CN116062927A - 一种低碳氮比污水的处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低碳氮比污水的处理系统及处理方法，涉及低碳氮比污水处理的技术领域，包括依次相通的沉淀系统、脱气系统、AO反应系统、MBR超滤系统；AO反应系统包括多组缺氧区和好氧区；缺氧区与脱气系统相通；好氧区与缓冲区相通；缓冲区的硝化液回流至部分组的缺氧区内或全部组的缺氧区内；利用多点进水的方式可缓释脱氮除磷在反应机理上的矛盾；在反应池好氧末端以后设置缓冲区，缓冲区可以使好氧段末端富含溶解氧的混合液在推流式前进过程中，逐渐得以消耗，为反硝化反应创造必要的条件，并使回流的低氧混合液能够快速参与反硝化反应，提高反应速率。

Description

一种低碳氮比污水的处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理的技术领域，尤其涉及一种低碳氮比污水的处理系统及处理方法。

背景技术

由于严苛的污水排放标准，目前对于污水的处理都是使用外加碳源进行处理；现有沼气工程处置后剩余大量残余物---沼液，沼液的C/N≤2.86且氨氮浓度搞，导致生化工艺过程的碳源缺口大、氨氮污染空气；目前，运用最为广泛的碳源是甲醇，而污水厂在碳源上的费用占其日常运行及管理费用的50％以上，甚至可高达70％，外加碳源的需求量巨大。

现有的主流工艺两级A+O+MBR存在生物脱氮除磷过程在水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)上的相互矛盾，在碳源方面脱氮除磷都需要有机碳源，存在微生物的竞争关系，存在控制不好出水氮磷不达标的风险。

申请号为CN201410843687.5的中国专利公开了一种基于碳源高效利用的A2/O-MBR复合处理系统及方法，属于污水处理技术领域。主要包括厌氧池、第一缺氧池、好氧池、消氧池、第二缺氧池和膜池，其中厌氧池与第一缺氧池连接，第一缺氧池与好氧池连接，好氧池与消氧池连接、消氧池与第二缺氧池连接、第二缺氧池与膜池连接。本发明针对高排放标准城镇污水处理厂的强化脱氮需求，通过在传统A2/O与MBR复合工艺系统中增设消氧池和缺氧池，利用消氧池消除回流硝化液中溶解氧对工艺脱氮的不利影响，并充分利用缺氧池的内源反硝化作用，实现碳源的高效利用和强化工艺脱氮。但上述方案，处理的方法较单一，处理的效果有限。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是：提供一种低碳氮比污水的处理系统及处理方法，能够解决上述背景技术提到的问题。

为了解决上述的主要技术问题采取以下技术方案实现：

一种低碳氮比污水的处理系统，包括依次相通的沉淀系统、脱气系统、AO反应系统、MBR超滤系统；所述AO反应系统包括多组缺氧区和好氧区；所述缺氧区与脱气系统相通；所述好氧区与缓冲区相通；所述缓冲区的硝化液回流至部分组的缺氧区内或全部组的缺氧区内；在所述缓冲区的出口还连通有反硝化滤池；所述反硝化滤池与MBR超滤系统相连；所述MBR超滤系统产生的污泥一部分回流至第一组的缺氧区。

优选地，所述缺氧区和好氧区的组数不小于5组；所述缺氧区和好氧区的容积比为0.5～0.6；所述MBR超滤系统的污泥回流比为2.5。

优选地，所述缓冲区的硝化液回流至前三组的缺氧区，且前三组缺氧区的回流比为5:4:1。

优选地，当所述缺氧区与好氧区的组数为5组时，多组所述缺氧区的进水量为3:2:1:1:1。

优选地，所述缓冲区连通有微量充氧组件，在所述缓冲区内设有搅拌混合组件；所述微量充氧组件在控制系统的作用下控制启停和充氧量。

优选地，所述沉淀系统包括药剂投加系统、絮凝池、沉淀池和调节反应池；在所述絮凝池内通过药剂投加系统加入絮凝剂；加过絮凝剂的污水进入所述沉淀池；所述沉淀池内的上层清液进入调节反应池，沉淀进入污泥处理系统；所述调节反应池与脱气系统相连。

