CN114890545A - 一种低温污水脱氮处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温污水脱氮处理系统，包括水解反硝化池和好氧硝化池，所述水解反硝化池的污水出口通过出水管与所述好氧硝化池的进污口连通，所述好氧硝化池的排污口通过回流管与所述水解反硝化池的污水入口连通；预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水均通过所述污水入口进入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物进行水解酸化反应，生成挥发性脂肪酸以及对污水中有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述挥发性脂肪酸对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化反应，从而将污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气。

Description

一种低温污水脱氮处理系统及方法

技术领域

本发明涉及高端装备制造产业，尤其涉及一种低温污水脱氮处理系统及方法。

背景技术

低温污水一般指水温低于15℃的污水，而作为污水处理的关键要素—微生物活性与数量至关重要，通常污水处理的微生物适宜生长温度为18～25℃，温度每降低10℃，微生物活性减小1倍，当水温低于10℃时，严重影响微生物的活性，特别是对硝化与反硝化菌更为严重。在我国西北、东北和华北地区，常年低温期长达4-6个月，低温期污水温度在8～15℃左右，且污水处理工艺以脱氮除磷的活性污泥工艺为主，导致我国北方地区污水处理厂在低温期系统出水处理效率下降，特别是氨氮与总氮不能稳定达标，其主要因素是低温下硝化与反硝化菌的活性不足受到严重抑制，以及我国生活污水普遍存在碳氮比低(氮高碳低C/N<5)、悬浮物高(200～300mg/l)，从而导致污水处理生物脱氮效率低。为解决低温下能稳定运行达到《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，通常采取向污水处理系统投加外来碳源(甲醇、乙酸、乙酸钠、葡萄糖)、延长污泥龄减少污泥排放、提高污泥浓度等措施，虽然可实现污水的达标排放，但大大提高了污水处理运行费用，显然不符合节能降耗减排目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温污水脱氮处理系统及方法，其能够有效解决现有技术中所存在的上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的一实施例提供了一种低温污水脱氮处理系统，包括水解反硝化池和好氧硝化池，所述水解反硝化池的污水出口通过出水管与所述好氧硝化池的进污口连通，所述好氧硝化池的排污口通过回流管与所述水解反硝化池的污水入口连通；

预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水均通过所述污水入口进入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物进行水解酸化反应，生成挥发性脂肪酸以及对污水中有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述挥发性脂肪酸对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化反应，从而将污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气；

经水解反硝化后的污水通过所述进污口进入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中设置的填料表面生长的硝化菌、亚硝化菌和碳化菌，在曝气好氧条件下对经水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有机物进行好氧硝化和碳化处理，使氨氮氧化成硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及使溶解性有机物氧化成二氧化碳、水，经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出。

较佳地，所述水解反硝化池为升流式污泥床反应器，从下往上依次为设于底部的水解酸化区、设于中部的反硝化区以及设于上部的清水收集区；所述污水入口设于所述水解反硝化池的底部，所述污水出口设于所述水解反硝化池的上部；预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水从所述污水入口进入，并形成稳定匀速升流式水力学流态，依次通过底部的水解酸化区、中部的反硝化区以及上部的清水收集区。

较佳地，所述水解酸化区设置高浓度污泥床，通过所述高浓度污泥床对污水中的有机固体颗粒物进行截留以进行水解酸化反应，从而生成作为高效脱氮所需的碳源的挥发性脂肪酸，并将污水中的有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；

所述反硝化区设置提升式模块化固定生物膜反硝化装置，所述提升式模块化固定生物膜反硝化装置包括支撑框架以及安装在所述支撑框架上的人工合成化纤生物填料，所述反硝化菌附着生长在所述人工合成化纤生物填料上形式稳定生物膜；

