CN109179652A - 一种低c/n比有机废水脱氮处理方法 - Google Patents

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陈婷婷
王淇旻
汪锐
陈科西
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Abstract

本发明公开了一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，包括以下步骤：步骤S1：废水进入发酵池，与活性污泥搅拌混合；步骤S2：发酵废水进入澄清池经过澄清、过滤，上层的清液进入污水处理A/O工艺；下层污泥进入污泥活化室进行污泥活化；步骤S3：污水处理A/O工艺脱氮，1/2的活性污泥回流至污水处理A/O工艺中，1/2的活性污泥回流至发酵池内；步骤S4：步骤S2中的得到的活化污泥中的1/2进入污水处理A/O工艺中，1/2回流至发酵池中包括。本发明采用在污水处理A/O工艺的之前设置发酵池、澄清池，将多余活性污泥回流至发酵池中，废水经过处理后再流至A/O工艺中，为污水处理A/O工艺增加碳源，满足碳源的需求。

Description

一种低C/N比有机废水脱氮处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体的说，是涉及一种低C/N比有机废水脱氮处理方法。
背景技术
生物脱氮的基本原理是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即将NH3转化为NO2 --N和NO3 --N。在缺氧条件下通过反硝化作用，以硝酸盐氮为电子受体，以有机物为电子供体进行厌氧呼吸，并有外加碳源提供能量，将硝氮转化为氮气，即，将NO2 --N(经反亚硝化和NO3 --N(经反硝化还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。
常见的生物脱氮工艺叫做厌氧-好氧工艺法，厌氧段用于脱氮除磷，好氧段用于除去废水中的有机物，其除氨氮原理为：好氧段生成的大量硝态氮回流至厌氧段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮被还原为无污染的氮气，达到脱氮目的。
根据研究表明，只有当C/N＞4时才能给反硝化细菌提供适量的碳源，是的生物脱氮正常进行，达到TN达标排放。对于低C/N类的废水，碳源本身不足，废水中原有的碳源不能满足反硝化细菌对脱氮的要求，致使TN去除率不高成为正常现象。
在现有的生物脱氮工程中，对于低C/N类废水，为了达到高效脱氮处理，通常是投加碳源，如甲醇或乙醇，这样既消耗了有效的有机资源，又增加了费水厂的运行费用。
同时，城市污水处理厂的剩余污泥的产量约占污水量的0.3～0.5％，但污泥处理费却占到整个污水处理厂总投资的30～40％，随着污水处理厂的增加和运行时间延长，产生的污泥量迅速增加，剩余污泥的处置问题成为了污水处理厂正常运行的关键因素之一。一方面，剩余污泥中含有大量有机物，另一方面，污水处理过程中，又由于缺少碳源而不能有效的脱氮除磷。
目前，污水处理厂的污泥的处理方法单一，最常用的处理方法为经过简单处理后进行填埋，容易造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，用于低C/N比的生活废水的处理，采用在污水处理A/O工艺的之前设置发酵池、澄清池，将污水处理A/O工艺产生的多余活性污泥回流至发酵池中，废水经过发酵池，与活性污泥搅拌混合后吸附部分有机物，经过活性污泥处理后再进入A/O工艺中，为污水处理A/O工艺增加碳源，满足污水处理A/O工艺中碳源的需求。
本发明通过下述技术方案实现：一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，包括以下步骤：
步骤S1：废水进入发酵池，与发酵池内的活性污泥搅拌混合，活性污泥吸附并发酵废水中的有机物，得到发酵废水；
