申请日2015.10.11
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F101/16; C02F9/14
摘要
一种连续流低C/P污水的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置及方法属于生物处理污废水领域。装置由一个厌氧-好氧反应器和一个缺氧-好氧反应器串联组成。污废水进入厌氧-好氧反应器厌氧释磷区，进行碳源吸收、厌氧释磷并储存PHA在生物体内;厌氧释磷区出水分两部分，第一部分出水是按进水量15～30%的比例将该区泥水混合物直接排出，第二部分的出水利用水流承托作用排水进入好氧亚硝化区进行亚硝化;两部分出水均进入缺氧反硝化除磷区进行反硝化同步脱氮除磷;缺氧反硝化除磷区污泥部分回流至厌氧释磷区。本发明实现了除磷菌种和硝化菌种等菌群的分离，避免了泥龄矛盾;节省碳源和曝气量，减少污泥产量，高效节能，节约占地，运行简单。
权利要求书
1.一种连续流低C/P污水的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置，其特征在于：由 一个厌氧-好氧反应器和一个缺氧-好氧反应器串联组成，所述厌氧-好氧反应器包 括包括厌氧释磷区(2)与好氧亚硝化区(3)，所述缺氧-好氧反应器包括缺氧反 硝化除磷区(4)与好氧强化脱氮除磷区(5);
所述厌氧-好氧反应器包括生物厌氧释磷区(2)和生物好氧亚硝化区(3)， 内置第一布水器(6)、第一膜组件(7)、第一布气盘(8)、第一填料(9)、第一 搅拌机(10)、好氧亚硝化区(3)的第一排水口(11)、厌氧释磷区(2)的泥水 混合液出口(12)、厌氧释磷区(2)的污泥回流进口(13)及第一排泥口(14);
所述缺氧-好氧反应器包括生物缺氧反硝化除磷区(4)和物好氧强化脱氮除 磷区(5)，内置第二布水器(16)、第二膜组件(17)、第二布气盘(18)、第二 填料(19)、第二搅拌机(20)、好氧亚硝化区(3)的第二排水口(21)及第二 排泥口(22);
厌氧释磷区(2)与好氧亚硝化区(3)、缺氧反硝化除磷区(4)与好氧强化 脱氮除磷区(5)分别经由第一膜组件(7)和第二膜组件(17)进行功能区隔离; 其中所述厌氧-好氧反应器由进水泵(1)供水通过其厌氧释磷区(2)的第一布 水器(6)进水，并将其好氧亚硝化区(3)的第一排水口(11)出水及厌氧释磷 区(2)的泥水混合液出口(12)的泥水混合液通过第二布水器(16)进水到缺 氧-好氧反应器中缺氧反硝化除磷区(4)，最后通过好氧强化脱氮除磷区(5)的 第二排水口(21)出水;缺氧-好氧反应器中缺氧反硝化除磷区(4)的污泥通过 第二排泥口(22)利用污泥回流泵(23)将回流污泥通过厌氧-好氧反应器中厌 氧释磷区(2)的污泥回流进口(13)回流;厌氧-好氧反应器的好氧亚硝化区(3) 和缺氧-好氧反应器的好氧强化脱氮除磷区(5)利用曝气泵(15)供氧;
所述膜组件为微滤膜;
所述填料为悬挂式分布的组合填料，填料单元直径Ф150mm，横排和竖排的 间距为150mm。
2.应用权利要求1的一种连续流低C/P污水的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置 的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)污废水经进水泵(1)进入厌氧-好氧反应器中的悬浮型生物厌氧释磷区 (2)，利用第一搅拌器(10)进行泥水混合;
