CN109626563A - 一种农村生活污水深度脱氮方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农村生活污水深度脱氮方法。该方法所用装置包括厌氧区、低氧区、缺氧区和沉淀区；农村生活污水和来自于沉淀区的回流污泥进入厌氧区，将污水中溶解性有机物转化为细菌体内贮存的PHAs；而后泥水混合液进入低氧区发生短程硝化厌氧氨氧化作用，氨氧化菌（AOB）将污水中部分氨氮氧化为亚硝态氮后，再由厌氧氨氧化菌将亚硝态氮和剩余部分氨氮转化为氮气和硝态氮；而后泥水混合液与沉淀区回流污泥进入缺氧区发生内源反硝化厌氧氨氧化作用，以活性污泥中内碳源作为反硝化碳源，反硝化菌和厌氧氨氧化菌将污水中的硝态氮和剩余全部氨氮转化为氮气，从而实现深度脱氮；最后泥水混合液最后进入沉淀区实现泥水分离，上清液作为处理后水排放。

Description

一种农村生活污水深度脱氮方法
技术领域
本发明涉及一种农村生活污水深度脱氮方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
随着社会经济的快速发展，农民经济收入不断提高，农民的生活方式也 发生了巨大变化，自来水的普及，卫生洁具、洗衣机、沐浴等设施也走进平常百姓家，使得农村人均生活用水量和污水排放量增加。农村污水的无序排放，未经处理的各种污水严重污染了土壤、地表水和地下水，成为农村环境的重要污染源，这种情况造成了农村河道水体变黑变臭，也使群众的身体健康受到极大威胁，农村生活污水治理已经迫在眉睫。
农村生活污水水质具有季节性波动大、含氮、磷和有机物等污染物、可生化性好、基本上不含重金属和其他有毒物质等特点。农村污水水量一般昼夜排放量不连续，变化大，且各村庄的污水排放管网不完善而导致污水量不稳定。
目前我国农村污水处理新兴工艺虽然层出不穷，但就当前国际上污水处理科技发展现状看，真正革命性的发明尚未出现。按照构筑物的组成形式、运行性能以及运行操作方式的不同，可以分为活性污泥法、生物膜法、膜生物反应器和自然处理四大类。
从原理的角度来说，目前农村污水处理去除总氮主要基于传统生物脱氮，包括硝化和反硝化。生物硝化阶段，好氧硝化菌（包括氨氧化菌和亚硝态氮氧化菌）将污水中氨氮转化为硝态氮；而后在反硝化阶段，异养反硝化菌以有机物作为电子供体，将硝态氮还原为氮气，达到总氮去除的目的。然而，由于农村污水一般有机物浓度较低，氮浓度相对较高，则需要额外投加碳源完成彻底的生物反硝化过程。显然，采用传统生物脱氮方式会带来曝气能耗高、污泥量大和运行成本高等特点。
此外，农村污水处理存在资金投入压力大、运行管理人员水平较低和缺少科学统一排水规划等问题。且对于位于敏感地表水体地带的农村，污水排放标准中对总氮的排放要求是达到一级A标准。因此，需要寻找一种装置投资费用低、节省运行费用、运行维护简单、和脱氮效果良好的污水处理方式至关重要。
发明内容
本发明的目的就是针对现有农村污水处理存在总氮去除效率低和运行费高等问题高，提出一种农村生活污水深度脱氮方法。
本发明的技术方案为：
提供了一种农村生活污水深度脱氮方法，其所用的装置设有厌氧区、低氧区、缺氧区、沉淀区，厌氧区分为2格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，设有污水进水管和污水进水阀，通过厌氧污泥回流泵将沉淀区污泥回流至厌氧区，形成泥水混合液；低氧区（2）分为2格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，填充厌氧氨氧化生物膜，设有气体平衡口、曝气头，由空压机提供氧气，通过气量调节阀控制气量；缺氧区分为4格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，并填充厌氧氨氧化生物膜，通过缺氧污泥回流泵将沉淀区污泥回流至缺氧区；最后泥水混合液进入沉淀区实现泥水分离，上清液作为处理后的污水通过排放管排放，沉淀污泥经过长时间发酵后作为剩余污泥通过剩余污泥抽吸口清掏。
利用上述装置实现农村生活污水深度脱氮方法，其特征包括以下内容：
1）启动系统：接种具有良好活性的活性污泥，投加至厌氧区、低氧区和缺氧区，污泥浓度为3000-4000mg/L；接种具有良好活性的厌氧氨氧化生物膜，投加到低氧区和缺氧区，填充率为20-50%；
2）运行时调节操作如下：
2.1）农村生活污水经过进水管进入污水处理装置；
2.2）厌氧区的水力停留时间为2-4h，污泥回流比为100-200%；
2.3）低氧区的水力停留时间为2-4h，溶解氧含量维持在0.5-1mg/L；
2.4）缺氧区的水力停留时间为10-12h，污泥回流比为100-200%；
2.5）沉淀区水力停留时间为10-12h，剩余污泥清掏周期半年至一年一次。
农村生活污水在此装置中的处理流程为：污水和来自农村污水处理一体化装置沉淀区的回流污泥一起进入厌氧区，将污水中的溶解性有机物转化为厌氧生物膜细菌体内贮存的PHAs，达到去除污水中有机物的目的；而后泥水混合液进入低氧区，由于亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性受到长时间缺氧饥饿环境抑制，所以在低氧区主要发生短程硝化和厌氧氨氧化作用，首先由氨氧化菌（AOB）将污水中部分氨氮氧化为亚硝态氮，然后生物膜上的厌氧氨氧化菌将亚硝态氮和剩余部分氨氮转化为氮气和硝态氮；而后泥水混合液与沉淀区回流污泥进入缺氧区发生内源反硝化厌氧氨氧化作用，活性污泥中的异养反硝化菌和生物膜上的厌氧氨氧化菌将污水中的硝态氮和剩余全部氨氮最终转化为氮气，从而实现深度脱氮，反硝化内碳源除了来自厌氧区细菌体内贮存的PHAs外，还包括沉淀区回流污泥。沉淀区污泥长期发酵会产生挥发性脂肪酸，将沉淀污泥回流至缺氧区，脂肪酸可作为硝态氮还原的电子供体，进而强化了缺氧区内源反硝化。
本发明基于短程硝化、内碳源反硝化和污泥发酵，与传统生物脱氮工艺相比具有以下优势：
1）该生物脱氮装置生物量高，抗冲击负荷能力高，适合处理水量、水质变化大的农村生活污水；
2）生物脱氮过程主要发生短程硝化、厌氧氨氧化和内碳源反硝化，节省曝气能耗，无需投加外碳源，不但降低药剂费用，而且省去碳源投加装置易于维护运行；
3）该生物脱氮装置沉淀区发生污泥发酵，一方面降低剩余污泥产量，另一方面为缺氧区提供更多的内碳源，强化内源反硝化厌氧氨氧化效果；
4）该生物装置属于一体化装置，占地少，易于安装。
附图说明
图1为一种农村生活污水深度脱氮方法所用装置的结构示意图。
图中1为厌氧区、2为低氧区、3为缺氧区、4为沉淀区；1.1为厌氧区污泥回流泵、1.2为污水进水管、1.3为污水进水阀；2.1为气体平衡口、2.2为厌氧氨氧化生物膜、2.3为气量调节阀、2.4为空压机、2.5为曝气头；3.1为缺氧区污泥回流泵；4.1为排水管、4.2为排水阀、4.3为剩余污泥抽吸口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：如图1所示，处理农村生活污水深度脱氮方法所用装置设有：设有厌氧区1、低氧区2、缺氧区3、沉淀区4，厌氧区1分为2格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，设有污水进水管、1.2、和污水进水阀1.3，通过厌氧污泥回流泵1.1将沉淀区4污泥回流至厌氧区1，形成泥水混合液1.4；低氧区2分为2格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，填充厌氧氨氧化生物膜2.2，设有气体平衡口2.1、曝气头2.5，由空压机2.4提供氧气，通过气量调节阀2.3控制气量；缺氧区3分为4格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，并填充厌氧氨氧化生物膜2.2，通过缺氧污泥回流泵3.1将沉淀区4污泥回流至缺氧区3；最后泥水混合液进入沉淀区4实现泥水分离，上清液作为处理后的污水通过排放管4.2排放，沉淀污泥经过长时间发酵后作为剩余污泥通过剩余污泥抽吸口4.3清掏。
试验采人工配水作为原水，具体水质如下：COD浓度为100-400mg/L，平均为180mg/L；NH4 + -N浓度为10-80mg/L，平均为55mg/L；NO2 --N≤0.5mg/L，NO3 --N ≤0.5mg/L。试验系统如图1所示，反应器采用有机玻璃制成，反应器体积为60L。
具体运行操作如下：
1）启动系统：接种具有良好活性的活性污泥，投加至厌氧区、低氧区和缺氧区，污泥浓度为3000-4000mg/L；接种具有良好活性的厌氧氨氧化生物膜，投加到低氧区和缺氧区，填充率为20-50%；
2）运行时调节操作如下：
2.1）农村生活污水经过进水管进入污水处理装置；
2.2）厌氧区的水力停留时间为2-4h，污泥回流比为100-200%；
2.3）低氧区的水力停留时间为2-4h，溶解氧含量维持在0.5-1mg/L；
2.4）缺氧区的水力停留时间为10-12h，污泥回流比为100-200%；
2.5）沉淀区水力停留时间为10-12h，剩余污泥清掏周期为半年至一年一次。

