申请日2012.06.18
公开(公告)日2012.09.26
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法，将限氧生物膜反应器和缺氧生物膜反应器串联;调节限氧生物膜反应器内的溶解氧、污水停留时间及生物固体停留时间，实现短程硝化效能，并存在全程硝化及同时硝化反硝化脱氮，以达到限氧生物膜反应器出水中氨氮与亚硝酸盐氮含量比接近1∶1;调节缺氧生物膜反应器内污水停留时间及生物固体停留时间，利用活性炭对难降解有机物的吸附作用和限氧段的出水水质特性，实现异养反硝化脱氮及厌氧氨氧化脱氮。与现有技术相比，本发明通过限氧与缺氧组合式生物膜处理过程，实现限氧段强化短程硝化，缺氧段异养与自养同时脱氮效能，达到对低有机物浓度、低碳氮比污水的深度脱氮效果。
权利要求书
1.一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法，其特征在于，该方法包 括以下步骤：
(1)将限氧生物膜反应器及缺氧生物膜反应器串联;
(2)调节限氧生物膜反应器内的溶解氧、污水停留时间及生物固体停留时间， 在限氧生物膜反应器内实现短程硝化、部分全程硝化及同时硝化反硝化脱氮，控制 限氧生物膜反应器出水中氨氮与亚硝酸盐氮含量比接近1∶1;
(3)调节缺氧生物膜反应器内污水停留时间及生物固体停留时间，在缺氧生 物膜反应器内对污水进行异养反硝化脱氮及厌氧氨氧化脱氮。
2.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的污水在限氧生物膜反应器中的停留时间为4～6h，生物固体在 限氧生物膜反应器中的停留时间为7～10天;所述的污水在缺氧生物膜反应器中的 停留时间为10h，生物固体在缺氧生物膜反应器中的停留时间为30天。
3.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的污水为低有机物浓度、低碳氮比污水，污水中氮主要存在形态 为氨氮与有机氮。
4.根据权利要求3所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的低有机物浓度是指COD含量为80～150mg/L，所述的低碳氮 比是指COD/TN为2.5～4.5。
5.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的限氧生物膜反应器包括集泥斗、配水配气室、进水管、进气管、 承托层、滤层及出水区，所述的集泥斗设在反应器底部，所述的配水配气室设在集 泥斗上部，所述的进水管及进气管设在配水配气室两侧，污水及空气经进水管及进 气管进入反应器，所述的滤层经承托层支撑在配水配气室的上部，所述的出水区设 在滤层的上部。
6.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的缺氧生物膜反应器包括集泥斗、配水配气室、进水管、反冲洗 气管、承托层、滤层及出水区，所述的集泥斗设在反应器底部，所述的配水配气室 设在集泥斗上部，所述的进水管及反冲洗气管设在集泥斗两侧，污水经进水管进入 反应器，所述的滤层经承托层支撑在配水配气室的上部，所述的出水区设在滤层的 上部。
7.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的限氧生物膜反应器滤层内的滤料为页岩陶粒，该页岩陶粒的粒 径为3～5mm，其化学成分包括SiO2、Al2O3及Fe2O3。
8.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的缺氧生物膜反应器滤层内的滤料为煤质颗粒活性炭，该煤质颗 粒活性炭的粒径为4～6mm，中孔发达。
9.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，所述的限氧生物膜反应器对污水过滤时采用气、水同向的升流模式， 缺氧生物膜反应器对污水过滤时采用水升流模式.
10.根据权利要求1所述的一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法， 其特征在于，采用连续水冲、间歇气冲的方式对限氧生物膜反应器中的页岩陶粒及 缺氧生物膜反应器中的颗粒活性炭上的生物膜进行更新。
说明书
一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水深度处理方法，尤其是涉及一种经组合生物膜过程深度 脱氮的污水处理方法。
背景技术
目前针对有机碳源含量低的污水的脱氮处理，仍以悬浮式活性污泥法为主要工 艺，由于有机物负荷低，污泥活性较低且易解体。实践中常结合物化絮凝的措施强 化活性污泥絮体的稳定性，但往往会增加污泥中有机高分子物质的含量，加大剩余 污泥处置难度。
