申请日2020.11.13
公开（公告）日2021.03.19
IPC分类号C02F3/28; C02F3/30; C02F101/16; C02F101/38
摘要
本发明属于污水处理技术领域，具体地，涉及一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺及系统。针对现有技术中污水氨氮和总氮浓度偏高、碳氮比过低、处理效率不高、需额外添加大量碳源、运行费用高，且出水水质不稳定或不达标的技术问题。本方案通过在缺氧区内设置定量份硫自养反硝化脱氮模块和变量份硫自养反硝化脱氮模块，定量份硫自养反硝化脱氮模块和变量份硫自养反硝化脱氮模块负载有硫自养反硝化脱氮填料。无需额外补加碳源，混合液无内回流，克服了传统工艺内回流比较大的缺点，节省内回流系统所需的动力消耗及补加的碳源费用，提高了整个系统的脱氮除磷效率，适合低C/N比高氨氮类的高速服务区污水的处理，降低运行费用，提高了脱氮除磷效果。
权利要求书
1.一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，包括缺氧区，其特征在于：所述缺氧区内设有定量份硫自养反硝化脱氮模块和可变量份硫自养反硝化脱氮模块，所述定量份硫自养反硝化脱氮模块和变量份硫自养反硝化脱氮模块负载有硫自养反硝化脱氮填料。
2.根据权利要求1所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：所述定量份硫自养反硝化脱氮模块的尺寸可变，使得其负载的硫自养反硝化脱氮填料呈松散或紧密状态。
3.根据权利要求1所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：所述定量份硫自养反硝化脱氮模块相对于所述缺氧区内的位置可变。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：还包括厌氧区和好氧区，所述厌氧区、好氧区和缺氧区沿水流方向依次排布。
5.根据权利要求4所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：所述定量份硫自养反硝化脱氮模块设置在远离好氧区的一侧。
6.根据权利要求4所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：所述好氧区采用梯度曝气，曝气量向远离厌氧区的一侧递减。
7.根据权利要求4所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：还包括第二好氧区、第二缺氧区和第三好氧区，所述厌氧区、好氧区、缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区和第三好氧区沿水流方向依次排布。
8.根据权利要求7所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)将污水按比例泵入厌氧区和缺氧区；
2)经步骤1)中厌氧区处理的污水进入好氧区进行处理；
3)经步骤2)中好氧区处理的污水进入缺氧区进行处理；
4)经步骤3)中缺氧区处理的污水进入第二好氧区进行处理；
5)经步骤4)中第二好氧区处理的污水进入第二缺氧区进行处理；
6)经步骤5)中第二缺氧区处理的污水进入第三好氧区进行处理。
9.根据权利要求8所述的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，其特征在于：所述步骤3)执行以下可选步骤：
当缺氧区污水中总氮含量高于或C/N比低于所述定量份硫自养反硝化脱氮模块处理负荷，将所述变量份硫自养反硝化脱氮模块移入所述缺氧区；
当缺氧区污水中总氮含量低于或C/N比高于所述定量份硫自养反硝化脱氮模块处理负荷，将所述变量份硫自养反硝化脱氮模块移出所述缺氧区。
10.一种低碳氮比高氨氮污水处理系统，其特征在于：采用权利要求1-9任一项低碳氮比高氨氮污水处理工艺；所述系统包括缺氧池(500)；所述缺氧池(500)内设有定量硫自养反硝化脱氮装置(510)和变量硫自养反硝化脱氮装置(520)。
说明书
一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺及系统
