CN112960773A - 一种基于氧化态氮常态投加的低c/n生活污水深度脱氮的方法 - Google Patents

一种基于氧化态氮常态投加的低c/n生活污水深度脱氮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于氧化态氮常态投加的低C/N生活污水深度脱氮的方法。本发明提供的一种基于氧化态氮常态投加的低C/N生活污水深度脱氮的方法，包括如下步骤：经过预处理的生活污水，依次进入一级缺氧池、二级缺氧池和好氧池进行脱氮处理；然后在二沉池进行泥水分离，以实现C/N较低的生活污水的深度脱氮；其中，向所述的一级缺氧池投加硝氮，或向所述的二级缺氧池投加亚硝氮，使二级缺氧池内氨氮和亚硝氮的比例为1:1～1.5，以强化二级缺氧池中的厌氧氨氧化的自养脱氮过程。本发明用于C/N较低的生活污水的深度脱氮处理。

Description

一种基于氧化态氮常态投加的低C/N生活污水深度脱氮的 方法
技术领域
本发明涉及一种基于氧化态氮常态投加的低C/N生活污水深度脱氮的方法，属于环境保护领域。
背景技术
氮磷是造成水体富营养化的重要物质之一，而作为氮磷污染物削减的重要设施，城市污水厂担负着对污水进行脱氮除磷的重任。因此制定了日益严格的污水排放标准，特别是氮磷的排放标准。生物脱氮是最为经济高效的污水脱氮方式。常规的生物脱氮过程为硝化反硝化过程，将污水中的氮转化为氮气，反应过程需要消耗碳源。生活污水C/N较低脱氮时，常常因碳源不足而影响脱氮效果，出水氮浓度较高，需进行深度处理。污水处理厂一般采用后置缺氧池进行深度脱氮，同时外加碳源(如乙酸钠、甲醇等)，这就增加了工艺的运行成本。
厌氧氨氧化技术的出现，则为污水的深度脱氮呈现新思路。厌氧氨氧化指一类专性自养的厌氧氨氧化菌在缺氧条件下，将氨氮和亚硝氮转化为氮气的过程。相对于传统的硝化反硝化脱氮工艺，厌氧氨氧化工艺可以节约100％碳源，60％需氧量和80％污泥产量。可见，厌氧氨氧化如果应用于城市污水深度脱氮处理中，可以解决城市污水因C/N较低、碳源不足造成的深度脱氮成本较高的问题。但厌氧氨氧化在城市污水中的应用同样遇到难题。作为厌氧氨氧化反应的重要基质之一，较低的亚硝氮浓度限制了厌氧氨氧化的活性和脱氮效率。目前解决该问题的方式有：短程硝化和短程反硝化，但两种方式都需要精密的控制，产生的亚硝氮浓度较低，阻碍了实际工程应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于氧化态氮常态投加的低C/N生活污水深度脱氮的方法，本发明用于C/N较低的生活污水的深度脱氮处理。
本发明针对生活污水脱氮工艺中因碳源不足导致出水氮浓度较高、需深度脱氮的问题，采用常态投加氧化态氮促进厌氧氨氧化自养脱氮过程，提高整体脱氮效率。其步骤依次为：生活污水首先经过预处理设施，进入生化池的一级缺氧、二级缺氧和好氧池，最后在二沉池进行泥水分离，浓缩污泥经外回流至一级缺氧池，好氧池的硝化液则经内回流至一级缺氧池。二级缺氧池填充了厌氧氨氧化生物膜填料，进行厌氧氨氧化反应。在一级缺氧池中投加硝氮进行短程反硝化使其出水中氨氮和亚硝氮浓度约1:1～1:1.5，或在二级缺氧池中投加亚硝氮，使其混合液中氨氮和亚硝氮浓度约1:1～1:1.5，促进二级缺氧池中的厌氧氨氧化过程，提高自养脱氮效率，最后好氧池将氨氮或亚硝氮进一步氧化至硝氮。该工艺以氧化态氮代替传统外加碳源，降低好氧池氨氮负荷，节约好氧池体积和能耗，降低污水厂深度脱氮的加药成本、污泥产量和能耗。
本发明提供的一种基于氧化态氮常态投加的低C/N生活污水深度脱氮的方法，包括如下步骤：经过预处理的生活污水，依次进入一级缺氧池、二级缺氧池和好氧池进行脱氮处理；然后在二沉池进行泥水分离，以实现C/N较低的生活污水的深度脱氮；
其中，当所述一级缺氧池内污水中C/N≥2.5时，在所述一级缺氧池中投加硝氮，促进短程反硝化，使所述一级缺氧池出水中氨氮和亚硝氮浓度比为1:1～1.5，进而在所述二级缺氧池内强化厌氧氨氧化反应。
当所述一级缺氧池内污水中C/N<2.5时，在所述二级缺氧池中(或一级缺氧池出水中)投加亚硝氮，使其中的氨氮和亚硝氮浓度比为1:1～1.5，进而在所述二级缺氧池内强化厌氧氨氧化反应。
本发明所述方法中，所述氧化态氮常态投加是指将氧化态氮，即硝氮和亚硝氮，作为水处理药剂，用于生活污水处理厂日常运行当中；
