一种污水自养脱氮处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种污水自养脱氮处理装置，该装置包括预脱硝反应器、短程硝化反应器、调节池、厌氧氨氧化反应器；所述预脱硝反应器、短程硝化反应器、调节池、厌氧氨氧化反应器通过进水主管路依次连接，所述预脱硝反应器与调节池之间设有可将预脱硝反应器的出水导入调节池的进水支路，所述厌氧氨氧化反应器与预脱硝反应器之间设有可将厌氧氨氧化反应器的出水回流至预脱硝反应器的回流管路。本实用新型通过结合短程硝化反应器与厌氧氨氧化反应器处理城市污水，为低氨氮污水处理提供了一套高效、低耗、低成本的污水处理装置。
【专利说明】 一种污水自养脱氮处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于生活污水处理领域，具体涉及一种污水自养脱氮处理装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展、城镇化建设的不断扩大，水环境污染态势加剧，水环境质量恶化严重影响人们的正常生活。随着城市排水管网覆盖率、污水收集率的日益提高，提高城市污水处理厂出水水质成为当前急需解决的问题。现有城市污水处理厂对于污水中氮的去除仍以传统的全程生物硝化/反硝化为主，存在效率低、能耗物耗高、剩余污泥量大等缺点；且随着人们生活水平的提高，污水中C/N的比例愈来愈低，污水中可利用碳源难以满足生物脱氮的需求，为取得满意的出水效果必然依赖于外加碳源，相应大大提高了污水处理成本。目前，随着对氮转化途径认识的深入，研究者们提出了一些新的生物脱氮理论，如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等，相比传统生物脱氮而言，短程硝化仅需将氨氮氧化至亚硝酸盐状态，节省了对氧的需求量、降低了能耗；而厌氧氨氧化作为自养微生物脱氮过程，与传统的生物脱氮工艺相比，它仅需将污水中的部分氨氮氧化至亚硝态氮，而后分别以氨氮和亚硝态氮为电子供体和受体，完成氮的去除，该技术具有不需要外加有机碳源、污泥产量少、不需曝气、节省运行费用、不需要酸碱中和剂、无二次污染等优点。因此，短程硝化-厌氧氨氧化技术自发现之初便备受青睐，随着污水处理领域对高效低耗工艺的需求，该技术越来越受到人们的关注。
[0003]当前实现短程硝化-厌氧氨氧化脱氮的主要工艺方法有:CN103172175A公开了一种同步短程硝化与生物膜式厌氧氨氧化的方法及装置，该方法通过设置同步短程硝化与生物膜式厌氧氨氧化、反应器、沉淀池；污水进入同步短程硝化与生物膜式厌氧氨氧化反应器，反应器内先投加短程硝化污泥，并控制反应器温度在30?34 °C，溶解氧0.9?1.4mg/L ；在出水亚硝酸盐累积率>70%时,加入厌氧氨氧化污泥填料,然后减小溶解氧,使得溶解氧浓度为0.5、.8mg/L ;反应器出水进入沉淀池，经沉淀后出水，实现污水脱氮。该方法的处理对象氨氮浓度为25(T450mg/L，并且该方法中亚硝化的实现是通过接种短程硝化污泥的手段，而后再进行厌氧氨氧化，其处理后出水氨氮<50mg/L。
[0004]CN1927739A公开了一种短程硝化-厌氧氨氧化序批式生物膜脱氮运行方式及装置，通过实时控制反应容器内污水的温度和高频率曝气-缺氧交替的限制性曝气方式抑制亚硝酸盐氧化菌和反硝化菌的生长，实现了短程硝化和厌氧氨氧化的快速启动；该方法主要是建立氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌的共生，通过限制性曝气方式，实现污水中氮的去除。该装置主要针对氨氮浓度为215?498.5mg/L的高氨氮废水,且其处理后出水中的氨氮浓度为28mg/L，处理后的出水仍含有较高浓度的氨氮。
[0005]CN102557356A公布了一种半短程硝化/厌氧氨氧化城市污水脱氮除磷工艺和方法，其包括顺序串联的原水水箱、除有机物SBR反应器、第一调节水箱、半短程硝化SBR反应器、第二调节水箱和自养脱氮UASB反应器。为去除污水中的有机物，该方法在工艺的前端专门设置了除有机物SBR反应器；此外，该方法拟通过控制半短程硝化反应器内NH4+-N和NO2--N的比例为厌氧氨氧化菌提供所需基质，自控水平要求较高。
[0006]通过以上现有工艺方法可以发现:当前采用短程硝化/厌氧氨氧化工艺进行污水脱氮主要集中于高氨氮废水，对于低碳氮比的生活污水缺乏研究；且运行控制过程相对复杂、实际操作难度较大，不利于厌氧氨氧化反应的顺利进行；此外，对于厌氧氨氧化器出水中的硝态氮也没有采取进一步处理的措施。因此，急需研发一套适宜低碳氮比的城市生活污水高效自养脱氮装置，为城市污水处理工艺的降耗、减排提供新的思路。
