm；所述出水区的高度为10-30cm，优选为10cm。

其中，填料区中装填的具有脱氮除磷作用的填料由硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒组成。

特别是，所述硫为单质硫磺颗粒；所述玉米芯颗粒为玉米果穗脱粒后的穗轴粉碎而成。

尤其是，所述硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯的体积之比为1：0.75-1.2：1.5-2.5，优选为1：1：2。

其中，所述硫与硫铁矿的体积之比为1：0.75-1.2，优选为1:1；所述硫磺与玉米芯的体积之比为1：1.5-2.5，优选为1：2。

特别是所述填料区内的硫磺颗粒粒径为4-8mm，优选为4mm。所述填料区内的硫铁矿的粒径为4-8mm，优选为4mm。所述填料区内的玉米芯颗粒的粒径为6-10mm，优选为6mm。

尤其是，所述填料区内填料的孔隙率为25％-50％，优选为30％。

其中，步骤1)中所述卵石的直径为4-6cm。

特别是，所述罐体为圆柱体，其高和直径的比值为1.5-2：1，优选为2：1。

本发明又一方面提供一种利用上述污水脱氮除磷装置进行污水脱氮除磷处理的方法，包括将低C/N比污水输送至上述污水脱氮除磷处理装置中，控制水流向上流动，水力停留时间≥2h。

其中，所述水力停留时间选择2-8h。

特别是，在夏季水力停留时间为2-4h，优选为3h；在冬季水力停留时间为6-8h，优选为7h。

尤其是，在夏季将所述污水输送至脱氮除磷装置的下部的布水区，水流从下至上依次从布水区流过承托区、填料区、进入出水区，排出，其中，控制水力停留时间为2-4h，优选为3h。

尤其是，在冬季将所述污水输送至脱氮除磷装置的下部的布水区，水流从下至上依次从布水区流过承托区、填料区、进入出水区，排出，其中，控制水力停留时间为6-8h，优选为7h。

特别是，输送至本发明脱氮除磷装置内的污水处理温度在10-35℃，优选为25-30℃。

其中，控制污水的pH为7-8，优选为7.3-7.6。

特别是，所述污水为低C/N比。

特别是，所述低C/N比为C/N比≤2的污水，优选为C/N比为1～2的污水。

尤其是，所述污水选择C/N比低于2，优选为C/N比为1～2的污水处理厂尾水、市政污水处理厂污水、生活污水。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明的强化脱氮除磷装置中使用的硫磺、硫铁矿、玉米芯价格便宜、原材料宜于获取、工况运行稳定且无需投加外加碳源，降低了成本。

2、本发明采用的污水强化脱氮除磷装置处理污水的过程中填料区的玉米芯能够为异养反硝化提供碳源，同时其具有质量轻、组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强、耐磨性能好等优点。

3、本发明的污水脱氮除磷装置的填料区含有硫磺、硫铁矿、玉米芯，以硫磺为电子供体的自养反硝化过程中脱氮效果较好；以硫铁矿为电子供体的自养反硝化产物生成物中存在Fe3+，加强了装置的除磷效果，玉米芯既能够为微生物提供了生长附着的载体，同时也为微生物异养脱氮提供碳源。采用异养反硝化脱氮和自养反硝化脱氮组合的工艺有利于提高脱氮效率，同时异养脱氮微生物的加入有利于降低出水的硫酸盐含量。

4、采用本发明的低C/N比污水脱氮除磷装置处理污水，污水的脱氮效率高，氮去除率超过91％，达到91.7-99.5％；污水除磷效率高，磷去除率超过90％，达到90.6-99.2％。