所述清水收集区设置集水管，经底部水解酸化和中部反硝化脱氮后的污水进入上部清水收集区，并通过所述集水器由污水出口排出。

较佳地，所述好氧硝化池为泥膜生物反应器，包括收尾连通的至少两个反应区，每个所述反应区设置可提升式模块化固定生物膜装置，从而能够延长污水从进入到离开所述好氧硝化池的流动路径以使污水与每个可提升式模块化固定生物膜装置充分接触反应。

较佳地，每一所述可提升式模块化固定生物膜装置包括不锈钢方管框架，设于不锈钢方管框架上的人工合成化纤生物填料及微孔曝气管，所述微孔曝气管位于所述人工合成化纤生物填料的下方；通过所述微孔曝气管为污水进行高效充氧，使所述好氧硝化池形成好氧条件，利用生长在人工合成化纤生物填料表面上的硝化细菌、亚硝化细菌与碳化细菌形成活性强、数量多、分解效率高的生物膜。

较佳地，所述低温污水脱氮处理系统还包括沉淀池和污泥池，所述好氧硝化池的排污口通过出水管与所述沉淀池的入水口连通，经过所述好氧硝化池处理后的污水通过所述出水管流至所述沉淀池以进行泥水分离，从而实现污泥排放和处理后出水的排放；所述水解反硝化池和沉淀池分别与所述污泥池之间设置排泥管，定期排放水解反硝化池和沉淀池产生的老化剩余污泥至所述污泥池。

较佳地，所述水解反硝化池还设置在线的ORP计、DO仪、泥位计和PH计以监测控制所述水解反硝化池的运行条件；所述水解反硝化池的运行条件为：底部的污泥床的污泥浓度为20～30g/l，污泥床高度1.5～2.5m，氧化还原电位为-100mV～+50mV，PH值5.5～6.5，上升流速为0.8～1.5m/h；中部的生物膜区生物量5～8g/l，溶解氧浓度为0.2～0.5mg/l，填料区高度2m，PH值6.0～7.0；总水力停留时间为7～10h，其中污水在污泥床区停留时间为3.5～5.0h，污水在生物膜区停留时间为3.0～4.0h，污水在清水区停留时间为0.5～1h。

较佳地，所述好氧硝化池设置在线的DO仪、污泥浓度计和PH计以监测控制所述好氧硝化池的运行条件；所述好氧硝化池的运行条件为：生物填料填料率50～80％，池内生物量3～5g/l，其中悬浮活性污泥浓度0.5～1.5g/l，生物膜生物量为2.0～3.5g/l，池内溶解氧浓度为1.0～1.5mg/l，PH值6.5～7.5，水力停留时间为4～6h，硝化液回流比200～300％。

本发明另一实施例对应提供一种低温污水脱氮处理方法，适用于包括水解反硝化池和好氧硝化池的低温污水脱氮处理系统中，且所述水解反硝化池的污水出口通过出水管与所述好氧硝化池的进污口连通，所述好氧硝化池的排污口通过回流管与所述水解反硝化池的污水入口连通；所述低温污水脱氮处理方法包括步骤：

将预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水均通过所述污水入口进入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物进行水解酸化反应，生成挥发性脂肪酸以及对污水中有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述挥发性脂肪酸对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化反应，从而将污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气；

将经水解反硝化后的污水通过所述进污口进入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中设置的填料表面生长的硝化菌、亚硝化菌和碳化菌，在曝气好氧条件下对经水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有机物进行好氧硝化和碳化处理，使氨氮氧化成硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及使溶解性有机物氧化成二氧化碳、水，经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出。

较佳地，所述的低温污水脱氮处理方法还包括步骤：

将经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出并自流至沉淀池以进行泥水分离，从而实现污泥排放和处理后出水的排放。

