專利名稱：碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水和廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化污(廢)水脫氮的處理工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，國(guó)內(nèi)各大流域都出現(xiàn)了大量的環(huán)境問(wèn)題，國(guó)家出 臺(tái)了更加嚴(yán)格的環(huán)保法律法規(guī)，要求城市污水處理廠進(jìn)行升級(jí)改造，出水指標(biāo)控制更加苛 亥|J。在此條件下，目前國(guó)內(nèi)的城市污水處理廠普遍存在出水氨氮、總氮不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題?？梢姡?在環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題日益突出的今天，一種能高效地實(shí)現(xiàn)污(廢)水中氮的去除，且 能回收利用其中的能源物質(zhì)，減少二氧化碳排放量的污水處理工藝將具有很強(qiáng)的吸引力和 競(jìng)爭(zhēng)力。污水生物脫氮處理過(guò)程中氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化、硝化和反硝化作用，其中氨化 作用可在好氧或厭氧條件下進(jìn)行，硝化作用是在好氧條件下進(jìn)行，反硝化作用是在缺氧條 件下進(jìn)行。生物脫氮主要是含氮化合物經(jīng)過(guò)氨化、硝化、反硝化后，最終以氮?dú)獾男问揭莩?系統(tǒng)。同時(shí)，微生物的同化作用也可以消耗掉污水中的部分氮源。傳統(tǒng)的污水處理工藝，以A2/0工藝為例，污水進(jìn)入處理系統(tǒng)后依次經(jīng)過(guò)厭氧段、 缺氧段和好氧段，而脫氮作用主要是在缺氧段和好氧段完成，在好氧段完成含氮化合物的 硝化作用，之后好氧段富含硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的污水回流至缺氧段完成反硝化作用。在污 水中碳源不足的情況下，污水處理工藝的反硝化往往受到抑制，影響了脫氮效果。針對(duì)污 水處理工藝脫氮效率不足的問(wèn)題，現(xiàn)有研究和文獻(xiàn)主要從以下兩個(gè)方面提升污水強(qiáng)化脫氮 效果(1)通過(guò)工藝改進(jìn)提升脫氮效果，如黃霞(強(qiáng)化內(nèi)源反硝化的膜-生物反應(yīng)器脫氮 除磷工藝及裝置發(fā)明專利公開號(hào)CN 101279794)，通過(guò)厭氧池、第一缺氧/好氧可調(diào)池、好 氧池、第二缺氧/好氧可調(diào)池、缺氧池和膜池相結(jié)合的污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效脫氮；馬軍 (一種城市污水強(qiáng)化脫氮除磷的方法發(fā)明專利公開號(hào)101575159)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的A2/0工藝 的改善實(shí)現(xiàn)了高效脫氮；尤朝陽(yáng)(一種強(qiáng)化脫氮除磷的人工濕地系統(tǒng)發(fā)明專利公開號(hào)CN 101575156)，應(yīng)用改善的人工濕地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低能耗條件下的高效脫氮；楊宏(利用源水 直接分流補(bǔ)碳強(qiáng)化脫氮裝置發(fā)明專利公開號(hào)CN 201224700)，將源水分流裝置和以生物濾 池為主體的生物降解工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高效脫氮；張志斌(一種低碳源城市污水強(qiáng)化脫 氮除磷工藝及裝置發(fā)明專利公開號(hào)CN 101264998)，通過(guò)生物-化學(xué)組合污水處理工藝也 可較好地實(shí)現(xiàn)脫氮的目標(biāo)；(2)投加外來(lái)碳源，如汪誠(chéng)文(一種污泥脫水液作碳源對(duì)低碳氮 比城市污水的處理方法發(fā)明專利公開號(hào)CN 101575139 ；一種垃圾滲濾液作碳源對(duì)低碳氮 比城市污水的處理方法發(fā)明專利公開號(hào)CN101575140)，均在投加系統(tǒng)外來(lái)碳源的條件下也 取得了比較好的處理效果。

發(fā)明內(nèi)容
碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝，主要通過(guò)碳源的預(yù)分離，充分發(fā)揮自養(yǎng)微生物的代謝特性，提升硝化效率，同時(shí)通過(guò)對(duì)反硝化段碳源的補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)精確反硝化，提升了 脫氮效果，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了污水中碳源的高效利用。碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝包括混凝沉淀池、自養(yǎng)微生物反應(yīng)器(好氧 條件)、異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器(缺氧條件)、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和氣體收集處理系統(tǒng)。污水 首先進(jìn)入混凝沉淀池，在此通過(guò)混凝沉淀作用分離去除進(jìn)水中的部分碳源(顆粒狀、膠體 狀和部分溶解性碳源)，沉淀后的出水為低碳源污水進(jìn)入自養(yǎng)微生物占優(yōu)勢(shì)的好氧反應(yīng)器 中，沉淀池分離的碳源部分進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行發(fā)酵；污水在自養(yǎng)微生物反應(yīng)器(好 氧條件)內(nèi)主要完成高效硝化作用，其出水進(jìn)入異養(yǎng)反硝化細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)的缺氧反應(yīng)器；富 含硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的污水進(jìn)入異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器(缺氧條件)，通過(guò)預(yù)分離的部 分碳源補(bǔ)充到反硝化段進(jìn)行反硝化。預(yù)分離的碳源(未投加到反硝化段部分)進(jìn)入?yún)捬醢l(fā) 酵反應(yīng)器，完成污染物的降解和能源的回收利用。本發(fā)明通過(guò)分離污水中的碳源，在硝化段可以充分利用自養(yǎng)(亞)硝化菌的活性 提升硝化效果，有效地控制了異養(yǎng)菌的競(jìng)爭(zhēng)及異氧微生物對(duì)碳源的降解，降低了微生物的 增殖速度、減少了能量消耗和分解產(chǎn)生的二氧化碳排放；在反硝化段通過(guò)有效補(bǔ)充微生物 所需碳源，可以實(shí)現(xiàn)高效率的反硝化；預(yù)分離的部分碳源可進(jìn)行厭氧發(fā)酵回收能源，從而實(shí) 現(xiàn)了碳源的高效利用、脫氮效果的強(qiáng)化提升和能源的回收利用。本發(fā)明工藝也適宜于低碳源污水的強(qiáng)化脫氮處理，通過(guò)本工藝實(shí)施的碳源預(yù)分 離，節(jié)省了傳統(tǒng)工藝中在好氧硝化段氧化分解的碳源，在自養(yǎng)條件下實(shí)現(xiàn)高效硝化，同時(shí)通 過(guò)碳源補(bǔ)充到后續(xù)反硝化段提升反硝化脫氮效果。本工藝最大程度挖潛碳源的利用效率， 通過(guò)碳源的合理調(diào)配，在無(wú)需外加碳源的情況下強(qiáng)化脫氮效果。另外，本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)了厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和相應(yīng)的氣體收集系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)厭氧反 應(yīng)生成氣體的收集和純化分離，能充分利用有機(jī)物降解產(chǎn)生的甲烷等氣體，實(shí)現(xiàn)資源的再 利用。