申请日2015.11.04
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F9/14; C02F11/00; C02F11/06
摘要
本发明公开一种城市污水脱氮处理系统及方法，其中系统包括依次连接的预处理、生物反应池和污泥浓缩池，还包括一个水力空化减泥机，该水力空化减泥机的入口端和出口端分别连接所述污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口端以形成一个污水脱氮循环系统;水力空化减泥机包括相互串接在一起的至少两级空化装置;第一级空化装置包括置于一级空化腔内的第一空化器以及正对所述第一空化器出口的粉碎挡板;第二级空化装置包括顺序连接的第二空化器、射流约束体和二级扩散管，所述射流约束体位于溶气腔内，所述溶气腔设置有溶气调节机构;生物反应池被配置成硝化反应时保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃。
权利要求书
1.一种城市污水脱氮处理系统,包括依次连接的预处理、生物反应池、污泥浓缩池，其特征在于：
还包括一个水力空化减泥机，该水力空化减泥机的入口端和出口端分别连接所述污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口端以形成一个污水脱氮循环系统;
所述水力空化减泥机包括相互串接在一起的至少两级空化装置;
第一级空化装置(100)包括置于一级空化腔(101)内的第一空化器(103)以及正对所述第一空化器(103)出口的粉碎挡板(102);
第二级空化装置(20)包括顺序连接的第二空化器(21)、射流约束体(25)和二级扩散管(26)，所述射流约束体(25)位于溶气腔(23)内，所述溶气腔(23)设置有溶气调节机构;
所述生物反应池被配置成硝化反应时保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃。
2.如权利要求1所述的城市污水脱氮处理系统，其特征在于：所述水力空化减泥机还包括第三级空化装置(30)和第四级空化装置(40);所述第二级空化装置(20)、第三级空化装置(30)和第四级空化装置(40)从上到下竖直配置;所述第一级空化装置(100)水平布置且位于所述第二级空化装置(20)的上方;
所述第一级空化装置(100)通过第一支撑封板(104)与所述第二级空化装置(20)连接;所述第二级空化装置(20)通过第二支撑封板(31)与所述第三级空化装置(30)连接;所述第三级空化装置(30)通过第三支撑封板(41)与所述第四级空化装置(40)连接。
3.如权利要求1所述的城市污水脱氮处理系统，其特征在于：所述预处理包括依次连接的格栅和沉砂池。
4.如权利要求1至3任一项所述的城市污水脱氮处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路;所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池，所述二沉池设置有处理后污水的出水口;所述好氧池被配置成保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃;所述缺氧池被配置成温度范围为15～30℃。
5.如权利要求1至3任一项所述的城市污水脱氮处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和氧化沟，该氧化沟包括缺氧段和好氧段;所述氧化沟的出口端依次连接二沉池和污泥浓缩池，所述二沉池设置有处理后污水的出水口;所述好氧段被配置成保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃;所述缺氧段被配置成温度范围为15～30℃。
6.如权利要求1至3任一项所述的城市污水脱氮处理系统，其特征在于：所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和SBR反应池，所述SBR反应池出口端连接所述污泥浓缩池。
7.一种城市污水脱氮处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：对有机污水进行预处理，去除有机污水中的悬浮物;
步骤B：通过生物反应池的生物处理方法，利用微生物的代谢作用，去除预处理后的有机污水中的氮、磷有机污染物质，并通过污泥浓缩池对生物处理后的排出物进行浓缩处理，减少排出物中污泥的含水量;
步骤C：经步骤B处理后的污泥混合液进入水力空化减泥机的第一空化器(103)后产生高速射流撞击在与所述第一空化器(103)正对的粉碎挡板(102)上，使污泥混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，导致水力空化减泥机的一级空化腔(101)内的混合液压力进一步增大;经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器(21)，在第二级空化装置(20)内溶气腔(23)及射流约束体(25)的共同作用下产生溶气空化; 二级空化后的污泥混合液通过二级扩散管(26)排出;
步骤D：经步骤C处理后的泥水混合液作为补充碳源返回生物反应池中，促使硝态氮更多地转化成氮气逸出，进而提高脱氮效果。
8.如权利要求7所述的城市污水脱氮处理方法，其特征在于：