5、本发明的污水强化脱氮除磷装置将污水的氮磷去除结合，同时去除氮和磷。罐体内发生脱氮处理时，硫铁矿提供电子供体时，在厌氧条件下完成脱氮反应：NO₃ ^-+13FeS₂+23H₂O→12N₂+23SO₄ ^2-+13Fe(OH)₃+13H⁺；当硫磺提供电子供体时，厌氧条件下完成脱氮反应：是滤池内的脱氮硫杆菌以硝酸盐为电子受体在厌氧条件下完成脱氮反应：55S+50NO₃ ^-+38H₂O+20CO₂+4NH₄ ⁺→4C₅H₇O₂N+25N₂+55SO₄ ^2-+64H⁺；当硫铁矿为脱氮反应提供电子供体时，产生了Fe3+,可与水中的磷酸根结合生成硫酸铁盐等难溶性物质，从而将水中的磷去除。以玉米芯为碳源进行异养反硝化脱氮时：C₆H₁₂O₆+12NO₃ ^-→6H₂O+6CO₂+12NO₂ ^-+能量,CH₃COOH+8NO₃ ^-→6H₂O+10CO₂+4N₂+8OH^-+能量,该过程中产生的二氧化碳有利于厌氧环境的形成，同时可以为脱氮反应提供一定的碱度。本发明的污水强化脱氮除磷装置在同一填料区内，同时进行异氧、自养脱氮除磷处理，玉米芯异氧反硝化脱氮处理产生中间产物NO₂ ^-，在后续过程中会转变为氮气，同时硫自养脱氮硫杆菌利用NO₂ ^-将其转化为氮气。异养脱氮硫杆菌利用产生的能量用于异养微生物的生长繁殖。

本发明的污水脱氮除磷装置的填料区内含有硫磺、硫铁矿、玉米粒，采用微生物异养脱氮耦合硫自养脱氮技术，提高装置的脱氮除磷效率，在填料区同时进行自养、异氧脱氮除磷。脱氮硫杆菌利用硫磺为电子供体进行反硝化，实现脱氮，脱氮硫杆菌利用硫铁矿为电子供体进行反硝化时，产生的铁离子有利于去除水中总磷。异养脱氮微生物利用玉米芯作为碳源进行异养反硝化脱氮。玉米芯具有组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强、耐磨性好等优点。装置中的玉米芯既可以为微生物提供生长附着的载体，同时也可以为异养反硝化微生物提供碳源，异养反硝化脱氮过程的进行也会影响硫自养反硝化脱氮，降低产生的硫酸盐。增强装置的脱氮效率。硫磺作为硫自养反硝化脱氮最好的硫源，具有较高的去除效率。以硫铁矿为电子供体，提高了污水的除磷效果，填料还保证了装置内污水的酸碱稳定，脱氮过程中产生的Fe³⁺对于总磷有较好的去除效果，提高脱氮、除磷效率。

附图说明

图1为本发明提供的脱氮除磷装置使用时的结构示意图。

附图标记说明

1、污水存储罐；2、进水泵；3、布水区；4、承托区；5、填料区；6、出水区、7、排气孔；8、进水管；9、出水管；10、罐体。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明采用污水脱氮除磷装置处理低C/N比污水，进行强化脱氮除磷处理，在进水泵2的作用下，将存储在污水存储罐1内的污水厂出水从进水管8输送至本发明污水脱氮除磷装置罐体下部的布水区3，水流从下至上依次流经承托区4、填料区5后，进入罐体上部的出水区6，然后经过出水口，从出水管9流出本发明的脱氮除磷装置。进水管、出水管分别设置在罐体下部、上部。

污水先进入布水区，流经承托区和填料区，该装置采用上向流的进水方式。污水在经过进过布水区进行均匀布水，大粒径污染物颗粒在进过承托区被截留，同时承托区有一定的均匀布水的作用，接着经过填料区进行污水的脱氮除磷，最后经过出水区静置，排出水。

如图1所示，本发明的污水强化脱氮除磷装置包括竖直放置的呈圆柱体状的罐体10，其内部自下而上依次设置布水区3、承托区4、填料区5、出水区6，其顶部设置有排气孔7，用于排出污水流经处理装置过程中由于发生硫自养反硝化反应所产生的氮气；在罐体下部的布水区3的侧壁上开设进水口(图中未示出)，进水口位于罐底的下部，进水口与进水管8连接，进水管将污水厂出水存储罐内的污水从进水口引入罐体的布水区；在罐体上部出水区6的侧壁上开设出水口(图中未示出)，出水口与出水管9连接。

