公布日：2022.12.06
申请日：2021.06.03
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F9/04(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种污水强化脱氮生物处理方法，其包括：S1将预处理后的污水通入厌氧处理单元进行厌氧处理，得到第一处理出水；任选地S2将第一处理出水通入缺氧处理单元进行缺氧处理，得到第二处理出水；S3将第一处理出水或第二处理出水通入好氧处理单元进行好氧处理，得到第三处理出水；S4将第三处理出水通入沉淀单元进行固液分离，得到第四处理出水和污泥；S5将第四处理出水通入自养反硝化处理单元进行自养反硝化处理。本发明取消或改良了A2O的缺氧池和硝化液内回流以及额外碳源的投加，通过固定化自养反硝化生物处理单元来实现对总氮的去除，降低了污水厂的运行能耗和碳源投加成本。
权利要求书
1.一种污水强化脱氮生物处理方法，其包括如下步骤：S1，将预处理后的污水通入厌氧处理单元进行厌氧处理，得到厌氧处理后的第一处理出水；任选地，S2，将S1所得的第一处理出水通入缺氧处理单元进行缺氧处理，得到缺氧处理后的第二处理出水；S3，将S1所得的第一处理出水或S2所得的第二处理出水通入好氧处理单元进行好氧处理，得到好氧处理后的第三处理出水；S4，将S3所得的第三处理出水通入沉淀单元进行固液分离，得到第四处理出水和污泥；S5，将S4所得的第四处理出水通入自养反硝化处理单元进行自养反硝化处理，得到自养反硝化处理后的出水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S5中，所述自养反硝化处理单元包括固定化自养反硝化菌，优选地，所述自养反硝化处理单元选自硫自养反硝化处理单元、铁自养反硝化处理单元和氢自养反硝化处理单元中的一种或多种，更优选地，所述硫自养反硝化处理单元包括固定化硫自养反硝化菌和硫源；和/或所述铁自养反硝化处理单元包括固定化铁自养反硝化菌和铁源；和/或所述氢自养反硝化处理单元包括固定化氢自养反硝化菌和氢源。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述固定化自养反硝化菌选自经包埋固定的自养反硝化菌，优选地，选自采用微孔载体材料包埋固定的自养反硝化菌，更优选地，所述微孔载体材料包括无机微孔材料和有机-无机微孔复合材料中的一种或多种，和/或所述微孔载体材料的粒径为3mm-10mm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，S5中所述第四处理出水在自养反硝化处理单元中的停留时间t为0.3h-2h，优选为0.5h-1.5h。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括在S1之前，将预处理后的污水通入预缺氧处理单元进行预缺氧处理，优选地，所述预处理后的污水在预缺氧处理单元中的停留时间t0为0.5h-1h。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，将S4所得的污泥回流至S1中的厌氧处理单元，其中所污泥回流比为50％-200％，优选为75％-150％。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，S3中将S2所得的第二处理出水通入好氧处理单元进行好氧处理，所述第三处理出水的部分回流至S2中的缺氧处理单元，其中所述第三处理泥水回流比为50％-200％。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在S5之前对所述第四处理出水进行除磷处理，优选地，所述除磷处理包括高密池除磷处理、砂滤池除磷处理、高效气浮除磷处理、膜过滤除磷处理和磁混凝除磷处理中的至少一种。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于，S1中，所述预处理包括粗格栅处理、隔油处理、气浮处理、曝气沉沙处理、初沉池处理、细格栅处理和水解酸化处理中的至少一种。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述污水选自城镇污水和/或工业废水，优选地，所述污水中BOD/TN的值小于等于5，优选为2-4。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种污水强化脱氮生物处理方法，所述方法是针对A2O或改良型A2O工艺的升级，取消了A2O或改良型A2O的缺氧池和硝化液内回流以及额外碳源的投加，通过高效自养反硝化生物处理单元来实现对总氮的去除，这将大大降低污水厂的运行能耗和碳源投加成本。
本发明的第一方面提供了一种污水强化脱氮生物处理方法，所述方法包括如下步骤：
S1，将预处理后的污水通入厌氧处理单元进行厌氧处理，得到厌氧处理后的第一处理出水；
任选地，S2，将S1所得的第一处理出水通入缺氧处理单元进行缺氧处理，得到缺氧处理后的第二处理出水；
S3，将S1所得的第一处理出水或S2所得的第二处理出水通入好氧处理单元进行好氧处理，得到好氧处理后的第三处理出水；
S4，将S3所得的第三处理出水通入沉淀单元进行固液分离，得到第四处理出水和污泥；
