CN110745949A - 两段法生物强化脱氮工艺 - Google Patents

两段法生物强化脱氮工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了两段法生物强化脱氮工艺，包括：经过调节及预处理的污水依次进入生物反应区的第一反应段和第二反应段，第一反应段包括第一高效生物池、初沉池，第二反应段包括第二高效生物池、二沉池；污水进入第一高效生物池，同时控制生物反应的泥龄，再进入初沉池；初沉池的一部分污泥回流至第一高效生物池，剩余污泥排出生物反应区；产生的第一上清液进入第二高效生物池，控制生物反应的泥龄；再进入二沉池，产生的第二上清液从二沉池出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池，另一部分污泥排出生物反应区或者回流至第一高效生物池。本发明的强化脱氮工艺能够在线培养高效专属菌种，实现稳定、低成本运行。

Description

两段法生物强化脱氮工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种两段法生物强化脱氮工艺。
背景技术
出水氨氮及总氮为污水处理厂的两项重要指标。随着国家标准的逐步提升及监管力度的加大，如何确保该项指标的达标及污水厂稳定运行是各个污水处理厂普遍面临的难题。
在污水处理厂氨氮及总氮的去除是通过硝化及反硝化反应实现。硝化及反硝化反应均为生物处理过程，硝化反应是在硝化细菌作用下完成，反硝化是在反硝化菌作用下完成。其中，氨氮的去除是后续总氮去除的基础。而由于硝化菌为自养菌，生长率低，在污水处理系统中相对于去除COD的异养菌处于竞争劣势(硝化菌的生长率相比异养菌低一个数量级)，对环境(特别是温度)较为敏感，易受到污水中有毒性的有机物及痕迹重金属的抑制。所以，对于常规传统工艺，为保障硝化的稳定性及效果，通常采用加大池容以加大微生物总量的方法，造成投资较大。
另外，虽然市场上存在若干依赖培养高效生物菌种(硝化菌)并投加到污水处理系统里的方法及工艺，但试验室培养的菌种的生长及繁殖在运行中往往会很快被污水中培养的菌种压制，导致不得不反复投加，大大增加了运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种两段法生物强化脱氮工艺，该工艺能够在线培养高效专属菌种，实现稳定、低成本运行，从而解决现有技术中存在的上述问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
两段法生物强化脱氮工艺，包括如下步骤：
a、经过调节和预处理的污水进入生物反应区，所述生物反应区包括第一反应段和第二反应段，所述第一反应段包括第一高效生物池和初沉池，第二反应段包括第二高效生物池和二沉池；
经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为1～3d，再进入初沉池进行初步泥水分离；
b、初沉池的一部分污泥回流至第一高效生物池，剩余污泥排出生物反应区；产生的第一上清液进入第二反应段的第二高效生物池，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为8～25d；
c、经过第二高效生物池的第一上清液进入二沉池再次进行泥水分离，产生的第二上清液从二沉池出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池，另一部分污泥排出生物反应区或者回流至第一高效生物池。
在一种较佳的实施方式中，步骤b中，当第二高效生物池为AO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为11～23d。
优选的，步骤b中，当第二高效生物池为AO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为18～20d。
在一种较佳的实施方式中，步骤b中，当第二高效生物池为AAO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为10～20d。
优选的，步骤b中，当第二高效生物池为AAO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为13～15d。
在一种较佳的实施方式中，步骤c中，当第二高效生物池为AO生物反应池时，以系统进水流量为基准，二沉池回流至第二高效生物池的污泥回流比控制为50～100％。
在一种较佳的实施方式中，步骤c中，当第二高效生物池为AAO生物反应池时，以系统进水流量为基准，二沉池回流至第二高效生物池的污泥回流比控制为20～100％。
上述系统进水流量即经过调节及预处理后进入第一高效生物池的水的流量。
在一种较佳的实施方式中，步骤c中，当环境温度低于15℃时，产生的第二上清液从二沉池出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池，另一部分污泥回流至第一高效生物池。
本发明的两段法生物强化脱氮工艺，根据自养菌(硝化菌)及异养菌(去除COD细菌)的各自生长特点及对环境的要求，通过分段工艺筛选高效异养菌及自养菌，增强了系统应对进水水质复杂，含有抑制硝化反应的有毒有机物及痕迹重金属的能力，对温度等影响硝化效果的环境因素的适应力强。故适用于含有较高比例工业废水的园区废水，寒冷地区的污水厂污水处理等。相比传统工艺更加稳定，且无需额外的硝化菌剂的运行成本。
