申请日2012.09.19
公开(公告)日2013.09.25
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种工业污水深度脱氮及回用工艺。针对现有前置反硝化或同步反硝化脱氮工艺存在的脱氮不彻底，出水总氮较高的问题，本发明提出O/A/O工艺，第一级好氧池和缺氧池分别控制在硝化和反硝化所需的最佳条件，使硝化、碳化和反硝化过程均能彻底完成;第二级好氧池使反硝化剩余的碳源得到分解，池内设置超滤膜，替代沉淀池。本发明具有总氮和COD去除率高、流程简单、控制方便的特点，适用于总氮指标不达标的现有污水处理系统的改造，或总氮高、碳源不足且较难生物降解工业污水的深度脱氮处理，出水可回用作循环冷却水补充水、锅炉补水的水源及其它用途。
权利要求书
1.一种工业污水深度脱氮及回用工艺，它在由第一级好氧池(1)、缺氧池(2)、第二级好氧池(3)和产水泵(4)组成的系统中进行处理;其特征在于：污水先进入第一级好氧池(1)，第一级好氧池(1)的硝化混合液进入缺氧池(2)，缺氧池(2)混合液进入第二级好氧池(3)，系统的出水由产水泵(4)从膜组件中抽出送至用户;其中：第一级好氧池(1)设有加装第一空气流量控制器(10)的空气管道、加装第一碱液流量控制器(11)的加碱管道、第一DO测定仪(8)和第一pH计(9)，第一DO测定仪(8)自动控制第一空气流量控制器(10)，使DO在0.5~2.0 mg/L，第一pH计(9)自动控制第一碱液流量控制器(11)，使pH在7.5~8.5;在第一级好氧池(1)内，有机氮和氨氮转化成硝态氮，有机物分解成CO2和水;第一级好氧池(1)出口处设有亚硝酸盐和硝酸盐测定仪(12)，亚硝酸盐和硝酸盐测定仪(12)与第一DO测定仪(8)共同控制第一级好氧池(1)的第一空气流量控制器(10)，使硝化产物中亚硝酸盐含量更高，减少反硝化时碳源需求量，亚硝酸盐和硝酸盐测定仪(12)同时控制缺氧池(2)的碳源流量控制器(13);缺氧池(2)设有加装碳源流量控制器(13)的碳源投加管道、加装酸液流量控制器(16)的加酸管道、第二pH计(14)和潜水搅拌器(15)，第二pH计(14)自动控制酸液流量控制器(16)，使pH在7.0~7.5，潜水搅拌器(15)使营养液和酸液快速与硝化混合液均匀混合;在缺氧池(2)内，硝态氮还原成氮气;第二级好氧池(3)设有加装第二空气流量控制器(18)的空气管道和第二DO测定仪(17)，第二DO测定仪(17)自动控制第二空气流量控制器(18)，使DO在0.5~2.0 mg/L，将剩余的碳源得到分解;第二级好氧池(3)内安装有超滤膜组件(7)，系统的出水由产水泵(4)从超滤膜组件(7)抽出;第二级好氧池(3)的污泥由污泥泵(19)送回至缺氧池(2)或第一级好氧池(1)，少量作为剩余污泥排放。
2.根据权利要求1所述的工业污水深度脱氮及回用工艺，其特征在于：当进水氨氮浓度较高时，第一级好氧池(1)内设有空气提升器(21)，将第一级好氧池(1)末端的混合液回流至前端，以降低进水段氨氮和COD浓度，有利于硝化反应;空气提升器(21)的回流量由第三空气流量控制器(22)控制。
3.根据权利要求1所述的工业污水深度脱氮及回用工艺，其特征在于：系统的出水由产水泵(4)从膜组件中抽出后还进入保安过滤器(5)和反渗透系统(6)，当第二级好氧池(3)出水中含盐量不能达到回用水指标时，全部或部分出水进入保安过滤器(5)和反渗透系统(6)进一步处理后回用。
4.根据权利要求1所述的工业污水深度脱氮及回用工艺，其特征在于：作为备选项，第一空气流量控制器(10)和第二空气流量控制器(18)的功能可以通过为鼓风机加装变频器实现。
