申请日2018.02.02
公开(公告)日2018.06.01
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16; C02F101/38
摘要
本发明提供一种去除污水中总氮的方法与装置，包括缺氧池、好氧池、内回流泵、曝气装置、DBR反应器，针对市政污水处理厂总氮去除效果差，出水总氮高，内回流流量大，能耗高，投加碳源导致运行费用高的问题，在不投加碳源和采用较小内回流、甚至没有内回流的情况下，深度去除COD、总磷、总氮，使出水总氮≤10mg/L。
权利要求书
1.一种去除污水中总氮的装置，包括依次连接的预处理系统、DBR系统和沉淀回流系统，其特征在于，所述DBR系统包括缺氧池(1)、好氧池(2)和内回流泵(3)，所述缺氧池(1)中设有搅拌装置，所述好氧池(2)设有一次曝气装置(4)和二次曝气装置(5)，所述好氧池(2)中固定安装若干个DBR反应器(6)，所述缺氧池(1)的进口与预处理系统的出口相连接，所述好氧池(2)的进口与所述缺氧池(1)的出口相连接，所述内回流泵(3)的进口与所述好氧池(2)的出口相连接，所述内回流泵(3)的出口与所述缺氧池(1)的进口相连接;所述沉淀回流系统包括沉淀池(7)和外回流泵(8)，所述沉淀池(7)的进口与所述好氧池(2)的出口相连接，所述外回流泵(8)的进口与所述沉淀池(7)的出泥端相连接，所述外回流泵(8)的出口与所述缺氧池(1)的进口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种去除污水中总氮的装置，其特征在于，所述DBR反应器(6)由反应器支架(9)、填料腔(10)、填料(11)组成，所述填料腔(10)固定在所述反应器支架(9)上，所述填料(11)位于所述填料腔(10)内。
3.根据权利要求1所述的一种去除污水中总氮的装置，其特征在于，还包括内部溶解氧测定仪(12)、外部溶解氧测定仪(13)和曝气控制装置(14)，所述内部溶解氧测定仪(12)位于所述填料腔(10)内，所述外部溶解氧测定仪(13)位于所述填料腔(10)外，所述曝气控制装置(14)分别与所述内部溶解氧测定仪(12)、外部溶解氧测定仪(13)和一次曝气装置(4)相连接。
4.根据权利要求2所述的一种去除污水中总氮的装置，其特征在于，所述填料(11)为组合填料、立体弹性填料、多孔悬浮球填料、活性生物填料中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种去除污水中总氮的装置，其特征在于，所述填料(11)的比表面积>1000m2/m3。
6.根据权利要求1所述的一种去除污水中总氮的装置，其特征在于，所述DBR反应器(6)的安装密度为20%~60%。
7.根据权利要求1所述的一种去除污水中总氮的装置，其特征在于，所述缺氧池(1)内设有若干个DBR反应器(6)。
8.如权利要求7所述的一种去除污水中总氮的装置，其特征在于，所述缺氧池(1)内DBR反应器(6)的底部设有曝气装置(15)。
9.根据权利要求1一种去除污水中总氮的装置的污水处理方法，其特征在于，具有如下步骤：
(a)污水经过预处理系统处理后，进入DBR系统的缺氧池(1)，进行反硝化反应;
(b)经过反硝化反应后的污水进入DBR系统的好氧池(2)，与好氧池(2)中的好氧微生物接触进行生物反应去除COD，并进行硝化反应将氨态转化为硝态氮，与填料(11)内层的厌氧微生物接触进行反硝化反应将硝态氮转化为氮气去除，好氧池(2)的污泥溶液回流至缺氧池(1)中，回流量为0%~50%;
(c)好氧池(2)的出水进入沉淀池(4)，沉淀池中的污泥通过外回流泵回流至缺氧池(1)中，回流量为20%~100%。
