申请日2010.04.23
公开(公告)日2010.09.01
IPC分类号C02F9/14; C02F1/58; C02F3/02; C02F3/06; C02F3/28; C02F1/52; C02F3/30
摘要
一种基于半反硝化的污水处理工艺，属于污水处理领域。本发明所提供的处理工艺包括预处理单元、生物除磷单元、硝化单元、厌氧氨氧化单元，污水进入预处理单元(1)，然后进入生物除磷单元(2)，生物除磷单元(2)的一部分出水进入硝化单元(3)，再经过半反硝化单元(4)，之后与生物除磷单元(2)的另一部分出水一起进入厌氧氨氧化单元(5)，完成生物脱氮。在污水进入生物除磷单元(2)前，依据水质情况，可以省略预处理单元(1)。本发明将生物脱氮和除磷分开，避免了二者的相互干扰。将反硝化和厌氧氨氧化组合在一起，节约了部分碳源。利用反硝化途径为厌氧氨氧化提供亚硝酸盐，增加了工艺的稳定性。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于半反硝化的污水处理工艺，包括预处理单元、生物除磷单元、硝化单元、厌氧氨氧化单元，其特征在于污水进入预处理单元(1)，然后进入生物除磷单元(2)，生物除磷单元(2)的一部分出水进入硝化单元(3)，再经过半反硝化单元(4)，之后与生物除磷单元(2)的另一部分出水一起进入厌氧氨氧化单元(5)，完成生物脱氮。
2.根据权利要求1所述的基于半反硝化的污水处理工艺，其特征所述的预处理单元(1)包括格栅、沉砂、初沉，或这些处理过程的组合。
3.根据权利要求2所述的基于半反硝化的污水处理工艺，其特征在于在污水进入生物除磷单元(2)前，如污水中无大块漂浮物，可省略预处理单元(1)中的格栅;如污水中不含沙砾，可省略预处理单元(1)中的沉砂;如污水中无悬浮物，则可省略预处理单元(1)中的初沉。
4.根据权利要求1所述的基于半反硝化的污水处理工艺，其特征在于生物除磷单元(2)出水分流的流量比例的选取应保证厌氧氨氧化单元(5)的进水亚硝酸盐氮和进水氨氮质量比为(1.2～1.4)∶1。
5.根据权利要求1所述的基于半反硝化的污水处理工艺，其特征在于所述的生物除磷单元(2)既可采用连续流反应器，也可采用序批式反应器。
6.根据权利要求1所述的基于半反硝化的污水处理工艺，其特征在于所述的硝化单元(3)可采用连续流或序批式的活性污泥反应器，也可采用生物膜反应器。
7.根据权利要求1所述的基于半反硝化的污水处理工艺，其特征在于在半反硝化单元(4)中加入适量甲醇，使大部分硝酸盐仅被还原成亚硝酸盐，为后续的厌氧氨氧化单元(5)提供电子受体。
8.根据权利要求1所述的基于半反硝化的污水处理工艺，其特征在于所述的半反硝化单元(4)可采用连续流或序批式的活性污泥反应器，也可采用生物膜反应器。
说明书
一种基于半反硝化的污水处理工艺
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种用于脱氮除磷的污水处理工艺。
背景技术
随着我国经济的高速发展，污水的排放量逐年增加，随之带来大量的水体污染问题。在诸多水污染问题中，水体富营养化较为突出，是当前水体污染治理的重点。水体富营养化源于过多的氮、磷排放到水体中，因此污水中氮、磷的去除是当前污水处理的重点任务。
生物法是用于去除污水中氮、磷的最常用和经济有效的方法。早期工艺均把氮、磷的去除分开进行，但这样的工艺具有流程长、构筑物多、需要外加碳源和操作管理复杂的缺点。为此生物脱氮除磷工艺逐步发展为以A2/O工艺为代表的同步脱氮除磷工艺。但由于脱氮和除磷细菌的要求的生境不同和碳源不足的限制，因此A2/O工艺较难实现氮、磷的同步高效去除。反硝化除磷菌的发现和各种A2/O工艺的改良工艺虽然进一步提高了同步脱氮除磷的效率，但尚未很好地解决生物脱氮除磷的矛盾和碳源不足问题。
厌氧氨氧化技术的出现为解决碳源不足问题提供了思路。厌氧氨氧化技术利用自养的厌氧氨氧化细菌，以亚硝酸盐作为电子受体直接把氨氮氧化成氮气。这不仅简化了脱氮途径、而且节约了碳源。但是，厌氧氨氧化反应需要亚硝酸盐作为反应基质。因此如何获得稳定数量的亚硝酸盐成为应用厌氧氨氧化技术的前提和关键。
