CN110563266B - 一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺。该工艺主要包括以下步骤：S1、对污水进行预处理，并将预处理后的污水分别通入厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池；S2、将经过厌氧MBR反应池处理后的污水分别通入厌氧氨氧化反应池和好氧MBR池；S3、将厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池产生的污泥排放至污泥消化池，经过污泥消化池处理的污泥的一部分通过回流管道回流到厌氧MBR池中，另一部分回流到好氧MBR池中；S4、将经过处理后的污水通过沉淀池分离后排放。采用本发明的处理方法可有效降解低碳氮比生活污水中的氮和磷，并且无需外加碳源。

Description

一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺。
背景技术
生物脱氮是目前污水脱氮处理中最为经济有效的技术，包括硝化和反硝化2个过程。传统的硝化反硝化只有在碳源充足和大曝气量条件下才能实现完全反硝化脱氮过程；在前置反硝化中，进水COD/TKN＜15时发生不完全反硝化，而我国水质特点为低碳氮比，碳氮比约为3.3～8.5，由此需投加碳源，不但增加了处理费用，而且会有二氧化碳气体排出，污染环境。另外，投加碳源的量会影响硝化反硝化过程，当碳氮比低于完全反硝化所需的最小值时，可造成亚硝氮积累，发生不完全硝化，而当碳源过量时，硝化作用会受到抑制，导致出水中有机物含量增加，降低出水水质。另外，磷作为影响水体富营养化的重要因素，也有必要同时去除。因此，针对低碳氮比污水寻求经济有效的脱氮除磷处理技术，并应用于实际污水处理工程之中，具有重大意义。
中国发明专利CN105776543A公开了一种低碳氮比城市生活污水的脱氮除磷处理系统及方法，该系统包括厌氧池和缺氧池，其进水口与系统的污水流入管道均相连，其出水口与好氧反应池的进水口通过管道相连；好氧反应池的底部设置有分别与厌氧池和缺氧池的进水口相连的污泥混合液回流管道；好氧反应池的底部设置有压缩空气输入管，好氧反应池内还设置有MBR分离膜，MBR分离膜的出水口与系统的出水管相连。虽然该发明可以实现对低碳氮比污水中氮、磷元素及有机物有效去除。但是需要用到微波反应器和活性炭纤维反应器，设备投入运行成本较高。
近年来，MBR膜生物反应器由于具有出水水质稳定、剩余污泥产量少、占地面积小、易于自动控制等优点，被越来越多地应用到污水处理工程中。中国发明专利CN110040915A公开了一种含高浓度有机磷废水处理方法，包括如下步骤：将高浓度废水投入调节池中，调节水质为中性，温度控制在20～35℃；将调节池中的废水泵送至ABR厌氧池，废水中的有机磷进行分解，有机磷被分离出来生成正磷，大部分有机物被有效分解；将ABR厌氧池中的清液进入MBR膜生物反应器，废水中的大部分次磷、亚磷被氧化为正磷沉淀，废水中剩余的少量有机物被有效分解；MBR膜生物反应器内的清液进入结晶除磷器，对磷进行有效分离；结晶除磷器中的清液进入电絮凝除磷器，对水中剩余的少量没有被氧化的次磷、亚磷进行深度处理，达标后排放。但是，MBR反应器容易出现膜污染特别是污泥膨胀的问题，造成膜组件性能的下降，水处理效果的降低。
因此，如果能开发一种既不需要外加碳源就可以针对低碳氮比污水实现脱氮除磷，又能有效抑制膜污染的MBR处理工艺，具有十分重要的现实意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺，具体技术方案如下：
一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺，包括以下步骤：
S1、对污水进行预处理，并将预处理后的污水分别通入厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池；
S2、将经过厌氧MBR反应池处理后的污水分别通入厌氧氨氧化反应池和好氧MBR池，以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，产生氮气；污水在厌氧MBR反应池进行厌氧降解和释磷，在好氧MBR反应池进行好氧降解和吸磷；
