公布日：2022.07.05
申请日：2022.04.19
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种AOA耦合高效自养脱氮水处理方法与系统，属于污水处理技术领域。该方法包括：待处理污水进入厌氧区，厌氧区出水进入碳提取区；在碳提取区中所得上清液进入自养IFAS区，所得污泥从碳提取区输送到缺氧IFAS区；自氧IFAS区出水进入自养菌回收区，自养IFAS区脱落生物膜回流至自养IFAS区，缺氧IFAS区出水进入二沉区。污泥超越管路保证了普通活性污泥不经过自养IFAS区，既有利于厌氧氨氧化菌富集，也从根本上避免了普通活性污泥中内碳源的损耗。自养菌回收区保证了自养IFAS区脱落生物膜的回收，实现了自养脱氮功能菌群的平衡。本发明方法具有脱氮效果优、硝化效果优及占地省等优点。
权利要求书
1.一种AOA耦合高效自养脱氮水处理方法，其特征在于，依次包括以下步骤：a、将待处理污水通入厌氧区，通过厌氧区主要进行活性污泥内碳源的合成及磷素释放，厌氧区HRT为1-2h；b、厌氧区出水进入连接在其后的碳提取区；在碳提取区对厌氧区的泥水混合液进行强化固液分离，分离所得上清液进入连接在碳提取区之后的自养IFAS区，分离所得污泥从碳提取区底部的出口端排出，经过连接有污泥超越泵的管路将其输送到缺氧IFAS区，将COD以活性污泥形式转移至缺氧IFAS区；通过向碳提取区投加磁粉来分离泥水混合液；所述的碳提取区的HRT为0.4-0.6h，表面水力负荷≥5m3/m2/h，固体通量≥20kg/m2/h，出水SS≤50mg/L，COD损失率＜30%；c、自养IFAS区通过投加悬浮级载体，在生物膜外层和内层分别富集好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，自养IFAS区满足：氨氧化率为80-90%，同时出水亚氮≥2mg/L；若不满足上述条件时，通过投加5mg/L盐酸羟胺予以实现，待系统亚氮浓度≥4mg/L时停止投加；同时将自养IFAS区悬浮载体生物膜厚度控制在400-1000μm；所述的自养IFAS区按照设计硝化HRT的80-90%设计，通过拦截筛网设置分级≥2级，最后一级出水SS≤150mg/L；d、自养IFAS区出水进入自养菌回收区，开启连接在自养菌回收区和自养IFAS区之间污泥内回流管路上的污泥内回流泵，回流比为10%-20%，污泥从自养菌回收区回流至自养IFAS区，出水上清液进入缺氧IFAS区；所述的自养菌回收区HRT为0.2-0.4h，通过向其中投加磁粉强化出水SS沉降效果，确保出水SS≤50mg/L；e、缺氧IFAS区进行内源短程反硝化-厌氧氨氧化反应和内源反硝化除磷。
2.根据权利要求1所述的一种AOA耦合高效自养脱氮水处理方法，其特征在于：所述的自养IFAS区和缺氧IFAS区的悬浮载体有效比表面积≥620m2/m3，空隙率＞90%，30%≤填充率＜67%，自养IFAS区和缺氧IFAS区的悬浮载体密度均为0.97-1.03g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种AOA耦合高效自养脱氮水处理方法，其特征在于：在所述的自养IFAS区、缺氧IFAS区的出水端均设置有拦截筛网。
4.根据权利要求1所述的一种AOA耦合高效自养脱氮水处理方法，其特征在于：在所述的自养IFAS区的底部安装有曝气管路，在所述的厌氧区、缺氧IFAS区安装有潜水搅拌器。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种AOA耦合高效自养脱氮水处理方法，其对现有AOA污水处理工艺进行重新设计，通过厌氧区实现内碳源的合成及聚磷的水解，通过碳提取区实现厌氧区混合液的泥水分离，上清液进入自养IFAS区，污泥由碳提取区转移至缺氧IFAS区，在自养IFAS区通过投加悬浮载体，在生物膜外层和内层分别富集好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)，自养菌回收区设置污泥自回流管路，使上清液进入缺氧IFAS区，污泥由自养菌回收区底部流向自养IFAS区进水端，实现对于自养IFAS区核心菌种的回收。该方法作为一个整体，具有脱氮效果优、硝化效果优及占地省等优点。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种AOA耦合高效自养脱氮水处理方法，依次包括以下步骤：
a、将待处理污水通入厌氧区，通过厌氧区主要进行活性污泥内碳源的合成及磷素释放，厌氧区HRT为1-2h；
b、厌氧区出水进入连接在其后的碳提取区；在碳提取区对厌氧区的泥水混合液进行强化固液分离，分离所得上清液进入连接在碳提取区之后的自养IFAS区，分离所得污泥从碳提取区底部的出口端排出，经过连接有污泥超越泵的管路将其输送到缺氧IFAS区，将COD以活性污泥形式转移至缺氧IFAS区；
所述的碳提取区的HRT为0.4-0.6h，表面水力负荷≥5m3/m2/h，固体通量≥20kg/m2/h，出水SS≤50mg/L，COD损失率＜30％；