步骤S2：步骤S1中的发酵废水进入澄清池经过澄清、过滤，上层的清液进入污水处理A/O 工艺；下层污泥进入污泥活化室进行污泥活化，得到活化污泥；
步骤S3：步骤S2中的清液经过污水处理A/O工艺脱氮，并经过二沉池沉淀后得到上层的脱氮废水和下层的活性污泥；1/2的活性污泥回流至污水处理A/O工艺中，1/2的活性污泥回流至发酵池内；
步骤S4：步骤S2中的得到的活化污泥中的1/2进入污水处理A/O工艺中，1/2回流至发酵池中。
活性污泥使一种具有多孔结构和细胞外聚合物的絮体，有比较大的比表面积，因此，对水中的污染物具有良好的吸附能力。在污水处理A/O工艺中回流或产生的活性污泥，对有机物具有较强的附聚、吸附和吸收，可以使污水中的有机物含量快速降低；同时，活性污泥中的微生物对有机物可以进行氧化、分解，生成小分子含碳有机物、水以及微生物的细胞物质。在澄清池中，活性污泥中的小分子含碳有机物进入上层清液，进入污水处理 A/O工艺中，为废水处理提供碳源。同时，活性污泥中的细胞物质和未分解完全的有机物在污泥活化室中，经过曝气、搅拌活化后，未分解完全的有机物和微生物的细胞物质随着活性污泥进入污水处理A/O工艺中，为污水处理A/O工艺提供碳源，使污水处理A/O工艺中碳源充足，无需外接碳源。
进一步地，所述污水处理A/O工艺采用单级A/O系统的单级A/O工艺，所述单级 A/O系统包括循环回流的厌氧池、好氧池和与好氧池连通的二沉池，所述污水依次通过厌氧池、好氧池后回流至厌氧池，再通过好氧池、二沉池得到脱氮废水。
污水处理A/O工艺的污水处理原理为：废水进入厌氧池中，有机物和氨氮在缺氧环境下，通过活性污泥中的微生物的作用，有机物得到初步降解，同时活性污泥中大量聚集的反硝化细菌，利用从好氧池回流的混合液中的硝酸盐、亚硝酸盐作为电子受体，氧化分解有机碳源，使有机物浓度进一步降低。经过厌氧池的废水再随之进入好氧池，经过曝气后，使污水中的氧气迅速增加，进行氨氮硝化和残余有机物的氧化，消耗氧气；部分废水回流至厌氧池，形成循环，为厌氧池提供电子受体，经过厌氧池内反硝化细菌的反硝化作用，脱除废水中被氧化成的硝酸盐和亚硝酸盐，完成废水的净化处理。当污染物中有机物含量较高时，常常需要增加好氧池回流量，延长水力停留时间，才能使经过污水处理的废水达到排放标准，限制了污水处理A/O工艺的污水处理容量。
在本发明中，由于废水再进入污水处理A/O工艺之前，经过了吸附发酵处理，减少了进入污水处理A/O工艺的废水中有机物的含量，同时进入污水处理A/O工艺的废水中含有在发酵池中发酵产生的小分子含碳化合物，为厌氧池提供碳源，减少好氧池的废水回流量，使污水处理A/O工艺在较短时间内出水就可以达到排放标准。同时，进入污水处理 A/O工艺的活性污泥为污水处理A/O工艺持续提供碳源，避免在污水处理A/O工艺中碳源不足，影响氨氮的脱氮处理效果。
同时，由于经过吸附发酵处理，进入污水处理A/O工艺中的废水中氨氮的含量大幅下降，降低了氨氮含量较高的废水对污水处理A/O工艺的冲击，提前预防了高氨氮浓度废水的冲击，使污水处理A/O工艺的污水处理运行稳定，出水质量稳定。
进一步地，所述沉淀得到的活性污泥回流至厌氧池中；所述污泥活化室中得到的活化污泥的1/2回流至厌氧池中。
在所述污水处理A/O工艺中，由于微生物的代谢和有机物的生化处理，污泥量逐渐增加。因此，活性污泥不能在污水处理A/O工艺中形成循环回流，增加的污泥只能排出后进行污泥后续处理。但污水处理A/O工艺中排出的污泥中依然含有大量的微生物，具有活性，因此将多余的污泥回流至发酵池中，对废水进行预处理，既可以发挥污水处理A/O工艺中排出的污泥中的微生物的活性，也可以在发酵池中，将污泥中的微生物的细胞物质经过发酵分解转化为碳源，为污水处理A/O工艺提供碳源。
进一步地，所述污水处理A/O工艺为采用两级A/O系统的两级A/O工艺，所述两级A/O系统包括依次连接的一级厌氧池、一级好氧池、中沉池、二级厌氧池、二级好氧池，所述二级好氧池与二沉池连通，所述二沉池内沉淀得到的活性污泥回流至一级厌氧池中；所述污泥活化室中得到的活化污泥的1/2回流至一级厌氧池中，所述废水依次经过一级厌氧池、一级好氧池、中沉池、二级厌氧池、二级好氧池、二沉池，得到脱氮废水。