本发明实施例主要采用开发污水内碳源提供高效脱氮碳源以及藕合泥膜生物脱氮工艺，实现生活污水低温高效稳定脱氮。针对我国生活污水含有大量固体颗粒有机物，且现有污水处理工艺对固体颗粒有机物利用率低的现状，本发明实施例利用水解酸化与反硝化的都需缺氧环境的共同特征，把水解酸化与反硝化耗合在同一个反应器内，实现对污水中有机固体颗粒的拦截并进行水解酸化产生大量挥发性脂肪酸，作为反硝化高效优质碳源，实现无须或少量投加外来碳源，充分利用污水内碳源条件下的低温高效脱氮。另外本发明实施例通过水解反硝化与好氧硝化分成两个独立反应系统以及采用载体固定生物膜，实现硝化菌与反硝化菌分开独立生长繁殖，解决传统AO生物脱氮系统中硝化与反硝化菌共存条件下，产生相互抑制导致系统去除效率低，从而大幅提高硝化与反硝化去除效率，最终实现污水处理系统出水稳定达标排放。

与现有技术先比，本发明实施例提供的一种低温污水脱氮处理系统及方法，具有如下技术效果：

1、水解反硝化池中水解酸化菌将污水中的溶解性有机物和固体颗粒有机物分解为小分子有机物挥发性脂肪酸，如乙酸、丙酸等，为反硝化提供大量优质高效的内部碳源，可实现无需外部碳源投加条件下低温高效脱氮；并使污水中有机物大幅降低，为后续好氧硝化创造良好条件和降低充氧能耗、缩短反应时间。同时兼厌菌把污水中有机氮转化分解转化为氨氮。

2、水解反硝化池利用好氧硝化池出水回流，营造了有利于水解酸化菌和反硝化菌生存的缺氧环境，并提供大量硝态氮，为反硝化菌利用良好的缺氧环境以及有机物的高效供给条件下实现高效脱氮；水解酸化池是在缺氧条件下有利于水解酸化菌的生长，不利于产甲烷菌的生长，防止了小分子有机物进一步降解为CO2，有效实现了小分子有机物挥发性脂肪酸的富集，减少内碳源消耗损失。

3、水解反硝化池采用升流式的水力学流态，底部高浓度污泥床具有了良好的截留作用，实现对污水中有机固体颗粒物的截留，并促使微生物与基质的充分混合接触，保证较高的基质降解效率，达到稳定产酸。中部填料生物膜的反硝化菌，进行快速充分利用污水中高效内碳源进行反硝化脱氮，同时产碱、产氧，为后续好氧硝化反应补充碱和氧，降低运行成本。

4、好氧硝化池采用可提升式模块化固定生物膜装置，使自养型硝化菌与异养型碳化菌能附着生长在填料表面形成生物膜，实现了生长缓慢、世代周期长的硝化菌富集，提高了好氧硝化池的硝化菌数量，并使硝化菌与反硝化菌有效分离，从而达到提高硝化效率。

5、好氧硝化池采用可提升式模块化固定生物膜装置，使自养型硝化菌与异养型碳化菌能附着生长在填料表面形成生物膜，减少池内悬浮生长的活性污泥数量，提高了曝气充氧传质能力和效率，实现降低能耗。

6、好氧硝化池采用可提升式模块化固定生物膜装置，其集生物膜与曝气充氧为一体，由多个标准化模块组成，解决传统污水处理生物填料更换与曝气充氧器检修、更换需要水池排空才能操作的问题，实现不停产不影响处理条件下带水检修更换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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是本发明实施例提供的一种低温污水脱氮处理系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种低温污水脱氮处理系统的水解反硝化池的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种低温污水脱氮处理系统的好氧硝化池的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种低温污水脱氮处理系统的可提升式模块化固定生物膜装置的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的一种低温污水脱氮处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二“仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1，本发明实施例提供了一种低温污水脱氮处理系统，包括水解反硝化池1和好氧硝化池2，所述水解反硝化池1的污水出口102通过出水管110与所述好氧硝化池2的进污口201连通，所述好氧硝化池2的排污口202通过回流管210与所述水解反硝化池1的污水入口101连通。