10.根据权利要求3的一种去除污水中总氮的装置的污水处理方法，其特征在于，内部溶解氧测定仪(12)和外部溶解氧测定仪(13)监测到的溶解氧数据反馈到曝气控制装置(14)，曝气控制装置(14)根据反馈的溶解氧数据控制二次曝气装置(5)的开关，当内部溶解氧测定仪(12)监测数据小于2mg/L时，开启二次曝气装置(5)，当外部溶解氧测定仪(13)监测数据大于4mg/L时，关闭二次曝气装置(5)。
说明书
一种去除污水中总氮的方法与装置
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种去除污水中总氮的方法与装置。
背景技术
废水生物处理可以稳定去除废水中的有机物以及营养元素氮和磷，是最经济有效的去除污水中有机物的方法，城市污水中约有60%以上的有机物是通过生物法去除的，而废水中的氮一般只能依靠生物法去除。世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是采用生物处理法的。
污水中的总氮包括氨氮、有机氮、硝态氮、亚硝态氮，有机氮通过氨化反应转变为氨氮，氨氮通过硝化反应转变为硝态氮或亚硝态氮，亚硝态氮通过硝化反应转变为硝态氮，最终硝态氮通过反硝化反应转变为氮气，实现污水中总氮的去除，但是，这个转变过程很长。传统活性污泥法需要较大的内回流来实现硝化、反硝化过程，运行费用高，且对总氮的去除效果有限，难于进一步提高，出水总氮总是不能达标。一般污水厂出水总氮在20mg/L左右，经过大量回流、投加碳源等方式，才可将出水总氮控制在小于15mg/L，但是波动较大，且投加碳源费用高，一吨水所用碳源费用为0.5元，以1万吨每天的中型污水处理厂为例，每天投加碳源的费用高达5000元，内回流泵所耗电费1000元。
发明内容
本发明提供一种去除污水中总氮的方法与装置，针对市政污水处理厂总氮去除效果差，出水总氮高，内回流流量大，能耗高，投加碳源导致运行费用高的问题，采用DBR反应器(导流式生物膜反应器，Diversion Biomembra Reactor)，将好氧池分为活性污泥区域和DBR反应器区域，在不投加碳源和采用较小内回流、甚至没有内回流的情况下，去除COD、总磷、总氮，使出水总氮≤10mg/L。
本发明采用的技术方案是：
一种去除污水中总氮的装置，包括依次连接的预处理系统、DBR系统和沉淀回流系统，所述DBR系统包括缺氧池(1)、好氧池(2)和内回流泵(3)，所述缺氧池(1)中设有搅拌装置，所述好氧池(2)设有一次曝气装置(4)和二次曝气装置(5)，所述好氧池(2)中固定安装若干个DBR反应器(6)，所述缺氧池(1)的进口与预处理系统的出口相连接，所述好氧池(2)的进口与所述缺氧池(1)的出口相连接，所述内回流泵(3)的进口与所述好氧池(2)的出口相连接，所述内回流泵(3)的出口与所述缺氧池(1)的进口相连接;所述沉淀回流系统包括沉淀池(7)和外回流泵(8)，所述沉淀池(7)的进口与所述好氧池(2)的出口相连接，所述外回流泵(8)的进口与所述沉淀池(7)的出泥端相连接，所述外回流泵(8)的出口与所述缺氧池(1)的进口相连接。
进一步地，所述DBR反应器(6)由反应器支架(9)、填料腔(10)、填料(11)组成，所述填料腔(10)固定在所述反应器支架(9)上，所述填料(11)位于所述填料腔(10)内。
进一步地，还包括内部溶解氧测定仪(12)、外部溶解氧测定仪(13)和曝气控制装置(14)，所述内部溶解氧测定仪(12)位于所述填料腔(10)内，所述外部溶解氧测定仪(13)位于所述填料腔(10)外，所述曝气控制装置(14)分别与所述内部溶解氧测定仪(12)、外部溶解氧测定仪(13)和一次曝气装置(4)相连接。