进一步地，所述两级A/O工艺采用分别在一级厌氧池、二级厌氧池分段进水。
分段进水是采用前置反硝化工艺进行生物脱氮，部分进水和回流污泥进入一级厌氧池，其它进水按照一定的流量分配进入各级厌氧池，工艺中一级好氧池和二级好氧池产生的硝化液，直接进入下一段厌氧池利用原水中的碳源进行反硝化作用，从而实现原水碳源的充分利用，达到高效脱氮的目的。
进一步地，所述一级厌氧池和二级厌氧池的进水流量比为1.3:1。
进一步地，回流至A/O工艺中的所述活化污泥分别回流至一级厌氧池和二级厌氧池，所述一级厌氧池和二级厌氧池的活化污泥回流质量比为1.5:1。
进一步地，所述回流至A/O工艺中的所述活性污泥分别回流至一级厌氧池和二级厌氧池，所述一级厌氧池和二级厌氧池的活性污泥回流质量比为2:1。
经过一级厌氧池和一级好氧池处理后，废水中的有机物和碳源下降，不能满足二级厌氧池和二级好氧池的需求，因此两级A/O工艺不仅采用分段进水，且采用分段回流活性污泥、活化污泥，增加了工艺中的平均污泥浓度，并保持工艺中各厌氧池、好氧池的平均污泥浓度保持梯度，进而增加单位池容的处理能力。
进一步地，所述污泥活化室中污泥活化的方法为：对污泥活化室中的污泥加入次氯酸溶液，并进行搅拌、曝气，曝气时间12～24h，所述次氯酸钠溶液的浓度为0.1～0.2g/L。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明对用于低C/N比的生活废水的处理，采用在污水处理A/O工艺的之前设置发酵池、澄清池，将污水处理A/O工艺产生的多余活性污泥回流至发酵池中，废水经过发酵池，与活性污泥搅拌混合后吸附部分有机物，经过活性污泥处理后再进入A/O工艺中，为污水处理A/O工艺增加碳源，满足污水处理A/O工艺中碳源的需求。
(2)本发明采用分段进水和分段活化污泥、活性污泥回流，增加了工艺中的平均污泥浓度，并保持工艺中各厌氧池、好氧池的平均污泥浓度保持梯度，进而增加单位池容的处理能力，提高了废水的脱氮率，使工艺排出的出水脱氮率可达到96％以上。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明中采用的污水处理A/O工艺为现有的A/O污水生化处理系统，其具体包括依次设置的厌氧段和好氧段，所述厌氧段设置有厌氧池，所述好氧段设置有好氧池和对好氧池曝气的曝气装置。所述二沉池与好氧池连通，用于经过生化处理的废水沉淀，得到澄清的出水。
本发明中采用的二级A/O工艺采用现有的二级A/O污水生化处理系统，其具体包括两级厌氧段、两级好氧段和中沉池，其具体设置为依次设置的一级厌氧池、一级好氧池、中沉池、二级厌氧池、二级好氧池。所述二沉池与二级好氧池连通，用于经过生化处理的废水沉淀，得到澄清的出水。
其中污水处理A/O工艺中好氧段保持废水中溶解氧浓度为1～3mg/L。
本发明中所述发酵池采用化粪池，且不对化粪池进行曝气设置。
本发明的实施例中采用的废水来源为城市生活废水，其中COD浓度为186.2mg/L，NH4 +-N浓度为171.2mg/L，TN为18.30mg/L，污水处理A/O工艺中废水进水量为 162.1L/d，水力停留时间11h。
所述污水处理A/O工艺和二级A/O工艺中使用的活性污泥经过挂膜成功后，稳定运行，其中活性污泥的污泥龄为60～180d。
实施例1：
一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，采用的污水处理A/O工艺，包括依次设置的厌氧段和好氧段，所述厌氧段设置有厌氧池，所述好氧段设置有好氧池和对好氧池曝气的曝气装置。
所述方法具体包括以下步骤：
步骤S1：废水进入发酵池，与发酵池内的活性污泥搅拌混合，其搅拌速度为40r/min，发酵时间为1～3d，活性污泥吸附并发酵废水中的有机物，得到发酵废水；
步骤S2：步骤S1中的发酵废水通过下切进水方式进入澄清池经过澄清、过滤，上层的清液进入厌氧池；下层污泥进入污泥活化室进行污泥活化，其污泥活化方法为：加入0.1g/L的次氯酸溶液，其中次氯酸钠溶液的加入量与污泥的质量比为1:100；并进行搅拌、曝气，曝气时间12h，搅拌速度为100r/min，得到活化污泥；