预处理后的污水以及从所述回流管210回流的污水均通过所述污水入口101进入所述水解反硝化池1中，利用所述水解反硝化池1中的水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物进行水解酸化反应，生成挥发性脂肪酸以及对污水中有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；并利用所述水解反硝化池1中的反硝化菌以及生成的所述挥发性脂肪酸对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化反应，从而将污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气；经水解反硝化后的污水通过所述水解反硝化池1的污水出口102和出水管110排出。

经水解反硝化后的污水通过所述进污口201进入所述好氧硝化池2中，利用所述好氧硝化池2中设置的填料表面生长的硝化菌、亚硝化菌和碳化菌，在曝气好氧条件下对经水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有机物进行好氧硝化和碳化处理，使氨氮氧化成硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及使溶解性有机物氧化成二氧化碳、水，经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口202排出。

进一步的，如图1所示，本实施例提供的低温污水脱氮处理系统还包括沉淀池3和污泥池4，所述好氧硝化池2的排污口202通过排水管220与所述沉淀池3的入水口301连通，经过所述好氧硝化池2处理后的污水通过所述排水管220流至所述沉淀池3以进行泥水分离，从而实现污泥排放和处理后出水的排放。所述水解反硝化池和沉淀池分别与所述污泥池之间设置排泥管310，定期排放水解反硝化池1和沉淀池3产生的老化剩余污泥至所述污泥池4。

另外，可以理解的，本实施例提供的低温污水脱氮处理系统还包括预处理池5，生活污水经收集管网收集污水后进入预处理池5，去除污染中的垃圾杂物以及泥砂，然后自流进入水解反硝化池1，进行反硝化脱氮后自流至好氧硝化池2进行硝化和碳化，最后流入沉淀池3进行固液分离。

参考图2，是本发明实施例提供的一种低温污水脱氮处理系统的水解反硝化池的结构示意图。本发明实施例提供的水解反硝化池1为升流式污泥床反应器，从下往上依次为设于底部的水解酸化区11、设于中部的反硝化区12以及设于上部的清水收集区13。所述污水入口101设于所述水解反硝化池1的底部，所述污水出口102设于所述水解反硝化池1的上部。所述污水入口101通过污水进水管120连接至预处理池5的出水口。经过预处理池5预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水(也称为回流硝化液)从所述污水入口101进入，并形成稳定匀速升流式水力学流态，依次通过底部的水解酸化区11、中部的反硝化区12以及上部的清水收集区13。

其中，所述水解酸化区11设置高浓度污泥床111，通过所述高浓度污泥床对污水中的有机固体颗粒物进行截留以进行水解酸化反应，从而生成作为高效脱氮所需的碳源的挥发性脂肪酸，并将污水中的有机氮物质进行氨化反应生成氨氮。所述反硝化区12设置提升式模块化固定生物膜反硝化装置121，所述提升式模块化固定生物膜反硝化装置由不锈钢方钢作为支撑框架和人工合成化纤生物填料组合而成，反硝化菌附着生长在该填料上形式稳定生物膜。所述清水收集区13设置集水管131，经底部水解酸化和中部反硝化脱氮后的污水进入上部清水收集区，并通过所述集水器由污水出口排出。

具体的，所述水解酸化区11的底部设置有与所述污水入口101的布水器，这样预处理后的污水以及所述回流硝化液，分别通过设置在该水解反硝化池底部的污水入口101均匀进入底部布水器，在该水解反应池中形成稳定的升流式水力学流态，实现污水、污泥、硝化液三者充分混合接触，使污水中的颗粒固体有机物在此进行截留并进行水解酸化，产生高效脱氮所需的碳源(挥发性脂肪酸以乙酸为主)。然后污水均匀通过中部的模块化填料反硝化脱氮区，利用生长在填料表面的反硝化菌和底部污泥床水解酸化产生的高效脱氮碳源，对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化作用，使硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气。经底底部水解酸化和中部反硝化脱氮后的污水进入上部的清水收集区13，并通过集水器131由污水出口102和出水管110排出。

