公布日：2022.12.09
申请日：2022.10.21
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C08B37/04(2006.01)I;C02F1/56(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/78(2006.01)N;C02F3/10(2006.01)N;
C02F3/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种强化污水生物脱氮的处理方法，涉及环境保护污水处理技术领域。该方法将污水经过细格栅、调节池、反应池、初沉池、改良型A2O池、二沉池、絮凝池、终沉池、反硝化滤池、臭氧催化氧化池、曝气生物滤池、消毒池、排放口的工艺处理，得到的出水达到准IV类标准；且本发明还在处理过程中以3‑氨基‑5‑羟基吡唑改性的PVA多相聚合物作为填料，以异丙基缩水甘油醚改性的海藻酸钠作为助凝剂，进一步提升了污水中的生物脱氮效果。
权利要求书
1.一种强化污水生物脱氮的处理方法，包括：将污水经过细格栅、调节池、反应池、初沉池、改良型A2O池、二沉池、絮凝池、终沉池、反硝化滤池、臭氧催化氧化池、曝气生物滤池、消毒池、排放口，使得处理出水达到准IV类标准；其特征在于，所述改良型A2O池采用改良型A2O工艺；所述改良型A2O工艺包含厌氧、缺氧、好氧工艺；所述好氧工艺中添加改性PVA多相聚合物填料或PVA多相聚合物填料；所述改性PVA多相聚合物填料由3-氨基-5-羟基吡唑改性PVA多相聚合物填料而得。
2.根据权利要求1所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法，其特征在于：所述出水中NH3-N去除率≥94.5%。
3.根据权利要求1所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法，其特征在于：所述出水中TN去除率≥85.2%。
4.根据权利要求1所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法，其特征在于：所述PVA多相聚合物填料孔隙率＞95%。
5.根据权利要求1所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法，其特征在于：所述絮凝池中添加混凝剂和助凝剂。
6.根据权利要求5所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法，其特征在于：所述混凝剂包含有机高分子混凝剂。
7.根据权利要求5所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法，其特征在于：所述混凝剂加入量为1-8mg/L。
8.根据权利要求5所述的一种强化污水生物脱氮的处理方法，其特征在于：所述混凝剂与助凝剂的质量比为1:0.3-0.35。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强化污水生物脱氮的处理方法，经该方法处理得到的出水中的NH3-N、TN浓度明显优于排放标准要求，且出水水质稳定。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种强化污水生物脱氮的处理方法，包括：将污水经过细格栅、调节池、反应池、初沉池、改良型A2O池、二沉池、絮凝池、终沉池、反硝化滤池、臭氧催化氧化池、曝气生物滤池、消毒池、排放口，该工艺组合完全能够满足污水处理目标，使最终处理出水达到准IV类标准；上述改良型A2O池采用改良型A2O工艺；上述改良型A2O工艺包含厌氧、缺氧、好氧工艺；上述好氧工艺中添加改性PVA多相聚合物填料或PVA多相聚合物填料；上述改性PVA多相聚合物填料由3-氨基-5-羟基吡唑改性PVA多相聚合物填料而得。
