申请日2017.03.03
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种市政污水低温低浓度厌氧与缺好氧联合反应处理工艺，包括低温低浓度厌氧反应阶段和缺好氧反应阶段：(1)低温低浓度厌氧反应：将底部污泥输送至顶端，然后再释放回流至反应区，污泥在重力和反向提升力作用下向底部高速运行并形成旋流，与向上运行的污水逆向接触，剧烈传质;(2)缺好氧反应：经过厌氧反应后的污水，进行缺好氧反应，在一个反应器内进行缺氧和好氧两种工艺段的反应应，泥水在缺氧反应区和好氧提升区内外形成连续强制循环，充分降解后的污水进入泥水分离区底部，实现泥水分离。本发明对低浓度废水有良好的出去效果，去除效率高于60%，具有超强的耐低温能力，冬季运行去除率基本无减小，使剩余污泥的产率降到了最低。
权利要求书
1.一种市政污水低温低浓度厌氧与缺好氧联合反应处理工艺，其特征在于：包括低温低浓度厌氧反应阶段和缺好氧反应阶段：
(1)低温低浓度厌氧反应：
将厌氧反应器底部的污泥输送至厌氧反应器顶端，然后再释放回流至厌氧反应器内的反应区，污水进入厌氧反应器底部，这样在反应区内污泥向下运动，而污水向上运动，污泥在重力和反向提升力作用下向底部高速运行并形成旋流，与向上运行的污水逆向接触，实现强烈的物质交换，达到更高的剧烈传质;使污泥周而复始不停地在厌氧反应器内外形成反向循环，因此污泥流失变得最小，传质变得更为强烈，避免了污泥沉积;这样既解决了低温造成泥水混合不均匀及污泥上浮的影响，同时高速的内循环将硫元素快速带离厌氧反应器，减少硫元素的滞留影响;循环污泥与污水进行单位时间内的强化传质，提高传质的次数，保证总的传质效率，这样就降低了低浓度COD带来的影响;
(2)缺好氧反应：
经过低温低浓度厌氧反应后的污水，接着进行缺好氧反应处理，在一个反应器内进行缺氧和好氧两种工艺段的反应应;
在反应器内，设置好氧提升区、缺氧反应区和泥水分离区，经过低温低浓度厌氧反应后的污水直接进入好氧提升区，同时在好氧提升区内曝气，增加污水中的溶解氧，并使污水密度降低，在外界压力的作用下气液直接在好氧提升区向上提升，溢出好氧提升区后进入缺氧反应区，泥水在缺氧反应区和好氧提升区内外形成连续强制循环，气液循环大大加快，污水在高速传质和缺好氧交替状态下进行，充分降解后的污水进入泥水分离区底部，实现泥水分离，截留污泥颗粒;泥水分离在没有搅动的状态下进行，提高了分离效果，出水水质得到很大改善且稳定。
2.根据权利要求1所述的市政污水低温低浓度厌氧与缺好氧联合反应处理工艺，其特征在于：所述污泥在重力和反向提升力作用下向底部高速运行的速度为到3m/小时-10m/小时。
说明书
市政污水低温低浓度厌氧与缺好氧联合反应处理工艺
技术领域
本发明涉及一种用于对市政污水以厌氧与缺好氧联合反应进行处理的工艺方法，尤其是在低水温下(<17℃)和低浓度(COD<500mg/l)的条件下进行厌氧反应的工艺方法。属于污水处理技术领域。
背景技术
有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程，厌氧是在空气缺乏的条件下从有机物中移出而生成CO2的。厌氧反应发生在废水和颗粒污泥接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。为了提高处理效率和效果，目前出现了各种结构形式的厌氧反应器，但是气提循环和泥水分离在同一区域内进行，影响了气液循环的速度，由三相分离器气提时会造成高上升流速和跑泥现象;泥水分离在气液循环搅动的状态进行，影响了分离效果，出水水质有待改善。