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体地，涉及一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺及系统。
背景技术
高速公路服务区污水中的氨氮浓度和总氮浓度都达到典型生活污水的最高值，根据对高速公路服务区现场调研结果，有的服务区污水总氮浓度达到了160mg/L，高氨氮、高总氮、低碳氮比的污水水质给污水处理增加了技术难度，大部分高速公路服务区污水处理出水存在不稳定或不达标等情况。高速公路服务区污水主要有以下特点为：①流量小，变化大。污水主要由过往旅客和服务区常住员工产生，过往旅客随车流量，受季节、气候、温度、节假日等因素影响变化大。污水量也随之变化，每天、每月甚至每季都不同，这种变化没有一定规律，并且变化系数大。②含特征污染因子。高速公路服务区污水中主要污染物是有机物、氮和磷。原污水BOD5/CODcr比值大于0.3，污水可生化性较好，适于采用生物处理方法。
高速公路服务区流量变化较大，污水氨氮、总氮较高，C/N比低，传统脱氮工艺对此类废水达不到理想的处理效果，且需要额外添加大量的碳源，运行费用较高。目前，高速公路服务区污水处理方法主要是采用物理法和生物法结合方式。根据各服务区的水样检测结果分析，各服务区有机物降解程度在20～80％之间，CODcr的去除率大多在70％左右。污水处理设施运行较好的服务区，其总磷去除率在11～22％，氨氮和总氮去除率在20％左右，处理出水水质存在不稳定、不达标等情况，对周边水环境污染较严重。
中国实用新型授权申请号为2019201651898，申请日为2019年01月30日，名称为：一种高速服务区污水复合处理装置；公开了利用好氧处理区、厌氧处理区和人工湿地处理区处理高速服务区的污水复合处理装置，采用生物、生态处理技术结合的方式实现污水脱氮，但是该发明的原理仍然是传统脱氮工艺，当氨氮、总氮浓度过高时，需要补加大量的碳源，运行费用较高，且处理效果不理想。
中国发明专利申请号为2018103149675，申请日为2018年04月10日，名称为：一种自养反硝化深度脱氮装置及自养深度脱氮方法；公开了利用硫磺填料层和悬浮填料层形成的组合填料层对硝氮进行反硝化处理，脱氮硫杆菌对硝氮有很高的去除率，但是该发明针对污水深度处理中硝态氮反硝化脱氮的单项需求，处理对象为15-30mg/L的硝酸盐氮，对高浓度的高速公路服务区污水整体处理效果不佳。
高速公路服务区污水处理对处理技术的要求更高，尤其侧重于更严格的脱氮除磷要求，因此，针对高速公路服务区污水治理现状，研发出一种高效稳定、成本低廉、操作方便、维护便捷的整体解决方案是目前国内研究和技术开发的热点和难点问题，同时寻找创新型的污水处理解决方案以替代服务区原有的传统污水处理站，也是建设美丽服务区的迫切要求。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术中如高速公路服务区污水水质复杂，氨氮和总氮浓度偏高，且碳氮比过低，导致的污水处理效率不高、需额外添加大量碳源、运行费用高，且出水水质不稳定或不达标的技术问题。本方案提供了一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺和系统，通过在缺氧区内设置定量份硫自养反硝化脱氮模块和变量份硫自养反硝化脱氮模块，无需额外补加碳源，混合液无需内回流，克服了传统工艺内回流比较大的缺点，节省内回流系统所需的动力消耗及补加的碳源费用，提高了整个系统的脱氮除磷效率，适合低C/N比高氨氮类的高速服务区污水的处理，降低运行费用，提高了脱氮除磷效果。
2.技术方案
为达到上述目的，提供的技术方案为：
本发明的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，包括缺氧区，所述缺氧区内设有定量份硫自养反硝化脱氮模块和可变量份硫自养反硝化脱氮模块，所述定量份硫自养反硝化脱氮模块和变量份硫自养反硝化脱氮模块负载有硫自养反硝化脱氮填料。
进一步地，所述定量份硫自养反硝化脱氮模块的尺寸可变，使得其负载的硫自养反硝化脱氮填料呈松散或紧密状态。
