申请日2005.02.05
公开(公告)日2005.08.10
IPC分类号C02F9/14; C02F1/52; C02F3/30
摘要
一种A2N反硝化除磷污水处理方法及其装置，原水从水箱中泵至厌氧池，厌氧池中排出的泥水进入中沉池;中沉池排出的上清液流向好氧生物膜硝化池，进行硝化反应;同时，上述中沉池沉淀下来的超越污泥，被直接泵入缺氧池，将超越污泥量控制在进水流量的10～33%范围内;上述好氧生物膜硝化池排出的被处理水进入缺氧池;从缺氧池中排出的被处理水进入快速曝气池，被吸收剩余的磷;从快速曝气池排出的被处理水进入终沉池，上清液从出水管排出，剩余污泥从污泥管排出，部分污泥分流至污泥回流管，并被泵入厌氧池，将回流污泥流量控制在进水流量的10～40%。解决了出水氨氮、TN及TP浓度难以控制的问题，确保出水水质达标，节省能耗。
权利要求书
1、一种A2N反硝化除磷污水处理方法，有以下步骤：
(1)、原水从水箱中泵至厌氧池，在搅动下，反硝化聚磷菌在此吸收大量的有机物， 并以PHB的形式贮存在体内，同时释放出大量的磷;
(2)、上述厌氧池中排出的泥水进入中沉池，经中沉池快速分离;
(3)、上述中沉池排出的富含氨氮和磷的上清液，流向好氧生物膜硝化池，进行硝 化反应，同时也好氧降解了剩余的有机物;其特征在于：
(4)、同时，上述中沉池沉淀下来的聚磷污泥称超越污泥，被直接泵入缺氧池，DPB 以体内的PHB为电子供体，以硝化池提供的NO3 -作为电子受体，完成反硝化脱氮和过量 吸磷作用，在处理生活污水时，将超越污泥量控制在进水流量的10～33%范围内;
(5)、上述好氧生物膜硝化池排出的被处理水进入缺氧池，在搅动下进行缺氧反应;
(6)、从缺氧池中排出的被处理水进入快速曝气池，被吸收剩余的磷;
(7)、从快速曝气池排出的被处理水进入终沉池，上清液从出水管排出，剩余污泥 从污泥管排出，部分污泥分流至污泥回流管，并被泵入厌氧池，在处理生活污水时，将 回流污泥流量控制在进水流量的10～40%。
2、一种A2N反硝化除磷污水处理装置，其特征在于：
由原水管、水箱、泵、厌氧池、中沉池、好氧生物膜硝化池、缺氧池、快速曝气池、 终沉池、出水管顺序串连;
厌氧池和缺氧池内置有搅拌装置;
中沉池底部与缺氧池底部之间连接有超越污泥管;
在终沉池底部和厌氧池底部之间连通有回流污泥管。
说明书
A2N反硝化除磷污水处理方法及装置
(一)、技术领域
该发明涉及一种污水处理方法及其装置。
(二)、背景技术
氮、磷过量排放引起的水体富营养化是当前政府和公众最为关注的环境问题之一， 以控制水体富营养化为目的的氮、磷脱除已成为各国污水处理主要的奋斗目标。目前我 国几乎所有的污水处理厂都面临着同一个问题，即脱氮和除磷去除效果不能同时达到最 佳状态，究其原因主要为：1、污水COD/TN比值较低，碳源缺乏成为反硝化和除磷的限 制性因素;2、硝化菌、反硝化菌和聚磷菌这三类微生物生理习性及要求的环境条件各 不相同，但是污水厂采用的多为单污泥系统，微生物呈悬浮混合生长，因而无法保证它 们能同时在各自最佳的环境中生长。这两个原因最终导致了氮和磷的去除成为对立矛盾 的两方面，使出水氨氮、TN及TP浓度难以控制并去除不彻底，含氮、磷富营养化污水 处理效率较低、处理时间较长、能耗较高，并且污水脱氮除磷效果不稳定和达标率较低。
(三)、发明内容
本发明的目的要提供一种A2N反硝化除磷污水处理方法及其装置，(A2N为通用技术 用语，是Anaerobic/Anoxic and nitrifying的缩写)，要解决含氮、磷富营养化污水 处理的技术问题;并解决污水脱氮除磷效果不稳定和达标率较低的问题。
本发明的技术方案：这种A2N反硝化除磷污水处理方法，有以下步骤：
(1)、原水从水箱中泵至厌氧池，在搅动下，反硝化聚磷菌在此吸收大量的有机物， 并以PHB的形式贮存在体内，同时释放出大量的磷;
(2)、上述厌氧池中排出的泥水进入中沉池，经中沉池快速分离;
