申请日2010.04.02
公开(公告)日2010.08.25
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F3/30; C02F3/34
摘要
直流式生物脱氮污水处理方法，属污水处理领域，NH3-N浓度<60mg/l的污水全流量从始端一级好氧池依次流入缺氧池，再流入终端二级好氧池后排出，中间不回流，一级好氧池中溶解氧浓度>5mg/L，BOD5的去除率<50%，缺氧池中投放有生物团，所述的生物团是由外壳和内核组成，外壳是由10-12瓣弧形塑料片组成的孔隙率为90-94%的球体，球体中心内核是醛化纤维球，孔隙率由球体中心内核向外逐渐扩散增大，生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的50-70%，通过改进A2O工艺流程，结合三相生物团的应用，达到了好氧菌、兼性菌与厌氧菌总量的动态平衡，缩小了氨氮硝化与反硝化之间、磷的厌氧释放与好氧吸收之间的时间差，使脱氮效率稳定提高到90%以上，并能节省0.1～0.2kwh/m3的电耗、节约0.07～0.12元/m3运行费用。
权利要求书
1.直流式生物脱氮污水处理方法，其特征在于NH3-N浓度<60mg/l的污水全流量从始端一级好氧池依次流入缺氧池，再流入终端二级好氧池后排出，中间不回流，一级好氧池中溶解氧浓度>5mg/L，BOD5的去除率<50%，缺氧池中投放有生物团，所述的生物团是由外壳和内核组成，外壳是由10-12瓣弧形塑料片组成的孔隙率为90-94%的球体，球体中心内核是醛化纤维球，孔隙率由球体中心内核向外逐渐扩散增大，生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的50-70%。
2.根据权利要求1所述的直流式生物脱氮污水处理方法，其特征在于一级好氧池、缺氧池、二级好氧池的水力停留时间分配比为1.5-2∶5∶3-3.5。
3.根据权利要求1或2所述的直流式生物脱氮污水处理方法，其特征在于在一级好氧池和二级好氧池内投放有生物团，一级好氧池中投入的生物团体积为一级好氧池有效容积的50-70%，二级好氧池中投入的生物团体积为二级好氧池有效容积的40-60%。
说明书
直流式生物脱氮污水处理方法
技术领域
本发明属污水处理领域，涉及一种改进型A2O工艺的污水处理方法，尤其是指一种直流式生物脱氮污水处理法。
背景技术
传统的生物脱氮工艺流程(A2O工艺)中，缺氧池设置在好氧池的前面，即：缺氧池→好氧池，再从好氧池回流到缺氧池，缺氧池内溶解氧主要依靠从好氧池的回流液中提供。由于污水中的氨氮很难直接被好氧生物大量利用，只有部份氨氮被生物新陈代谢所利用，变成细胞组成部份。因此，氨氮去除主要经好氧池好氧菌的硝化转化为硝态氮后回流到缺氧池，再经缺氧池兼性菌反硝化反应还原为气态氮从水中逸出。从好氧池回流到缺氧池的回流率一般是200%～400%，按200%回流量进行技术分析：如原水进水量为Q1000m3/h，好氧池回流量是进水量的2倍Q回2000m3/h，那么在好氧池的实际进水量成为Q1000m3/h+Q回2000m3/h=Q总3000m3/h，好氧池最终排出水量应等于原水进水量Q1000m3/h，好氧池最终排出水量是好氧池实际进水量的三分之一，这说明在好氧池排出水中有三分之一的硝态氮没有经过回流反硝化而得到还原处理被直接排放，影响了氨氮的总去除效率。
发明内容
本发明正是为了克服上述不足，提供一种直流式生物脱氮污水处理方法，通过改进A2O工艺流程，同时在每一个生物池中投加一定比例的三相生物球形填料完成同步硝化与反硝化，提高了生物脱氮效率，且节省了脱氮能量消耗。
具体是这样来实施的：直流式生物脱氮污水处理方法，其特征在于NH3-N浓度<60mg/l的污水全流量从始端一级好氧池依次流入缺氧池，再流入终端二级好氧池后排出，中间不回流，进水污水中一级好氧池中溶解氧浓度>5mg/L，BOD5的去除率<50%，缺氧池中投放有生物团，所述的生物团是由外壳和内核组成，外壳是由10-12瓣弧形塑料片组成的孔隙率为90-94%的球体，球体中心内核是醛化纤维球，孔隙率由球体中心内核向外逐渐扩散增大，生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的50-70%。
氨氮在一级好氧池内硝化反应为硝态氮(部份氨氮被好氧生物同化)，在缺氧池经反硝化反应还原为气态氮并从水中逸出，剩余氮在二级好氧池被好氧生物进一步利用转化为生物细胞的组成部份。一级好氧与二级好氧的侧重点有所不同，因为从氨氮硝化转化为硝酸盐(硝态氮)的能量主要来自溶解氧，要求一级氧化池中溶解氧浓度达到5mg/L以上。一级好氧池的重点是在高浓度溶解氧条件下采取短程硝化法使氨氮完全硝化，不追求CODcr的去除率，把BOD5的去除率控制在50%以内，其目的主要是为后续缺氧池还原氨氮提供足够的碳源有机质。