2)厌氧释磷区(2)中污泥浓度为3000～5000mg/L，水力停留时间(HRT) 为0.5～2.5h，出水分两部分，第一部分出水是厌氧释磷区(2)中泥水混合物按 进水量15～30%的比例通过位于厌氧释磷区(2)的泥水混合液出口(12)排出， 第二部分出水是利用水流承托作用经第一膜组件(7)进行泥水分离，厌氧释磷 区(2)排水进入生物膜好氧亚硝化区(3)进行亚硝化;
3)生物膜好氧亚硝化区(3)填充第一填料(9)，采用微生物附着型生长的 方式，HRT1～3h，底部第一布气盘(8)将DO控制在0.6～1.1mg/L，出水溢流后 通过第一排水口(11)排出;
4)生物膜好氧亚硝化区(3)的亚硝化液溢流出水进入缺氧反硝化除磷区(4) 作为反硝化除磷底物，厌氧释磷区(2)的泥水混合液出口(12)排出的泥水混 合物中污泥进入缺氧反硝化除磷区(4)，厌氧释磷区(2)的泥水混合液与好氧 亚硝化区(3)出水混合后，经第二布水器(16)进入缺氧-好氧反应器的缺氧反 硝化除磷区(4);
5)缺氧反硝化除磷区(4)中污泥浓度为3000～5000mg/L，第二搅拌器(20) 进行泥水混合，HRT为0.5～2h，通过第二膜组件(17)出水并排气进入好氧强 化脱氮除磷区(5)，气体最终排出水处理系统;
6)好氧强化脱氮除磷区(5)利用底部第二布气盘(18)进行二次强化曝气， DO2～4mg/L，供氧给第二填料(19)附着的微生物并进行气体吹脱，HRT0.5～2h， 出水经溢流通过排水口(21)排水;
7)厌氧释磷区(2)和缺氧反硝化除磷区(4)SRT为20～35d，其中缺氧反 硝化除磷区(4)中的污泥通过第二排泥口(22)排出，利用污泥回流泵(23) 按污泥回流比1～4经污泥回流进口(13)回流至厌氧释磷区(2)，其中缺氧反硝 化除磷区(4)排放吸磷后的剩余污泥。
说明书
一种连续流低C/P污水的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置及方法
技术领域
本发明属于污废水处理设备领域，具体涉及一种适于低C/P污废水实现 连续流亚硝化-反硝化脱氮除磷的生物一体化同步脱氮除磷装置及方法。
背景技术
随着环境污染加剧，水体富营养化、水资源危机问题的尖锐化及公共环 境意识的增强，而氮磷元素是生命体的重要营养元素，但在水体中含量过高 会引发富营养化问题，因此诸多地区对污水氮磷排放标准日益严格，如我国 在2002年就已经颁布了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)， 明确规定了较为严格的氮磷排放标准：NH4+-N≤5mg/L、TN≤15mg/L、TP ≤0.5mg/L(一级A标准)。为进一步提高污废水的脱氮除磷效果，减轻环境 压力及对经济、社会的影响，研究开发经济高效稳定的污废水脱氮除磷新技 术极其重要。
目前脱氮除磷方法中，生物方法以其运行成本低、二次污染小等优点在 世界范围内得以广泛应用，但是传统脱氮除磷工艺，如A2/O、UCT、CASS、 氧化沟等单一污泥悬浮生长系统，因其工艺简单，氮、磷去除效果比较理想 而得到广泛应用，同时在同一系统中硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、 泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，对进水中碳源要求较高，并且污泥 龄、DO、硝酸盐等均会影响水处理效果。我国许多城市尤其是南方地区生活污废水的碳源含量相对较低，并且近年来对污废水中的碳源进行能源化利用 也在引起研究者的重视，因此开发一种碳源需求少、能耗低、运行简捷、系 统稳定且处理效率高的脱氮除磷工艺具有重要意义。