实用新型内容
[0007]为了解决上述现有城市污水处理技术面临的困境，本实用新型提供了一种污水自养脱氮处理装置。
[0008]本实用新型所采取的技术方案是:
[0009]一种污水自养脱氮处理装置，包括预脱硝反应器、短程硝化反应器、调节池、厌氧氨氧化反应器；所述预脱硝反应器、短程硝化反应器、调节池、厌氧氨氧化反应器通过进水主管路依次连接，所述预脱硝反应器与调节池之间设有可将预脱硝反应器的出水导入调节池的进水支路，所述厌氧氨氧化反应器与预脱硝反应器之间设有可将厌氧氨氧化反应器的出水回流至预脱硝反应器的回流管路。
[0010]进一步的，上述预脱硝反应器设置有进水管、回流管和第一放空管。
[0011]进一步的，上述短程硝化反应器设置有pH值测定仪、温度控制仪、搅拌设施、DO测定仪、风机及气体流量计、曝气设施和第二放空管。
[0012]进一步的，上述厌氧氨氧化反应器设置有第三放空管、回流管和出水管。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]I)本实用新型通过结合短程硝化反应器与厌氧氨氧化反应器处理城市污水，为低氨氮污水处理提供了一套高效、低耗、低成本的污水处理装置。
[0015]2)本实用新型在短程硝化-厌氧氨氧化之前增设一预脱硝反应器，并将厌氧氨氧化反应器的部分出水回流至预脱硝反应器，一方面，可以将预处理后污水携带的溶解氧和碳源在该处消耗掉，消除其直接进入短程硝化反应器和厌氧氨氧化反应器对氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的不利影响；另一方面，经厌氧氨氧化反应之后的污水中仍含有部分硝态氮，本实用新型将厌氧氨氧化反应器的部分出水回流至预脱硝反应器，可以在此充分利用原污水中含有的碳源进行异养脱氮，进一步提高了系统的脱氮效能；此外，预脱硝反应器内可以利用原污水中固有碳源进行反硝化脱氮，将污水中的碳源在此处消耗，消除了污水中碳素对后段厌氧氨氧化菌的不利影响。
[0016]3)将预脱硝之后的污水分段分别进入短程硝化反应器和厌氧氨氧化反应器，即仅将污水中的部分氨氮进行短程硝化，可根据进水水质及运行情况灵活调整二者的进水分配比例，为厌氧氨氧化菌提供了可靠、稳定的反应基质，同时减少了短程硝化反应器的处理规模，相应减少了池容及曝气量，降低了工程投资、运行能耗和吨水处理成本。
[0017]4)本实用新型提供了一整套对于低碳氮比城市生活污水自养脱氮的工艺装置，包括实现运行的各个影响因素及控制参数，实现城市污水自养脱氮的同时提高了出水品质，经该工艺处理后出水水质远远优于《污水综合排放标准(GB8978-1996)》一级A标准的要求。
[0018]5)本实用新型采用全程自动控制模块进行操作，控制简单宜行，对于工程化应用具有良好的可操作性。
[0019]6)本实用新型可用于生物脱氮除磷污水处理厂的新建和改造，可减少城市污水厂的吨水处理成本和处理能耗(单位处理能耗及成本降低10%以上)，并提高城市污水处理厂出水水质。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型实施例结构示意图；
[0021]附图标记说明:预脱硝反应器1、进水管11、放空管12、短程硝化反应器2、管路21、pH值测定仪22、温度控制仪23、搅拌设施24、D0测定仪25、曝气设施26、风机及气体流量计27、放空管28、调节池3、管路31、管路32、厌氧氨氧化反应器4、管路41、放空管42、出水管43、回流管44。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示:一种污水自养脱氮处理装置，包括预脱硝反应器1、短程硝化反应器2、调节池3、厌氧氨氧化反应器4 ;所述预脱硝反应器1、短程硝化反应器2、调节池3、厌氧氨氧化反应器4通过进水主管路依次连接；所述预脱硝反应器I与调节池3之间设有可将预脱硝反应器I的液体导入调节池3的进水支路，所述厌氧氨氧化反应器4与预脱硝反应器I之间设有可将厌氧氨氧化反应器4中的液体回流至预脱硝反应器I的回流管路。
[0025]所述预脱硝反应器I设置有进水管11、回流管44和放空管12 ；
[0026]所述短程硝化反应器2采用SBR (序批式活性污泥法)池型、间歇曝气运行方式，短程硝化反应器2中还设置有pH值测定仪22、温度控制仪23、搅拌设施24、D0测定仪25、风机及气体流量计27、曝气设施26和放空管28 ；
[0027]所述厌氧氨氧化反应器4采用上向流生物滤池池型，厌氧氨氧化反应器4中还设置有放空管42、出水管43和回流管44。