由于兼性菌的吸附凝聚性能差，生长条件苛刻，其数量和活性不及好氧菌，因此需在缺氧池内投入生物团。这种复合悬浮的生物团填料的比表面积大于3000m2/m3，悬浮度1.02±0.01，纤维球的中心丝密度很高。使用时在好氧状态下填料上首先凝聚着好氧生物菌群形成生物菌膜，并由里向外逐渐堵塞填料孔隙形成一个硕大的封闭式好氧生物团，这时，外部高浓度溶解氧的扩散传递受好氧菌膜阻力影响无法完全渗透进生物团内部，因而在填料中心形成氧浓度梯度，使生物团中存在好氧、缺氧、厌氧微观环境。由于三者接受的溶解氧浓度不同而选择的微生物种类不同而作用有所侧重，在好氧环境下的生物团外层以好氧生物为主体，侧重于碳氧化反应去除溶解态有机质，在缺氧环境下的生物团内层以缺氧生物为主体，侧重于硝酸盐的反硝化还原反应，在厌氧环境下的生物团中心以厌氧生物为主体，侧重于对磷酸盐的释放。随着缺氧、厌氧空间逐渐扩大超过生物团外层好氧菌膜覆盖厚度极限时，好氧菌膜破裂，受流体的推动力作用，生物团内部的水质与外部的水质得到交换，溶解氧进入厌氧层破坏缺氧、厌氧环境，重复好氧与厌氧的交替过程。
从一级好氧池流入到缺氧池前段的溶解氧浓度约为0.5～1.5mg/L之间，缺氧池前段仍然处于好氧硝化状态。由于缺氧池不外加溶解氧，等待缺氧池内的有机物将剩余溶解氧自然消耗降低到0.14～0.05mg/L时，反硝化反应开始并逐渐提高反应速率。理论上溶解氧浓度高于或低于这个数值，反硝化反应都将停止。溶解氧浓度高于0.14mg/L就成好氧反应，溶解氧浓度低于0.05mg/L就成厌氧反应，在0.05～0.14mg/L溶解氧浓度范围内的反硝化反应时间称为有效还原反应时间。二级好氧池的重点是降解前级工艺流程中未完全降解的CODcr和未彻底去除的BOD5。由于反硝化兼性菌(属敏感性菌种)是自养型菌，比硝化好氧异养菌的比生长速率高，反硝化反应时间短。为确保硝态氮的还原效果，缺氧池反硝化反应水力停留时间设计应加前段自然消耗溶解氧过程的时间，因此，各池的水力停留时间分配按一级好氧池、缺氧池、二级好氧池为1.5-2∶5∶3-3.5设计。
为确保直流式生物脱氮有较高和稳定的去除率，进一步提高脱氮效率，在一级好氧池和二级好氧池内也投放有生物团，一级好氧池中投入的生物团体积为一级好氧池有效容积的50-70%，二级好氧池中投入的生物团体积为二级好氧池有效容积的40-60%。
因为在同一填料上有好氧菌、兼性菌和厌氧菌共存，无数个单元填料相当于无数个多相生物反应器，硝化反应与反硝化反应同步进行，该填料的应用可扩展兼性菌适应的溶解氧浓度到达1.2mg/L，并增加兼性菌数量与其它生物菌群的比例，延长有效还原反应时间。
本工艺通过改进A2O工艺流程，结合三相生物团的应用，达到了好氧菌、兼性菌与厌氧菌总量的动态平衡，缩小了氨氮硝化与反硝化之间、磷的厌氧释放与好氧吸收之间的时间差，使脱氮效率稳定提高到90%以上，并能节省0.1～0.2kwh/m3的电耗、节约0.07～0.12元/m3运行费用。
具体实施方式
实施例1，直流式生物脱氮污水处理方法，NH3-N浓度为30mg/l的污水全流量从始端一级好氧池依次流入缺氧池，再流入终端二级好氧池后排出，中间不回流，一级好氧池中溶解氧浓度>5mg/L，BOD5的去除率<50%，缺氧池中投放有生物团，所述的生物团是由外壳和内核组成，外壳是由10-12瓣弧形塑料片组成的孔隙率为90-94%的球体，球体中心内核是醛化纤维球，孔隙率由球体中心内核向外逐渐扩散增大，生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的40%，一级好氧池、缺氧池、二级好氧池的水力停留时间分配比为2∶5∶3，出水中NH3-N含量为2.5mg/l，脱氮率为91.7%。
实施例2，参考实施例1，进水污水中NH3-N浓度为40mg/l，缺氧池中投放的生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的50%，一级好氧池、缺氧池、二级好氧池的水力停留时间分配比为1.5∶5∶3.5，出水中NH3-N含量为2.7mg/l，脱氮率为93.3%。
实施例3，参考实施例1，进水污水中NH3-N浓度为45mg/l，缺氧池中投放的生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的60%，一级好氧池、缺氧池、二级好氧池的水力停留时间分配比为1.8∶5∶3.2，一级好氧池和二级好氧池内也投放有生物团，一级好氧池中投入的生物团体积为一级好氧池有效容积的50%，二级好氧池中投入的生物团体积为二级好氧池有效容积的60%，出水中NH3-N含量为2.5mg/l，脱氮率为94.5%。。
实施例4，参考实施例1，进水污水中NH3-N浓度为48mg/l，缺氧池中投放的生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的70%，一级好氧池、缺氧池、二级好氧池的水力停留时间分配比为2∶5∶3，一级好氧池中投入的生物团体积为一级好氧池有效容积的70%，二级好氧池中投入的生物团体积为二级好氧池有效容积的40%，出水中NH3-N含量为3.0mg/l，脱氮率为93.8%。
实施例5，参考实施例1，进水污水中NH3-N浓度为50mg/l，缺氧池中投放的生物团的投入体积量为缺氧池有效容积的70%，一级好氧池、缺氧池、二级好氧池的水力停留时间分配比为2∶5∶3，一级好氧池中投入的生物团体积为一级好氧池有效容积的60%，二级好氧池中投入的生物团体积为二级好氧池有效容积的50%，出水中NH3-N含量为3.5mg/l，脱氮率为93.0%。