步骤S3：步骤S2中的清液经过污水处理A/O工艺脱氮，并经过二沉池沉淀后得到上层的脱氮废水和下层的活性污泥；1/2的活性污泥回流至厌氧池中，1/2的活性污泥回流至发酵池内；
步骤S4：步骤S2中的得到的活化污泥中的1/2进入厌氧池中，1/2回流至发酵池中。
稳定运行一个月，平均出水COD浓度为11.3mg/L，NH4+-N浓度为6.8mg/L，TN为2.1mg/L，其平均去除率分别为：COD 93.9％，NH4+-N 96.0％，TN 88.5％。
实施例2：
一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，采用的二级A/O工艺采用现有的二级A/O污水生化处理系统，其具体包括两级厌氧段、两级好氧段和中沉池，其具体设置为依次设置的一级厌氧池、一级好氧池、中沉池、二级厌氧池、二级好氧池。所述二沉池与二级好氧池连通，用于经过生化处理的废水沉淀，得到澄清的出水。
所述方法具体包括以下步骤：
步骤S1：废水进入发酵池，与发酵池内的活性污泥搅拌混合，其搅拌速度为40r/min，发酵时间为1～3d，活性污泥吸附并发酵废水中的有机物，得到发酵废水；
步骤S2：步骤S1中的发酵废水通过下切进水方式进入澄清池经过澄清、过滤，上层的清液进入一级厌氧池；下层污泥进入污泥活化室进行污泥活化，其污泥活化方法为：加入0.1g/L 的次氯酸溶液，其中次氯酸钠溶液的加入量与污泥的质量比为1:100；并进行搅拌、曝气，曝气时间12h，搅拌速度为100r/min，得到活化污泥；
步骤S3：步骤S2中的清液经过污水处理A/O工艺脱氮，并经过二沉池沉淀后得到上层的脱氮废水和下层的活性污泥；1/2的活性污泥回流至一级厌氧池中，1/2的活性污泥回流至发酵池内；
步骤S4：步骤S2中的得到的活化污泥中的1/2进入一级厌氧池中，1/2回流至发酵池中。
稳定运行一个月，平均出水COD浓度为7.5mg/L，NH4 +-N浓度为5.1mg/L，TN为1.7mg/L，其平均去除率分别为：COD96.0％，NH4 +-N 97.0％，TN90.7％。
实施例3：
本实施例在实施例2的基础上做进一步优化，采用分段进水的进水，所述一级厌氧池和二级厌氧池的进水流量比为1.3:1。
所述方法具体包括以下步骤：
步骤S1：废水进入发酵池，与发酵池内的活性污泥搅拌混合，其搅拌速度为40r/min，发酵时间为1～3d，活性污泥吸附并发酵废水中的有机物，得到发酵废水；
步骤S2：步骤S1中的发酵废水通过下切进水方式进入澄清池经过澄清、过滤，上层的清液进入流量调节池，经过流量调节后，按照1.3:1的进水量比进入一级厌氧池、二级厌氧池；下层污泥进入污泥活化室进行污泥活化，其污泥活化方法为：加入0.1g/L的次氯酸溶液，其中次氯酸钠溶液的加入量与污泥的质量比为1:100；并进行搅拌、曝气，曝气时间12h，搅拌速度为100r/min，得到活化污泥；
步骤S3：步骤S2中的清液经过污水处理A/O工艺脱氮，并经过二沉池沉淀后得到上层的脱氮废水和下层的活性污泥；1/2的活性污泥回流至一级厌氧池中，1/2的活性污泥回流至发酵池内；
步骤S4：步骤S2中的得到的活化污泥中的1/2进入一级厌氧池中，1/2回流至发酵池中。
稳定运行一个月，平均出水COD浓度为7.0mg/L，NH4 +-N浓度为4.9mg/L，TN为1.8mg/L，其平均去除率分别为：COD96.2％，NH4 +-N 97.1％，TN90.2％。
实施例4：
本实施例在实施例3的基础上做进一步优化，活性污泥回流采用与分段进水类似的分段回流。
所述方法具体包括以下步骤：
步骤S1：废水进入发酵池，与发酵池内的活性污泥搅拌混合，其搅拌速度为40r/min，发酵时间为1～3d，活性污泥吸附并发酵废水中的有机物，得到发酵废水；
步骤S2：步骤S1中的发酵废水通过下切进水方式进入澄清池经过澄清、过滤，上层的清液进入流量调节池，经过流量调节后，按照1.3:1的进水量比进入一级厌氧池、二级厌氧池；下层污泥进入污泥活化室进行污泥活化，其污泥活化方法为：加入0.1g/L的次氯酸溶液，其中次氯酸钠溶液的加入量与污泥的质量比为1:100；并进行搅拌、曝气，曝气时间12h，搅拌速度为100r/min，得到活化污泥；