本发明在污水生物脱氮生化系统中采用改良型A2O工艺，污染物首先在厌氧状态下将难降解的大分子的有机物分解成容易降解的小分子有机物，然后进入“缺氧-好氧”工艺，在较高溶解氧的条件下被微生物氧化分解为二氧化碳和水，实现污染物的降解，同时通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮，好氧池混合液再回流到缺氧池，在反硝化菌的作用下实现脱氮。为强化生化处理能力，好氧池内投加PVA多相聚合物填料，来增加微生物浓度，提高生物脱氮能力。
具体地，上述出水中NH3-N去除率≥94.5%；更优地，上述出水中NH3-N去除率≥97.7%。
具体地，上述出水中TN去除率≥85.2%；更优地，上述出水中TN去除率≥90.6%。
具体地，改良型A2O池生化出水进入二沉池进行固液分离，出水进入絮凝池，沉淀污泥回流到调节池及厌氧池，剩余污泥进入污泥浓缩池。
具体地，根据二沉池出水总磷浓度，在絮凝池中加入混凝剂和助凝剂，进一步去除废水中的含磷物质，絮凝出水进入终沉池，经过斜管沉淀后出水依次进入反硝化滤池、臭氧氧化池、曝气生物滤池，沉淀污泥进入污泥浓缩池。
具体地，反硝化滤池、臭氧氧化池、曝气生物滤池作为出水TN、CODCr达标的保障措施，根据运行情况选择开启；曝气生物滤池出水进入消毒池，经消毒后达标排放。
具体地，生化剩余污泥进入调节池，通过初沉池排除，初沉池污泥、终沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩后用泵提升进入污泥调理池，经加药调质后采用高压隔膜厢式压滤机压榨脱水，脱水后的干泥外运处置。
本发明还公开了一种改性PVA多相聚合物填料的制备方法，采用丁二酸酐对PVA多相聚合物填料中的PVA进行羧酸化，再与3-氨基-5-羟基吡唑进行酰胺反应，制得改性PVA多相聚合物填料。
本发明将3-氨基-5-羟基吡唑中的羟基引入到PVA侧链上，减少了对PVA多相聚合物填料氢键的破坏，同时改变了PVA分子链的规整结构，降低其结晶度，提高了PVA多相聚合物填料的稳定性能，且改性后分子链间的缠结增多，PVA多相聚合物填料表面的孔隙增加，进一步提升了PVA多相聚合物填料在污水处理中的脱氮效果。
具体地，上述改性PVA多相聚合物填料的制备方法，包括以下步骤：将PVA多相聚合物填料浸入含有丁二酸酐、三乙胺的乙醇溶液（浓度8-10wt%）中，表面交联反应5-6h，取出，丙酮洗涤，然后浸入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、3-氨基-5-羟基吡唑的乙醇溶液（浓度8-10wt%）中，反应5-6h，取出后用丙酮洗涤，干燥，制得改性PVA多相聚合物填料。
对本发明而言，上述PVA与丁二酸酐的质量比为1:0.1-0.15；PVA与三乙胺的质量比为1:0.02-0.03；PVA与3-氨基-5-羟基吡唑的摩尔比为1:0.05-0.0.08；1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐与3-氨基-5-羟基吡唑的摩尔比为1:0.8-1.2；N-羟基琥珀酰亚胺与3-氨基-5-羟基吡唑的质量比为1:0.8-1.2。
对本发明而言，上述PVA多相聚合物填料为PVA多相聚合物缩醛海绵体。
PVA多相聚合物生物填料是一种多相聚合物海绵体，条带形态悬挂式，其材质PVA多相聚合物缩醛海绵体具有亲水性、亲生物、惰性骨架、高强度、耐磨损、耐风化、耐化学性、表面粗糙、三维多孔、带正电荷、巨大比表面积、全体积反应器。
对本发明而言，上述PVA多相聚合物填料包含如下优点：（1）比表面积巨大：20000-35000m2/m3；（2）孔隙率大：空隙率＞95%；（3）容积负荷高；（4）亲生物性好：该填料通过添加对细胞有益的纳米矿物微粉和细菌活化因子（稀土合金微粉经化学活化，交联亲水亲生物高强度海绵体），经生物活化处理后能释放远红外线，菌群活力增强，饥饿感强以及适宜微生物系统生长的仿生水草条带形态，非常适宜微生物生长挂膜，藻菌共生的微观环境；（5）亲水性好：填料以PVA材质为骨架，填料载体材质含有大量高活性的羟基，其亲水基团作用显著；（6）运行不堵塞：由高强度亲水PVA树脂为主的多种高分子材料化学交联制成，具有亲水和亲生物性，与水结合后该填料会快速变成柔软的网格状海绵体，且柔韧性明显增强，确保了该填料长时间运行不堵塞；（7）安装拆除方便：悬挂式安装方式，简单方便为“半流化床工艺”：具有流化床和半流化床的优点且摒弃了二者缺点；（8）节能效果好：该填料半流化床工艺，具有气泡切割能力强且为亲水和亲生物的全体积反应器，溶解氧利用率增大，污水处理厂节能非常明显；（9）使用寿命长：该填料具有耐摩擦、耐酸碱、防堵塞、易清洗、强度大、拆和装方便等特点、使用时限可达10年以上。