为了避免悬浮式活性污泥法工艺的不足，生物膜处理技术的应用越来越广泛。 目前直接用于污水生物处理过程的生物膜反应池中，多采用聚乙烯材料填料为生物 膜载体，如(半)软性填料、组合式填料、弹性填料、球形或斜管形填料等。这些 填料的优点是比表面积大、稳定性好、不易堵塞;缺点是溶解氧传质阻力大、内层 生物膜老化后形成大量死泥，造成污泥产量大，生物膜活性低。粒状滤料作为生物 膜载体主要用于污水深度处理过程中，主要有各种陶粒、无烟煤等，其优点是稳定 性好、比表面积较大、表面生物膜随水流或气流剪切力作用而更新快，生物膜活性 高，溶解氧传质好等;缺点是颗粒间空隙小，容易堵塞。本研究针对低有机浓度、 低碳氮比污水的水质特点，提出以当量粒径为5mm左右的粒状页岩陶粒，和当量 粒径为5mm左右且中孔发达的颗粒活性炭分别作为限氧和缺氧生物膜载体，在充 分发挥粒状填料优势的基础上，利用原水有机底物浓度低的特点，运行中通过水流 和气流的剪切作用，削弱了粒状滤料层易堵塞的不足。同时，发挥页岩陶粒内含有 多种矿物质，利于生物膜生长的特点，来完善限氧段生物膜结构，促进短程硝化反 硝化发生;利用缺氧段颗粒活性炭对有机物的选择吸附特性，通过延长难降解有机 物的停留时间来增强其生物利用率，并促进缺氧段的脱氮进程。
传统的好氧硝化、缺氧反硝化生物脱氮过程中，有研究表明，当原水 COD/TKN>8.0时，反硝化所需有机碳源才较充足。对于低碳氮比污水尤其是 COD/TKN<5.0的我国南方大部分城市污水而言，传统生物脱氮效能常因有机碳源 不足而受到限制。本发明的立足点是通过限氧-缺氧组合生物膜过程，在限氧段采 用多孔页岩陶粒作为滤料，发挥其富微生物微量营养元素的优势，促进生物膜生长， 并通过限氧条件，完善并稳定生物膜内好氧、缺氧微区共存的结构，实现限氧生物 膜段部分全程硝化和同时硝化反硝化效能，同时强化短程硝化，以实现出水中氨氮 与亚硝酸盐氮含量相当，为后续缺氧段的厌氧氨氧化脱氮提供有利的水质条件;在 缺氧段利用中孔发达的颗粒活性炭对限氧段出水中难降解有机物进一步吸附，延长 难降解有机物在缺氧段的停留时间，提高其生物利用率，优化有机碳源用于异养反 硝化脱氮的应用过程，并通过优化环境条件和进水水质条件促进厌氧氨氧化脱氮的 发生，实现异养与自养复合脱氮效能，进而达到低碳氮比污水的深度生物脱氮效能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种对低有机浓 度、低碳氮比污水经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种经组合生物膜过程深度脱氮的污水处理方法，包括以下步骤：
(1)将限氧生物膜反应器及缺氧生物膜反应器串联;
(2)调节限氧生物膜反应器内的溶解氧、污水停留时间及生物固体停留时间， 在限氧生物膜反应器内对污水进行短程硝化、部分全程硝化及同时硝化反硝化脱 氮，控制限氧生物膜反应器出水中氨氮与亚硝酸盐氮含量比接近1∶1，实现部分脱 氮效能;
(3)调节缺氧生物膜反应器内污水停留时间及生物固体停留时间，在缺氧生 物膜反应器内对污水进行异养反硝化脱氮及厌氧氨氧化脱氮，实现异养与自养同时 脱氮效能。
所述的污水在限氧生物膜反应器中的停留时间为4～6h，生物固体在限氧生物 膜反应器中的停留时间为7～10天;所述的污水在缺氧生物膜反应器中的停留时间 为10h，生物固体在缺氧生物膜反应器中的停留时间为30天。
污水为低有机物浓度、低碳氮比污水，污水中氮主要存在形态为氨氮与有机氮。 所述的低有机浓度是指COD含量为80～150mg/L。所述的低碳氮比是指COD/TN 为2.5～4.5。
所述的限氧生物膜反应器包括集泥斗、配水配气室、进水管、进气管、承托层、 滤层及出水区，所述的集泥斗设在反应器底部，所述的配水配气室设在集泥斗上部， 所述的进水管及进气管设在配水配气室两侧，污水及空气经进水管及进气管进入反 应器，所述的滤层经承托层支撑在配水配气室的上部，所述的出水区设在滤层的上 部。
所述的缺氧生物膜反应器包括集泥斗、配水配气室、进水管、反冲洗气管、承 托层、滤层及出水区，所述的集泥斗设在反应器底部，所述的配水配气室设在集泥 斗上部，所述的进水管及反冲洗气管设在集泥斗两侧，污水经进水管进入反应器， 所述的滤层经承托层支撑在配水配气室的上部，所述的出水区设在滤层的上部。
所述的限氧生物膜反应器滤层内的滤料为页岩陶粒，页岩陶粒的粒径为 3～5mm，其化学成分包括SiO2、Al2O3及Fe2O3。
所述的缺氧生物膜反应器滤层内的滤料为煤质颗粒活性炭，煤质颗粒活性炭的 粒径为4～6mm，中孔发达。
所述的限氧生物膜反应器对污水过滤时采用气、水同向的升流模式，缺氧生物 膜反应器对污水过滤时采用水升流模式。
采用连续水冲、间歇气冲的方式对限氧生物膜反应器中的页岩陶粒及缺氧生物 膜反应器中的颗粒活性炭上的生物膜进行更新。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过调节限氧池溶解氧(DO)、水力停留时间、固体停留时间(过滤周 期)等操作，实现强化限氧段短程硝化，部分全程硝化和适度同时硝化反硝化的处 理效能，达到出水氨氮与亚硝酸盐氮含量比接近1∶1的水平，并实现部分脱氮效能;
(2)通过缺氧段活性炭对限氧段出水中难降解有机物的吸附，提高其在生物 降解过程的利用率，促进异养反硝化脱氮进程，同时，利用颗粒活性炭表面异养、 自养的生物膜分区结构，结合缺氧段进水氨氮与亚硝酸盐氮的相对含量，调节缺氧 段生物固体停留时间，促进厌氧氨氧化与传统异养反硝化共存的脱氮过程，进而削 弱缺氧区脱氮对有机碳源的依赖性，实现对低有机浓度、低碳氮比污水的深度脱氮 效果。