优选地，所述脱气系统包括脱气池、曝气装置；所述脱气池与AO反应系统相连；所述曝气装置包括曝气器和曝气风机；所述曝气器安装在脱气池内；所述曝气风机与曝气器相通；所述AO反应系统包括AO反应器；所述MBR超滤系统包括依次相通的原水泵、管道过滤器、循环泵、管式膜组件、超滤水箱。

优选地，所述缺氧区内安装有缓释碳源挂膜填料。

优选地，所述缓释碳源挂膜填料的基质颗粒是由硅藻土、沸石粉等多孔无机粉料和改性玉米芯作为碳源混合造粒制备的。

优选地，所述脱气系统与AO反应系统之间还设有厌氧池。

一种低碳氮比污水的处理方法，包括以下步骤：

预处理：污水先经过物理过滤无机物后进入沉淀系统，根据污水中SS、有机氮、高浓度氨氮等污染物的浓度，选择预设的药剂配比进行絮凝沉淀，降低污水中的SS、有机氮、部分氨氮的去除，经过处理后的上层液体进入脱气池中进行脱气，以便将铵盐转化为气态氨；

生化处理：经过脱气后的废水进入AO反应器内的多组缺氧区内；废水在缺氧区内进行反硝化反应，以便将硝酸盐氮转化成氮气，降低TN含量；经过缺氧区后的污水进入好氧区内进行硝化反应，以便脱氮和除磷；污水在经过好氧区后进入缓冲区，以消耗好氧区末端的溶解氧，使溶解氧降至0.5mg/l以下；缓冲区的硝化液回流至部分组的缺氧区内或者全部组的缺氧区内；缓冲区的出水进入反硝化滤池进行进一步的反硝化脱氮；

MBR超滤：经过生化处理后的污水经由原水泵送至管道过滤器内进行初步过滤，然后经由循环泵送至管式膜组件进行深度过滤，最后经过超滤水箱后出水排放；过滤时产生的浓缩液经过污泥回流进入第一组的缺氧区内，剩余污泥进入污泥处理系统。

与现有技术相比，本发明应用于低碳氮比污水的处理具备下列优点：

(1)利用沉淀系统、脱气系统、AO反应系统，从而结合化学法、生物法、物理法来实现污水处理，处理效果更好；在AO反应系统中对进水营养物进行多点不同比例分配措施，缺氧区和好氧区的组数越多，整个系统越接近推流式反应器，推流式反应器在处理效率上要高于完全混合反应器；这样实现多点布水分配营养，有利于脱氮除磷效果的强化，规避掉因传统的A+O+A+O的完全混合反应器的形式，导致存在与反应区中端的“缺氧区”

在反硝化过程中获取营养物质处于不利地位；将A+O+A+O分割成多个小的缺氧区+好氧区，并利用多点进水的方式可缓释脱氮除磷在反应机理上的矛盾，缓释生物脱氮除磷过程在水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)上的相互矛盾。

(2)在反应池好氧末端以后，设置缓冲区，缓冲区可以是好氧或缺氧环境，在缓冲区可以少量充氧或搅拌混合，使好氧段末端富含溶解氧的混合液在推流式前进过程中，逐渐得以消耗，为反硝化反应创造必要的条件，并使回流的低氧混合液能够快速参与反硝化反应，提高反应速率，反硝化脱氮效果更佳。

(3)本发明对内回流的位置进行优化，硝化液回流(内回流)至设定组的缺氧池内，实现反硝化脱氮过程，此时的回流比为了脱氮，并减少生化污泥量，有机物被充分的用于反硝化过程，同时更改进水方式，延长厌氧停留时间，促使进水碳源大量储存与细胞内以强化内源反硝化，降低补充外加碳源的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图做简要介绍，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为整体结构的工艺示意图；

图2为沉淀系统的结构示意图；

图3为脱气系统的结构示意图；

图4为缓冲区的结构示意图；

图5为MBR超滤系统的结构示意图；

图6为另一实施例的工艺示意图。

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。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