目前市政污水的处理工艺方法，受低水温(<17℃)和低浓度(COD<500mg/l)的条件影响，处理效率及出水水质都有待改善。
1.低水温下对厌氧反应的不利因素：
①低水温时废水传质困难，厌氧污泥和废水中的有机物不能充分高效混合而难以降解。
②低水温下，废水中溶解的气体量增加。如溶解氧更有利于兼性菌的生长，抑制厌氧菌的繁殖。CO2过多会使PH降低，有可能导致酸化。
③低水温使甲烷在废水中的溶解量增大，使得能够回收利用的甲烷变少，同时也可能导致更多的气泡粘附在颗粒污泥表面，而引起污泥上浮。氢气的积累会使丙酸盐的降解受到抑制，H2S和NH3的溶解量增加则会对微生物产生毒性，从而导致出水的VFA和COD变高。
2.低浓度的不利因素：
①当废水中的有机物浓度很低时，反应器内的有机物浓度很低。根据Monod动力学方程，实际污泥活性远低于最佳值，污泥长期处于饥饿状态。底物浓度低还使产气量减少，使底物和污泥之间的传质作用较差。
③处理低浓度废水要求污泥的流失量要少，这就对反应器保留污泥的能力有很高的要求。
发明内容
本发明针对现有市政污水处理技术存在的不足，提供一种快速高效、处理效率高、出水水质好的市政污水低温低浓度厌氧与缺好氧联合反应处理工艺。
本发明的市政污水低温低浓度厌氧与缺好氧联合反应处理工艺，包括低温低浓度厌氧反应阶段和缺好氧反应阶段：
(1)低温低浓度厌氧反应：
将厌氧反应器底部的污泥输送至厌氧反应器顶端，然后再释放回流至厌氧反应器内的反应区，污水进入厌氧反应器底部，这样在反应区内污泥向下运动，而污水向上运动，污泥在重力和反向提升力作用下向底部高速运行并形成旋流，与向上运行的污水逆向接触，实现强烈的物质交换，达到更高的剧烈传质;使污泥周而复始不停地在厌氧反应器内外形成反向循环，因此污泥流失变得最小，传质变得更为强烈，避免了污泥沉积;这样既解决了低温造成泥水混合不均匀及污泥上浮的影响，同时高速的内循环将硫元素快速带离厌氧反应器，减少硫元素的滞留影响;循环污泥与污水进行单位时间内的强化传质，提高传质的次数，保证总的传质效率，这样就降低了低浓度COD带来的影响;
污泥在重力和反向提升力作用下向底部高速运行的速度为到3m/小时-10m/小时。
(2)缺好氧反应：
经过低温低浓度厌氧反应后的污水，接着进行缺好氧反应处理，在一个反应器内进行缺氧和好氧两种工艺段的反应应;
在反应器内，设置好氧提升区、缺氧反应区和泥水分离区，经过低温低浓度厌氧反应后的污水直接进入好氧提升区，同时在好氧提升区内曝气，增加污水中的溶解氧，并使污水密度降低，在外界压力的作用下气液直接在好氧提升区向上提升，溢出好氧提升区后进入缺氧反应区，泥水在缺氧反应区和好氧提升区内外形成连续强制循环，气液循环大大加快，污水在高速传质和缺好氧交替状态下进行，充分降解后的污水进入泥水分离区底部，实现泥水分离，截留污泥颗粒;泥水分离在没有搅动的状态下进行，提高了分离效果，出水水质得到很大改善且稳定。
本发明使用脱水后的市政污泥启动，成本低，启动迅速，效果明显稳定。具有以下特点：
(1)本发明资源化处理市政污水，利用市政污水内的有机物发酵产生沼气，开发新的生物质能源项目;
(2)降低好氧处理生化段的负荷，提高好氧处理出水的稳定性;
(3)分解污水内的大分子物质，使大分子物质及长链有机物断链分解形成小分子有机质，利于后段好氧反应消化;
(4)提高当前系统的处理能力，在现有好氧生化系统条件下，处理更多的水量，减少扩建投资;
(5)降低好氧负荷，减少污水处理电耗，节省运行费用。
(6)针对低浓度废水((COD<500mg/l))有良好的出去效果，去除效率高于60%。
(7)具有调节水质B/C比，有效改善水体的生化性。