本发明既适用于新厂建设，又适用于老厂改造。由于很多工业园区或工业废水污水厂预处理采用水解工艺，而水解工艺仅对某些特定废水有效果，故可将效果不显著的水解池改造为本发明中第一反应段中的高效生物池。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种实施方式工艺流程图；
图2是本发明的另一种实施方式工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1-2所示，说明本发明的一种优选的实施方式，该两段法生物强化脱氮工艺，包括如下步骤：
a、经过调节和预处理的污水进入生物反应区，所述生物反应区包括第一反应段1和第二反应段2，所述第一反应段1包括第一高效生物池1.1、初沉池1.2和管路系统，第二反应段2包括第二高效生物池2.1、二沉池2.2和管路系统；
经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池1.1，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为1～3d，再进入初沉池1.2进行初步泥水分离；
b、初沉池1.2的一部分污泥回流至第一高效生物池1.1，剩余污泥排出生物反应区；第一上清液进入第二反应段2的第二高效生物池2.1，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为8～25d；
其中，当第二高效生物池2.1为AO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为11～23d。当第二高效生物池2.1为AAO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为10～20d。
c、经过第二高效生物池2.1的第一上清液进入二沉池2.2再次进行泥水分离，当环境温度低于15℃时，产生的第二上清液从二沉池2.2出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥回流至第一高效生物池1.1；若环境温度不低于15℃，则产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥排出生物反应区。
其中，当第二高效生物池2.1为AO生物反应池时，以系统进水流量为基准，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为50～100％。当第二高效生物池2.1为AAO生物反应池时，以系统进水流量为基准，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为20～100％。
本实施方式中，包括两个反应段，经过调节及预处理的进水依次流经第一反应段1的第一高效生物池1.1、初沉池1.2，第二反应段2的第二高效生物、二沉池2.2后出水，具体如下：
初始启动时，污水经过调节及预处理，进入第一反应段1中的第一高效生物池1.1，通过控制第一反应段1生物反应的泥龄(θc1)，使第一高效生物池1.1中异养菌占绝对优势。第一高效生物池1.1内进行曝气，进水中的COD及BOD得到较高比例的去除，而氨氮的去除作用可忽略不计。
经过第一反应段1后，初沉池1.2的出水进入第二反应段2的第二高效生物池2.1。生物池可为多种型式，如AO，AAO，等。通过控制第二高效生物的泥龄(θc2)，使第二高效生物池2.1中自养菌及兼性菌比例大幅度提升，故能充分进行硝化及反硝化反应。这种在线培养的硝化菌优势菌种，会始终保持竞争优势，对污水中抑制硝化物质的适应性强，对温度等环境变化的抵抗力强，能保证硝化反应的稳定进行。
流出第二高效生物池2.1的混合液经二沉池2.2进行泥水分离：一部分污泥(回流污泥)回流至第二高效生物池2.1；另一部分污泥(剩余污泥)在通常情况下排出系统，在环境温度低于15℃时，根据需要回流到第一反应段1。二沉池2.2的上清液排出本系统。
系统稳定运行后，当气温较低影响硝化效率时(如冬季气温低于15℃时)，采用备选的运行模式，即把第二反应段2产生的回流至第二高效生物池2.1后的剩余污泥全部循环到第一反应段1，而不由二沉池2.2直接排出系统，使第一反应段1的第一高效生物池1.1也发生部分硝化。由此，第一反应段1出水中的硝酸盐进入到第二反应段2的第二高效生物池2.1的缺氧区，在碳源较为充分的情况下进行反硝化，增强了系统的脱氮能力，减少内循环的能耗。同时，第二反应段2产生的剩余污泥中含有大量硝化菌，回流到第一高效生物池1.1后也会促进部分硝化反应，提高了系统硝化效果。
以下结合若干实施例及相应附图对本发明的技术方案作进一步的解释说明。
实施例1
本实施例的工艺中，包括如下步骤：
a、经过调节和预处理的污水进入生物反应区，所述生物反应区包括第一反应段1和第二反应段2，所述第一反应段1包括第一高效生物池1.1、初沉池1.2和管路系统，第二反应段2包括第二高效生物池2.1、二沉池2.2和管路系统；
经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池1.1，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为2d，再进入初沉池1.2进行初步泥水分离；
b、初沉池1.2的一部分污泥回流至第一高效生物池1.1，剩余污泥排出生物反应区；第一上清液进入第二反应段2的第二高效生物池2.1，第二高效生物池2.1为AO生物反应池，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为11d；
初沉池1.2的负荷为1.8～2.0m3/(m2˙h)。回流至第一高效生物池1.1后的剩余污泥的排放量ΔX1控制为V1*X1/θc1，其中V1为第一高效生物池1.1的池容，X1为第一高效生物池1.1的污泥浓度。优选地，流出初沉池1.2的污泥还可考虑上清液带走的污泥。