本发明沼液废水水质的进水水质参考表1：

基于表1的污水水质，本发明提供一种低碳氮比污水的处理系统，请参阅图1所示，所述处理系统包括依次相通的沉淀系统、脱气系统、AO反应系统、MBR超滤系统。

请参阅图1和2所示，沉淀系统包括药剂投加系统、絮凝池、沉淀池和调节反应池；在沉淀系统前可以设置物理过滤系统，从而将污水系统中携带的无机漂浮物进行去除，常用的物理过滤系统有耙式格栅、回转格栅、微滤机等；在所述絮凝池内通过药剂投加系统加入絮凝剂；药剂投加系统的具体组件可以参考现有技术，加的药剂种类是磷化物与镁化物、聚合氯化铝、聚丙酰胺等高分子絮凝剂及混凝剂，从而达到初步去除氨氮、SS的效果，并去除部分有机氮，加过絮凝剂的污水进入所述沉淀池；所述沉淀池内的上层清液进入调节反应池，沉淀物排至污泥处理系统进行处理；所述调节反应池与脱气系统相连。

请参阅图1和3所示，脱气系统包括脱气池、曝气装置；所述脱气池与AO反应系统相连；所述曝气装置包括曝气器和曝气风机；所述曝气器安装在脱气池内；所述曝气风机与曝气器相通；废水进入吹脱池，利用曝气将气体、(空气)通入水中，使之利用曝气器相互充分接触，以便水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的，将不能强化絮凝的固态氨(铵盐)尽可能地转换成气态氨(游离氨)，最大限度地做到气液分离把气态氨从废水中去除掉；常用空气或水蒸汽作载气；吹脱法处理高氨氮废水具有处理效率高、投资省、运行费用低的优点，但需进水pH调至在碱性条件下，效果较理想，吹脱出的氨气可通过尾气处理系统进行处置。

请参阅图1所示，所述AO反应系统包括多组缺氧区和好氧区，具体地，所述AO反应系统包括AO反应器；在AO反应器中分割成多组的缺氧区和好氧区；所述缺氧区与脱气系统相通；所述好氧区与缓冲区相通，每一组的缺氧区与好氧区相通；所述缓冲区的硝化液回流至部分组的缺氧区内或全部组的缺氧区内；所述缺氧区和好氧区的组数不小于5组；本发明给出的一个实施例为所述缺氧区和好氧区的组数为5组，当所述缺氧区与好氧区的组数为5组时，多组所述缺氧区的进水量为3:2:1:1:1；所述缺氧区和好氧区的容积比为0.5～0.6；将AO反应器中的分隔成的缺氧区和好氧区组数越多，整个系统就越接近推流式反应器，推流式反应器在处理效率上要高于完全混合反应器，多去缺氧区能够实现多点布水分配营养，有利于脱氮除磷效果的强化，因传统的A+O+A+O的完全混合反应器的形式，存在与反应区中端的“缺氧区”在反硝化过程中获取营养物质处于不利地位，将A+O+A+O分割成多个小的缺氧区+好氧区，并利用多点进水的方式可缓释脱氮除磷在反应机理上的矛盾。

请参阅图1和4所示，缓冲区位于AO反应器后，缓冲区的硝化液回流至全部组的缺氧区或者回流至部分的缺氧区，本发明提供的一个实施例为所述缓冲区的硝化液回流至前三组的缺氧区，且回流至前三组缺氧区的回流比为5:4:1；所述缓冲区连通有微量充氧组件，在所述缓冲区设有搅拌混合组件；所述微量充氧组件在控制系统的作用下控制启停和充氧量；缓冲区可以少量充氧或者搅拌混合，从而使好氧区末端富含溶解氧的混合液在推流式前进过程中，逐渐得以消耗，以使混合液回流至缺氧区时，其溶解氧条件已降至0.5mg/l以下，为反硝化反应创造必要的条件，并使回流的低氧混合液能够快速参与反硝化反应，提高反应速率，前置缺氧区亦可得到更充分地利用，反硝化脱氮效果更佳。