说明书
一种工业污水深度脱氮及回用工艺
技术领域
本发明涉及环保污水处理领域，特别是一种工业污水深度脱氮及回用工艺。
背景技术
氮存在于生活污水和大部分工业污水中，这些人类活动产生的氮是造成河道、水体富营养化的主要原因。增加总氮控制指标已经成为国家和地方污水排放标准修订的重要内容，如《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级/二级总氮指标为15/20mg/L，《上海市污水综合排放标准》DB31/199-2009的一级/二级总氮指标为25/35mg/L。
污水中氮的存在形式分为无机氮和有机氮，无机氮包括氨氮和硝态氮。生活和生产过程排放的污水中氨氮占绝大部分，其次是有机氮，除了部分特殊的工业，硝态氮含量较少。氨氮浓度小于500 mg/L时，一般采用生物法处理。利用生物法去除氮的原理是：在好氧条件下，有机氮首先被氧化成氨氮，然后硝化菌以无机碳为碳源，使氨氮发生硝化反应，生成亚硝酸盐和硝酸盐，总称硝态氮;在厌氧或缺氧条件下，反硝化菌利用污水中的有机物作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，将硝态氮还原成氮气，实现彻底脱氮。可见，硝化和反硝化所需的条件是完全不同的。硝化反应要求有充足的DO，DO越高，硝化率越高;硝化适宜的pH为7.0~8.5，pH越高，硝化率越高。而DO对反硝化有抑制作用，DO越低，反硝化率越高;反硝化适宜的pH为7.0~7.5。所以，只有将两个过程隔离，控制在不同的反应条件下，才能实现最好的脱氮效果。
但是，为了在反硝化阶段能够利用进水中的碳源，减少外加碳源，降低运行成本，现有的脱氮工艺，如A/O、A/O/A/O、SBR和氧化沟等，均为前置反硝化、从好氧池出水。所以，出水中硝态氮浓度较高，总氮去除率较低。为了提高反硝化率，减少出水中硝态氮含量，需要提高混合液的回流比。而提高混合液的回流比，一方面造成能耗增加，另一方面造成缺氧池的DO升高，影响反硝化速率。
近几年得到推广应用的短程硝化反硝化脱氮工艺，其脱氮原理为：控制生化池的DO在0.05～0.5 mg/L之间，使硝化和反硝化过程同时发生，反硝化菌利用亚硝酸盐氮作为电子受体，即氨氮转化为亚硝酸盐后，随即被还原成氮气。根据理论计算，该工艺比全程硝化-反硝化工艺减少25%左右的需氧量，减少40%碳源，比较适合低C/N值污水的脱氮处理。但实际应用表明，DO小于0.5 mg/L时，工业污水中较难生物降解的氮和COD去除率均较低，无法满足出水总氮的控制要求。
排放高浓度氨氮废水的行业有：化肥、钢铁、炼油、无机化工和制药等，现有污水处理系统出水的总氮较高，我国全面实行出水总氮控制后，这些企业将面临着系统改造升级。
反硝化反应需要利用易于降解的有机物(污水中的BOD)作为电子供体，理论上还原1gNO2--N需要1.71gBOD，还原1gNO3--N需要2.86gBOD，实际工程需要有一定余量。对于现有污水脱氮系统的出水，一般只含有少量难降解有机物，BOD的含量很低，不能满足污水中所含硝态氮反硝化的需要，即使采用A/O工艺也需要外加碳源，而且脱氮仍不彻底。同样，对于总氮高、碳源不足且较难生物降解的工业污水，污水中可供反硝化利用的碳源并不多，采用传统的A/O脱氮工艺也需要外加碳源，而且需要采用A/O/A/O工艺才能达到较高的总氮去除率，两次混合液回流的能耗较高，操作控制较复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业污水深度脱氮及回用工艺，它主要解决现有前置反硝化或同步反硝化脱氮工艺脱氮不彻底、出水总氮较高的问题，同时为总氮指标不达标的现有污水处理系统，或总氮高、碳源不足且较难生物降解工业污水系统的改造提供解决技术方案，它特别适用于总氮指标不达标的现有污水处理系统的改造，或者总氮高、碳源不足且较难生物降解的工业污水的深度脱氮处理，出水可回用作循环冷却水补充水、锅炉补水的水源及其它用途。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是。