S3、将厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池产生的污泥排放至污泥消化池，经过污泥消化池处理的污泥的一部分通过回流管道回流到厌氧MBR池中，另一部分回流到好氧MBR池中；
S4、将经过处理后的污水通过沉淀池分离后排放。
进一步地，步骤S1中对污水进行预处理的方法包括：用粗格栅、细格栅拦截漂浮物以及旋流式沉砂池对污水中部分无机悬浮颗粒物进行沉淀。
进一步地，厌氧氨氧化反应池为分段推流式厌氧氨氧化反应池、循环沟道型厌氧氨氧化反应池或者一体化推流式厌氧氨氧化反应池。
进一步地，厌氧MBR反应池温度为25～35℃，出水内循环，循环比为9；并且在池内设置曝气头，通入的气体为氮气。
进一步地，好氧MBR反应器采用鼓风曝气，溶解氧浓度为6.0～9.0mg/L，温度为22～28℃。
进一步地，厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池的水力停留时间分别为12h、18h；膜组件均每运行30min，停止15min。
进一步地，厌氧MBR反应池中加入次氯酸钠溶液，浓度为40～100mg/L。
进一步地，好氧MBR池中污泥回流比为100-160％，厌氧MBR池中污泥回流比为40-100％。
进一步地，污泥消化池设置有搅拌器，并通过沼气管道连接储气罐。
本发明采用厌氧MBR和好氧MBR膜生物反应器。好氧MBR的使用，不仅具有传统的好氧生物法的反应速度快、停留时间短、有机物分解效果好等优点，还改善了泥水分离效率低、污泥流失、生物量少等问题。厌氧MBR有机负荷和耐冲击负荷能力也大大提升，因此常用于各种市政污水和难降解的废水处理中，但是厌氧反应器存在启动慢、高有机负荷下膜污染严重等问题。丝状菌的过度繁殖是造成膜污染的主要因素之一，在污泥膨胀阶段，污泥絮体的生长速度变慢，致使丝状菌生长相对过快，并伸出菌胶团外面造成污泥膨胀。在污泥絮体内部存在各种协同作用和拮抗作用,其包括静电作用、空间位阻、氢键、疏水相互作用、丝状菌架桥。当丝状菌过度繁殖时,在丝状菌架桥、胞外聚合物粘结和相对疏水作用下，污泥絮体逐渐变大，但污泥絮体带电量的增加导致絮体内部静电排斥力增大，最终使得污泥絮体大而松散。在MBR的运行过程中丝状菌很容易吸附、缠绕到膜丝表面，形成密实、厚大的膜污染滤饼层。但是，丝状菌可以起到加固膜表面污染物的作用，污泥絮体中缺乏丝状菌时，污泥絮体比较细小，同样会引起严重的膜孔堵塞污染。也就是说，丝状菌过多或过少均会引起膜污染。
本发明采用次氯酸钠抑制丝状菌的生长，从而达到防止膜污染的目的。次氯酸钠的氧化作用可以截断微丝菌的菌丝，次氯酸钠投加量越多，污泥中断裂的菌丝越多，伸出活性污泥絮体表面的菌丝越短，对丝状菌的抑制作用越明显。另一方面，次氯酸钠的适当投加能够有效的改善污泥的沉降性能，但是如果投加量过大，由于断裂的菌丝游离在污泥中，会严重的影响污泥沉降性能。本发明的申请人经过大量的实验研究，得出了次氯酸钠的最佳投加量。
本发明先将污水经过厌氧MBR处理，降解一部分有机物，同时实现释磷，接着通过厌氧氨氧化将氨氮转化为氮气，然后通过好氧MBR池将大部分有机物去除，MBR池产生的污泥进入污泥消化池，污泥消化池中的部分污泥回流至MBR池中，作为碳源的补充。
与现有技术相比，本发明提供的一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺具有以下有益效果：
(1)经过MBR膜生物反应器的处理，有机磷绝大部分转化为无机磷酸盐，从而使磷的去除率得以大大提高，使得总磷指标能够稳定达标；
(2)将消化后的污泥补充有机碳源，一方面可以有效地解决低碳氮比污水因碳源不足而导致的总氮去除率偏低的难题，提高总氮的去除效果，且不会产生二次污染；
(3)将厌氧氨氧化工艺与MBR工艺有机融合，避免了在大流量且水质水量与环境条件明显波动的情况下厌氧氨氧化工艺运行不稳定的弊端，发挥了二者的优势，相互取长补短，工艺流程相对简单，脱氮除磷效率高。
(4)可以有效抑制MBR膜生物反应器常见的丝状菌造成的污泥膨胀问题，可使反应器长时间稳定运行；
