申请日2016.12.06
公开(公告)日2017.01.25
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种强化生物脱氮的污水处理工艺。该工艺是在传统生物脱氮除磷工艺基础上，增加污泥膜生物反应器(SMBR)，组成一种强化的生物脱氮工艺。该工艺特征在于，通过对部分二沉池回流污泥进行SMBR延时曝气处理，并在SMBR中营造一个适合硝化细菌生长的环境，再将富集硝化细菌的污泥回流至好氧池内，大量且高活性的硝化菌大幅提升硝化效率，SMBR出水回流至缺氧池内进行反硝化，或用于厂内回用。此种强化生物脱氮工艺，可以减少好氧池的水力停留时间，又能提高污水处理厂的脱氮效率，还可以减少并稳定二沉池的剩余污泥。该种工艺的发明，可适用于新建污水厂，也可用于现有污水处理厂的提标改造。
摘要附图
权利要求书
1.一种强化生物脱氮的污水处理工艺其特征在于是在现有的生物脱氮除磷工艺基础上新增了一套污泥膜生物反应器(SMBR)，通过对部分二沉池的回流活性污泥进行延时曝气，并投加部分高氨氮的污泥浓缩池上清液作为营养，使SMBR中硝化细菌占优势地位，再将富含硝化细菌的污泥回流至好氧池，增强硝化效果，硝化液回流至缺氧区或厂内进行回用。
2.污泥膜生物反应器(SMBR)规格可根据具体进水水量确定。
3.污泥膜生物反应器(SMBR)内可根据实际运行情况，进行温度控制，补充营养源，投加石灰石调节pH。
说明书
一种强化生物脱氮的污水处理工艺
技术领域
本发明专利涉及一种强化生物脱氮的污水处理工艺，具体属于一种水处理技术。
背景技术
随着工业的发展与居民生活水平的不断提高，城市污水与工业废水中的污染物种类日趋增多，其中对环境影响很大且普遍存在的两类污染物是氮和磷。水中有机氮和氨氮会消耗水中的溶解氧，使水体发黑、发臭;水体中的氮和磷过多，会造成水体富营养化，使水水环境恶化。因此，必须去除污水中的氮和磷。
目前，针对污染物种类及排放标准，污水处理厂多采用生物脱氮除磷工艺。经过多年的发展已形成诸如A/A/O系列、氧化沟系列及其他工艺。以A/A/O工艺为例，其中的A/A是英文anaerobic-anoxic的简称，是A/O工艺的改进。污水与回流污泥先进入厌氧池(DO<0.5mg/L)完全混合，经一定时间(1-2h)的厌氧分解后，去除其中的部分BOD，污泥中部分含氮化合物转化成N2(反硝化)而释放出来，回流污泥中的聚磷微生物释放出磷。然后，混合液流入缺氧池，该池中的反硝化细菌以污水中的含碳有机物为碳源，将好氧池通过内循环回流进来的NO3-还原为N2而释放出来。接着污水流入好氧池，水中的NH3-H进行硝化反应生成NO3-，同时水中有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，经沉淀池分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。
生物脱氮机理描述
污水生物脱氮除磷工艺中生物脱氮包括硝化和脱氮两个阶段。其中，硝化是用于描述氨(NH4+-N)被氧化为亚硝酸盐(NO2-N)及亚硝酸盐被氧化为硝酸盐(NO3-N)这一阶段生物过程的术语，脱氮是通过微生物还原作用将硝酸盐氮转化为一氧化氮、一氧化二氮和氮气的过程。
硝化
硝化细菌属专性好氧的自养型细菌，繁殖较慢，只有当溶氧充足，污泥龄较长时，才有利于硝化菌的积累。首先，由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐：
然后，再由硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐：
