CN111559834A - 一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，包括依次连通的调节池(1)、格栅(2)、同步脱氮生化段(3)、强化硝化生化段(4)和除磷沉淀池(5)，在强化硝化生化段(4)出水集水区设有回流泵(6)，根据脱氮效果可将部分强化硝化生化段(4)的出水回流至同步脱氮生化段(3)。本发明利用同步脱氮段内活性污泥及填料表面生物膜的短程硝化反硝化同步脱氮作用，实现氨氮及总氮的稳定去除，并通过强化硝化生化段的硝化作用，保障出水氨氮和总氮的稳定达标。

Description

一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统及方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

我国城镇污水处理厂主要执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。但随着各地(例如：天津)为进一步改善当地水体环境，市政污水排标准要求更加严格。因常规的市政污水生化性良好，COD、BOD₅、氨氮和总磷进一步去除难点较小，但总氮指标进一步降低已成为污水处理的难点。

表1基本控制项目最高允许排放浓度(日均值)单位mg/L

目前市政污水常采用厌氧-缺氧-好氧(A²/O)工艺，其对COD、BOD₅、氨氮具有良好去除效果，但对总氮去除效果只有75％左右，并受到进水碳源量、缺氧区停留时间及硝化液回流的影响，当硝化液回流量达到400％以上时，会因为硝化液中携带的溶解氧导致缺氧区变成好氧区而严重影响反硝化效果，同时市政污水中有限的碳源量等，限制了厌氧-缺氧-好氧(A²/O)工艺对总氮去除效果的进一步提高，很难达到提高排放标准要求后对总氮的排放要求(TN≤10mg/L)或者更低的排放要求。鉴于此，稳定高效脱氮的污水处理系统成为了亟待解决的问题，研究发现采用短程硝化反硝化工艺相对于传统厌氧-缺氧-好氧(A²/O)工艺可以节约25％供氧量和40％碳源，其可达到更高的脱氮效果，但是短程硝化反应对应的亚硝化菌容易与硝化菌竞争而失去优势菌地位影响短程硝化过程的稳定性，且短程硝化反硝化出水氨氮较难稳定达到1.5mg/L以内。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统及方法，它可以达到更高的氨氮和总氮去除效果，实现出水更高排放标准。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，包括依次连通的调节池、格栅、同步脱氮生化段、强化硝化生化段和除磷沉淀池，在强化硝化生化段出水集水区设有回流泵，将部分强化硝化生化段的出水回流至同步脱氮生化段。

前述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，所述同步脱氮生化段为立罐状结构，由立罐状的生化反应区包括下部缺氧区和上部微好氧区及一体化的沉淀区组成，缺氧区和微好氧区内填充有悬浮填料，污水采用进水泵泵入同步脱氮生化段立罐底部，通过下部缺氧区的反硝化、上部微好氧区的短程硝化，以及悬浮填料表面的生物膜同步硝化反硝化。泥水混合液经位于微好氧区外侧一体化沉淀区进行泥水分离后污泥自流回缺氧区。

前述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，按体积计，所述同步脱氮生化段的生化反应区下部60～70％区域为缺氧区，上部30～40％区域为微好氧区，一体化沉淀区位于微好氧区外侧，同步脱氮生化段的泥水混合液在一体化沉淀区进行泥水分离后污泥自流回缺氧区

前述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，所述强化硝化生化段由立罐状生化反应区及出水集水区组成，其中立罐状生化反应区为好氧区，内部填充悬浮填料1/2～2/3，悬浮填料表面挂有生物膜，不设泥水分离沉淀池。

前述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，所述除磷沉淀池进水口设置除磷药剂投加点。

同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，污水依次进入调节池、格栅、同步脱氮生化段、强化硝化生化段和除磷沉淀池中，在强化硝化生化段出水集水区设有回流泵，将0～50％的强化硝化生化段出水回流至同步脱氮生化段。