Claims (1)

1.一种农村生活污水深度脱氮方法，其特征在于，所用的装置包括厌氧区（1）、低氧区（2）、缺氧区（3）、沉淀区（4），厌氧区（1）分为2格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，设有污水进水管（1.2）和污水进水阀（1.3），通过厌氧污泥回流泵（1.1）将沉淀区（4）污泥回流至厌氧区（1），形成泥水混合液（1.4）；低氧区（2）分为2格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，填充厌氧氨氧化生物膜（2.2），设有气体平衡口（2.1）、曝气头（2.5），由空压机（2.4）提供氧气，通过气量调节阀（2.3）控制气量；缺氧区（3）分为4格，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各格室，并填充厌氧氨氧化生物膜（2.2），通过缺氧污泥回流泵（3.1）将沉淀区（4）污泥回流至缺氧区（3）；最后泥水混合液进入沉淀区（4）实现泥水分离，上清液作为处理后的污水通过排放管（4.2）排放，沉淀污泥经过长时间发酵后作为剩余污泥通过剩余污泥抽吸口（4.3）清掏；
方法的步骤为：
1）启动系统：接种具有良好活性的活性污泥，投加至厌氧区、低氧区和缺氧区，污泥浓度为3000-4000mg/L；接种具有良好活性的厌氧氨氧化生物膜，投加到低氧区和缺氧区，填充率为20-50%；
2）运行时调节操作如下：
2.1）农村生活污水经过进水管进入污水处理装置；
2.2）厌氧区的水力停留时间为2-4h，污泥回流比为100-200%；
2.3）低氧区的水力停留时间为2-4h，溶解氧含量维持在0.5-1mg/L；
2.4）缺氧区的水力停留时间为10-12h，污泥回流比为100-200%；
2.5）沉淀区水力停留时间为10-12h，剩余污泥清掏周期半年至一年一次。
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