申请日2019.12.17
公开(公告)日2020.03.20
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种单污泥生物絮凝吸附‑水解酸化‑生物脱氮污水处理系统及方法，包括生物絮凝吸附机构、固液分离机构、碳源储备机构和A2/O生物脱氮机构，所述生物絮凝吸附机构包括生物絮凝吸附池，所述固液分离机构包括初级沉淀机构和二级沉淀机构，所述生物絮凝吸附池的一端连接有污水进水端，其输出端与初级沉淀机构连接，所述初级沉淀机构的固体输出端与碳源储备机构连接，其液体输出端与A2/O生物脱氮机构连接，所述A2/O生物脱氮机构的输出端与二级沉淀机构连接，所述二级沉淀机构的输出端向外排出处理后的污水。本发明将生物絮凝吸附工艺、A2/O工艺与水解酸化工艺有机组合起来，既能去除污水中各种形态有机物，又能解决传统脱氮工艺中碳源不足的问题。
权利要求书
1.一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统，其特征在于：包括生物絮凝吸附机构、固液分离机构、碳源储备机构和A2/O生物脱氮机构，所述生物絮凝吸附机构包括生物絮凝吸附池，所述固液分离机构包括初级沉淀机构和二级沉淀机构，所述生物絮凝吸附池的一端连接有污水进水端，其输出端与初级沉淀机构连接，所述初级沉淀机构的固体输出端与碳源储备机构连接，其液体输出端与A2/O生物脱氮机构连接，所述A2/O生物脱氮机构的输出端与二级沉淀机构连接，所述二级沉淀机构的输出端向外排出处理后的污水。
2.根据权利要求1所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统，其特征在于：所述A2/O生物脱氮机构包括厌氧池、缺氧池和好氧池，且各池内均装有混合液，所述初级沉淀机构包括初级斜板沉淀池，所述初级斜板沉淀池的液体输出端与厌氧池连接。
3.根据权利要求2所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统，其特征在于：所述碳源储备机构包括ABR水解酸化池和碳源储备区，所述ABR水解酸化池的输入端与所述初级斜板沉淀池的固体输出端连接，所述碳源储备区的输出端分别连接厌氧池和缺氧池。
4.根据权利要求2所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统，其特征在于：所述二级沉淀机构包括二级斜板沉淀池，所述二级斜板沉淀池的固体输出端与厌氧池连接，其输入端与好氧池的输出端连接;所述好氧池的输出端还与生物絮凝吸附池连接，用于输送混合液。
5.根据权利要求2所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统，其特征在于：所述好氧池的输出端还与缺氧池的输入端连接，用于二者之间混合液的内循环。
6.一种如权利要求1-5任一所述系统的单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：污水的生物絮凝吸附
将污水引入生物絮凝吸附池，在混合液回流、曝气搅拌的条件下发生生物絮凝吸附反应;
步骤S2：碳源的储备
将步骤S1中经过生物絮凝吸附反应的污水经初级斜板沉淀池固液分离，分离出的固体污泥输入至ABR水解酸化池内进行产酸发酵后，收集于碳源储备区;
步骤S3：污水的A2/O生物脱氮处理
将步骤S2中分离的液体污水泵入厌氧池并依次经缺氧池和好氧池中，在缺氧池中通入上述碳源及好氧池与缺氧池混合液回流的基础上进行强化脱碳反应，最终由二级斜板沉淀池将污泥回流至厌氧池并输出处理后的污水。
7.根据权利要求6所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理方法，其特征在于：所述步骤S1中生物絮凝吸附池中的溶氧量为0.2mg/L，且进入生物絮凝吸附池中的混合液与污水的体积比为1：2。
8.根据权利要求6所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理方法，其特征在于：所述步骤S2ABR水解酸化池的水力停留时间为10h，所述ABR水解酸化池内的污泥龄为3d。
9.根据权利要求6所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理方法，其特征在于：所述步骤S3中碳源与污水的投加比为1:2-4，所述污泥的回流比为80%，所述混合液回流比为300%，且好氧池中的溶氧量为2-3mg/L。
10.根据权利要求6所述的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理方法，其特征在于：所述步骤S3中的厌氧池、缺氧池和好氧池中的水力停留时间分别为2h、2h和8h，A2/O生物脱氮处理的污泥龄为15d。
说明书
一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统及方法。
背景技术
我国城市污水普遍存在低C/N比的现象，由此产生了生物反硝化脱氮时碳源不足的问题，降低了脱氮除磷的效果。我国南方地区城市污水中有机物含量比北方更低，碳源不足的问题显得更为突出。因此，为生物反硝化脱氮过程提供充足、有效的碳源，可大大提高我国污水厂生物脱氮除磷效率，这样对解决由于污水中氮磷过多引起的水体富营养化及其他相关环境问题具有重要的意义。