PVA多相聚合物生物填料作为高效微生物载体，使得微生物大量的附着并固定于填料上，填料在水中呈均匀S型弯曲状，在水气力驱动剪切下，填料左右上下摆动范围为一米左右，形成半流化接触氧化方式，极大的提高了生物量，强化了填料上生物膜的更新。
对本发明而言，PVA多相聚合物生物填料悬挂量只占好氧池有效容积的5-10％说明填料投入产出比优。
对本发明而言，PVA多相聚合物生物填料安装方式包含有水安装和无水安装。有水安装采用悬挂式安装方式，无需停水停机，将呈帘片状的填料两端固定于池壁，垂直晾衣状安放在生化池污水中，此安装方式利于日后系统检修（安装拆除快捷）。无水安装可以选择固定式和悬挂式两种安装方式。
对本发明而言，上述PVA多相聚合物生物填料适用范围包含城镇污水处理厂的扩建新建、提质改造、强化处理等生化处理中的各个工段。除有效强化有机污染物、脱除氮磷的降解，还针对生化系统中的重金属、氯化物、酚类等有害物质的强化处理。
对本发明而言，上述絮凝池中添加混凝剂和助凝剂。
对本发明而言，上述混凝剂包含有机高分子混凝剂。
对本发明而言，上述混凝剂加入量为1-8mg/L。
对本发明而言，上述混凝剂与助凝剂的质量比为1:0.3-0.35。
对本发明而言，上述助凝剂包含改性海藻酸钠。
本发明还公开了一种改性海藻酸钠的制备方法，包括：采用异丙基缩水甘油醚与海藻酸钠进行醇羟基交联反应，制得改性海藻酸钠。
本发明采用异丙基缩水甘油醚与海藻酸钠中的羟基发生交联反应，分子之间通过醚键相连接，使得大分子链增长，分子质量变大，分子间作用力增强，交联后生成的醚键和分子中剩余的羟基都能形成氢键，进一步增强分子间的作用力，分子或链段之间相互缠绕更加紧密，使得助凝剂在污水处理方面效果更好。
具体地，上述改性海藻酸钠的制备方法，包括以下步骤：在海藻酸钠中加入水（配制浓度为2.5-3.5wt%），搅拌混合后，加入浓度为2-2.5wt%的氢氧化钠溶液，调节pH值至8-9，然后缓慢加入异丙基缩水甘油醚，在50-65℃，反应1.5-2h，完成后冷却至室温，加入浓度为2.5-3wt%的盐酸中和，然后加入无水乙醇直到出现絮状物且溶液完全呈水状，离心，干燥，制得改性海藻酸钠。
对本发明而言，上述海藻酸钠与异丙基缩水甘油醚的质量比为1:0.8-1.2。
本发明的有益效果包括：本发明在污水处理工艺中的好氧池中悬挂PVA多相聚合物生物填料，使得微生物大量的附着并固定于填料上，形成半流化接触氧化方式，材料表面所生长的生物量通常是传统活性污泥法的10-20倍，并且微生物与载体结合牢固，不易脱落，不易流失，不易堵塞的高负载的生物量，保证了生物流化床反应池去除污染物的高效和稳定。由于填料是亲水、亲生物材质，在运行过程中，填料内部与外部会真正形成溶解氧梯度，能够将水中难降解的大分子有机物转化成小分子有机物，故而形成在同一个反应器当中同时发生氨氧化、硝化和反硝化联合作用，有力的保证了氨氮、总氮的高效去除。氨氮硝化反硝化过程存在短程硝化反硝化和全程硝化反硝化过程两种，添加PVA多相聚合物生物填料以后，同时存在同步硝化反硝化和短程硝化反硝化，节省碳源和碱度。短程同时硝化反硝化生物脱氮过程，除了具备同时生物脱氮过程的一系列优点外，与全程硝化反硝化相比，还具备较高的反硝化速率，且硝化阶段可减少25%左右的供氧量。另外，由于生化系统投加了比表面积巨大、亲水性、亲生物、填料水结合后会快速变成柔软且柔韧性明显增强的蜂窝状海绵体结构PVA多相聚合物生物填料，使得生化系统内微生物体量巨大，更耐冲击，出水也更稳定。
因此，本发明提供了一种强化污水生物脱氮的处理方法，经该方法处理得到的出水中的NH3-N、TN浓度明显优于排放标准要求，且出水水质稳定。
（发明人：周昱冉;胡丁根;沙力争）