经过预处理的生活污水连同内回流混合液和外回流污泥一起先后进入一级缺氧池和二级缺氧池，污泥中微生物利用污水中的碳源与氨氮、内外回流中的硝氮以及投加的氧化态氮，同步进行反硝化、短程反硝化、厌氧氨氧化反应，实现生活污水中碳、氮同步高效去除。
上述的方法中，还包括所述二沉池分离得到的浓缩污泥经外回流至所述一级缺氧池，所述好氧池得到的硝化液经内回流至所述一级缺氧池。
上述的方法中，所述二级缺氧池中装填附着厌氧氨氧化生物膜的填料。
上述的方法中，厌氧氨氧化反应方程式如下式所示。
Figure BDA0002926925330000021
上述的方法中，所述二级缺氧池中所述附着厌氧氨氧化生物膜的填料的填充率为10～30％；
所述附着厌氧氨氧化生物膜的填料中厌氧氨氧化生物膜活性为不低于50mg N/(gVSS·d)。
本发明中，所述厌氧氨氧化生物膜为本领域常规生物膜，或按照本领域公知的厌氧氨氧化方法制备得到厌氧氨氧化生物膜，具体可为按照专利申请号为202010436594.6中制备得到。
上述的方法中，所述内回流比为0％～300％，所述外回流比为50％～200％，以保证池内保持一定的悬浮污泥浓度。
本发明中，所述内回流比、所述外回流比表示的含义是本领域公知常识，具体内回流比是指硝化液回流至缺氧池的量与进水量的比值，外回流比是指污泥回流液的量与进水量的比值。
上述的方法中，所述一级缺氧池和所述二级缺氧池内悬浮污泥的浓度均为3～6g/L。
上述的方法中，所述低C/N生活污水为C/N<4的生活污水。
上述的方法中，所述预处理包括如下过程：所述生活污水依次经过格栅、曝气沉砂池和初沉池处理，去除颗粒较大的砂石、颗粒等，避免对后续生化构筑物造成磨损。
本发明具有以下优点：
1、将自养脱氮和异养脱氮相结合，既能够充分利用原污水中的碳源，又可以解决碳源不足导致脱氮困难的问题。
2、操作简单方便，利于工程快速推广。
3、与原有外加碳源的深度脱氮方式相比，本发明以价格低廉的硝氮或亚硝氮代替常规外加碳源，可降低外加药剂的成本；其次，自养脱氮可以降低好氧区氨氮负荷，降低好氧池容积和曝气量，降低污水厂能耗；最后，自养脱氮可以降低系统的剩余污泥产量，降低污泥处理成本。
4、硝氮或亚硝氮的投加量与污水水质紧密相关，可结合调节内外回流比等达到最优脱氮率，调节范围大，灵活可控。
附图说明
图1为本发明基于硝态氮投加的低C/N污水处理流程图。
图2为本发明基于亚硝态氮投加的低C/N污水处理流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
下述实施例中，厌氧氨氧化生物膜按照专利申请号为CN202010436594.6中制备。
实施例1、
本实施例以投加亚硝态氮为例(如图2所示)，主要思路是通过调控内外回流比，使进水中的可生物降解的有机物在一级缺氧池全部用于还原硝氮，同时使一级缺氧池出水中氮元素主要以氨氮形式存在，通过控制二级缺氧池中(或一级缺氧池出水中)亚硝氮的投加量，促进厌氧氨氧化反应，具体包括以下步骤：
步骤一、生活污水经过格栅、曝气沉沙池、初沉池等预处理设施，去除浮渣、沙粒等大颗粒态污染物。
步骤二、假设经过预处理的生活污水COD为100mg/L(假设50mg/L为易生物降解的可用于反硝化的COD，剩余50mg/L为难生物降解的COD)，总氮含量(简称TN)为30mg/L，则此时C/N仅为1.6，难以进行完全反硝化脱氮。根据工程经验可知，进行完全反硝化的C/N需大于5。二级缺氧池出水多为难生物降解有机物，设COD为50mg/L，TN为10mg/L(京标A出水标准)，外回流比为100％，内回流为0，那么经过外回流而进入一级缺氧池的硝氮浓度约5mg/L，以完全反硝化C/N为5计算，需消耗COD 25mg/L，即一级缺氧池出水硝氮被完全转化为氮气，且消耗了所有易生物降解的碳源，那么二级缺氧池进水中含有约15mg/L的氨氮。考虑到厌氧氨氧化反应的脱氮去除率仅为89％，且以亚硝氮和氨氮比例为1.1计算，需投加亚硝氮使二级缺氧池内亚硝氮浓度为6.2mg/L，总计投加亚硝氮为12.4mg/L。
在相同的进水条件下，则需投加碳源50mg/L，碳源投加量是亚硝氮投加量的4倍。
其中，二级缺氧池中所述附着厌氧氨氧化生物膜的填料的填充率为30％；
所述附着厌氧氨氧化生物膜的填料中厌氧氨氧化生物膜(平均活性为70mg N/(gVSS·d))。
步骤三、二级缺氧池出水进入好氧池，将剩余的氨氮全部转化为硝氮。
步骤四、脱氮后的污水进入沉淀池，进行泥水分离。
步骤五、沉淀后的污泥回流至一级缺氧池，以保证反应池内的悬浮污泥浓度；使一级缺氧池和所述二级缺氧池内悬浮污泥的浓度均为5.5g/L左右。