(3)、上述中沉池排出的富含氨氮和磷的上清液，流向好氧生物膜硝化池，进行硝 化反应，同时也好氧降解了剩余的有机物;其特征在于：
(4)、同时，上述中沉池沉淀下来的聚磷污泥称超越污泥，被直接泵入缺氧池，DPB 以体内的PHB为电子供体，以硝化池提供的NO3 -作为电子受体，完成反硝化脱氮和过量 吸磷作用，在处理生活污水时，将超越污泥量控制在进水流量的10～33%范围内;
(5)、上述好氧生物膜硝化池排出的被处理水进入缺氧池，在搅动下进行缺氧反应;
(6)、从缺氧池中排出的被处理水进入快速曝气池，被吸收剩余的磷;
(7)、从快速曝气池排出的被处理水进入终沉池，上清液从出水管排出，剩余污泥 从污泥管排出，部分污泥分流至污泥回流管，并被泵入厌氧池，在处理生活污水时，将 回流污泥流量控制在进水流量的10～40%。
这种A2N反硝化除磷污水处理装置，其特征在于：
由原水管、水箱、泵、厌氧池、中沉池、好氧生物膜硝化池、缺氧池、快速曝气池、 终沉池、出水管顺序串连;
厌氧池和缺氧池内置有搅拌装置;
中沉池底部与缺氧池底部之间连接有超越污泥管;
在终沉池底部和厌氧池底部之间连通有回流污泥管。
本发明的有益效果：
实验效果一：以某大学家属区排放的实际生活污水为原水，进水的COD、氨氮和总 磷值(COD=201-332mg/L，NH4 +-N=44.74～68.89，TP=4.95-9.66mg/L)。聚磷污泥的 SRT为12～14d(不考虑硝化池生物膜的SRT)。生物膜硝化池的DO浓度设定值为2～ 3mg/L，后曝气池的DO浓度设定在2mg/L左右。进水流量为43.2-48L/d，将超越污泥 流量控制在进水流量的50%左右，为保持系统中各反应器污泥的均衡性，回流污泥流量 也控制在进水流量的50%左右。运行结果如图2所示，从最后一组数据可以看出(图2 中箭头表示)，当进水氨氮浓度为52mg/L，硝化池氨氮浓度为3.5mg/L，最后出水的氨 氮浓度还高达10mg/L左右。这就是因为由于超越污泥比控制在50%左右时偏高，相等 一部分氨氮未经好氧硝化就直接进入缺氧池，致使出水氨氮浓度偏高。因此有必要在保 证缺氧池中有足量污泥的前提下，尽可能减小超越污泥流量，以此来降低出水的氨氮浓 度。
实验效果二：以某大学家属区排放的实际生活污水为原水，加适量的自来水稀释或 者投加葡萄糖、NH4Cl、KH2PO4来达到不同的COD、氨氮和总磷值(COD=290～400mg/L， TN=44-71mg/L，TP=3.78-9.23;此时COD/TN=4.2-8.6)。聚磷污泥的SRT为12～14d (不考虑硝化池生物膜的SRT)。生物膜硝化池的DO浓度设定值为2～3mg/L，后曝气池 的DO浓度设定在2mg/L左右。进水流量为43.2-48L/d，将超越污泥和回流污泥流量 为12.9-14.4L/d，回流比和超越污泥比约为33%左右。同时对工艺中各反应器的ORP 值进行在线检测，实时监测反应器内有机物降解和短程硝化/反硝化情况，此时系统对 COD、TN和TP的平均去除率可以维持在93%、92.70%和93.09%左右。
实验效果三：以某大学家属区排放的实际生活污水为原水，加适量的自来水稀释或 者投加葡萄糖、NH4Cl、KH2PO4来达到不同的COD、氨氮和总磷值(COD=290～400mg/L， TN=44-71mg/L，TP=3.78-9.23;此时COD/TN=4.2-8.6)。聚磷污泥的SRT为12～14d (不考虑硝化池生物膜的SRT)。生物膜硝化池的DO浓度设定值为2～3mg/L，后曝气池 的DO浓度设定在2mg/L左右。进水流量为43.2-48L/d，超越污泥控制在32%左右，I 组运行阶段将回流污泥控制在32%，II组运行阶段将回流污泥控制在65%，III组运行阶 段回流污泥控制在100%，表1为这三个运行阶段的试验结果对比。