本發(fā)明工藝具有有益效果(1)通過(guò)混凝沉淀池實(shí)現(xiàn)污水中碳源的預(yù)分離，其出水為低碳源水，減輕了異氧微 生物對(duì)自養(yǎng)微生物的競(jìng)爭(zhēng)抑制，充分發(fā)揮自養(yǎng)型微生物功效進(jìn)行高效硝化，處理效果好，運(yùn) 行穩(wěn)定；(2)自養(yǎng)微生物處理系統(tǒng)和異養(yǎng)微生物處理系統(tǒng)分開單獨(dú)運(yùn)行，能最大限度地發(fā) 揮各自菌種的優(yōu)勢(shì)，使其分別高效地完成硝化作用和反硝化作用；(3)減少了碳源在好氧硝化段的氧化分解量，降低了二氧化碳的排放，同時(shí)減少了 好氧段的曝氣能耗和微生物產(chǎn)量；(4)可以通過(guò)碳源的精準(zhǔn)調(diào)配實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮；(5)解決了傳統(tǒng)工藝脫氮所需大量污泥混合液回流問(wèn)題；(6)自養(yǎng)微生物反應(yīng)器和異養(yǎng)微生物反應(yīng)器均可采用多種污水處理方法，如自養(yǎng) 微生物反應(yīng)器可以采用生物膜法、膜-生物反應(yīng)器等，異養(yǎng)微生物反應(yīng)器可以采用普通缺 氧池與二沉池的組合，也可采用膜_生物反應(yīng)器等，其工藝組合靈活多變，從而可以因地制 宜地選用最優(yōu)的處理工藝；(7)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器可同時(shí)接納混凝沉淀池的沉淀污泥和其他處理構(gòu)筑物的剩余 污泥，最大限度地減少系統(tǒng)中物質(zhì)的外排，且充分發(fā)揮厭氧的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)資源的再利用。


附圖是本發(fā)明實(shí)施例示意圖，其中圖1本發(fā)明碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝示意圖；圖2本發(fā)明碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝工作原理圖；
圖3實(shí)施例1脫氮效果圖；圖4實(shí)施例2脫氮效果圖；圖5實(shí)施例3脫氮效果圖；圖中高效混凝沉淀池1 ；自養(yǎng)微生物硝化反應(yīng)器2 ；曝氣系統(tǒng)3 ；異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器4 ；膜-生物反應(yīng)器中的膜組件5 ；厭氧發(fā)酵反應(yīng)器6 ；氣體收集處理系統(tǒng)7 ；二沉 池8。
具體實(shí)施例方式[實(shí)施例1]自養(yǎng)微生物反應(yīng)器采用曝氣生物濾池，硝化容積負(fù)荷(以NH3-N計(jì))為0. 3 0. SkgNH3-N/(m3d)，異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器采用普通缺氧池，水力停留時(shí)間為1 2h，處 理某城市生活污水。進(jìn)水COD濃度為300. 4士68. 8mg/L，TN濃度為51. 3士 13. 4mg/L，NH3_N濃 度為 31. 0 士 6. 5mg/L,出水 COD 濃度為 32. 4 士 8. 7mg/L，TN 濃度為 9. 5 士 2. 3mg/L，NH3-N 濃度 為2. 3 士 1. 4mg/L，該新工藝對(duì)C0D、TN、NH3-N的平均去除率依次為89. 2%,81. 5%,92. 7%0 處理效果如附圖3所示。[實(shí)施例2]自養(yǎng)微生物反應(yīng)器采用平板膜_生物反應(yīng)器，水力停留時(shí)間為3 6h，異養(yǎng)微生 物反硝化反應(yīng)器采用普通缺氧池，水力停留時(shí)間為2 4h，處理某城市生活污水。進(jìn)水COD 濃度為 368. 0士72. 3mg/L，TN 濃度為 50. 3士 12. 3mg/L，NH3-N 濃度為 30士8. 7mg/L,出水 COD 濃度為 21. 9 士 29. 6mg/L，TN 濃度為 10. 3 士 2. 4mg/L，NH3-N 濃度為 2. 0 士 0. 9mg/L，該新工藝 對(duì)COD、TN, NH3-N的平均去除率依次為91. 8%、79. 5%、93. 3%。處理效果如附圖4所示。[實(shí)施例3]自養(yǎng)微生物反應(yīng)器采用曝氣生物濾池，硝化容積負(fù)荷(以NH3-N計(jì))為0. 3 0. SkgNH3-N/(m3d)，異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器采用平板膜_生物反應(yīng)器，水力停留時(shí)間 為2 4h，處理某城市低碳源生活污水。進(jìn)水COD濃度為178. 0士92. 4mg/L, TN濃度為 57. 3 士 13. lmg/L, NH3-N 濃度為 35. 0士8. 9mg/L,出水 COD 濃度為 23. 9士27. 3mg/L, TN 濃度 為10. 4 士 2. 3mg/L, NH3-N濃度為2. 5 士 1. Omg/L,該新工藝對(duì)C0D、TN、NH3_N的平均去除率依 次為93. 7%、81.8%、92. 8%。處理效果如附圖5所示。