近年来，污废水工作者提出了反硝化除磷理论及相关工艺，为有效解决 传统脱氮除磷工艺中存在的矛盾提供了新的思路。国内外学者对反硝化除磷 技术的研究发现，常规脱氮除磷系统存在一定数量的反硝化聚磷菌(DPAOs)， 缺氧状态下DPAOs可以利用硝酸盐为电子受体实现同步的除磷脱氮。然而对 以亚硝酸盐为电子受体的短程反硝化除磷技术的研究还较少，但已有研究者 发现其可行性。此外，基于反硝化除磷理论开发的A2N双污泥反硝化除磷工 艺，相对于A2/O、UCT、MUCT、BCFS、SBR等单污泥反硝化除磷系统，深 受国内外污水处理研究者的重视，并已成为污水生物脱氮除磷领域研究的重 点和热点。SBR为基础的间歇式运行反硝化除磷工艺由于运行复杂，能耗较 高，生产规模小等原因不适合大型污废水处理厂，连续流反硝化除磷工艺研 究很有意义。但是反硝化除磷工艺通常存在出水氨氮浓度较高，系统的稳定 性难以控制，尤其是连续流系统工艺流程冗长等。目前针对双污泥A2N反硝 化除磷脱氮工艺的弊端，根据多年的试验研究进行了弥补或改进，但多数仅 局限性的对一个弊端进行弥补，致使改进A2N工艺失去了“双污泥系统”、 “一碳两用”的最大优势，尽管弥补了氨氮出水浓度高和流程长等问题，却 引入新的问题。而关于反硝化除磷工艺稳定运行的问题几乎没有很深入的研 究，没有很好的对策提出。
基于上述各方面，提出一种低碳源(低C/N、低C/P)污废水的新型可利 用的连续流生物一体化脱氮除磷装置和方法显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种针对低C/P比污废水以亚硝化-反硝 化脱氮除磷工艺为主体，经济高效，运行便捷，产泥量低，节约占地的连续 流一体化脱氮除磷装置，并提供一种污废水同步脱氮除磷的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种连续流低C/P污水的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置，主要由一个厌氧- 好氧反应器和一个缺氧反-好氧反应器串联组成，厌氧释磷区(2)与好氧亚硝 化区(3)、缺氧反硝化除磷区(4)与好氧强化脱氮除磷区(5)分别经由第 一膜组件(7)和第二膜组件(17)进行功能区隔离;一种连续流低C/P污水 的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置由进水泵(1)供水通过厌氧释磷区(2)的第 一布水器(6)进水，经由厌氧释磷、好氧亚硝化后的出水通过好氧亚硝化区 (3)的第一排水口(11)排水，随后与厌氧释磷区(2)中泥水混合液出口 (12)的泥水混合液利用缺氧反硝化除磷区(4)的第二布水器(16)共同进 水并进行反硝化释磷，最后通过好氧强化脱氮除磷区(5)强化脱氮除磷效果 后经第二排水口(21)出水;缺氧反硝化除磷区(4)的污泥通过第二排泥口 (22)利用污泥回流泵(23)将回流污泥通过厌氧释磷区(2)的污泥回流进 口(13)回流;好氧亚硝化区(3)和好氧强化脱氮除磷区(5)利用曝气泵 (15)供氧;
厌氧-好氧反应器包括悬浮型生物厌氧释磷区(2)和附着型生物好氧亚硝 化区(3)，内置第一布水器(6)、第一膜组件(7)、第一布气盘(8)、 第一填料(9)、第一搅拌机(10)、好氧亚硝化区(3)的排水口(11)、 厌氧释磷区(2)的泥水混合液出口(12)、厌氧释磷区(2)的污泥回流进 口(13)和厌氧-好氧反应器底部第一排泥口(14);
缺氧-好氧反应器包括悬浮型生物缺氧反硝化除磷区(4)和附着型生物好 氧强化脱氮除磷区(5)，内置第二布水器(16)、第二膜组件(17)、第二 布气盘(18)、第二填料(19)、第二搅拌机(20)、好氧亚硝化区(3)的 第二排水口(21)和缺氧-好氧反应器底部第二排泥口(22);