一种工业污水深度脱氮及回用工艺，它在由第一级好氧池、缺氧池、第二级好氧池和产水泵组成的系统中进行处理;其特征在于：污水先进入第一级好氧池，第一级好氧池的硝化混合液进入缺氧池，缺氧池混合液进入第二级好氧池，系统的出水由产水泵从膜组件中抽出送至用户;其中：第一级好氧池设有加装第一空气流量控制器的空气管道、加装第一碱液流量控制器的加碱管道、第一DO测定仪和第一pH计，第一DO测定仪自动控制第一空气流量控制器，使DO在0.5~2.0 mg/L，第一pH计自动控制第一碱液流量控制器，使pH在7.5~8.5，在第一级好氧池内，有机氮和氨氮转化成硝态氮，有机物分解成CO2和水;第一级好氧池(1)出口处设有亚硝酸盐和硝酸盐测定仪，亚硝酸盐和硝酸盐测定仪与第一DO测定仪共同控制第一级好氧池的第一空气流量控制器，使硝化产物中亚硝酸盐含量更高，减少反硝化时碳源需求量，亚硝酸盐和硝酸盐测定仪同时控制缺氧池的碳源流量控制器;缺氧池设有加装碳源流量控制器的碳源投加管道、加装酸液流量控制器的加酸管道、第二pH计和潜水搅拌器，第二pH计自动控制酸液流量控制器，使pH在7.0~7.5，潜水搅拌器使营养液和酸液快速与硝化混合液均匀混合;在缺氧池内，硝态氮还原成氮气;第二级好氧池设有加装第二空气流量控制器的空气管道和第二DO测定仪，第二DO测定仪自动控制第二空气流量控制器，使DO在0.5~2.0 mg/L，将剩余的碳源得到分解;第二级好氧池内安装有超滤膜组件，系统的出水由产水泵从超滤膜组件抽出;第二级好氧池的污泥由污泥泵送回至缺氧池或第一级好氧池，少量作为剩余污泥排放。
所述的工业污水深度脱氮及回用工艺，其特征在于：当进水氨氮浓度较高时，第一级好氧池内设有空气提升器，将第一级好氧池末端的混合液回流至前端，以降低进水段氨氮和COD浓度，有利于硝化反应;空气提升器的回流量由第三空气流量控制器控制。
所述的工业污水深度脱氮及回用工艺，其特征在于：系统的出水由产水泵从膜组件中抽出后还进入保安过滤器和反渗透系统，当第二级好氧池出水中含盐量不能达到回用水指标时，全部或部分出水进入保安过滤器和反渗透系统进一步处理后回用。
所述的工业污水深度脱氮及回用工艺，其特征在于：作为备选项，第一空气流量控制器和第二空气流量控制器的功能可以通过为鼓风机加装变频器实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的处理流程和控制参数符合硝化和反硝化的原理和反应条件，污水在第一级好氧池内能够彻底完成硝化和碳化过程，在缺氧池内能够彻底完成反硝化过程;第二级好氧池采用MBR工艺，替代第一级沉淀池和第二级沉淀池，缩短了流程，节省了占地面积;采用MBR工艺避免了二沉池污泥膨胀的问题，防止污泥流失，使活性污泥的泥龄更长，脱氮效果更好;第一级好氧池内设有亚硝酸盐和硝酸盐测定仪，可控制硝化过程发生在亚硝化阶段，减少硝化所需空气量和反硝化所需碳源，并精确控制缺氧池的碳源投加量;本发明工艺无需常规A/O工艺必须的混合液回流，节省动力消耗;出水可回用于生产，达到节水减排的目的，产生很好的经济效益和社会效益。