(8)超强的耐低温能力，冬季运行去除率基本无减小。
(9)由于使用了大厌氧环境，使剩余污泥的产率降到了最低。
具体实施方式
本发明的污水低温低浓度厌氧与缺好氧反应处理工艺，包括低温低浓度厌氧反应阶段和缺好氧反应阶段。低温低浓度厌氧反应是使市政污水能够在温度小于15℃的低温以及COD小于500mg/l的低浓度的条件下进行厌氧反应，并且针对市政污水COD去除率大于60%。在缺好氧反应阶段去除污水中的总氮和氨氮。
一.低温低浓度厌氧反应：
将厌氧反应器内自下至上依次设置沉流反应区、升流反应区、气固液分离区和出水区;将底部污泥通过外部循环管提升至厌氧反应器顶部，再回流至升流反应区的底部，污水进入沉流反应区，污泥在重力和反向提升力作用下向升流反应区底部高速运行并形成旋流，此时污泥沉降的流速达到3m/小时-10m/小时，与向上运行的污水形成剧烈传质，使污泥周而复始不停地在厌氧反应器内外形成反向循环，因此污泥流失变得最小，传质变得更为强烈，避免了污泥沉积。这样既解决了低温造成泥水混合不均匀及污泥上浮的影响，同时高速的内循环将硫元素快速带离厌氧反应器，减少硫元素的滞留影响;机械循环污泥与污水进行单位时间内的强化传质，提高传质的次数，虽然低浓度传质效率低，但传质次数是常规工艺的数倍，所以能保证总的传质效率，这样就降低了低浓度COD带来的影响;
上述低温低浓度厌氧反应是使市政污水能够在温度小于15℃的低温以及COD小于500mg/l的低浓度的条件下进行厌氧反应，并且针对市政污水COD去除率大于60%。以下是某污水处理厂进行现场中试结果，实际运行COD去除率平均超过65%。
二.缺好氧反应：
经过低温低浓度厌氧反应后的污水，接着进行缺好氧反应处理。在一个反应器内进行缺氧和好氧两种工艺段的反应，实现COD、NH3和总氮的去除。
在缺好氧反应阶段，反应器内设置相互隔开且底部连通的好氧提升区、缺氧反应区和泥水分离区，污水直接进入好氧提升区，同时在好氧提升区内曝气，增加污水中的溶解氧，并使污水密度降低，在外界压力的作用下气液直接在好氧提升区内向上提升，溢出好氧提升区后进入好氧提升区外侧的缺氧反应区，泥水在缺氧反应区和好氧提升区内外形成折返式的连续强制循环，气液循环大大加快，污水在高速传质和缺好氧交替状态下进行，充分降解后的污水由缺氧反应区进入泥水分离区，实现泥水分离，截留污泥颗粒，污水经过缺好氧反应处理后过滤出水。泥水分离在没有气体搅动的低上升流速下进行，提高了分离效果，出水水质得到很大改善且稳定。
在微生物存在条件下利用硝化反硝化和生物氧化作用，同时在一个反应器内完成脱氮和有机物降解。
硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机碳为碳源将NH4+化成亚硝酸盐(NO2-)，然后再氧化成硝酸盐(NO3-)。硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐，第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。
反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮及硝酸盐氮还原成气态氮(N2)。反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物(污水中的BOD成分)作为电子供体，提供能量并还原硝酸盐和亚硝酸盐。
在极低的能耗下，达到污水中的总氮和氨氮的去除。去除效率高于传统污水处理工艺(如A/O法)，运行费用为传统污水处理工艺的1/3或更低。