请参阅图1、5所示，在所述缓冲区的出口还连通有反硝化滤池；所述反硝化滤池与MBR超滤系统相连；所述MBR超滤系统的污泥一部分回流至第一组的缺氧区；所述MBR超滤系统的污泥回流比为2.5；所述MBR超滤系统包括依次相通的原水泵、管道过滤器、循环泵、管式膜组件、超滤水箱；经过生化处理后的污水经由原水泵送至管道过滤器内进行过滤，然后经由循环泵送至管式膜组件过滤，最后经过超滤水箱后出水排放；过滤时产生的浓缩液一部分经过污泥回流进入缺氧区，另一部分进入污泥处理系统；MBR超滤系统用于生化末端的泥水分离过程，利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反应器中，污泥龄的延长，有利于世代期较长的亚硝化菌和硝化菌被保留在反应器中，使氨氮得到较充分的硝化，再通过反硝化过程实现生物脱氮，同时实现水力停留时间和污泥龄的完全分离，使生化反应器内的污泥浓度从3-5g/L提高到10-20g/L，从而提高了反应器的容积负荷，使反应器容积减小；超滤(UF)是一种筛分过程，靠的是物理筛分作用，可除去约大于0.002～0.1μm大小的颗粒杂质，主要用于去处胶体、蛋白质，悬浮固体、微生物等，可除去分子量大于l000～l00000的物质，能透过溶解固体和小分子，管道过滤器可以采用转刷式自清洗过滤器，转刷式自清洗过滤器属于粗过滤器，安装在管道上能有效除去流体中的大颗粒杂质和悬浮物，净化水质，改善后续设备(膜等)、仪表的工作条件，达到稳定工艺过程，保障安全生产的作用。主要过滤材料有不锈钢多孔板、不锈钢编织网和不锈钢烧结网等；膜组件为使用方便的管式膜，内压方式，材质选择使用亲水性、不易附着污染物、抗酸碱、耐腐蚀、有高过滤通量的PVDF。膜过滤方式为错流过滤，可比以前所用的方式得到更纯净的产水；管式超滤膜出水无细菌等微生物，无悬浮物，对后续纳滤或反渗透深度处理具有很好的保护作用。

在另一个实施例中，所述缺氧区内安装有缓释碳源挂膜填料；所述缓释碳源挂膜填料的基质颗粒是由硅藻土、沸石粉等多孔无机粉料和改性玉米芯作为碳源混合造粒制备的；缓释碳源挂膜填料的生态基质释放的碳源主要为玉米芯内的糖类、纤维素和半纤维素，均为易被微生物分解利用的物质，有利于异养反硝化微生物的生长繁殖，缓释碳源生态基质颗粒实现了缓释碳源和挂膜填料的结合。

生态基质颗粒的性质参考表2：

一种低碳氮比污水的处理方法，包括以下步骤：

预处理：污水先经过物理过滤无机物后进入沉淀系统，根据污水中SS、有机氮、高浓度氨氮等污染物的浓度，选择预设的药剂配比进行絮凝沉淀，降低污水中的SS、有机氮、部分氨氮的去除，经过处理后的上层液体进入脱气池中进行脱气，以便将铵盐转化为气态氨；预设的药剂配比可以有多个，药剂的添加可以人为通过控制系统进行控制。

生化处理：经过脱气后的废水进入AO反应器内的多组缺氧区内；废水在缺氧区内进行反硝化反应，以便将硝酸盐氮转化成氮气，降低TN含量；经过缺氧区后的污水进入好氧区内进行硝化反应，以便脱氮和除磷；污水在经过好氧区后进入缓冲区，以消耗好氧区末端的溶解氧，使溶解氧降至0.5mg/l以下；缓冲区的硝化液回流至部分组的缺氧区内或者全部组的缺氧区内；缓冲区的出水进入反硝化滤池进行进一步的反硝化脱氮；缺氧区和好氧区的组数越多，整个系统就越接近推流式反应器，推流式反应器在处理效率上要高于完全混合反应器。

MBR超滤：经过生化处理后的污水经由原水泵送至管道过滤器内进行过滤，然后经由循环泵送至管式膜组件过滤，最后经过超滤水箱后出水排放；过滤时产生的浓缩液一部分经过污泥回流进入缺氧区，另一部分进入污泥处理系统处理，污泥处理系统的结构参考现有技术设定。

经过上述处理方法处理后的出水水质参考表3：

序号	控制项目	排入城镇下水道水质项目限值
			1	pH	6.5-9.5
2	悬浮物(SS)(mg/L)	400
			3	水温(℃)	40
4	色度(倍)	64
			5	五日生化需氧量(BOD)(mg/L)	350
6	化学需氧量(COD)(mg/L)	500
			7	铁(mg/L)	10
8	锰(mg/L)	5
			9	氯化物(mg/L)	800
10	氟化物(mg/L))	20
			11	总氰化物(mg/L))	0.5
12	<![CDATA[总余氯(Cl<sub>2</sub>计mg/L)]]>	8
			13	硫酸盐(mg/L)	600
14	氨氮(以N计mg/L))	45
			15	总磷(以P计mg/L)	5
16	溶解性总固体(mg/L)	2000
			17	石油类(mg/L)	15
18	阴离子表面活性剂(mg/L)	20
			19	总氮(mg/L)	40
20	动植物油(mg/L)	100