c、自养IFAS区通过投加悬浮级载体，在生物膜外层和内层分别富集好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，自养IFAS区满足：氨氧化率为80-90％，同时出水亚氮≥2mg/L；
若不满足上述条件时，通过投加5mg/L盐酸羟胺予以实现，待系统亚氮浓度≥4mg/L时停止投加；同时将自养IFAS区悬浮载体生物膜厚度控制在400-1000μm；
所述的自养IFAS区按照设计硝化HRT的80-90％设计，通过拦截筛网设置分级≥2级，最后一级出水SS≤150mg/L；
d、自养IFAS区出水进入自养菌回收区，开启连接在自养菌回收区和自养IFAS区之间污泥内回流管路上的污泥内回流泵，回流比为10％-20％，污泥从自养菌回收区回流至自养IFAS区，出水上清液进入缺氧IFAS区；
所述的自养菌回收区HRT为0.2-0.4h，通过向其中投加磁粉强化出水SS沉降效果，确保出水SS≤50mg/L；
e、缺氧IFAS区进行内源短程反硝化-厌氧氨氧化反应和内源反硝化除磷。
上述技术方案直接带来的有益技术效果为：
通过碳提取区可实现超快的泥水分离效果，上清液进入自养IFAS区，污泥超越进入缺氧IFAS区；脱氮由自养IFAS区和缺氧IFAS区共同承担，且主脱氮区采用泥膜复合工艺，可降低缺氧IFAS区脱氮压力，活性污泥通过超越进入缺氧IFAS区，避免了普通活性污泥中内碳源的损耗，可维持高效的脱氮效果。
作为本发明的一个优选方案，所述的自养IFAS区和缺氧IFAS区的悬浮载体有效比表面积≥620m2/m3，空隙率＞90％，30％≤填充率＜67％，自养IFAS区和缺氧IFAS区的悬浮载体密度均为0.97-1.03g/cm3。
作为本发明的另一个优选方案，在所述的自养IFAS区、缺氧IFAS区的出水端均设置有拦截筛网。
进一步优选，在所述的自养IFAS区的底部安装有曝气管路，在所述的厌氧区、缺氧IFAS区安装有潜水搅拌器。
本发明的另一目的在于提供一种AOA耦合高效自养脱氮水处理处理系统，所述的反应池依次划分为厌氧区、碳提取区、自养IFAS区、自养菌回收区、缺氧IFAS区及二沉区；
所述的碳提取区的底部的出口端连接有污泥超越管路，所述的污泥超越管路的另一端连接在所述的缺氧IFAS区，通过所述的污泥超越管路将碳提取区沉降所得污泥输送至缺氧IFAS区的底部；
所述的二沉区的出口端设置有污泥外回流管路，所述的污泥外回流管路的另一端连接在所述的厌氧区，通过所述的污泥外回流管路将二沉区所得部分污泥回流至厌氧区；
所述的自养IFAS区和自养菌回收区设置有污泥内回流管路，通过所述的污泥内回流管路将自养IFAS区脱落生物膜从自养菌回收区回流至自养IFAS区；
所述的厌氧区用于对活性污泥内碳源的合成及磷素进行释放，所述的厌氧区的HRT为1-2h；
所述的碳提取区的HRT为0.4-0.6h，表面水力负荷≥5m3/m2/h，固体通量≥20kg/m2/h，出水SS≤50mg/L，COD损失率＜30％；
所述的自养IFAS区按照设计硝化HRT的80-90％设计，通过拦截筛网设置分级≥2级，最后一级出水SS≤150mg/L；
所述的自养菌回收区HRT为0.2-0.4h；通过投加磁粉强化出水SS沉降效果，保证出水SS≤50mg/L；
所述的缺氧IFAS区按照设计硝化HRT的20-30％设计。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
1)脱氮效果优，脱氮由自养IFAS区和缺氧IFAS区共同承担。首先，主脱氮区采用泥膜复合工艺，将短程硝化与厌氧氨氧化耦合于同一反应器中进行脱氮，起到削减氮素负荷的作用，降低了缺氧区脱氮压力；其次，通过对厌氧区后的碳提取区艺实现泥水分离，保证了普通活性污泥不经过自养IFAS区，既有利于厌氧氨氧化菌富集，也从根本上避免了普通活性污泥中内碳源的损耗，为缺氧IFAS区实现高效的内源反硝化脱氮除磷效果奠定了基础；最后，缺氧IFAS区采用泥膜复合工艺，通过短程反硝化与厌氧氨氧化进行脱氮，可以进一步降低脱氮对于碳源的限制。最低可在进水C/N≤2的基础上实现出水TN稳定低于10mg/L，优化运行后可进一步降至5mg/L。
2)脱氮效果稳定，针对自养IFAS区厌氧氨氧化难以长期稳定运行，通过大量试验研究，形成了基于污泥自回流平衡自养脱氮功能菌群，羟胺投加维持系统稳定高效，生物膜厚度控制实现高效传质传氧，有效的保证了其脱氮效果。
3)硝化效果优，针对活性污泥系统硝化效率低的问题，氨氮去除由自养IFAS区和缺氧IFAS区共同承担，自养IFAS区通过短程硝化与厌氧氨氧化实现主要的脱氨功能，而缺氧IFAS区针对自养IFAS区出水携带的少量氨氮及污泥超越导致的部分氨氮，同时耦合短程反硝化进行针对性脱氮，可实现系统氨氮去除率>95％，通过优化调整可实现出水氨氮<0.5mg/L。
4)占地省，主脱氨区和脱氮区均由自养IFAS区承担，其采用基于污泥自回流的IFAS工艺，负荷更高，而缺氧IFAS区采用泥膜复合工艺，其处理负荷也较传统活性污泥法更高，从而起到显著的节地效果，整个工艺流程合计HRT仅需传统污水处理工艺HRT的60％以下。
（发明人：吴迪;韩文杰;王玉敏;顾瑞环;周家中;田海成;杜强强;杨忠启;纪庚好;徐康康）