本发明的罐体除了选用圆柱体状之外，其他任何形状的罐体均适用于本发明，例如长方体状、棱柱状等。

罐体的高与直径之比为1.5-2：1；布水区与所述装置的罐体的体积之比为5-10：100，优选为10：100；所述承托区与所述装置的罐体的体积之比为5-10：100，优选为10：100；所述填料区与所述装置的罐体的体积之比为60-70：100，优选为70：100。

本发明具体实施方式中以罐体的高度为100cm为例进行说明，所述填料区的高度为60-70cm，优选为70cm；所述出水区的高度为10-30cm，优选为10cm；所述布水区的高度为5-10cm，优选为10cm；所述承托层区的高度为5-10cm，优选为10cm。

布水区主要是为了进行布水的均匀，有利于脱氮除磷装置的处理效果。布水区与承托区紧挨，污水经过布水区后进入承托区。

承托区的高度为5-10cm，优选为8-10cm，进一步优选为10cm，由直径为4-6cm的卵石组成，其中所述卵石的直径优选为4cm。

在水过滤时，所述承托区用于防止填料区的滤料流失和堵塞滤头和管道，在滤池填料区下面铺设的卵石承托区，在反冲洗时还可起到均匀布水的铺助作用和保持反冲洗稳定进行。

填料区由粒径为4-8mm的硫磺颗粒、粒径为4-8mm的硫铁矿、粒径为6-10mm的玉米芯颗粒混合均匀，形成孔隙率为25-50％的填料区。填料区的高度为60-70cm，优选为70cm。

硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯混合均匀后，装填至填料区，形成对污水进行自养、异氧强化脱氮除磷处理的填料区。填料区内所述硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯的体积之比为1：0.75-1.2：1.5-2.5，优选为1：1：2。

出水区的高度为10-30cm，优选为10cm。在出水区的上部即罐体的顶部设置有排气口7，用于排出污水脱氮除磷处理过程中产生的废气。

本发明污水脱氮除磷装置的工作原理如下：

污水厂存储于污水厂出水存储罐的出水在进水泵的作用下经过进水管8从本发明装置罐体10下部的布水区3的侧壁的进水口(图中未示出)流入罐体内部，均匀布水，水流从下至上依次流经承托区4、填料区5，流入出水区6，从出水区侧壁上的出水口(图中未示出)经过出水管8流出罐体，得到经过深度脱氮除磷处理的出水。

污水通过进水管被输送进入脱氮除磷装置的罐体下部，经过布水区均匀分配依次进入承托区、填料区，与填料区内的硫磺颗粒、硫铁矿、玉米芯颗粒相接触，在该区域进行脱氮、脱磷反应，硫铁矿提供电子供体时，在厌氧条件下完成脱氮反应：NO₃ ^-+13FeS₂+23H₂O→12N₂+23SO₄ ^2-+13Fe(OH)₃+13H⁺；硫磺提供电子供体时，厌氧条件下完成脱氮反应：填料区的脱氮硫杆菌以硝酸盐为电子受体在厌氧条件下完成脱氮反应：55S+50NO₃ ^-+38H₂O+20CO₂+4NH₄ ⁺→4C₅H₇O₂N+25N₂+55SO₄ ^2-+64H⁺。而且当硫铁矿为脱氮反应提供电子供体时，产生了Fe^{3 +},可与水中的磷酸根结合生成硫酸铁盐等难溶性物质，从而将水中的磷去除。产生的Fe³⁺一方面与磷酸根形成难溶性的盐，一方面通过溶解和吸水发生强烈水解，并在水解的同时发生各个聚合物反应，生成具有较长线性结构的多核羟基络合物，通过电中和、吸附架桥及絮体的卷扫作用使胶体凝聚，再通过沉淀分离将磷去除。以玉米芯为碳源进行异养反硝化脱氮：C₆H₁₂O₆+12NO₃ ^-→6H₂O+6CO₂+12NO₂ ^-+能量，CH₃COOH+8NO₃ ^-→6H₂O+10CO₂+4N₂+8OH^-+能量，,该过程中产生的二氧化碳有利于厌氧环境的形成，同时可以为脱氮反应提供一定的碱度，对于反硝化过程中产生的硫酸盐有一定的去除效果，可以保证装置内污水pH的稳定，更有利于装置的脱氮。