c、经过第二高效生物池2.1的第一上清液进入二沉池2.2再次进行泥水分离，环境温度为10℃，如图2所示，产生的第二上清液从二沉池2.2出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥回流至第一高效生物池1.1；
其中，以系统进水流量为基准(该系统进水流量即经过调节及预处理后进入第一高效生物池的水的流量，下同)，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为70％。回流至第二高效生物池2.1后的剩余污泥的排放量ΔX2控制为V2*X2/θc2，其中V2为第二高效生物池2.1中曝气池的池容，X2为第二高效生物池2.1中曝气池的污泥浓度。
实施例2
本实施例的步骤b中，初沉池1.2的一部分污泥回流至第一高效生物池1.1，剩余污泥排出生物反应区；第一上清液进入第二反应段2的第二高效生物池2.1，第二高效生物池2.1为AAO生物反应池时，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为10d；
步骤c中，经过第二高效生物池2.1的第一上清液进入二沉池2.2再次进行泥水分离，环境温度为25℃，如图1所示，产生的第二上清液从二沉池2.2出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥排出生物反应区；
其中，以系统进水流量为基准，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为65％。
其它步骤同实施例1。
实施例3
本实施例的步骤a中，经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池1.1，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为1d，再进入初沉池1.2进行初步泥水分离；
步骤b中，初沉池1.2的一部分污泥回流至第一高效生物池1.1，剩余污泥排出生物反应区；第一上清液进入第二反应段2的第二高效生物池2.1，第二高效生物池2.1为AO生物反应池，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为18d；
步骤c中，经过第二高效生物池2.1的第一上清液进入二沉池2.2再次进行泥水分离，环境温度为10℃，产生的第二上清液从二沉池2.2出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥回流至第一高效生物池1.1；
其中，以系统进水流量为基准，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为80％。
其它步骤同实施例1。
实施例4
本实施例的步骤a中，经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池1.1，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为3d，再进入初沉池1.2进行初步泥水分离；
步骤b中，初沉池1.2的一部分污泥回流至第一高效生物池1.1，剩余污泥排出生物反应区；第一上清液进入第二反应段2的第二高效生物池2.1，第二高效生物池2.1为AO生物反应池，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为23d；
步骤c中，经过第二高效生物池2.1的第一上清液进入二沉池2.2再次进行泥水分离，环境温度为10℃，产生的第二上清液从二沉池2.2出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥回流至第一高效生物池1.1；
其中，以系统进水流量为基准，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为75％。
其它步骤同实施例1。
实施例5
本实施例的步骤a中，经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池1.1，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为1d，再进入初沉池1.2进行初步泥水分离；
本实施例的步骤b中，初沉池1.2的一部分污泥回流至第一高效生物池1.1，剩余污泥排出生物反应区；第一上清液进入第二反应段2的第二高效生物池2.1，第二高效生物池2.1为AAO生物反应池时，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为15d；
步骤c中，经过第二高效生物池2.1的第一上清液进入二沉池2.2再次进行泥水分离，环境温度为20℃，如图1所示，产生的第二上清液从二沉池2.2出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥排出生物反应区；
其中，以系统进水流量为基准，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为50％。
其它步骤同实施例2。
实施例6
本实施例的步骤a中，经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池1.1，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为3d，再进入初沉池1.2进行初步泥水分离；