可见，利用本发明实施例提供的水解反硝化池1的结构，水解反硝化池1中含有丰富的水解酸化菌和反硝化菌，所述水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物分解成小分子挥发性脂肪酸，将有机氮分解转化成氨氮。反硝菌利用有机固体颗粒分解转化的挥发性脂肪酸作为高效、快速反硝化碳源，对所述污水和回流液中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化脱氮处理。

另外，所述水解反硝化池1还设置有排泥装置与排砂装置，其中，排泥口103设在所述水解反硝化池1的中下部，距离底部污泥层高度保持在1.5m。排砂口104设在该水解反硝化池1的底部，距离池底部高度在0.2m。结合图1和图2可知，该水解反硝化池1的排泥口103和排砂口104均与上述排泥管310连通以定期排放水解反硝化池1泥沙至所述污泥池4。

参考图3，所述好氧硝化池2为泥膜生物反应器，包括收尾连通的至少两个反应区21，每个所述反应区21设置可提升式模块化固定生物膜装置22，从而能够延长污水从进入到离开所述好氧硝化池2的流动路径以使污水与每个可提升式模块化固定生物膜装置22充分接触反应。

例如，如图3所示，本实施例提供的好氧硝化池2包括并排设置的第一反应区21a和第二反应区21b，该第一反应区21a和第二反应区21b中均设置有一个可提升式模块化固定生物膜装置22，好氧硝化池2的进污口201(通过出水管110与水解反硝化池1的污水出口102连通)设置在第一反应区21a的左上端，该第一反应区21a的右下端设有开口与第二反应区21b连通(该开口设在第二反应区21b的左下端)，好氧硝化池2的排污口202(分别对应连接回流管210和排水管220连通)设置在第二反应区21b的右上端，这样通过进污口201进入好氧硝化池2的第一反应区21a的污水从上往下流动(如图中箭头方向A1)以与可提升式模块化固定生物膜装置22充分接触反应后通过该开口流入第二反应区21b，然后从下往上流动(如图中箭头方向A2)以与可提升式模块化固定生物膜装置22充分接触反应后通过排污口202排出。

结合参考图3和图4，每一所述可提升式模块化固定生物膜装置22包括不锈钢方管框架221，设于不锈钢方管框架221上的人工合成化纤生物填料222、微孔曝气管223和起吊钢索225，所述微孔曝气管223位于所述人工合成化纤生物填料222的下方。通过所述微孔曝气管223为污水进行高效充氧，使所述好氧硝化池2形成好氧条件，利用生长在人工合成化纤生物填料222表面上的硝化细菌、亚硝化细菌与碳化细菌形成活性强、数量多、分解效率高的生物膜。不锈钢方框架221主要用于安装固定人工合成化纤生物填料222，微生物(硝化菌、碳化菌等)栖息生长在人工合成化纤生物填料表面，微孔曝气管为微生物提供氧气进行生化反应降解污染物，同时可对生物填料上的生物膜进行冲刷使生物膜保持活性。每一所述可提升式模块化固定生物膜装置22通过所述起吊钢索225固定安装到在好氧硝化池2的对应的反应区22中。另外，所述微孔曝气管223通过压力空气管225连接至供氧风机226。

可见，利用本发实施例提供的好氧硝化池2，水解反硝化处理后的污水通过出水管自流进入好氧硝化池，在好氧硝化反应池中形成混合推流式水力学流态，微孔曝气管位于好氧硝化池2的底部，空气由下而上升(流动方向如图3中的箭头B1)，污水沿池长混合推进，使污水与填料上生长的生物膜充分接触反应，最后在好氧硝化池末端设置硝化流液回流管与排水管，通过硝化液回流管把含硝酸盐氮的污水回流至水解反硝化池的底部进水管，好氧硝化池出水通过排水管，自流至沉淀池。