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺，包括以下步骤：
S1、对污水进行预处理，预处理的方法包括：用粗格栅、细格栅拦截漂浮物以及旋流式沉砂池对污水中部分无机悬浮颗粒物进行沉淀。并将预处理后的污水分别通入厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池；
S2、将经过厌氧MBR反应池处理后的污水分别通入厌氧氨氧化反应池和好氧MBR池，厌氧氨氧化反应池为一体化推流式厌氧氨氧化反应池。在厌氧氨氧化池中，以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，产生氮气；污水在厌氧MBR反应池进行厌氧降解和释磷，在好氧MBR反应池进行好氧降解和吸磷；
S3、将厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池产生的污泥排放至污泥消化池，污泥消化池设置有搅拌器，并通过沼气管道连接储气罐。经过污泥消化池处理的污泥的一部分通过回流管道回流到厌氧MBR池中，另一部分回流到好氧MBR池中；
S4、将经过处理后的污水通过沉淀池分离后排放。
其中，厌氧MBR反应池温度为25～30℃，出水内循环，循环比为9；并且在池内设置曝气头，通入的气体为氮气。好氧MBR反应器采用鼓风曝气，溶解氧浓度为6.0～9.0mg/L，温度为22～28℃。厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池的水力停留时间分别为12h、18h；膜组件均每运行30min，停止15min。并且，厌氧MBR反应池中加入次氯酸钠溶液，浓度为60mg/L。好氧MBR池中污泥回流比为130％，厌氧MBR池中污泥回流比为70％。
本行业的技术人员应该了解，上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对污水进行预处理，并将预处理后的污水分别通入厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池；
S2、将经过厌氧MBR反应池处理后的污水分别通入厌氧氨氧化反应池和好氧MBR反应池，在厌氧氨氧化反应池中以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，产生氮气；污水在厌氧MBR反应池进行厌氧降解和释磷，在好氧MBR反应池进行好氧降解和吸磷；
S3、将厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池产生的污泥排放至污泥消化池，经过污泥消化池处理的污泥的一部分通过回流管道回流到厌氧MBR反应池中，另一部分回流到好氧MBR反应池中；
S4、经过厌氧氨氧化反应池处理后的污水进入好氧MBR反应池，接着将经过处理后的污水通过沉淀池分离后排放；
所述厌氧MBR反应池温度为25~35℃，出水内循环，循环比为9；并且在池内设置曝气头，通入的气体为氮气；所述好氧MBR反应池采用鼓风曝气，溶解氧浓度为6.0~9.0mg/L，温度为22~28℃；所述厌氧MBR反应池中加入次氯酸钠溶液，浓度为60mg/L，加入次氯酸钠溶液可抑制丝状菌的生长，从而防止膜污染；所述步骤S1中对污水进行预处理的方法包括：用粗格栅、细格栅拦截漂浮物以及用旋流式沉砂池对污水中部分无机悬浮颗粒物进行沉淀；所述厌氧MBR反应池和好氧MBR反应池的水力停留时间分别为12h、18h；膜组件均每运行30min，停止15min；所述好氧MBR反应池中污泥回流比为130％，厌氧MBR反应池中污泥回流比为70％。
2.如权利要求1所述的一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺，其特征在于，所述厌氧氨氧化反应池为分段推流式厌氧氨氧化反应池、循环沟道型厌氧氨氧化反应池或者一体化推流式厌氧氨氧化反应池。
3.如权利要求1所述的一种低碳氮比的生活污水高效脱氮除磷工艺，其特征在于，所述污泥消化池设置有搅拌器，并通过沼气管道连接储气罐。
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