该方法步骤C还包括：含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置(100)和第二级空化装置(20)的两级空化处理后依次进入下游的所述第三级空化装置(30)内的第三空化器(32)和第四级空化装置(40)内第四空化器(42)进行三级和四级空化处理，最后经出水管(45)排出。
9.如权利要求7至8任一项所述的城市污水脱氮处理方法，其特征在于：
所述步骤B具体为：
B0：预处理后的有机污水混合物和经水力空化减泥机作用后生成的含有高碳源的泥水混合液进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水混合物释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后形成氨态氮进入所述缺氧池中;
B1：经所述厌氧池预处理后的污水混合液以及从好氧池回流的污水混合液进入所述缺氧池中，在好氧池中进行硝化反应生成的硝态氮进入缺氧池后，在缺氧条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮从水中除去，进而实现脱氮处理;
B2：所述好氧池被配置成保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃;进入好氧池的污水混合物中的氨态氮在好氧条件下，首先由亚硝化菌将氨态氮转化为亚硝酸盐，然后由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐;经过所述好氧池处理后的部分污水混合液回流至所述缺氧池中进行硝化脱氮。
10.如权利要求7至8任一项所述的城市污水脱氮处理方法，其特征在于：
所述步骤B具体为：
预处理后的有机污水混合物和经水力空化减泥机作用后生成的含有高碳源的泥水混合液进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后形成氨态氮进入所述氧化沟中;有机污水在所述氧化沟的好氧段中，先由亚硝化菌将氨态氮转化为亚硝酸盐，然后由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐;经硝化的污水混合物进入所述氧化沟的缺氧段中，在缺氧条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮从水中除去，进而实现脱氮处理;
或所述步骤B具体为：预处理后的有机污水混合物和经水力空化减泥机作用后生成的含有高碳源的泥水混合液进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后形成氨态氮进入SBR反应池中，SBR反应池中先由亚硝化菌将氨态氮转化为亚硝酸盐，然后由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐;经硝化的污水混合物，在缺氧条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮从水中除去，进而实现脱氮处理。
说明书
一种城市污水脱氮处理系统及方法
技术领域
本发明涉及城市污水脱氮处理系统和方法，尤其涉及一种在生化处理工艺中利用水力空化减泥机提高城市污水脱氮效果的处理系统及方法。
背景技术
目前我国许多污水处理厂要求升级改造。即从原来的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准升级到一级A标准。这种改造过程除了必须支付高昂的改造费用(有的厂甚至超过建厂所花费用)外，面临的另一困难是难以解决生物处理工艺技术达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准脱氮所需碳源不足的问题。一般认为要保证生物脱氮效果，应控制进入缺氧段的污水中C/N至少应大于2.86。研究结果表明:当进水C/N≤2.86时，出水TN很难达到要求的出水标准。然而我国绝大多数城市污水中C/N≤2.86，远不能满足生物脱氮对碳源的要求。特别是我国城镇污水处理厂的水质排放一级A标准规定出水中TN的浓度≤ 15mg/L.这就要求必须采用其他方法弥补生物脱氮技术的不足。
为了解决这一问题，尽管提出了很多新工艺，如改良A2/O工艺，倒置A2/O工艺等，但是还不足以解决达标必须需碳源不足问题。不得已有些污水处理厂采用了外加碳源的补碳方式，但结果导致污水处理成本明显增加，而且还增加了污泥厂产量，又导致了新的环境污染及二次处理成本。
发明内容
本发明目的是提供一种能有效提高城市污水处理厂生化处理系统的脱氮效果，且可减少污泥的排放量.同时节省外加碳源的成本的城市污水脱氮处理系统及方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种城市污水脱氮处理系统,包括依次连接的预处理、生物反应池、污泥浓缩池，其特征在于：
还包括一个水力空化减泥机，该水力空化减泥机的入口端和出口端分别连接所述污泥浓缩池出口端和生物反应池的入口端以形成一个污水脱氮循环系统;
所述水力空化减泥机包括相互串接在一起的至少两级空化装置;
第一级空化装置包括置于一级空化腔内的第一空化器以及正对所述第一空化器出口的粉碎挡板;
第二级空化装置包括顺序连接的第二空化器、射流约束体和二级扩散管，所述射流约束体位于溶气腔内，所述溶气腔设置有溶气调节机构;
所述生物反应池被配置成硝化反应时保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃。
所述水力空化减泥机还包括第三级空化装置和第四级空化装置;所述第二级空化装置、第三级空化装置和第四级空化装置从上到下竖直配置;所述第一级空化装置水平布置且位于所述第二级空化装置的上方;