针对反硝化脱氮中碳源不足的问题，国内外科研人员对系统内碳源的合理分配和有效利用做了大量相关研究。研究发现，一般情况下进水内碳源数量有限，不能够满足细菌新陈代谢的需要，难以实现满意的脱氮效果。由于系统内碳源的不足，这就需要补充外加碳源以达到稳定的脱氮效果，而外碳源的投加则直接增加了污水处理的成本。国内外许多污水厂在生物脱氮过程中加入甲醇作为外碳源，但甲醇存在着有毒性且价格昂贵的缺点，因此一些经济新型外加碳源的开发成为了众多研究者关注的热点。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理系统，包括生物絮凝吸附机构、固液分离机构、碳源储备机构和A2/O生物脱氮机构，所述生物絮凝吸附机构包括生物絮凝吸附池，所述固液分离机构包括初级沉淀机构和二级沉淀机构，所述生物絮凝吸附池的一端连接有污水进水端，其输出端与初级沉淀机构连接，所述初级沉淀机构的固体输出端与碳源储备机构连接，其液体输出端与A2/O生物脱氮机构连接，所述A2/O生物脱氮机构的输出端与二级沉淀机构连接，所述二级沉淀机构的输出端向外排出处理后的污水。
作为本发明的进一步优化方案，所述A2/O生物脱氮机构包括厌氧池、缺氧池和好氧池，且各池内均装有混合液，所述初级沉淀机构包括初级斜板沉淀池，所述初级斜板沉淀池的液体输出端与厌氧池连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述碳源储备机构包括ABR水解酸化池和碳源储备区，所述ABR水解酸化池的输入端与所述初级斜板沉淀池的固体输出端连接，所述碳源储备区的输出端分别连接厌氧池和缺氧池。
作为本发明的进一步优化方案，所述二级沉淀机构包括二级斜板沉淀池，所述二级斜板沉淀池的固体输出端与厌氧池连接，其输入端与好氧池的输出端连接;所述好氧池的输出端还与生物絮凝吸附池连接，用于输送混合液。
作为本发明的进一步优化方案，所述好氧池的输出端还与缺氧池的输入端连接，用于二者之间混合液的内循环。
一种如上述任一所述系统的单污泥生物絮凝吸附-水解酸化-生物脱氮污水处理方法，包括以下步骤：
步骤S1：污水的生物絮凝吸附
将污水引入生物絮凝吸附池，在混合液回流、曝气搅拌的条件下发生生物絮凝吸附反应;
步骤S2：碳源的储备
将步骤S1中经过生物絮凝吸附反应的污水经初级斜板沉淀池固液分离，分离出的固体污泥输入至ABR水解酸化池内进行产酸发酵后，收集于碳源储备区;
步骤S3：污水的A2/O生物脱氮处理
将步骤S2中分离的液体污水泵入厌氧池并依次经缺氧池和好氧池中，在缺氧池中通入上述碳源及好氧池与缺氧池混合液回流的基础上进行强化脱碳反应，最终由二级斜板沉淀池将污泥回流至厌氧池并输出处理后的污水。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S1中生物絮凝吸附池中的溶氧量为0.2mg/L，且进入生物絮凝吸附池中的混合液与污水的体积比为1:2。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S2ABR水解酸化池的水力停留时间为10h，所述ABR水解酸化池内的污泥龄为3d。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S3中碳源与污水的投加比为1:2-4，所述污泥的回流比为80%，所述混合液回流比为300%，且好氧池中的溶氧量为2-3mg/L。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S3中的厌氧池、缺氧池和好氧池中的水力停留时间分别为2h、2h和8h，A2/O生物脱氮处理的污泥龄为15d。
发明原理：本发明对污水中的氮的去除，主要是通过A2/O生物脱氮处理中的反硝化的作用。缺氧池中，厌氧池的出水与好氧池内循环混合液一起，在添加水解酸化液作为优质碳源的条件下，进行反硝化脱氮;此外，磷的去除，主要是在生物脱氮处理中通过聚磷菌的厌氧释磷、好氧过度吸磷作用;还有，通过反硝化除磷，利用A2/O区中厌氧/缺氧交替环境，可以驯化培养出一类以NO-3作为最终电子受体的反硝化聚磷菌(简称DPB)为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。
本发明的有益效果在于：
1)本发明将生物絮凝吸附工艺、A2/O工艺与水解酸化工艺有机组合起来，既能高效去除污水中各种形态有机物，又能有效解决传统脱氮工艺中碳源不足的问题并且通过控制反应条件，还可以达到同步脱氮除磷、反硝化除磷等效果;
2)本发明可去除污水中各种形态有机物，包括颗粒和胶体物质的去除，主要是在絮凝吸附区完成，生活污水与好氧池回流的混合液一起进入生物絮凝吸附池微氧搅拌混合，通过絮凝、吸附作用去除颗粒及胶体形态污染物;
3)本发明可去除污水中的溶解性有机物，且贯穿全程，主要是在A2/O生物脱氮处理中进行，在厌氧池中，聚磷菌厌氧释磷的同时将污水中的易降解有机物摄入细胞内;在缺氧池中，反硝化菌利用原污水中溶解性有机物作为内碳源，反硝化脱氮;在好氧池中，通过曝气，污水中溶解性有机物被好氧细菌作为营养消耗;
4)本发明可去除污水中的难降解有机物，主要是在水解酸化区，在水解酸化池中，生物絮凝吸附污泥中颗粒和胶体有机物以及部分难降解有机物通过水解酸化作用变成小分子易降解有机酸，作为优质碳源;
5)本发明与传统活性污泥法曝气池相比较，可以有效减少曝气池容积，因为本工艺中COD的去除主要依靠生物絮凝吸附区的絮凝吸附作用、厌氧池中聚磷菌利用有机物合成体内PHB进行厌氧释磷、缺氧池中反硝化脱氮反应对有机物的利用，而到了好氧池污水中所剩有机物已近很少，因此仅需较少的曝气容积以满足硝化反应所需水力停留时间即可;
6)本发明中A2/O生物脱氮处理中的厌氧-缺氧交替的环境很容易实现反硝化除磷反应，可根据需要，通过连续流生物絮凝吸附和水解酸化工艺产生连续不断的内碳源，分别供给至厌氧池和缺氧池，为厌氧池释磷和缺氧池反硝化除磷，提供了有力的碳源保障;
7)本发明方法简单，稳定性高，设计合理，便于实现。（发明人刘绍根;宋颖;吴涛;吴丹丹;周安澜;叶秋月;张赛楠;孙孝天）