本实施例的步骤b中，初沉池1.2的一部分污泥回流至第一高效生物池1.1，剩余污泥排出生物反应区；第一上清液进入第二反应段2的第二高效生物池2.1，第二高效生物池2.1为AAO生物反应池时，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为20d；
步骤c中，经过第二高效生物池2.1的第一上清液进入二沉池2.2再次进行泥水分离，环境温度为20℃，如图1所示，产生的第二上清液从二沉池2.2出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池2.1，另一部分污泥排出生物反应区；
其中，以系统进水流量为基准，二沉池2.2回流至第二高效生物池2.1的污泥回流比控制为60％。
其它步骤同实施例2。
应用例7
采集某市工业园区污水处理厂的污水，主要处理服务区域内工业园区入驻企业生产和生活产生的污水，设计处理能力25000m3/d，设计采用“粗细格栅+曝气沉砂+水解酸化+初沉池+改良AAO工艺+二沉池+机械絮凝斜管沉淀池+纤维转盘滤布滤池+紫外线消毒+尾水排放”工艺。
在实际运行中，由于工业园区企业多样，因多方原因造成进入污水处理厂的水质复杂、水质波动较大，特别是进水氨氮及总氮较高，且在一定程度上含有抑制硝化反应的有毒害物质，给后续处理带来了较大困难，危害到污水处理厂的稳定运行。严重时，异常的进水会造成硝化系统紊乱，最终影响脱氮效果。按照传统方法恢复生化系统，经常需要投加大量污泥或硝化菌来重新培养污泥，大大增加了运行成本。
为解决上述现实问题，采用本发明的工艺方法，将原有“水解酸化+初沉池”改造为本发明中第一反应段1，将“改良AAO工艺+二沉池”作为本发明中第二反应段2。其中，水解酸化池增加曝气系统，从而具备去除COD或BOD的功能，曝气时间4h，即成为第一高效生物池1.1。初沉池即本工艺所述初沉池，其排泥泵排出管路增加一路至原水解酸化池，形成污泥回流，回流比50％。原二沉池的污泥，除内回流至原改良AAO工艺外，剩余污泥均回流至原水解酸化池。通过排泥控制，第一反应段1的污泥龄调整控制1～2.5d。
经上述工艺改进后，通过两个反应段的泥龄控制，能在第一反应段1中在线培养异养菌，形成对COD及BOD的稳定去除效果；在第二反应段2中在线培养优势自养菌种，尤其是保障硝化菌生长环境。综合增强了硝化及反硝化效果，提高了处理的稳定性，大大降低了运行成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：包括如下步骤：
a、经过调节和预处理的污水进入生物反应区，所述生物反应区包括第一反应段和第二反应段，所述第一反应段包括第一高效生物池和初沉池，第二反应段包括第二高效生物池和二沉池；
经过调节和预处理的污水进入第一高效生物池，同时控制生物反应的泥龄θc1范围为1～3d，再进入初沉池进行初步泥水分离；
b、初沉池的一部分污泥回流至第一高效生物池，剩余污泥排出生物反应区；产生的第一上清液进入第二反应段的第二高效生物池，同时控制生物反应的泥龄θc2范围为8～25d；
c、经过第二高效生物池的第一上清液进入二沉池再次进行泥水分离，产生的第二上清液从二沉池出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池，另一部分污泥排出生物反应区或者回流至第一高效生物池。
2.根据权利要求1所述的两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：步骤b中，当第二高效生物池为AO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为11～23d。
3.根据权利要求2所述的两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：步骤b中，当第二高效生物池为AO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为18～20d。
4.根据权利要求1所述的两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：步骤b中，当第二高效生物池为AAO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为10～20d。
5.根据权利要求4所述的两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：步骤b中，当第二高效生物池为AAO生物反应池时，泥龄θc2的控制范围为13～15d。
6.根据权利要求1、2或3所述的两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：步骤c中，当第二高效生物池为AO生物反应池时，以系统进水流量为基准，二沉池回流至第二高效生物池的污泥回流比控制为50～100％。
7.根据权利要求1、4或5所述的两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：步骤c中，当第二高效生物池为AAO生物反应池时，以系统进水流量为基准，二沉池回流至第二高效生物池的污泥回流比控制为20～100％。
8.根据权利要求1所述的两段法生物强化脱氮工艺，其特征在于：步骤c中，当环境温度低于15℃时，产生的第二上清液从二沉池出水，产生的一部分污泥回流至第二高效生物池，另一部分污泥回流至第一高效生物池。
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