请参阅图6，在另一实施例中，所述脱气系统与AO反应系统之间还设有厌氧池，厌氧池利用厌氧菌的作用水解、酸化和甲烷化有机物,去除废水中的有机物，提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理。

以上所述的实施方式均为优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特性进行等同替换，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于：包括依次相通的沉淀系统、脱气系统、AO反应系统、MBR超滤系统；所述AO反应系统包括多组缺氧区和好氧区；所述缺氧区与脱气系统相通；所述好氧区与缓冲区相通；所述缓冲区的硝化液回流至部分组的缺氧区内或全部组的缺氧区内；在所述缓冲区的出口还连通有反硝化滤池；所述反硝化滤池与MBR超滤系统相连；所述MBR超滤系统产生的污泥一部分回流至第一组的缺氧区。

2.根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，所述缺氧区和好氧区的组数不小于5组；所述缺氧区和好氧区的容积比为0.5～0.6；所述MBR超滤系统的污泥回流比为2.5。

3.根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，所述缓冲区的硝化液回流至前三组的缺氧区，且前三组缺氧区的回流比为5:4:1。

4.根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，当所述缺氧区与好氧区的组数为5组时，多组所述缺氧区的进水量为3:2:1:1:1。

5.根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，所述缓冲区连通有微量充氧组件，在所述缓冲区内设有搅拌混合组件；所述微量充氧组件在控制系统的作用下控制启停和充氧量。

6.根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，所述沉淀系统包括药剂投加系统、絮凝池、沉淀池和调节反应池；在所述絮凝池内通过药剂投加系统加入絮凝剂；加过絮凝剂的污水进入所述沉淀池；所述沉淀池内的上层清液进入调节反应池，沉淀进入污泥处理系统；所述调节反应池与脱气系统相连。

7.根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，所述脱气系统包括脱气池、曝气装置；所述脱气池与AO反应系统相连；所述曝气装置包括曝气器和曝气风机；所述曝气器安装在脱气池内；所述曝气风机与曝气器相通；所述AO反应系统包括AO反应器；所述MBR超滤系统包括依次相通的原水泵、管道过滤器、循环泵、管式膜组件、超滤水箱。

8.根据权利要求1所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，所述缺氧区内安装有缓释碳源挂膜填料；所述缓释碳源挂膜填料的基质颗粒是由硅藻土、沸石粉等多孔无机粉料和改性玉米芯作为碳源混合造粒制备的。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种低碳氮比污水的处理系统，其特征在于，所述脱气系统与AO反应系统之间还设有厌氧池。

10.一种低碳氮比污水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

预处理：污水先经过物理过滤无机物后进入沉淀系统，根据污水中SS、有机氮、高浓度氨氮等污染物的浓度，选择预设的药剂配比进行絮凝沉淀，降低污水中的SS、有机氮、部分氨氮的去除，经过处理后的上层液体进入脱气池中进行脱气，以便将铵盐转化为气态氨；

生化处理：经过脱气后的废水进入AO反应器内的多组缺氧区内；废水在缺氧区内进行反硝化反应，以便将硝酸盐氮转化成氮气，降低TN含量；经过缺氧区后的污水进入好氧区内进行硝化反应，以便脱氮和除磷；污水在经过好氧区后进入缓冲区，以消耗好氧区末端的溶解氧，使溶解氧降至0.5mg/l以下；缓冲区的硝化液回流至部分组的缺氧区内或者全部组的缺氧区内；缓冲区的出水进入反硝化滤池进行进一步的反硝化脱氮；

MBR超滤：经过生化处理后的污水经由原水泵送至管道过滤器内进行初步过滤，然后经由循环泵送至管式膜组件进行深度过滤，最后经过超滤水箱后出水排放；过滤时产生的浓缩液经过污泥回流进入第一组的缺氧区内，剩余污泥进入污泥处理系统。

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