进一步的，返回参考图1，所述好氧硝化池2的回流管210上设置有硝化液回流泵211和污水流量计212，通过污水流量计212计量回流的硝化液流量，并通过该硝化液回流泵211控制回流的开、关和速度等。可见，通过设置在该好氧硝化池和该水解反硝化池之间的硝化液回流装置(包括回流管210、硝化液回流泵211和污水流量计212)，使好氧硝化池2末端排出的含硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的上清液回流至水解反硝化池1中，利用该水解反硝化池中存在的反硝化菌对所述硝化液进行反硝化脱氮，硝化液回流量与污水总氮去除率实现联锁调节。

进一步的，继续参考图1，所述水解反硝化池1还设置在线的ORP计(氧化还原电位在线分析仪,Oxidation-Reduction Potential)115、DO(溶解氧,dissolved oxygen)仪116、泥位计117和PH计118以监测控制所述水解反硝化池的运行条件；所述水解反硝化池的运行条件为：底部的污泥床的污泥浓度为20～30g/l，污泥床高度1.5～2.5m，氧化还原电位为-100mV～+50mV，PH值5.5～6.5，上升流速为0.8～1.5m/h；中部的生物膜区生物量5～8g/l，溶解氧浓度为0.2～0.5mg/l，填料区高度2m，PH值6.0～7.0；总水力停留时间为7～10h，其中污水在污泥床区停留时间为3.5～5.0h，污水在生物膜区停留时间为3.0～4.0h，污水在清水区停留时间为0.5～1h。

进一步的，继续参考图1，所述好氧硝化池2设置在线的DO仪215、污泥浓度计216和PH计217以监测控制所述好氧硝化池的运行条件；所述好氧硝化池2的运行条件为：生物填料填料率50～80％，池内生物量3～5g/l，其中悬浮活性污泥浓度0.5～1.5g/l，生物膜生物量为2.0～3.5g/l，池内溶解氧浓度为1.0～1.5mg/l，PH值6.5～7.5，水力停留时间为4～6h，硝化液回流比200～300％。

参考图5，本发明实施例提供一种低温污水脱氮处理方法，适用于包括水解反硝化池和好氧硝化池的低温污水脱氮处理系统中，且所述水解反硝化池的污水出口通过出水管与所述好氧硝化池的进污口连通，所述好氧硝化池的排污口通过回流管与所述水解反硝化池的污水入口连通；其特征在于，所述低温污水脱氮处理方法包括步骤：

S101、将预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水均通过所述污水入口进入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物进行水解酸化反应，生成挥发性脂肪酸以及对污水中有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述挥发性脂肪酸对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化反应，从而将污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气；

S102、将经水解反硝化后的污水通过所述进污口进入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中设置的填料表面生长的硝化菌、亚硝化菌和碳化菌，在曝气好氧条件下对经水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有机物进行好氧硝化和碳化处理，使氨氮氧化成硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及使溶解性有机物氧化成二氧化碳、水，经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出。

进一步的，本实施例提供的低温污水脱氮处理方法还包括步骤：

S103、将经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出并自流至沉淀池以进行泥水分离，从而实现污泥排放和处理后出水的排放。

可见，本实施例提供的低温污水脱氮处理方法将经好氧硝化处理后的污水中含有硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的上清液作为回流液回流至该水解反硝化池中，在该水解反硝化池中利用其中存在的反硝化菌对污水和回流液进行所述反硝化脱氮处理。

可以理解的，在发明实施例提供的低温污水脱氮处理方法适用于如上任一实施例所述的低温污水脱氮处理系统中，所述低温污水脱氮处理系统的详细结构可以参考前面相关描述，在此不再赘述。

实例1

采用本发明实施例提供的低温污水脱氮处理工艺(系统/方法)与常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺，在我国北方某地区污水处理厂实施对比，在满足常规生物脱氮所需碳氮比(C/N＝6～8)条件下，处理系统通过夏秋两季常水温与冬春两季低水温状况运行，进行对比分析如表1所示：

