公布日：2023.11.03
申请日：2023.09.11
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
一种城市污水自动耦合脱氮系统及方法，系统包括通过管道依次连通设置的厌氧池、反硝化区、好氧曝气区、二沉池及回流组件；反硝化区至少包括一级反硝化区和二级反硝化区，回流组件包括内回流管及污泥回流管，污泥回流管的两端分别与所述二沉池及厌氧池进口连通；内回流管的两端分别与所述好氧曝气区出口及所述一级反硝化区进口连通。本发明系统及方法能够根据进水COD的水平，自动调节各种新型硝化反硝化反应出现的次序，自动耦合控制厌氧氨氧化发生的比例，最大限度的利用原水中的碳源。不外加碳源，自然剩余污泥量少，同时节约了大量的碳源费用，明显降低污水处理厂的运营成本，并且整个系统工艺和常规的A2O工艺接近，流程简单，存量污水处理厂改造难度小。
权利要求书
1.一种城市污水自动耦合脱氮系统，其特征在于，包括通过管道依次连通设置的厌氧池、反硝化区、好氧曝气区、二沉池及回流组件；所述厌氧池连接有城市污水进水管；所述二沉池连接有出水管，其特征在于，所述反硝化区包括多级，至少包括：一级反硝化区和二级反硝化区，所述回流组件包括内回流管及污泥回流管，其中，所述污泥回流管的两端分别与所述二沉池及所述厌氧池进口连通；所述内回流管的两端分别与所述好氧曝气区出口及所述一级反硝化区进口连通，所述一级反硝化区对经所述厌氧池的出水以及通过所述内回流管从所述好氧曝气区回流过来的混合液进行部分反硝化、短程反硝化或常规反硝化；所述二级反硝化区内安装能富集世代时间较长厌氧氨氧化细菌的填料，用于对一级反硝化区反硝化之后的污水进行厌氧氨氧化反应。
2.根据权利要求1所述的城市污水自动耦合脱氮系统，其特征在于，所述一级反硝化区包括一至二级串联的反硝化池，所述二级反硝化区包括一至二级串联的反硝化池。
3.一种基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，基于权利要求1~2中任一所述城市污水自动耦合脱氮系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、经预处理的生活污水进入所述厌氧池进行生物释磷；步骤S2、所述厌氧池中的释磷液进入所述一级反硝化区进行部分反硝化、短程反硝化以及常规反硝化，同时消耗相应比例的COD；步骤S3、所述一级反硝化区的出水进入二级反硝化区进行厌氧氨氧化；步骤S4、所述二级反硝化区的出水进入好氧曝气区进行脱碳反应、氨氮硝化，将NH3氧化为NO2-和NO3-，所述好氧曝气区的出水一部分经所述内回流管进入所述一级反硝化区的进口，实现部分反硝化、短程反硝化以及常规反硝化再进入二级反硝化区进行厌氧氨氧化；另一部分进入所述二沉池进行泥水分离；步骤S5、所述二沉池中的上清液达标出水，部分污泥经过所述污泥回流管进入所述厌氧池。
4.根据权利要求3所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，其特征在于，步骤S1中，所述预处理为经格栅、沉沙物化处理将城市污水中大块悬浮物进行去除。
5.根据权利要求3所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，其特征在于，步骤S2中，当污水中碳源水平很充足，即C:N在6以上时，首先在一级反硝化区完成部分反硝化、短程反硝化、常规反硝化反应，厌氧氨氧化不会发生，相应的在好氧曝气区会存在脱碳区、氨氮硝化区；二级反硝化区进行的也是常规反硝化反应；当污水中碳源水平处在较低状态，即C:N在2-6之间时，多级反硝化池内按照部分反硝化、短程反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化的次序自动进行，在有碳源的情况下，首先进行部分反硝化、短程反硝化和常规反硝化，碳源消耗殆尽时自动进行厌氧氨氧化；当污水中碳源水平极低，即C:N在2-0.6之间时，一级反硝化区内只进行部分反硝化，然后直接进入二级反硝化区进行厌氧氨氧化反应。