膜组件为微滤膜(MF)，截留微生物，避免菌种流失和不同区域的菌群的 混杂，强化反应区域内功能菌群优势;
生物填料为悬挂式的由柔性和半柔性填料形成的组合填料，填料单元直径 Ф150mm，横排和竖排的间距为150mm，启动及运行后其表面附着微生物种 群。
使用上述连续流低C/P污水的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置实现经济高效 的一体化生物脱氮除磷的方法，其特征包括以下步骤：
1)污废水经进水泵(1)进入厌氧-好氧反应器的悬浮型生物厌氧释磷区(2)， 启动第一搅拌器(10)进行泥水混合，污泥中的微生物利用水中的营养元素 维持生命活性，主要功能菌群进行碳源吸收、厌氧释磷并储存PHA在生物体 内;
2)厌氧释磷区(2)污泥浓度3000～5000mg/L，HRT为0.5～2.5h，经污泥 充分除碳释磷后的出水分两部分，第一部分出水是按进水量15～30%的比例将 该区泥水混合物通过位于厌氧释磷区(2)的泥水混合液出口(12)排出，然 后与生物膜好氧亚硝化区(3)出水混合进入缺氧反硝化除磷区(4)进行反 硝化同步脱氮除磷，第二部分的出水利用水流承托作用经过第一膜组件(7) 进行泥水分离，排水进入生物膜好氧亚硝化区(3)进行亚硝化;
3)生物膜好氧亚硝化区(3)填充第一填料(9)，微生物生长并附着在 填料上，形成生物膜，底部第一布气盘(8)供给生物膜好氧亚硝化区(3) 曝气需求，DO在0.6～1.1mg/L，HRT1～3h，以减少硝氮生成，可满足微生物 短程硝化，水溢流后通过第一排水口(11)排出;
4)生物膜好氧亚硝化区(3)中的优势菌属亚硝化菌将进入亚硝化区的污 水中氨氮转化为亚硝氮，亚硝化液溢流出水进入缺氧反硝化除磷区(4)作为 反硝化除磷底物，厌氧释磷区(2)中的泥水混合液出口(12)排出的泥水混 合物中污泥进入缺氧反硝化除磷区(4)提供充分释磷后的反硝化聚磷菌种， 厌氧释磷区(2)的泥水混合液与好氧亚硝化区(3)的排水混合后，经第二 布水器(16)进入缺氧-好氧反应器的缺氧反硝化除磷区(4)，进行反硝化除 磷;
5)缺氧反硝化除磷区(4)污泥浓度为3000～5000mg/L，HRT为0.5～2h， 第二搅拌器(20)进行泥水混合，进行缺氧条件下以亚硝酸盐为电子受体进 行过量吸磷及反硝化脱氮，通过第二膜组件(17)出水和排气进入好氧强化 脱氮除磷区(5)，气体最终排出水处理系统;
6)好氧强化脱氮除磷区(5)利用底部布气盘(18)进行二次曝气， DO2～4mg/L，HRT0.5～2h，供氧给第二填料(19)附着的微生物并进行气体 吹脱，强化脱氮除磷效果，出水经溢流通过排水口(21)排出;
7)上述厌氧-好氧反应器的厌氧释磷区(2)和缺氧-好氧反应器的缺氧反 硝化除磷区(4)中的优势菌属亚硝化-反硝化除磷菌，实现厌氧除碳释磷积蓄 PHA，好氧过量吸磷并将亚硝氮还原为氮气，厌氧/缺氧环境交替，污泥循环 实现整个系统的一体化脱氮除磷;
8)厌氧释磷区(2)和缺氧反硝化除磷区(4)SRT为20～35d，其中缺氧 反硝化除磷区(4)中的污泥通过第二排泥口(22)排出，利用污泥回流泵(23) 按污泥回流比1～4经污泥回流进口(13)回流至厌氧释磷区(2)，进行污泥 新一周期的厌氧释磷/缺氧反硝化除磷生命活动，其中缺氧反硝化除磷区(4) 中排放的过量吸磷后的剩余污泥，是实现生物法除去污废水中的磷的主体。
一种连续流低C/P污水的亚硝化-反硝化脱氮除磷装置和方法，具有优点： 本发明实现了除磷菌种和硝化菌种等主要功能菌群的分离，避免了泥龄矛盾; 节省碳源和曝气量，增加了反应速率，减少污泥产量，高效节能;避免传统 连续流反硝化除磷工艺的冗长，节约占地，运行简单;适用于低碳磷比污废 水同步脱氮除磷，实现系统的稳定运行。