表1

结论：在满足生物脱氮的碳氮比(6～8)条件下，本发明实施例提供的低温污水脱氮处理工艺(系统/方法)(水解反硝化—好氧硝化)在低温(10～15℃)条件下，出水总氮仍低于《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约75％，而常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺由于低温影响出水总氮高于《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约68％。另外本发明实施例提供的低温污水脱氮处理工艺(系统/方法)(水解反硝化—好氧硝化)在常温(20～25℃)条件下，出水总氮远低于《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约74％；且比常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺去除效率更高，而常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺在常温(20～25℃)条件下，可满足《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约70％。

实例2

采用本发明实施例提供的低温污水脱氮处理工艺(系统/方法)与常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺，在我国北方某地区污水处理厂实施对比，在碳氮比(C/N＝4～5)生物脱氮条件下，处理系统通过夏秋两季常水温与冬春两季低水温状况运行，进行对比分析如表2所示：

表2

结论：在低碳氮比(4～5)条件下，本发明实施例提供的低温污水脱氮处理工艺(系统/方法)(水解反硝化—好氧硝化)在低温(10～15℃)条件下，出水总氮满足《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约78％；而常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺由于低温影响出水总氮高于《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约61％；另外本发明实施例提供的低温污水脱氮处理工艺(系统/方法)(水解反硝化—好氧硝化)在常温(20～25℃)条件下，出水总氮低于《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约72％；且比常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺去除效率更高，而常规厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺在常温(20～25℃)条件下，不满足《生活污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，其总氮去除率约64％。

以上所揭露的仅为本发明一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种低温污水脱氮处理系统，其特征在于，包括水解反硝化池和好氧硝化池，所述水解反硝化池的污水出口通过出水管与所述好氧硝化池的进污口连通，所述好氧硝化池的排污口通过回流管与所述水解反硝化池的污水入口连通；

预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水均通过所述污水入口进入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物进行水解酸化反应，生成挥发性脂肪酸以及对污水中有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述挥发性脂肪酸对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化反应，从而将污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气；

经水解反硝化后的污水通过所述进污口进入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中设置的填料表面生长的硝化菌、亚硝化菌和碳化菌，在曝气好氧条件下对经水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有机物进行好氧硝化和碳化处理，使氨氮氧化成硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及使溶解性有机物氧化成二氧化碳、水，经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出。

2.根据权利要求1所述的低温污水脱氮处理系统，其特征在于，所述水解反硝化池为升流式污泥床反应器，从下往上依次为设于底部的水解酸化区、设于中部的反硝化区以及设于上部的清水收集区；所述污水入口设于所述水解反硝化池的底部，所述污水出口设于所述水解反硝化池的上部；预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水从所述污水入口进入，并形成稳定匀速升流式水力学流态，依次通过底部的水解酸化区、中部的反硝化区以及上部的清水收集区。

3.根据权利要求2所述的低温污水脱氮处理系统，其特征在于：

所述水解酸化区设置高浓度污泥床，通过所述高浓度污泥床对污水中的有机固体颗粒物进行截留以进行水解酸化反应，从而生成作为高效脱氮所需的碳源的挥发性脂肪酸，并将污水中的有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；

所述反硝化区设置提升式模块化固定生物膜反硝化装置，所述提升式模块化固定生物膜反硝化装置包括支撑框架以及安装在所述支撑框架上的人工合成化纤生物填料，所述反硝化菌附着生长在所述人工合成化纤生物填料上形式稳定生物膜；

所述清水收集区设置集水管，经底部水解酸化和中部反硝化脱氮后的污水进入上部清水收集区，并通过所述集水器由污水出口排出。

4.根据权利要求1所述的低温污水脱氮处理系统，其特征在于，所述好氧硝化池为泥膜生物反应器，包括收尾连通的至少两个反应区，每个所述反应区设置可提升式模块化固定生物膜装置，从而能够延长污水从进入到离开所述好氧硝化池的流动路径以使污水与每个可提升式模块化固定生物膜装置充分接触反应。