6.根据权利要求2~4中任一所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，其特征在于，步骤S1中，处理的生活污水COD浓度为60~500mg/L；处理的生活污水NH3-N浓度为25~80mg/L。
7.根据权利要求2所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，其特征在于，当所述一级反硝化区采用常规活性污泥法时，污泥负荷按照0.01-0.05kgNO3-/kgMLSS·d进行计算，污泥浓度不超过4000mg/L；当所述一级反硝化区内安装固定型填料时，填料安装密度控制在65-75%，填料的计算比表面积不超过180m2/m3，面积负荷不超过2gNO3-/m2·d；安装固定型填料时相应的在反硝化池底布置穿孔管曝气系统，定期间歇开启，起搅拌作用，促进填料上微生物的更新，曝气强度为2.5-4m3/m2·h之间；当所述一级反硝化区投加悬浮型填料时，投配率控制在20-55%之间，填料的比表面积在400-800m2/m3之间，面积负荷不超过2gNO3-/m2·d，池内设计为全混型反应器，池底或出水口处设置填料拦截设备，过水孔径20mm，过水流速控制在20-50m3/m2·h。
8.根据权利要求4所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，其特征在于，所述二级反硝化区里进行厌氧氨氧化反应，此时在池内增设填料，填料采用固定型填料或悬浮型填料；安装固定型填料时，填料安装密度控制在30-75%，填料的计算比表面积不超过180m2/m3，面积负荷不超过2gNO2-/m2·d；安装固定型填料时在池底布置穿孔管曝气系统，定期间歇开启，起搅拌作用，促进填料上微生物的更新；曝气强度为2.5-4m3/m2·h之间；投加悬浮型填料时，投配率控制在20-55%之间，填料的比表面积在400-800m2/m3之间，面积负荷不超过2gNO2-/m2·d，池内设计为全混型反应器，池底或出水口处设置填料拦截设备，过水孔径不超过20mm，过水流速控制在20-50m3/m2·h。
9.根据权利要求4所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，其特征在于，步骤S4中，所述好氧曝气区内回流比为100%-300%。
10.根据权利要求4所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，其特征在于，步骤S5中，所述二沉池污泥回流比为50%-150%。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种城市污水自动耦合脱氮系统，该系统及方法能够根据进水COD的水平，自动调节各种新型硝化反硝化技术出现的次序和比例，自动耦合控制厌氧氨氧化发生的比例，最大限度的利用原水中的碳源，在城市生活污水处理厂各种C：N比的情况下均无需外加碳源。由于采用了多级反硝化技术，TN去除效果更好，抗冲击负荷能力更强，出水水质稳定。由于不外加碳源，自然剩余污泥量少，同时还节约了大量的碳源，明显降低污水处理厂的运营成本。整个系统和常规的A2O工艺接近，流程简单，新厂建设容易，存量污水处理厂改造难度小。几种新型硝化反硝化反应之间自动耦合，无需人工调节，操作管理简单。
为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种城市污水自动耦合脱氮系统，包括通过管道依次连通设置的厌氧池、反硝化区、好氧曝气区、二沉池及回流组件；所述厌氧池连接有城市污水进水管；所述二沉池连接有出水管，所述反硝化区包括多级，至少包括：一级反硝化区和二级反硝化区，所述回流组件包括内回流管及污泥回流管，其中，所述污泥回流管的两端分别与所述二沉池及所述厌氧池进口连通；所述内回流管的两端分别与所述好氧曝气区出口及所述一级反硝化区进口连通，所述一级反硝化区对经所述厌氧池的出水以及通过所述内回流管从所述好氧曝气区回流过来的混合液进行部分反硝化、短程反硝化或常规反硝化；所述二级反硝化区内安装能富集世代时间较长厌氧氨氧化细菌的填料，用于对一级反硝化区反硝化之后的污水进行厌氧氨氧化反应。