总的反应为：
硝化作用的速度，与以下因素有关：
(1)pH值：当pH值为8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。
(2)温度：温度高时，硝化速率快。30℃时的硝化速度为17℃时的一倍。
(3)DO值：需较高的DO值，当DO由2mg/L下降到0.5mg/L时，硝化速度由0.09下降到0.045kgNH4+/(kg MLSS•d)。
(4)氨浓度：当氨浓度小于2.5mg/L时，硝化速度急剧下降。
脱氮
在缺氧条件下(DO不可大于0.5mg/L)，NO3-可转化为气态氮：
在生物反应过程中硝酸盐有两种转化模式，分别被称为硝酸盐同化还原作用和硝酸盐异化还原作用。硝酸盐同化还原涉及将硝酸盐还原为氨提供细胞合成，同化作用发生在缺少可利用的NH4+-N且不依赖于DO浓度的条件下。另一方面，硝酸盐的异化还原或生物脱氮过程中伴随着呼吸作用电子传递链的发生，并以硝酸盐或亚硝酸盐作为各种有机或无机电子供体氧化反应的电子受体。
生物脱氮除磷系统中厌氧、缺氧、好氧过程可以在不同的设备中进行，也可以在同一设备的不同部位完成。一般污水处理厂在该种同步脱氮除磷工艺运行时，由于受多种外界因素的影响，尤其冬季低温的影响，脱氮效果较差，难以满足当前日益提高的排放标准。
如何能在保证其他功能不变的基础上，提高脱氮效率，一直是我们努力的重点。
发明内容
根据生物脱氮原理，利用膜生物反应器的污泥截留作用，本发明提供一种强化生物脱氮污水处理工艺。
在原有生物脱氮除磷水处理工艺中新增了一套污泥膜生物反应器(SMBR)，通过SMBR对部分二沉池的回流活性污泥进行延时曝气，并投加部分高氨氮的污泥浓缩池上清液作为营养，使SMBR中硝化细菌占优势地位，再将富含硝化细菌的污泥回流至好氧池，增强硝化效果，硝化液回流至缺氧区或厂内进行回用。
有益效果：
(1)污泥膜生物反应器(SMBR)中的纯好氧环境，较高的溶解氧促进硝化细菌的生长;
(2)污泥膜生物反应器(SMBR)的污泥截留作用，使水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)彻底分开，保证足够长的污泥停留时间(SRT)，有利于硝化细菌的截留;
(3)采用污泥浓缩池上清液作为营养源，利用其氨氮底物浓度高，促进硝化细菌生长;
(4)污泥膜生物反应器(SMBR)较长的污泥停留时间(SRT)，污泥处于内源呼吸状态，低COD负荷，高氨氮状态下促进硝化细菌生长;
(5)内源呼吸为放热反应，有利于维持污泥膜生物反应器(SMBR)较高的反应温度，有利于硝化细菌的生长;
(6)新增的硝化污泥回流至好氧池，使扩培的硝化污泥始终处于好氧环境下，有利于专性好氧的硝化细菌生长;
(7)本技术的硝化细菌源于生化系统本身，并随水质及环境的变化而变化，其菌种对水质的适应性好;
(8)污泥膜生物反应器(SMBR)的硝化细菌附着于活性污泥上，回流至好氧池中与池中的活性污泥相容性好，硝化细菌不易流失。而某些单纯投加硝化细菌的技术，由于硝化菌缺乏附着的载体，流失严重，须不断投加;
(9)由于污泥膜生物反应器(SMBR)系统与主体生化系统相对独立，其耐冲击性及冲击后的恢复能力较强，可提升脱氮系统整体的稳定性;
(10)由于硝化效率的提升，可缩短好氧池停留时间，对于新建项目可减少工程建设投资，对改造项目可提标或增容;
(11)污泥内源呼吸，剩余污泥量减少，减少污泥处理系统的成本;
膜生物反应器一般多用于污水处理末端，提高出水各项水质，本发明创造性地提出将膜生物反应器作为一种连续培养硝化细菌的模块，可以大大提高传统生物脱氮工艺中的脱氮效率，并可以一定程度上减少污泥产量。