进一步地，所述填料(11)为组合填料、立体弹性填料、多孔悬浮球填料、活性生物填料中的一种。
进一步地，所述填料(11)的比表面积>1000m2/m3。
进一步地，所述DBR反应器(6)的安装密度为20%~60%。
进一步地，所述缺氧池(1)内设有若干个DBR反应器(6)。
进一步地，所述缺氧池(1)内DBR反应器(6)的底部设有曝气装置(15)。
一种去除污水中总氮的装置的污水处理方法，其特征在于，具有如下步骤：
(a)污水经过预处理系统处理后，进入DBR系统的缺氧池(1)，进行反硝化反应;
(b)经过反硝化反应后的污水进入DBR系统的好氧池(2)，与好氧池(2)中的好氧微生物接触进行生物反应去除COD，并进行硝化反应将氨态转化为硝态氮，与填料(11)内层的厌氧微生物接触进行反硝化反应将硝态氮转化为氮气去除，好氧池(2)的污泥溶液回流至缺氧池(1)中，回流量为0%~50%;
(c)好氧池(2)的出水进入沉淀池(4)，沉淀池中的污泥通过外回流泵回流至缺氧池(1)中，回流量为20%~100%。
进一步地，内部溶解氧测定仪(12)和外部溶解氧测定仪(13)监测到的溶解氧数据反馈到曝气控制装置(14)，曝气控制装置(14)根据反馈的溶解氧数据控制二次曝气装置(5)的开关，当内部溶解氧测定仪(12)监测数据小于2mg/L时，开启二次曝气装置(5)，当外部溶解氧测定仪(13)监测数据大于4mg/L时，关闭二次曝气装置(5)。
本发明的有益效果为：
1、一般市政污水的进水中的总氮大部分为氨态氮，硝态氮含量很低，而在处理流程上先进行厌氧或缺氧处理，再进行好氧处理。氨态氮在好氧处理过程中转变为硝态氮，硝态氮在厌氧或缺氧处理过程中转变为氮气，因此，势必需要将较大流量的好氧处理后的污水回流至厌氧段或缺氧段，以保证污水中总氮的去除。一般市政污水厂好氧段回流至厌氧段或缺氧段的回流量为100%~300%，回流量很大，因此回流泵的耗电量也较大。本发明DBR反应器区域的生物膜在微生物培养过程中，内部微生物为厌氧微生物，外部微生物为好氧微生物，通过控制DBR反应器区域的溶解氧浓度，保证厌氧微生物的总量，硝态氮可以在DBR系统区域进行去除，而氨态氮可以在DBR系统的活性污泥区域转变为硝态氮，由于好氧池的曝气搅拌作用，污水不停地在活性污泥区域和DBR反应器区域流动，因此，在DBR系统的好氧池内，总氮得以去除，不需要内回流。当进水氨氮浓度过高时，适当给予一定内回流，但是内回流量<50%即可，大大小于传统处理方法中的100%~300%的内回流量。
2、如上所述，一般市政污水厂好氧段回流至厌氧段或缺氧段的回流量为100%~300%，但是即使回流量很大，好氧池仍有部分硝态氮没有回流到厌氧段或缺氧段就排出好氧池，因此，一般市政污水厂的出水总氮偏高。本发明好氧池中的污水不停地在活性污泥区域和DBR反应器区域流动，保证了由氨氮转变的硝态氮有足够时间与厌氧微生物接触，因此总氮去除效果好，出水总氮≤10mg/L。
3、由于一般市政污水厂的内回流量较大，而回水中碳源较少，但是反硝化反应需要一定量的碳源，因此，需要投加外加碳源来保证反硝化反应的正常进行。一方面，投加碳源增加运行成本，另一方面，投加碳源增加系统COD处理负荷。如上所述，本发明内回流量小，甚至可以没有内回流，大部分硝态氮是在好氧池的DBR反应器区域内得以去除的，好氧池中一直有进水补充碳源，碳源充足，曝气搅拌使得碳源不断补充到DBR反应器区域内，因此，不需要再投加碳源。此外，由于反硝化反应大量消耗了进水中的有机碳，因此出水COD更低，出水水质更好。
4、本发明的DBR反应器安装方便，可利用市政污水厂现有的池体和设施进行改造，改造后节省运行费用，并且出水水质更好。