權(quán)利要求
碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝，其特征在于由混凝沉淀池、自養(yǎng)微生物反應(yīng)器、異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和氣體收集處理系統(tǒng)組成；自養(yǎng)微生物反應(yīng)器可以因地制宜地采用多種污水處理方法，主要包括活性污泥法、生物膜法、膜-生物反應(yīng)器等；異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器可以采用膜-生物反應(yīng)器、缺氧池+二沉池組合等方法；碳源預(yù)分離可以為反硝化段預(yù)留部分碳源，高效地完成反硝化作用，實(shí)現(xiàn)高效脫氮，并通過(guò)剩余碳源的厭氧發(fā)酵使污水中部分有機(jī)物的資源化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于碳源預(yù)分離技術(shù) 分離出污水中的部分碳源，一部分可用于補(bǔ)充反硝化段微生物的營(yíng)養(yǎng)需求，剩余的碳源進(jìn) 入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)甲烷；或發(fā)酵液可用于補(bǔ)充反硝化段所需碳源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于所述的自養(yǎng)微生 物反應(yīng)器可以根據(jù)條件的不同而采取活性污泥法、生物膜法以及膜-生物反應(yīng)器(例如平 板膜_生物反應(yīng)器、中空纖維膜_生物反應(yīng)器)的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于所述異養(yǎng)微生物 反硝化反應(yīng)器可以采用膜_生物反應(yīng)器來(lái)完成污水中硝酸鹽及亞硝酸鹽的反硝化過(guò)程和 污泥混合液的固液分離，也可以采用普通的缺氧池+ 二沉池組合等方法來(lái)完成反硝化作用 和固液分離作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝，其特征在于所述的厭氧發(fā)酵 反應(yīng)器在無(wú)能源回收的要求下可以成為酸化反應(yīng)器等，使預(yù)分離碳源形成更易微生物利用 的優(yōu)質(zhì)碳源。
全文摘要
碳源預(yù)分離強(qiáng)化污水脫氮處理新工藝，涉及到一種強(qiáng)化污(廢)水脫氮的處理工藝。碳源預(yù)分離強(qiáng)化脫氮新工藝包括混凝沉淀池、自養(yǎng)微生物反應(yīng)器、異養(yǎng)微生物反硝化反應(yīng)器、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器和氣體收集處理系統(tǒng)?；炷恋沓赜糜诔恋矸蛛x進(jìn)水中的部分碳源(顆粒狀、膠體狀和部分溶解性碳源)，分離之后的低碳源污水進(jìn)入自養(yǎng)微生物占優(yōu)勢(shì)的自養(yǎng)微生物反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高速硝化反應(yīng)，其出水進(jìn)入異養(yǎng)反硝化細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)的缺氧反應(yīng)器，通過(guò)預(yù)分離的部分碳源補(bǔ)充到反硝化段進(jìn)行反硝化，從而實(shí)現(xiàn)污水中總氮的高效去除。本發(fā)明通過(guò)碳源的預(yù)分離，提升硝化效率，同時(shí)通過(guò)碳源的補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)精確反硝化，提升了脫氮效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污水中碳源的高效利用。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101823815SQ20101015972
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者何磊, 劉青友, 葉少帆, 吳志超, 張效剛, 梅從明, 王志偉, 秦愛(ài)東, 達(dá)云祥, 錢健 申請(qǐng)人:太平洋水處理工程有限公司;同濟(jì)大學(xué)