Claims (8)

1.一种低C/N生活污水深度脱氮的方法，包括如下步骤：经过预处理的生活污水，依次进入一级缺氧池、二级缺氧池和好氧池进行脱氮处理；然后在二沉池进行泥水分离，以实现C/N较低的生活污水的深度脱氮；
其中，当所述一级缺氧池内污水中C/N≥2.5时，在所述一级缺氧池中投加硝氮，使所述一级缺氧池出水中氨氮和亚硝氮浓度比为1:1～1.5；
当所述一级缺氧池内污水中C/N<2.5时，在所述二级缺氧池中投加亚硝氮，使其中的氨氮和亚硝氮浓度比为1:1～1.5。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法中还包括：所述二沉池分离得到的浓缩污泥经外回流至所述一级缺氧池，所述好氧池得到的硝化液经内回流至所述一级缺氧池。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述二级缺氧池中装填附着厌氧氨氧化生物膜的填料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述二级缺氧池中所述附着厌氧氨氧化生物膜的填料的填充率为10～30％；
所述附着厌氧氨氧化生物膜的填料中厌氧氨氧化生物膜活性为不低于50mg N/(gVSS·d)。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述内回流比为0％～300％，所述外回流比为50％～200％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述一级缺氧池和所述二级缺氧池内悬浮污泥的浓度均为3～6g/L。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：所述低C/N生活污水为C/N<4的生活污水。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述预处理包括如下过程：所述生活污水依次经过格栅、曝气沉砂池和初沉池处理。
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