本发明装置成本低且脱氮除磷效果稳定，去除效率高，易于操作，易于生产和使用。

本发明采用向上流的方式进行污水处理，选择硫磺、硫铁矿、玉米心颗粒作为反应底物及生物膜载体，添加在脱氮处理装置的填料区，水从进水管流入布水区，通过承托区流入填料区，污水中硝酸盐、磷酸盐通过装置的填料区的生物处理得到去除。在填充有硫磺颗粒的装置湿地反应区中下部，硫磺颗粒表面附着的硫自养反硝化菌提高氨氮去除率，同时异养脱氮微生物利用玉米芯为碳源进行异养脱氮可以提高系统整体的总氮的去除效率。

反应中维持进水碳氮比在1～2之间，限制异养反硝化细菌的增殖。维持反应温度在25～35℃之间。

实施例1

1、填装罐体

如图1所示，本发明的脱氮除磷装置的罐体为圆柱体，其高径比为2:1，体的顶部设置排气孔10；在罐体内由下至上依次分成下部的布水区、承托区、填料区和上部出水区。

其中，填料区的高度为70cm，其内填装硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒，其中硫磺颗粒的粒径为4-8mm、硫铁矿的粒径为4-8mm、玉米芯颗粒的粒径为6-10mm、其中硫磺、硫铁矿、玉米芯颗粒的体积分数比为1：1：2；填料区内填料的孔隙率为30％；

承托区的高度为10cm，其内填装直径为4-6cm的卵石；罐体下部的布水区高度为10cm；上部的出水区高度为10cm。

承托区与布水区之间通过具有孔隙的承托板分隔，卵石搁置在承托板上，与布水区分离；承托区与填料区之间由具有孔隙的滤料板分隔，将承托区的卵石与填料区的填料混合物分离。

罐体下部的布水区下部的侧壁上有进水口，污水厂出水从该进水口进入下部布水区内；上部出水区的上部侧壁上有出水口，经过深度脱氮除磷的水从该出水口排出；罐体的顶部设有排气孔7，其作用是排出硫自养反硝化和异养反硝化脱氮过程中产生的氮气。

2、挂膜处理

将污水处理厂的C/N比≤2的污水从本发明装置的罐体下部的进水口引入布水区，水流向上流，流经承托区、填料区，进入出水区后，经过开设在罐体上部的出水口流出，通过调整进水量，控制水力停留时间为5h(通常为4-6h)，连续运行30天(通常为20-40天)，直至出水水质稳定，即得本发明污水强化脱氮除磷装置。

在挂膜处理过程中每天监测装置出水水质，检测出水的COD、总氮以及氨氮、总磷、硝态氮、铵态氮、亚硝态氮浓度的平均值，计算相应的去除率，本发明装置的出水水质维持稳定，污水的总氮去除率达到并保持在80％以上，且总磷去除率达到并保存在85％以上，保持稳定，本发明的污水强化脱氮除磷装置组件完成。

3、脱氮除磷处理

以河南省长葛市某污水处理厂的滤布滤池间出水为例进行强化脱氮处理处理，将滤布滤池间出水存储在污水存储罐1内，其中污水水量、水质如表1。

存储在污水存储罐1内的污水经进水泵2由进水管8从进水口进入本发明装置下部的布水区3，然后由下至上依次流经承托区4和填料区5，最后在上部出水区6沉淀后，从出水口经过出水管9流出，控制污水在装置内的水力停留时间为3h(通常为2-4h)，系统运行过程中温度维持为25-30℃，进水pH基本维持在7.3-7.6，DO基本维持在1.8-2.2之间，完成整个脱氮除磷过程。

污水经过本发明脱氮除磷装置的处理后，出水水质(COD、硝酸盐、氨氮、总磷)测定结果的见表1。其中，按照HJ/T 399-2007《水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》检测水中的化学需氧量(COD)；按照GB 13200-1991《水质浊度的测定》检测水的浊度；按照GB11894-89《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》检测水中总氮(TN)；按照GB 11893-89《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》检测水中总磷(TP)；按照HJ 535-2009《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》检测水中氨氮(NH₄ ⁺-N)；按照HJ/T 346-2007《水质硝酸盐测定紫外分光光度法》检测水中硝酸盐氮(NO₃ ^--N)；按照GB 7493-87《水质亚硝酸盐的测定分光光度法》检测水中亚硝酸盐氮(NO₂ ^--N)；水中溶解氧的测定采用哈希的隔膜电极法检测水中溶解氧(DO)。