从表中可以发现， 当回流污泥比分别为65%和100%时，系统出水硝态氮和TP浓度与I阶段(回流比为32%) 比较接近，只是TN出水浓度略有升高，且TN的升高基本是由氨氮浓度引起的。众所周 知，前置反硝化脱氮除磷系统中，回流比最终决定系统的脱氮率，且一般情况下，回流 比越大脱氮率越高;A2N工艺的脱氮形式属于后置反硝化系统，回流比对脱氮效果的影 响较前置反硝化系统小的多，特别是当进水COD/TN比值不是很低的水质条件下，后置 反硝化效果较好，出水硝态氮浓度较低，提高回流比对于提高系统脱氮效果的作用不大。 另外，在对工艺的调试过程中发现，回流比的增大更易造成中沉池聚磷污泥的积累。因 此，当缺氧池出水硝态氮浓度已经比较低时，从节能角度考虑，不必增大A2N工艺的污 泥回流比。
表1：不同回流比的试验结果统计表(平均值)
项 目 不同回流比组号
1#(1阶段) 2#(II阶段) 3#(III阶段)
回流比(%) 32 65 100
进水COD(mg/L) 348 333.45 356.78
出水COD(mg/L) 17.13 34.2 37.63
COD去除率(%) 95.08 90.00 89.45
出水NO3 --N(mg/L)1.56 1.2 0.37
进水TN(mg/L) 57.53 61.40 59.55
出水TN(mg/L) 4.18 7.04 7.45
TN去除率(%) 92.70 88.53 87.89
进水TP(mg/L) 5.79 6.06 5.88
厌氧池TP(mg/L) 33.83 26.33 22.18
缺氧TP(mg/L) 2.53 2.45 2.75
出水TP(mg/L) 0.40 0.61 0.56
TP去除率(%) 93.09 89.77 90.47
出水SS(mg/L) 19 34 34
本发明A2N反硝化除磷污水处理工艺的机理：反硝化除磷(Denitrifying phosphorus removal)可以称为缺氧吸磷，Anoxic phosphorus uptake，是指在厌氧/ 缺氧(anaerobic/anoxic)交替运行的条件下，驯化出一类以NO3 --N作为最终电子受体 的反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphate-Removal Bacteria，缩写DPB)优势菌属， 它们能以NO3 -作为电子受体，利用内碳源(PHB)，通过“一碳两用”方式同时实现反硝 化脱氮和吸磷作用。打破了传统脱氮除磷机理所认为的脱氮除磷必须分别由专性反硝化 菌和专性聚磷菌来完成的理念，使得除磷和反硝化脱氮过程用同一类微生物来实现，在 该处理过程中，NO3 -已不再被单纯地视为除磷工艺的抑制性因素，以其作为最终电子受 体进行反硝化吸磷反应，与传统的脱氮除磷工艺相比不仅COD耗量可节省50%，氧气耗 量降低30%，污泥产量也可望减少50%。解决了传统工艺中脱氮和除磷间的矛盾关系， 吸磷作用以NO3 -作为电子受体来完成，可以节省供氧量，故投入的动力消耗少;硝化菌 呈生物膜固着生长，反硝化聚磷菌悬浮生长于另一系统中，两者的分离解决了传统工艺 中聚磷菌和硝化菌的竞争矛盾，这更有利于除磷、脱氮系统的稳定和高效，可控制性也 得到了提高;在无需大规模污泥回流的前提下就能使出水保持较低的硝酸盐浓度;⑤DPB 污泥产量可望减少，减少污泥处理费用。本发明特别适用于城市污水尤其是碳、氮、磷 比例失调的南方地区城市污水脱氮除磷处理;较适合COD/TN比值较低的污水处理。
本发明以生活污水为处理对象，将超越污泥比和回流污泥比控制在合适的范围，确 定了去除有机物、脱氮除磷过程的最佳运行参数，提高了污水中氮、磷及有机物的去除 效率，提高了系统运行的稳定性和可控制性。在保证出水水质的前提下达到高效低消耗。 解决了含氮、磷富营养化污水处理的问题;并解决了污水脱氮除磷效果不稳定和达标率 较低的问题;还解决了污水处理运行过程中出现的出水氨氮、TN及TP浓度难以控制的 实际问题，增强反硝化除磷脱氮工艺的优化与控制。