所述第一级空化装置通过第一支撑封板与所述第二级空化装置连接;所述第二级空化装置通过第二支撑封板与所述第三级空化装置连接;所述第三级空化装置通过第三支撑封板与所述第四级空化装置连接。
所述预处理包括依次连接的格栅和沉砂池。
所述生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池的一个出口端经管道连接所述缺氧池的入口端构成包括所述缺氧池和好氧池的循环回路;所述好氧池的另一个出口端依次连接二沉池和所述污泥浓缩池，所述二沉池设置有处理后污水的出水口;所述好氧池被配置成保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃;所述缺氧池被配置成温度范围为15～30℃。
所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和氧化沟，该氧化沟包括缺氧段和好氧段;所述氧化沟的出口端依次连接二沉池和污泥浓缩池，所述二沉池设置有处理后污水的出水口;所述好氧段被配置成保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃;所述缺氧段被配置成温度范围为15～30℃。
所述生物反应池包括依次连接的厌氧池和SBR反应池，所述SBR反应池出口端连接所述污泥浓缩池。
本发明还公开了一种城市污水脱氮处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：对有机污水进行预处理，去除有机污水中的悬浮物;
步骤B：通过生物反应池的生物处理方法，利用微生物的代谢作用，去除预处理后的有机污水中的氮、磷有机污染物质，并通过污泥浓缩池对生物处理后的排出物进行浓缩处理，减少排出物中污泥的含水量;
步骤C：经步骤B处理后的污泥混合液进入水力空化减泥机的第一空化器后产生高速射流撞击在与所述第一空化器正对的粉碎挡板上，使污泥混合液中的大颗粒污泥絮体破碎，导致水力空化减泥机的一级空化腔内的混合液压力进一步增大;经一级空化后的污泥混合液进入水力空化减泥机第二空化器，在第二级空化装置内的溶气腔及射流约束体的共同作用下产生溶气空化; 二级空化后的污泥混合液通过二级扩散管排出;
步骤D：经步骤C处理后的泥水混合液作为补充碳源返回生物反应池中，促使硝态氮更多地转化成氮气逸出，进而提高脱氮效果。
该方法步骤C还包括：含有污泥的待处理混合液经所述第一级空化装置和第二级空化装置的两级空化处理后依次进入下游的所述第三级空化装置内的第三空化器和第四级空化装置内第四空化器进行三级和四级空化处理，最后经出水管排出。
所述步骤B具体为：
B0：预处理后的有机污水混合物和经水力空化减泥机作用后生成的含有高碳源的泥水混合液进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水混合物释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后形成氨态氮进入所述缺氧池中;
B1：经所述厌氧池预处理后的污水混合液以及从好氧池回流的污水混合液进入所述缺氧池中，在好氧池中进行硝化反应生成的硝态氮进入缺氧池后，在缺氧条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮从水中除去，进而实现脱氮处理;
B2：所述好氧池被配置成保持溶解氧的浓度在2.0mg/L以上，pH值在7.0～8.0，温度范围为15～30℃;进入好氧池的污水混合物中的氨态氮在好氧条件下，首先由亚硝化菌将氨态氮转化为亚硝酸盐，然后由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐;经过所述好氧池处理后的部分污水混合液回流至所述缺氧池中进行硝化脱氮。
所述步骤B具体为：
预处理后的有机污水混合物和经水力空化减泥机作用后生成的含有高碳源的泥水混合液进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后形成氨态氮进入所述氧化沟中;有机污水在所述氧化沟的好氧段中，先由亚硝化菌将氨态氮转化为亚硝酸盐，然后由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐;经硝化的污水混合物进入所述氧化沟的缺氧段中，在缺氧条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮从水中除去，进而实现脱氮处理。
或所述步骤B具体为：预处理后的有机污水混合物和经水力空化减泥机作用后生成的含有高碳源的泥水混合液进入所述厌氧池中，在所述厌氧池中有机污水释放磷，同时对部分有机物进行氨化处理后形成氨态氮进入SBR反应池中，SBR反应池中先由亚硝化菌将氨态氮转化为亚硝酸盐，然后由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐;经硝化的污水混合物，在缺氧条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮从水中除去，进而实现脱氮处理。
本发明与现有技术相比，通过水力空化减泥机，将生物处理过程中产生的剩余污泥氧化为可被微生物利用的低分子有机物，并将这些低分子有机物作为生物脱氮碳源在此流入生物处理中，从而提高了城市污水处理系统的脱氮效果。本发明不仅可以提高城市污水处理厂生化处理系统的脱氮效果，而且可减少污泥的排放量.同时节省了外加碳源的成本。