SHARON工艺是当前实用的厌氧氨氧化工艺。它采用了短程硝化的途径为厌氧氨氧化细菌提供亚硝酸盐。SHARON工艺通过控制温度实现了短程硝化。但到目前为止，通过溶解氧、pH值和游离氨等其他控制方式来实现短程尚存在诸多困难。
综上，有必要寻求新的污水脱氮除磷工艺，以解决除磷菌和脱氮细菌的生境矛盾和生物脱氮除磷的碳源不足问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的污水脱氮除磷工艺。该工艺用于污水处理，能有效去除污水中的氮、磷及悬浮物和有机物等。
本发明的技术方案是：一种基于半反硝化的污水处理工艺，包括预处理单元、生物除磷单元、硝化单元、厌氧氨氧化单元，其具体过程为污水进入预处理单元，然后进入生物除磷单元，生物除磷单元的一部分出水进入硝化单元，再经过半反硝化单元，之后与生物除磷单元的另一部分出水一起进入厌氧氨氧化单元，完成生物脱氮。
本发明中的预处理单元包括格栅、沉砂、初沉，或这些处理过程的组合。如何设置预处理设施取决于待处理污水的水质。如污水中无大块漂浮物，可省略预处理单元中的格栅;如污水中不含沙砾，可省略预处理单元中的沉砂;如污水中无悬浮物，则可省略预处理单元中的初沉。
本发明中的生物除磷单元的作用是利用聚磷菌去除污水中的磷，同时完成有机氮向氨氮的转化、有机物的去除和大部分悬浮物的去除。生物除磷单元可采用传统的厌氧-好氧(A/O)活性污泥法除磷工艺，其设计参数依据原水水质而定。生物除磷单元即可采用连续流反应器(设置曝气池和沉淀池及污泥回流装置)，也可采用SBR等序批式反应器(只设置一个池子)。生物除磷单元的出水分流，一部分进入硝化单元，另一部分进入厌氧氨氧化单元。二者流量比例的选取应保证厌氧氨氧化单元的进水亚硝酸盐氮和进水氨氮质量比为1.2～1.4∶1。
本发明中的硝化单元的作用是利用自养的硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝酸盐氮，同时进一步去除生物除磷单元出水中剩余的悬浮物。硝化单元按照一般的硝化反应器设计即可，其设计参数应依据原水水质而定。硝化单元可采用连续流或序批式的活性污泥反应器，也可采用生物膜反应器(曝气生物滤池、淹没式生物滤池、滴滤池等)。推荐采用曝气生物滤池。
本发明中的半反硝化单元的作用是将硝化单元出水中的硝酸盐氮通过生物反硝化还原成亚硝酸盐，为后续的厌氧氨氧化单元提供电子受体。实现半反硝化的关键是控制甲醇投加量。在碳源不足的限制下，除少部分硝酸盐被还原成氮气外，其余硝酸盐仅被还原成亚硝酸盐。应通过实验确定半反硝化单元进水COD/NO3-的质量比，以获得最大的亚硝酸盐积累。半反硝化单元可采用连续流或序批式的活性污泥反应器，也可采用生物膜反应器(生物滤池和淹没式生物滤池等)。推荐采用带有过滤功能的淹没式生物滤池。
本发明中的厌氧氨氧化单元的作用是利用厌氧氨氧化细菌完成脱氮反应。厌氧氨氧化单元的进水来自生物除磷单元出水和半反硝化单元出水。其中，生物除磷单元出水为厌氧氨氧化反应提供氨氮，半反硝化单元出水为厌氧氨氧化反应提供亚硝酸盐。厌氧氨氧化反应单元推荐采用带有过滤功能的淹没式生物滤池，以便在脱氮的同时，进一步去除水中悬浮物，降低出水浊度。
由于上述各单元既可采用连续流运行模式，也可采用序批式运行模式，因此必要时应在单元之间设置流量调节池。
本发明的特点和优点是：
(1)将生物除磷和生物脱氮分开，彻底解决了生物除磷和生物脱氮之间的生物学矛盾。
(2)利用反硝化和厌氧氨氧化反应脱氮，其中厌氧氨氧化完成大部分的脱氮任务。这样节省了碳源，解决了碳源不足的问题。同时也节约了曝气量。
(3)利用半反硝化为厌氧氨氧化反应提供亚硝酸盐。与利用短程硝化为厌氧氨氧化提供亚硝酸盐的工艺相比，虽然本发明脱氮流程长，需要外加部分碳源，但工艺操作的简单性和稳定性显著提高。
(4)与传统的硝化反硝化脱氮工艺相比，本发明采用的脱氮方式可节约碳源和能源。
(5)污水经过多个处理单元，悬浮物、有机物和氮、磷等得到深度去除。出水无需再进行过滤处理，水质优于传统的A2/O等工艺。
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