[0028]所述预脱硝反应器I通过管路31与所述调节池3相连通。
[0029]所述预脱硝反应器I通过回流管44与所述厌氧氨氧化反应器4相连通。
[0030]使用本实用新型的装置进行污水处理的方法，包括步骤:
[0031]I)预脱硝处理:运行时，将城市污水经去渣预处理后由进水管11进入预脱硝反应器I (污水处理总量记为Q)，同时将厌氧氨氧化反应器4部分出水经回流管44引入该预脱硝反应器I中，二者混匀，预脱硝反应器I中的反硝化菌利用污水中固有碳源对回流液中的硝态氮进行反硝化去除，同时也能去除污水中携带的溶解氧；
[0032]2)短程硝化处理:将上述预脱硝反应器I中的出水分为二部分，第一部分出水(污水量记为Q1=0.6Q)经管路21引入短程硝化反应器2中，短程硝化反应器2采用SBR (序批式活性污泥法)池型、间歇曝气运行方式:瞬时进水、曝气2.0 h、搅拌1.0h;曝气和搅拌交替运行4次，而后静置1.0h、出水；本实施例运行周期为13h，曝气阶段溶解氧为1.0mg/L ；在此将污水中的氨氮控制在亚硝化阶段，即将NH/-N转化为NO2--N ；
[0033]短程硝化反应器2在上述运行中，通过搅拌设施24和曝气设施26实现间歇曝气，通过DO测定仪25实时监控短程硝化反应器2中的DO变化，通过风机及气体流量计27控制曝气量，通过pH值测定仪22实时监控pH值的变化；通过温度控制仪23实时监控并控制污水温度为28±2°C ;通过第二放空管28实现短程硝化反应器2的定期排泥和运行维护。
[0034]3)厌氧氨氧化处理:由于短程硝化反应器采用的是SBR工艺、间歇出水运行模式，为给后续的厌氧氨氧化反应器4提供连续的进水，将短程硝化反应器2的出水经管路32引入调节池3，同时预脱硝反应器I的第二部分出水(污水量记为q2=0.4Q)经管路31引入调节池3，二者在调节池中进行混匀和临时贮存，然后连续引入厌氧氨氧化反应器4中，使预脱硝反应器I出水中的NH/-N和短程硝化反应器2出水中的NO2-N在厌氧氨氧化菌的作用下，转化为氮气，实现氮的去除；
[0035]在调节池3对短程硝化反应器2出水和预脱硝反应器I出水进行混匀，从而为后续厌氧氨氧化反应器4中的厌氧氨氧化菌提供更为适宜的生长基质。
[0036]厌氧氨氧化反应器4采用上向流生物滤池，内置粒径为2.(Γ5.5 mm的火山岩填料，填料厚度为1.5 m，下部设置1cm厚度砾石承托层，滤速1.0m/h,滤池外部缠有加热保温避光膜，控制滤池内部温度为28±2°C ;火山岩填料上附着生长有厌氧氨氧化细菌，使进水中的NH4+-N与NO2--N被转化为N2排出系统；
[0037]4)排水:由于厌氧氨氧化反应会产生少量的硝酸盐，为进一步降低出水总TN浓度、提高系统脱氮效能，厌氧氨氧化反应器的部分出水(回流量R=0.5Q)经回流管44回流至预脱硝反应器1，另一部分出水经出水管43外排。
[0038]本实施例中，进水水质主要指标如下:C0Dcr=120mg/L, NH4+-N=30mg/L, TN=32mg/L，pH=7.2。试验中所采用的分析方法均按照《水和废水监测分析方法(第四版)》中的标准方法。按照上述【具体实施方式】的步骤，经过3飞个月的驯化和培养后，出水NH4+-N、NO2--N,NO3--N的平均浓度为1.5mg/L、0.15mg/L、2.6mg/L，出水TN低于5.0mg/L,出水水质远远优于《污水综合排放标准(GB8978-1996)》一级A标准要求。
【权利要求】
1.一种污水自养脱氮处理装置，其特征在于:包括预脱硝反应器、短程硝化反应器、调节池、厌氧氨氧化反应器；所述预脱硝反应器、短程硝化反应器、调节池、厌氧氨氧化反应器通过进水主管路依次连接，所述预脱硝反应器与调节池之间设有可将预脱硝反应器的出水导入调节池的进水支路，所述厌氧氨氧化反应器与预脱硝反应器之间设有可将厌氧氨氧化反应器的出水回流至预脱硝反应器的回流管路。
2.根据权利要求1所述的污水自养脱氮处理装置，其特征在于:所述预脱硝反应器设置有进水管、回流管和第一放空管。
3.根据权利要求1所述的污水自养脱氮处理装置，其特征在于:所述短程硝化反应器设置有PH值测定仪、温度控制仪、搅拌设施、DO测定仪、风机及气体流量计、曝气设施和第二放空管。
4.根据权利要求1所述的污水自养脱氮处理装置，其特征在于:所述厌氧氨氧化反应器设置有第三放空管、回流管和出水管。
【文档编号】C02F9/14GK204151194SQ201420489219
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】隋军, 李捷, 徐浩 申请人:广州市市政工程设计研究院