所述一级反硝化区包括一至二级串联的反硝化池，所述二级反硝化区包括一至二级串联的反硝化池。
本发明进一步公开了一种基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化自动耦合工艺处理城市污水的方法，包括以下步骤：步骤S1、经预处理的生活污水进入所述厌氧池进行生物释磷；步骤S2、所述厌氧池中的释磷液进入所述一级反硝化区进行部分反硝化、短程反硝化以及常规反硝化，同时消耗相应比例的COD；步骤S3、所述一级反硝化区的出水进入二级反硝化区进行厌氧氨氧化；步骤S4、所述二级反硝化区的出水进入好氧曝气区进行脱碳反应、氨氮硝化，将NH3氧化为NO2-和NO3-，所述好氧曝气区的出水一部分经所述内回流管进入所述一级反硝化区的进口，实现部分反硝化、短程反硝化以及常规反硝化再进入二级反硝化区进行厌氧氨氧化；另一部分进入所述二沉池进行泥水分离；步骤S5、所述二沉池中的上清液达标出水，部分污泥经过所述污泥回流管进入所述厌氧池。
步骤S1中，所述预处理为经格栅、沉沙物化处理将城市污水中大块悬浮物进行去除。
步骤S2中，当污水中碳源水平很充足，即C:N在6以上时，首先在一级反硝化区完成部分反硝化、短程反硝化、常规反硝化反应，厌氧氨氧化不会发生，相应的在好氧区会存在脱碳区、氨氮硝化区；二级反硝化区进行的也是常规反硝化反应；当污水中碳源水平处在较低状态，即C:N在2-6之间时，多级反硝化池内按照部分反硝化、短程反硝化、常规反硝化、厌氧氨氧化的次序自动进行，在有碳源的情况下，首先进行部分反硝化、短程反硝化和常规反硝化，碳源消耗殆尽时自动进行厌氧氨氧化；当污水中碳源水平极低，即C:N在2-0.6之间时，一级反硝化区内只进行部分反硝化，然后直接进入二级反硝化区进行厌氧氨氧化反应。
步骤S1中，处理的生活污水COD浓度为60~500mg/L；处理的生活污水NH3-N浓度为25~80mg/L。
当所述一级反硝化区采用常规活性污泥法时，污泥负荷按照0.01-0.05kgNO3-/kgMLSS·d进行计算，污泥浓度不超过4000mg/L；当所述一级反硝化区内安装固定型填料时，填料安装密度控制在65-75%，填料的计算比表面积不超过180m2/m3，面积负荷不超过2gNO3-/m2·d；安装固定型填料时相应的在反硝化池底布置穿孔管曝气系统，定期间歇开启，起搅拌作用，促进填料上微生物的更新，曝气强度为2.5-4m3/m2·h之间；当所述一级反硝化区投加悬浮型填料时，投配率控制在20-55%之间，填料的比表面积在400-800m2/m3之间，面积负荷不超过2gNO3-/m2·d，池内设计为全混型反应器，池底或出水口处设置填料拦截设备，过水孔径20mm，过水流速控制在20-50m3/m2·h。
所述二级反硝化区里进行厌氧氨氧化反应，此时在池内增设填料，填料采用固定型填料或悬浮型填料；安装固定型填料时，填料安装密度控制在30-75%，填料的计算比表面积不超过180m2/m3，面积负荷不超过2gNO2-/m2·d；安装固定型填料时在池底布置穿孔管曝气系统，定期间歇开启，起搅拌作用，促进填料上微生物的更新；曝气强度为2.5-4m3/m2·h之间；投加悬浮型填料时，投配率控制在20-55%之间，填料的比表面积在400-800m2/m3之间，面积负荷不超过2gNO2-/m2·d，池内设计为全混型反应器，池底或出水口处设置填料拦截设备，过水孔径不超过20mm，过水流速控制在20-50m3/m2·h。
步骤S4中，所述好氧曝气区内回流比为100%-300%。
步骤S5中，所述二沉池污泥回流比为50%-150%。
（发明人：吉宏;周培国;杨小丽;彭祥）