前述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，所述同步脱氮生化段生化反应区下部60～70％区域为缺氧区，缺氧区溶解氧控制在0.5mg/L以下，上部30～40％区域为微好氧区，微好氧区溶解氧控制在0.5mg/L～1mg/L。

前述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，所述强化硝化生化段的生化反应区溶解氧控制在1mg/L～2mg/L。

前述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，所述强化硝化生化段出水回流控制为：当要求出水总氮(TN)≤10mg/L时，回流比控制在0～30％；当要求出水总氮(TN)≤5mg/L时，回流比控制在20～50％。

与现有技术相比，本发明脱氮生化段的设计，在同步脱氮生化段3采用缺氧区8和微好氧区9的结构，通过控制缺氧区8溶解氧在0.5mg/L以下，体积占同步脱氮生化段3体积60％～70％，可将微好氧区9回流的亚硝酸盐充分反硝化转化为氮气或一氧化二氮而去除。通过控制微好氧区9溶解氧在0.5mg/L～1mg/L，体积占同步脱氮生化段3体积30％～40％，氨氮浓度大于1.5mg/L及一体化沉淀区污泥自回流，使亚硝化菌在同步脱氮生化段3微好氧区9成为优势菌，而硝化菌受到抑制，污水中的氨氮在亚硝化菌作用下转化为亚硝酸盐。微好氧区9底部的曝气带动污水在缺氧区8和微好氧区9内的循环流动，使氨氮进入微好氧区9和亚硝酸盐进入缺氧区8，最终将污水中大部分氨氮转化为氮气或一氧化二氮而去除，在同步脱氮生化段3内部填充悬浮填料，进一步提高污泥浓度，以达到提高脱氮效果的作用。但因同步脱氮生化段3出水氨氮会大于1.5mg/L，通过耦合强化硝化生化段4，内部填充悬浮填料1/2～2/3，悬浮填料表面挂有生物膜，通过填料上生物膜中的硝化菌将氨氮充分硝化，并根据排放标准的要求，可将强化硝化生化段4的出水回流至同步脱氮生化段3的缺氧区8以达到更高的脱氮效果，脱氮效果可稳定达到85％以上，并将强化硝化生化段4的生化反应区15溶解氧控制在1mg/L～2mg/L，在达到好氧硝化的同时，降低运行费用的同时减少回流硝化液中溶解氧对缺氧区8的影响。通过本发明的一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统及方法，利用亚硝化菌在同步脱氮反应器中为优势菌，硝化菌在强化硝化反应器内为优势菌，并且不设置污泥外回流，在同步脱氮反应器内通过控制参数，利用短程硝化反硝化作用实现同步脱氮，并耦合强化硝化反应器，使经过其处理后出水氨氮稳定低于1mg/L，系统脱氮效果稳定达到85％以上，实现出水氨氮及总氮指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准，可达到天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12/599-2015)A标准等类似标准。

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

天津市武清开发区某污水处理厂选用本发明的一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理工艺对市政纳污管网收集到的污水进行处理，污水水质如表2所示，各项指标均严重不符合天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12/599-2015)A标准的排放要求。具体的实验条件如表3所示，运行稳定后得到的处理出水再次进行检测如表4所示。

表2进水的污水水质情况

表3实验条件

具体工艺步骤如下：

天津武清开发区某污水处理厂进水调节池收集到的市政纳污管收集的污水为对象，进行本发明的方法进行实验验证，工艺流程如图1所示。本实验所用悬浮填料来源于山东青岛某水处理股份有限公司生产的型号为SPR-2的悬浮填料。除磷药剂来源于河南巩义某环保科技有限公司生产的氧化铝含量为28％的聚合氯化铝。