步骤S3：步骤S2中的清液经过污水处理A/O工艺脱氮，并经过二沉池沉淀后得到上层的脱氮废水和下层的活性污泥；1/3的活性污泥回流至一级厌氧池中，1/6的活性污泥回流至发酵池内；
步骤S4：步骤S2中的得到的活化污泥中的3/10进入一级厌氧池中，1/5回流至发酵池中。
稳定运行一个月，平均出水COD浓度为6.5mg/L，NH4 +-N浓度为3.9mg/L，TN为1.0mg/L，其平均去除率分别为：COD96.5％，NH4 +-N 97.7％，TN94.5％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：废水进入发酵池，与发酵池内的活性污泥搅拌混合，活性污泥吸附并发酵废水中的有机物，得到发酵废水；
步骤S2：步骤S1中的发酵废水进入澄清池经过澄清、过滤，上层的清液进入污水处理A/O工艺；下层污泥进入污泥活化室进行污泥活化，得到活化污泥；
步骤S3：步骤S2中的清液经过污水处理A/O工艺脱氮，并经过二沉池沉淀后得到上层的脱氮废水和下层的活性污泥；1/2的活性污泥回流至污水处理A/O工艺中，1/2的活性污泥回流至发酵池内；
步骤S4：步骤S2中的得到的活化污泥中的1/2进入污水处理A/O工艺中，1/2回流至发酵池中。
2.根据权利要求1所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：所述污水处理A/O工艺为采用单级A/O系统的单级A/O工艺，所述单级A/O系统包括循环回流的厌氧池、好氧池和与好氧池连通的二沉池，所述污水依次通过厌氧池、好氧池后回流至厌氧池，再通过好氧池、二沉池得到脱氮废水。
3.根据权利要求2所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：沉淀得到的所述活性污泥回流至厌氧池中；所述污泥活化室中得到的活化污泥的1/2回流至厌氧池中。
4.根据权利要求1所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：所述污水处理A/O工艺为采用两级A/O系统的两级A/O工艺，所述两级A/O系统包括依次连接的一级厌氧池、一级好氧池、中沉池、二级厌氧池、二级好氧池，所述二级好氧池与二沉池连通，所述二沉池内沉淀得到的活性污泥回流至一级厌氧池中；所述污泥活化室中得到的活化污泥的1/2回流至一级厌氧池中，所述废水依次经过一级厌氧池、一级好氧池、中沉池、二级厌氧池、二级好氧池、二沉池，得到脱氮废水。
5.根据权利要求4所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：所述两级A/O工艺中分别在一级厌氧池、二级厌氧池分段进水。
6.根据权利要求5所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：所述一级厌氧池和二级厌氧池的进水流量比为1.3:1。
7.根据权利要求5所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：回流至A/O工艺中的所述活化污泥分别回流至一级厌氧池和二级厌氧池，所述一级厌氧池和二级厌氧池的活化污泥回流质量比为1.5:1。
8.根据权利要求5所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：所述回流至A/O工艺中的所述活性污泥分别回流至一级厌氧池和二级厌氧池，所述一级厌氧池和二级厌氧池的活性污泥回流质量比为2:1。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种低C/N比有机废水脱氮处理方法，其特征在于：所述污泥活化室中污泥活化的方法为：对污泥活化室中的污泥加入次氯酸溶液，并进行搅拌、曝气，曝气时间12~24h，所述次氯酸钠溶液的浓度为0.1~0.2g/L。
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