5.根据权利要求4所述的低温污水脱氮处理系统，其特征在于，每一所述可提升式模块化固定生物膜装置包括不锈钢方管框架，设于不锈钢方管框架上的人工合成化纤生物填料及微孔曝气管，所述微孔曝气管位于所述人工合成化纤生物填料的下方；通过所述微孔曝气管为污水进行高效充氧，使所述好氧硝化池形成好氧条件，利用生长在人工合成化纤生物填料表面上的硝化细菌、亚硝化细菌与碳化细菌形成活性强、数量多、分解效率高的生物膜。

6.根据权利要求1～5任一项所述的低温污水脱氮处理系统，其特征在于，还包括沉淀池和污泥池，所述好氧硝化池的排污口通过排水管与所述沉淀池的入水口连通，经过所述好氧硝化池处理后的污水通过所述排水管流至所述沉淀池以进行泥水分离，从而实现污泥排放和处理后出水的排放；所述水解反硝化池和沉淀池分别与所述污泥池之间设置排泥管，定期排放水解反硝化池和沉淀池产生的老化剩余污泥至所述污泥池。

7.根据权利要求3所述的低温污水脱氮处理系统，其特征在于，所述水解反硝化池还设置在线的ORP计、DO仪、泥位计和PH计以监测控制所述水解反硝化池的运行条件；所述水解反硝化池的运行条件为：底部的污泥床的污泥浓度为20～30g/l，污泥床高度1.5～2.5m，氧化还原电位为-100mV～+50mV，PH值5.5～6.5，上升流速为0.8～1.5m/h；中部的生物膜区生物量5～8g/l，溶解氧浓度为0.2～0.5mg/l，填料区高度2m，PH值6.0～7.0；总水力停留时间为7～10h，其中污水在污泥床区停留时间为3.5～5.0h，污水在生物膜区停留时间为3.0～4.0h，污水在清水区停留时间为0.5～1h。

8.根据权利要求5所述的低温污水脱氮处理系统，其特征在于，所述好氧硝化池设置在线的DO仪、污泥浓度计和PH计以监测控制所述好氧硝化池的运行条件；所述好氧硝化池的运行条件为：生物填料填料率50～80％，池内生物量3～5g/l，其中悬浮活性污泥浓度0.5～1.5g/l，生物膜生物量为2.0～3.5g/l，池内溶解氧浓度为1.0～1.5mg/l，PH值6.5～7.5，水力停留时间为4～6h，硝化液回流比200～300％。

9.一种低温污水脱氮处理方法，适用于包括水解反硝化池和好氧硝化池的低温污水脱氮处理系统中，且所述水解反硝化池的污水出口通过出水管与所述好氧硝化池的进污口连通，所述好氧硝化池的排污口通过回流管与所述水解反硝化池的污水入口连通；其特征在于，所述低温污水脱氮处理方法包括步骤：

将预处理后的污水以及从所述回流管回流的污水均通过所述污水入口进入所述水解反硝化池中，利用所述水解反硝化池中的水解酸化菌将污水中的有机固体颗粒物进行水解酸化反应，生成挥发性脂肪酸以及对污水中有机氮物质进行氨化反应生成氨氮；并利用所述水解反硝化池中的反硝化菌以及生成的所述挥发性脂肪酸对污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行反硝化反应，从而将污水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分解转化成氮气；

将经水解反硝化后的污水通过所述进污口进入所述好氧硝化池中，利用所述好氧硝化池中设置的填料表面生长的硝化菌、亚硝化菌和碳化菌，在曝气好氧条件下对经水解反硝化后的污水中的氨氮和溶解性有机物进行好氧硝化和碳化处理，使氨氮氧化成硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及使溶解性有机物氧化成二氧化碳、水，经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出。

10.根据权利要求9所述的低温污水脱氮处理方法，其特征在于，还包括步骤：

将经好氧硝化处理后的污水通过所述排污口排出并自流至沉淀池以进行泥水分离，从而实现污泥排放和处理后出水的排放。

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