污水通过12污水进水泵进入3同步脱氮生化段的8缺氧区，反硝化菌利用污水中的碳源，将9微好氧区循环回流的亚硝酸盐及4强化硝化生化段回流的硝酸盐反硝化为氮气或一氧化二氮去除，在9微好氧区亚硝化菌将污水中的氨氮转化为亚硝酸盐，同时利用活性污泥及悬浮填料上的生物膜去除污水中的COD、BOD₅和SS等污染物质，得到净化后的泥水混合液进入一体化沉淀池实现泥水分离，分离后的活性污泥自流回8缺氧区，净化后的水进入4强化硝化生化段，在悬浮填料生物膜硝化细菌的作用下，将水中的氨氮较彻底转化为硝酸盐，同时也进一步进水水质的剩余的COD、BOD₅和SS等污染物质，使水得到充分净化后进入出水集水区，部分硝化液根据排放标准的要求泵回3同步脱氮生化段的8缺氧区，其余出水进入5除磷沉淀池，在除磷沉淀池7除磷药剂投加点加入聚合氯化铝120mg/L，沉淀去除水中的总磷，最终实现污水的处理达到排放标准的要求，其中实施例处理出水的水质情况如表4所示，经计算，总氮去除率达到88.8％，较传统A²/O工艺只有75％左右的去除率有显著提高。

表4处理出水的水质情况

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是同步脱氮生化段的结构示意图；

图3是强化硝化生化段的结构示意图。

附图标记：1-调节池，2-格栅，3-同步脱氮生化段，4-强化硝化生化段，5-除磷沉淀池，6-硝化液回流泵，7-除磷药剂投加点，8-缺氧区，9-微好氧区，10-沉淀区，11-悬浮填料，12-污水进水泵，13-活性污泥，14-活性污泥回流通道，15-生化反应区，16-出水集水区，17-强化硝化生化段硝化液回流至同步脱氮生化段的进口，18-同步脱氮生化段出水口，19-强化硝化生化段进水口，20-强化硝化生化段出水口。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

具体实施方式

本发明的实施例：一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，包括依次连通的调节池1、格栅2、同步脱氮生化段3、强化硝化生化段4和除磷沉淀池5，格栅2和同步脱氮生化段3底部之间设有污水进水泵12，同步脱氮生化段3出水口18与强化硝化生化段4的底部强化硝化生化段进水口19相通，强化硝化生化段4的出水集水区16设有硝化液回流泵6，硝化液回流泵6与同步脱氮生化段3底部的强化硝化生化段硝化液回流至同步脱氮生化段的进口17相通，将部分强化硝化生化段4的出水回流至同步脱氮生化段3。强化硝化生化段4的强化硝化生化段出水口20与除磷沉淀池5相通，在除磷沉淀池5前端设置除磷药剂投加点7。

所述同步脱氮生化段3为立罐状结构，由立罐状的生化反应区包括下部缺氧区8和上部微好氧区9及一体化的沉淀区10组成，缺氧区8和微好氧区9内填充有悬浮填料11，污水采用进水泵12泵入同步脱氮生化段3立罐底部，通过下部缺氧区8的反硝化、上部微好氧区9的短程硝化，以及悬浮填料11表面的生物膜同步硝化反硝化。同步脱氮生化段3罐内充满活性污泥13，在罐体侧面一体化的沉淀区10实现泥水混合液的分离，其中活性污泥通过回流通道14自流回至缺氧区8，净化后的水进入同步脱氮生化段出水口18。

按体积计，所述同步脱氮生化段3的生化反应区下部60-80％区域为缺氧区，上部20-40％区域为微好氧区。

所述强化硝化生化段4由立罐状生化反应区15及出水集水区16组成，其中立罐状生化反应区15为好氧区，内部填充悬浮填料11大约1/2～2/3，悬浮填料11表面挂有生物膜。出水集水区16连接强化硝化生化段出水口20以及硝化液回流泵6。

所述除磷沉淀池5进水口设置除磷药剂投加点7。

同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，污水依次进入调节池1、格栅2、同步脱氮生化段3、强化硝化生化段4和除磷沉淀池5中，在强化硝化生化段4出水集水区设有回流泵6，根据脱氮效果可将0～50％的强化硝化生化段4出水回流至同步脱氮生化段3。

