申请日2018.11.23
公开(公告)日2019.01.15
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种城市污水厂二级出水深度脱氮的装置和方法，将传统A/O活性污泥反应器的部分好氧区改造为反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器;使用时，一部分城市污水进入A/O活性污泥反应器进行传统硝化反硝化脱氮，A/O活性污泥反应器的出水进入二沉池进行泥水分离;二沉池出水与另一部分城市污水混合后，进入反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器，利用城市污水中有限的有机物将二沉池出水中所含的硝态氮还原为亚硝酸盐氮，再与城市污水中所含的氨氮发生厌氧氨氧化反应，将二沉池出水中硝态氮浓度进一步降低，达到深度脱氮的目的。本发明可使城市污水厂在增大处理水量的条件下，在无外加碳源的情况下实现深度脱氮，可达到提标和节能的双重收益。
权利要求书
1.一种城市污水厂二级出水深度脱氮的装置，包括城市污水原水箱、A/O活性污泥反应器和二沉池，所述城市污水原水箱通过第一进水泵与所述A/O活性污泥反应器的进水管相连，所述A/O活性污泥反应器分为多个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，第1个格室为缺氧区，剩余格室为好氧区;所述A/O活性污泥反应器通过第一出水管与所述二沉池相连，所述二沉池的污泥管通过第二回流泵与所述A/O活性污泥反应器的进水管相连;其特征在于，
将所述A/O活性污泥反应器的部分好氧区改造为反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水管通过第二进水泵与所述城市污水原水箱相连，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水管通过第三进水泵与所述二沉池的第二出水管相连。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：中间水箱;
所述中间水箱的进水口与所述二沉池的第二出水管相连，所述中间水箱的出水口通过所述第三进水泵与所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水管相连。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中间水箱上设有第二溢流管和第二放空管。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述A/O活性污泥反应器共设有9个格室，所述A/O活性污泥反应器的后3个格室改造为所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的每个格室内均设有第二搅拌器，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器从第三出水管出水。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，经改造后，所述A/O活性污泥反应器分为6个格室，第6格室通过第一回流泵与第1格室相连。
6.一种城市污水厂二级出水深度脱氮的方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一项所述的装置中，所述方法包括：
准备阶段：
将城市污水厂活性污泥投加至所述A/O活性污泥反应器中;
将厌氧氨氧化生物膜填料与反硝化生物膜填料混合后投加至所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器中;
工作阶段：
城市污水收集到所述城市污水原水箱中，一部分城市污水通过所述第一进水泵进入所述A/O活性污泥反应器中进行传统硝化反硝化脱氮，所述A/O活性污泥反应器的出水进入所述二沉池进行泥水分离;
所述二沉池的出水与另一部分城市污水混合后，进入所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器中，利用城市污水中有限的有机物将二沉池出水中所含的硝态氮还原为亚硝酸盐氮，亚硝酸盐氮再与城市污水中所含的氨氮发生厌氧氨氧化反应，将二沉池出水中硝态氮浓度进一步降低，达到深度脱氮的目的。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述A/O活性污泥反应器的污泥浓度为2000～4000mg/L，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器中厌氧氨氧化生物膜填料与反硝化生物膜填料的填充比为30～50%，所述厌氧氨氧化生物膜填料与反硝化生物膜填料的体积比为(3～5)：1。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述A/O活性污泥反应器的硝化液回流比RN为200～300%，污泥龄大于10天，缺氧区溶解氧浓度小于0.5mg/L，好氧区溶解氧浓度为1.0～2.0mg/L，活性污泥回流比R为30～100%。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水pH值为7.0～8.0，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的COD与总氮的浓度比RC/N大于2：1，当所述RC/N小于2时，通过向进入反硝化厌氧氨氧化反应器的城市污水投加碳源，使等于2;所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的水力停留时间为1.0～3.0h。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述城市污水原水箱的总水量为Q，所述A/O活性污泥反应器的城市污水进水量为Q1，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的城市污水进水量为Q2;
Q2=Q-Q1。
说明书
一种城市污水厂二级出水深度脱氮的装置和方法
技术领域
本发明涉及污水生物处理技术领域，具体涉及一种城市污水厂二级出水深度脱氮的装置和方法。
背景技术