表1污水水量以及污水处理前后水质测定结果

从表1的水质测定结果可知：采用本发明的强化脱氮除磷装置处理市政污水出水，去除效果显著，脱氮、除磷效果明显，其中硝酸盐去除率可达到92％以上；总氮去除率为92.1％以上；总磷去除率为91.3％以上，出水pH基本维持在6.87-6.93。

而适当延长水力停留时间，可以获得的最低出水TN、TP浓度为0.25mg/L、0.013mg/L,脱氮除磷效率分别达到98.2％、99％。

本发明装置处理污水一段时间后，进行反冲洗处理，其反冲洗过程：清水在反冲泵的作用下进入下部布水区，气体在气泵的作用下进入承托区，进行气水联合反冲洗，气水联合由下而上流经承托区和填料区，对填料区进行冲洗，最后从出水口流出。

实施例1A

除了步骤3)脱氮除磷处理步骤中控制污水在装置内的水力停留时间为4h，系统运行过程中温度维持为25-30℃，进水pH基本维持在7.3-7.6，DO基本维持在1.8-2.2之间之外，其余与实施例1相同。

实施例2

1、填装罐体

与实施例1相同。

2、挂膜处理

2-1)、将市政污水处理厂的厌氧活性污泥浓缩后，制成浓缩活性污泥，其中浓缩活性污泥的MLSS浓度为18000-20000mg/L(优选为19000mg/L)；

2-2)向罐体内从上至下灌注浓缩活性污泥，直至将填料层完全浸没，然后浸泡1.5h(通常为1-2h)；

2-3)然后将污水处理厂的C/N比≤2的污水从本发明装置的罐体下部的进水口引入布水区，水流向上流，流经承托区、填料区，进入出水区后，经过开设在罐体上部的出水口流出，通过调整进水量，控制水力停留时间为5h(通常为4-6h)，连续运行10-20天(优选为15天)，直至出水水质稳定，即得本发明污水强化脱氮除磷装置。

本发明具体所述方式中选择市政污水处理厂的活性污泥为河南省长葛市某市政污水处理厂内卡鲁塞尔氧化沟回流的活性污泥

本发明的活性污泥以从河南省长葛市某市政污水处理厂内卡鲁塞尔氧化沟回流的活性污泥为例进行说明，其他MLSS浓度为3000-6000mg/L的厌氧活性污泥均适用于本发明，尤其是其他市政污水处理厂的活性污泥、回流活性污泥、均适用于本发明，例如市政污水处理厂氧化沟出水口污泥，市政污水处理厂生物接触氧化池出水口污泥，市政污水处理厂二沉池的回流污泥均适用于本发明。

在挂膜处理过程中每天监测装置出水水质，检测出水的COD、总氮以及氨氮、总磷、硝态氮、亚硝态氮浓度的平均值，计算相应的去除率，本发明装置的出水水质维持稳定，污水的总氮去除率达到并保持在80％以上，总磷去除率达到并保存在85％以上，保持稳定，本发明的污水强化脱氮除磷装置组建完成。

3、脱氮除磷处理

与实施例1相同。

污水经过本发明脱氮除磷装置的处理后，出水水质(COD、硝酸盐、氨氮、总磷)测定结果的见表2。

表2污水水量以及污水处理前后水质测定结果

实施例2A

除了步骤3)脱氮除磷处理步骤中控制污水在装置内的水力停留时间为3.5h，系统运行过程中温度维持为25-30℃，进水pH基本维持在7.3-7.6，DO基本维持在1.8-2.2之间之外，其余与实施例2相同。

实施例3

1、填装罐体

如图1所示，本发明的脱氮除磷装置的罐体为圆柱体，其高径比为2:1，体的顶部设置排气孔10；在罐体内由下至上依次分成下部的布水区、承托区、填料区和上部出水区。

其中，填料区的高度为70cm，其内填装硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒，其中硫磺颗粒的粒径为4-8mm、硫铁矿的粒径为4-8mm、玉米芯颗粒的粒径为6-10mm，其中硫磺、硫铁矿、玉米芯的体积分数比为1：1：2.5；填料区内填料的孔隙率为35％；