优选的，所述同步脱氮生化段3生化反应区下部60～70％区域为缺氧区，缺氧区溶解氧控制在0.5mg/L以下，上部30～40％区域为微好氧区，微好氧区溶解氧控制在0.5mg/L～1mg/L。

优选的，所述强化硝化生化段4的生化反应区溶解氧控制在1mg/L～2mg/L。

所述强化硝化生化段(4)出水回流控制为：当要求出水总氮(TN)≤10mg/L时，回流比控制在0～30％；当要求出水总氮(TN)≤5mg/L时，回流比控制在20～50％。实现出水处理达到排放标准的要求。

在同步脱氮生化段3内，上部微好氧区9活性污泥及悬浮填料表面生物膜主要发生短程硝化作用，下部缺氧区8活性污泥及悬浮填料表面生物膜主要发生反硝化作用，同时因为进水对同步脱氮生化段3内的搅动作用及微好氧区9曝气搅动作用，使污水在同步脱氮生化段3内微好氧区与缺氧区往返循环，实现同步脱氮生化段3内同步硝化反硝化实现脱氮，并在强化硝化生化段4内，利用生化区15悬浮填料表面生物膜的硝化作用，实现同步脱氮生化段3出水的进一步强化硝化，提高氨氮及总氮的去除作用，保障出水氨氮及总氮的稳定达标。

Claims (9)

1.一种同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的调节池(1)、格栅(2)、同步脱氮生化段(3)、强化硝化生化段(4)和除磷沉淀池(5)，在强化硝化生化段(4)出水集水区设有回流泵(6)，将部分强化硝化生化段(4)的出水回流至同步脱氮生化段(3)。

2.根据权利要求1所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，其特征在于，所述同步脱氮生化段(3)为立罐状结构，由立罐状的生化反应区包括下部缺氧区(8)和上部微好氧区(9)及一体化的沉淀区(10)组成，缺氧区(8)和微好氧区(9)内填充有悬浮填料(11)，污水采用进水泵(12)泵入同步脱氮生化段(3)立罐底部，通过下部缺氧区(8)的反硝化、上部微好氧区(9)的短程硝化，以及悬浮填料(11)表面的生物膜同步硝化反硝化。

3.根据权利要求2所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，其特征在于，按体积计，所述同步脱氮生化段(3)的生化反应区下部60～70％区域为缺氧区，上部30～40％区域为微好氧区，一体化沉淀区(10)位于微好氧区外侧，同步脱氮生化段(3)的泥水混合液在一体化沉淀区进行泥水分离后污泥自流回缺氧区(8)。

4.根据权利要求1所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，其特征在于，所述强化硝化生化段(4)由立罐状生化反应区(15)及出水集水区(16)组成，其中生化反应区(15)为好氧区，内部填充悬浮填料(11)1/2～2/3，悬浮填料(11)表面挂有生物膜。

5.根据权利要求1所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理系统，其特征在于，所述除磷沉淀池(5)进水口设置除磷药剂投加点(7)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，其特征在于，污水依次进入调节池(1)、格栅(2)、同步脱氮生化段(3)、强化硝化生化段(4)和除磷沉淀池(5)中，在强化硝化生化段(4)出水集水区设有回流泵(6)，将0～50％的强化硝化生化段(4)出水回流至同步脱氮生化段(3)。

7.根据权利要求6所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，其特征在于，所述同步脱氮生化段(3)生化反应区下部60～70％区域为缺氧区，缺氧区溶解氧控制在0.5mg/L以下，上部30～40％区域为微好氧区，微好氧区溶解氧控制在0.5mg/L～1mg/L。

8.根据权利要求7所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，其特征在于，所述强化硝化生化段(4)的生化反应区溶解氧控制在1mg/L～2mg/L。

9.根据权利要求6所述的同步脱氮耦合强化硝化的污水处理方法，其特征在于，所述强化硝化生化段(4)出水回流控制为：当要求出水总氮(TN)≤10mg/L时，回流比控制在0～30％；当要求出水总氮(TN)≤5mg/L时，回流比控制在20～50％。

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