一方面随着城市化进程的不断加快，城市人口不断增加，使得城市污水处理厂日处理水量超出设计水量，导致超负荷运行。同时国家对水环境质量的要求不断提高，污水厂排放标准不断提高，使得多数城市污水处理厂面临提标改造。现有城市污水处理厂大都采用传统缺氧好氧(A/O)生物脱氮工艺，如图1所示的传统的缺氧好氧生物脱氮装置，其包括城市污水原水箱10、A/O活性污泥反应器20和二沉池30，城市污水原水箱10上设有第一溢流管11和第一放空管12，城市污水原水箱10的出水口通过第一进水泵21与A/O活性污泥反应器20的进水管相连接，A/O活性污泥反应器20分为多个格室，即图1所示有9个格室;按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，第1个格室为缺氧区，第1个格室内设第一搅拌器23;第2-9格室为好氧区，每个格室设有曝气头24，曝气头24通过进气管与空压机27相连且进气管上安装有气量调节阀25和气体流量计26，A/O活性污泥反应器20通过第一回流泵22将硝化液从最后1个格室回流至第1个格室，即从图1的第9格室回流至第1格室;A/O活性污泥反应器20通过第一出水管28与二沉池30相连，第一出水管28上安装有阀门，二沉池30污泥管的第一支管通过第二回流泵33与A/O活性污泥反应器20的进水管相连接，将污泥回流至A/O活性污泥反应器20中，污泥管的第一支管上安装有回污阀31;二沉池30污泥管的第二支管用于直接排放，污泥管的第二支管上安装有排泥阀32;二沉池30的第二出水管34直接排放或进行下一步处理。
但在上述传统的缺氧好氧生物脱氮工艺中，硝化液回流受限导致系统总氮去除率受限，难以达到国家对出水总氮的排放标准。在这种背景下，基于现有的A/O生物脱氮工艺，研发能同时满足水量增加和排放标准提高要求的新型深度工艺技术，具有重要的现实意义。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种城市污水厂二级出水深度脱氮的装置和方法。
本发明提供一种城市污水厂二级出水深度脱氮的装置，包括城市污水原水箱、A/O活性污泥反应器和二沉池，所述城市污水原水箱通过第一进水泵与所述A/O活性污泥反应器的进水管相连，所述A/O活性污泥反应器分为多个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，第1个格室为缺氧区，剩余格室为好氧区;所述A/O活性污泥反应器通过第一出水管与所述二沉池相连，所述二沉池的污泥管通过第二回流泵与所述A/O活性污泥反应器的进水管相连;
将所述A/O活性污泥反应器的部分好氧区改造为反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水管通过第二进水泵与所述城市污水原水箱相连，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水管通过第三进水泵与所述二沉池的第二出水管相连。
作为本发明的进一步改进，还包括：中间水箱;
所述中间水箱的进水口与所述二沉池的第二出水管相连，所述中间水箱的出水口通过所述第三进水泵与所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水管相连。
作为本发明的进一步改进，所述中间水箱上设有第二溢流管和第二放空管。
作为本发明的进一步改进，所述A/O活性污泥反应器共设有9个格室，所述A/O活性污泥反应器的后3个格室改造为所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的每个格室内均设有第二搅拌器，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器从第三出水管出水。
作为本发明的进一步改进，经改造后，所述A/O活性污泥反应器分为6个格室，第6格室通过第一回流泵与第1格室相连。
本发明还提供一种城市污水厂二级出水深度脱氮的方法，应用于上述的装置中，所述方法包括：
准备阶段：
将城市污水厂活性污泥投加至所述A/O活性污泥反应器中;
将厌氧氨氧化生物膜填料与反硝化生物膜填料混合后投加至所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器中;
工作阶段：
城市污水收集到所述城市污水原水箱中，一部分城市污水通过所述第一进水泵进入所述A/O活性污泥反应器中进行传统硝化反硝化脱氮，所述A/O活性污泥反应器的出水进入所述二沉池进行泥水分离;
所述二沉池的出水与另一部分城市污水混合后，进入所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器中，利用城市污水中有限的有机物将二沉池出水中所含的硝态氮还原为亚硝酸盐氮，亚硝酸盐氮再与城市污水中所含的氨氮发生厌氧氨氧化反应，将二沉池出水中硝态氮浓度进一步降低，达到深度脱氮的目的。
作为本发明的进一步改进，所述A/O活性污泥反应器的污泥浓度为2000～4000mg/L，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器中厌氧氨氧化生物膜填料与反硝化生物膜填料的填充比为30～50%，所述厌氧氨氧化生物膜填料与反硝化生物膜填料的体积比为(3～5)：1。
作为本发明的进一步改进，所述A/O活性污泥反应器的硝化液回流比RN为200～300%，污泥龄大于10天，缺氧区溶解氧浓度小于0.5mg/L，好氧区溶解氧浓度为1.0～2.0mg/L，活性污泥回流比R为30～100%.
作为本发明的进一步改进，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的进水pH值为7.0～8.0，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的COD与总氮的浓度比RC/N大于2：1，当所述RC/N小于2时，通过向进入反硝化厌氧氨氧化反应器的城市污水投加碳源，使等于2;所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的水力停留时间为1.0～3.0h。
作为本发明的进一步改进，所述城市污水原水箱的总水量为Q，所述A/O活性污泥反应器的城市污水进水量为Q1，所述反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器的城市污水进水量为Q2;
Q2=Q-Q1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明将部分城市污水中的氨氮直接进入反硝化厌氧氨氧化反应器中，在无需充氧曝气的情况下，通过厌氧氨氧化反应将其转化为氮气，从而降低了系统曝气能耗;
2、与传统反硝化脱氮相比，本发明的反硝化厌氧氨氧化反应器只需将硝态氮转化为亚硝态氮，而无需继续还原为氮气，从而降低了系统对碳源的需求量;
3、本发明的反硝化厌氧氨氧化反应器采用生物膜，污泥量大，反应速率高，使得反应器容积小，造价低;
4、在传统缺氧好氧生物脱氮工艺基础之上，本发明无需外加其他构筑物，只需将部分原来的A/O曝气池改造为反硝化厌氧氨氧化生物膜反应器;
5、本发明可使城市污水厂在增大处理水量的条件下，在无外加碳源的情况下实现深度脱氮，可达到提标和节能的双重收益。