承托区的高度为10cm，其内填装直径为4cm的卵石；罐体下部的布水区高度为5cm；上部的出水区高度为15cm。

罐体下部的布水区下部的侧壁上有进水口，污水厂出水从该进水口进入下部布水区内；上部出水区的上部侧壁上有出水口，经过深度脱氮除磷的水从该出水口排出；罐体的顶部设有排气孔10，其作用是排出硫自养反硝化过程中产生的氮气。

2、挂膜处理

与实施例1相同。

3、脱氮除磷处理

除了水力停留时间为4h之外，其余与实施例1相同。

污水经过本发明脱氮除磷装置的处理后，出水水质(COD、硝酸盐、氨氮、总磷)测定结果的见表3。

表3污水水量以及污水处理前后水质测定结果

实施例3A

1、填装罐体

与实施例3相同。

2、挂膜处理

与实施例2的步骤2、挂膜处理相同。

3、脱氮除磷处理

除了控制污水在装置内的水力停留时间为3.7h，系统运行过程中温度维持为25-30℃，进水pH基本维持在7.3-7.6，DO基本维持在1.8-2.2之间之外，其余与实施例3相同。

污水经过本发明脱氮除磷装置的处理后，出水水质(COD、硝酸盐、氨氮、总磷)测定结果的见表3。

Claims (10)

1.一种污水的脱氮除磷装置的组建方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：

1)罐体装填处理

在竖直放置的罐体内由下至上依次设置布水区、承托区、填料区和出水区，并在承托区装填卵石，在填料区装填具有脱氮除磷作用的填料；

2)挂膜处理

将污水引入装置罐体下部的布水区，水流向上流，依次经过承托区、填料区，进行装置的生物膜挂膜处理，直至装置出水区出水水质维持稳定，污水的总氮去除率达到并保持在80％以上，且总磷去除率达到并保存为85％以上，即得污水脱氮除磷处理装置。

2.一种污水的脱氮除磷装置的组建方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：

1)罐体装填处理

在竖直放置的罐体内由下至上依次设置布水区、承托区、填料区和出水区，并在承托区装填卵石，在填料区装填具有脱氮除磷作用的填料；

2)挂膜处理

将厌氧活性污泥灌注至罐体内并浸没填料区；然后将污水引入装置罐体下部的布水区，水流向上流，依次经过承托区、填料区，进行装置的生物膜挂膜处理，直至装置出水区出水水质维持稳定，污水的总氮去除率达到并保持在80％以上，且总磷去除率达到并保存为85％以上，即得污水脱氮除磷处理装置。

3.如权利要求1或2所述的组建方法，其特征是，步骤1)中所述布水区与所述罐体的体积之比为5-10：100；所述承托区与所述罐体的体积之比为5-10：100；所述填料区与所述罐体的体积之比为60-70：100。

4.如权利要求1或2所述的组建方法，其特征是，步骤1)中所述具有脱氮除磷作用的填料包括硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒。

5.如权利要求4所述组建方法，其特征是，所述硫磺颗粒、硫铁矿颗粒、玉米芯颗粒的体积之比为1：(0.75-1.2)：(1.5-2.5)。

6.如权利要求1所述的组建方法，其特征是，步骤2)中所述挂膜处理过程中控制水力停留时间为4-6h。

7.如权利要求2所述的组建方法，其特征是，步骤2)中所述挂膜处理过程中控制水力停留时间为4-6h。

8.一种污水强化脱氮除磷处理装置，其特征是，按照如权利要求1-7任一所述方法组建而成。

9.一种污水强化脱氮除磷处理方法，其特征是，包括将低C/N比污水输送至如权利要求8所述的污水脱氮除磷处理装置中，控制水流向上流动，水力停留时间≥2h。

10.如权利要求9所述的强化脱氮除磷处理方法，其特征是，输送至强化脱氮除磷装置中的污水处理温度在10-35℃。