进一步地，所述定量份硫自养反硝化脱氮模块相对于所述缺氧区内的位置可变。
进一步地，还包括厌氧区和好氧区，所述厌氧区、好氧区和缺氧区沿水流方向依次排布。
进一步地，所述定量份硫自养反硝化脱氮模块设置在远离好氧区的一侧。
进一步地，所述好氧区采用梯度曝气，曝气量向远离厌氧区的一侧递减。
进一步地，还包括第二好氧区、第二缺氧区和第三好氧区，所述厌氧区、好氧区、缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区和第三好氧区沿水流方向依次排布。
进一步地，包括以下步骤：
1)将污水按比例泵入厌氧区和缺氧区；
2)经步骤1)中厌氧区处理的污水进入好氧区进行处理；
3)经步骤2)中好氧区处理的污水进入缺氧区进行处理；
4)经步骤3)中缺氧区处理的污水进入第二好氧区进行处理；
5)经步骤4)中第二好氧区处理的污水进入第二缺氧区进行处理；
6)经步骤5)中第二缺氧区处理的污水进入第三好氧区进行处理。
进一步地，所述步骤3)执行以下可选步骤：
当缺氧区污水中总氮含量高于或C/N比低于所述定量份硫自养反硝化脱氮模块处理负荷，将所述变量份硫自养反硝化脱氮模块移入所述缺氧区；
当缺氧区污水中总氮含量低于或C/N比高于所述定量份硫自养反硝化脱氮模块处理负荷，将所述变量份硫自养反硝化脱氮模块移出所述缺氧区。
一种低碳氮比高氨氮污水处理系统，采用一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺；所述系统包括缺氧池；所述缺氧池内设有定量硫自养反硝化脱氮装置和变量硫自养反硝化脱氮装置。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，考虑到活性污泥世代周期较长，微生物增殖速度慢，为维持较高的生物浓度，在缺氧区设置定量份硫自养反硝化脱氮模块和可变量份硫自养反硝化脱氮模块，所述定量份硫自养反硝化脱氮模块和变量份硫自养反硝化脱氮模块负载有硫自养反硝化脱氮填料。通过设置可移入和移出池体的变量硫自养反硝化脱氮装置，可以在活性污泥培养初期不必投入过量的填料量，因而不会简单堆积，造成微生物的增殖及副产物的沉积，也就不会影响溶液中溶质的传递过程，提高了材料的利用率，根据水质选择性的移入或移出附加的填料，提高了底物和污水的混匀速率和效率，进而提高了缺氧区的释磷脱氮效果。同时，当水中碳源过低，定量的填料不足以支撑处理量时，移入变量硫自养反硝化脱氮装置，可使脱氮除磷效率在短时间内迅速提高。
(2)本发明的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，包括第二好氧区、第二缺氧区和第三好氧区，所述厌氧区、好氧区、缺氧区、第二好氧区、第二缺氧区和第三好氧区沿水流方向依次排布，相比于传统的脱氮除磷工艺，通过改变传统的AO-AO工艺为创新型的OA-OA工艺，采用新型多段多级AO脱氮技术，设置了高效硫自养脱氮技术模块，不需要额外补加碳源，不需要混合液内回流，有效克服传统工艺内回流比较大的缺点，节省内回流系统所需的动力消耗及补加的碳源费用，尤其适合低C/N比的高氨氮污水的处理，可大大降低运行费用，提高整个系统的脱氮效果。
(3)本方案的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，通过在前端设置预选择池，根据进出水水质实际情况，调整污水泵入预选择池、厌氧池和缺氧池中的第一段的比例，有效利用进水中碳源，提高系统的脱氮除磷能力，有效节省运行费用。由于前端设置预选择池，可消耗污水中部分氧气及回流污泥中的硝态氮，厌氧池ORP较低，为厌氧池创造较好的厌氧环境，可有效缓解反硝化与释磷对碳源的竞争，大大提高了聚磷菌厌氧释磷的效率，从而使好氧池的吸磷效率得到了充分提升，提高整个系统的除磷效果；
(4)本方案的一种低碳氮比高氨氮污水处理工艺，同时设置预选择池、厌氧池，兼顾除磷需求，根据微生物碳氧化、硝化的原理，通过合理设计两级硝化反硝化系统停留时间，适当加大第二级硝化反硝化系统的池容，有利于缺氧池反硝化阶段产生的碱度来梯级补充好氧池硝化消耗的碱度，大大降低补加碱度量，有效节省运行费用。
（发明人：蒋佩娟;方降龙;宇丰;陆海亮;张勋;孔殿超;杨阳;程红霞;方海超;郭子薇;李杰）