S5，将S4所得的第四处理出水通入自养反硝化处理单元进行自养反硝化处理，得到自养反硝化处理后的出水。
根据本发明的一些实施方式，S5中所述自养反硝化处理单元包括固定化自养反硝化菌。
根据本发明的一些实施方式，所述自养反硝化处理单元选自硫自养反硝化处理单元、铁自养反硝化处理单元和氢自养反硝化处理单元中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述硫自养反硝化处理单元包括固定化硫自养反硝化菌和硫源。本发明中，所述硫源为本领域常规采用的含硫物质，例如硫磺、S2O3等。
根据本发明的一些实施方式，所述铁自养反硝化处理单元包括固定化铁自养反硝化菌和铁源。本发明中，所述铁源为本领域常规采用的含铁物质，例如Fe、Fe2+、FeS2。
根据本发明的一些实施方式，所述氢自养反硝化处理单元包括固定化氢自养反硝化菌和氢源。本发明中，所述氢源为本领域常规采用的含氢物质，例如H2。
根据本发明的一些实施方式，所述固定化自养反硝化菌选自经包埋固定的自养反硝化菌。
根据本发明的一些实施方式，所述固定化自养反硝化菌选自采用微孔载体材料包埋固定的自养反硝化菌。
根据本发明的一些实施方式，所述微孔载体材料包括无机微孔材料和有机-无机微孔复合材料中的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，所述微孔载体材料的粒径为3mm-10mm。载体颗粒尺寸控制在3-10毫米，对自养反硝化微生物具有缓释作用。
根据本发明的一些实施方式，所述固定化自养反硝化菌的制备包括：采用无机材料(例如陶粒等)或者有机和无机材料复配的复合材料进行造孔，得到微孔载体，在微孔材料中引入自养反硝化菌及微生物营养物。
根据本发明的一些实施方式，所述固定化自养反硝化菌的制备包括以下具体步骤：采用陶粒等无机材料或者有机和无机材料复配的复合材料进行造孔，得到微孔载体，同时添加微生物营养物(例如P、S、Fe、Ca等元素)，利用富含复合筛选的自养反硝化菌的液相浸置以引入专属微生物在载体微孔结构中扩容生长。
根据本发明的一些实施方式，采用无机微孔材料对自养反硝化菌群进行颗粒化包埋，优选所述无机微孔材料颗粒的粒径为3-6毫米。本申请中，无机微孔材料为本领域常规采用的无机微孔材料，例如硅藻土等。在本发明的一些实施例中，所述无机微孔材料中富含例如磷的微量元素。
根据本发明的一些实施方式，采用微孔材料对筛选的复合自养菌群进行颗粒化包埋，这种烧结的多孔载体富含微量元素(例如磷)，载体颗粒尺寸控制在3-6毫米，对自养反硝化微生物具有缓释作用。
根据本发明的一些实施方式，固定化自养反硝化菌颗粒与复合硫源或铁源填料按照一定比例混合形成自养微生物滤床。对于氢型自养反硝化反应器需要添加填料载体，以供微生物附着生长。
在本发明的一些实施例中，自养反硝化菌采用固定化包埋技术处理形成载体并与硫型、铁型、氢型等颗粒载体混合形成自养反硝化处理单元。
根据本发明的一些实施方式，自养反硝化处理单元可以是上向流或下向流的滤池型式，也可以是移动床或流化床型式。
根据本发明的一些实施方式，所述第四处理出水在自养反硝化处理单元中的停留时间t为0.3h-2h，例如0.4h、0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1.0h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h以及它们之间的任意值。在本发明的一些优选实施方式中，所述第四处理出水在自养反硝化处理单元中的停留时间t为0.5-1.5h。
根据本发明的一些实施方式，所述方法还包括在S1之前，将预处理后的污水通入预缺氧处理单元进行预缺氧处理。
根据本发明的一些实施方式，所述预处理后的污水在预缺氧处理单元中的停留时间t0为0.5h-1h，例如0.6h、0.7h、0.8h或0.9h。本发明中，在厌氧段之前设置预缺氧区(水力停留时间0.5-1小时)以利用来水中的碳源实现初步脱氮。尤其是对于BOD/TN>4的废水，可根据来水中的氨氮和硝酸盐氮水平调整二沉池污泥回流范围从传统的50-100％到100-200％，有效降低回流污泥硝酸盐氮对厌氧生物除磷的影响，同时通过预缺氧区与后续自养反硝化处理单元的联合处理工艺以减轻好氧处理单元(去除COD和BOD)和自养反硝化处理单元(去除总氮)的处理负荷。
根据本发明的一些实施方式，将S4所得的污泥回流至S1中的厌氧处理单元，其中所污泥回流比为50％-200％，例如为60％、80％、100％、120％、125％、140％、150％、170％、190％以及它们之间的任意值。根据本发明的一些优选实施方式，所污泥回流比75-150％。
根据本发明的第一实施方式，所述改进的污水强化脱氮生物处理方法包括如下步骤：
(1)将预处理后的污水通入厌氧处理单元进行厌氧处理，得到厌氧处理后的第一处理出水；
(2)将(1)所得的第一处理出水通入好氧处理单元进行好氧处理，得到好氧处理后的第三处理出水；
(3)将(2)所得的第三处理出水通入沉淀单元进行固液分离，得到第四处理出水和污泥；
(4)将(3)所得的第四处理出水通入自养反硝化处理单元进行自养反硝化处理，得到自养反硝化处理后的出水；其中，所述自养反硝化处理单元包括固定化自养反硝化菌。
根据本发明的一些实施方式，可选择将现有缺氧池重新功能分区为厌氧或好氧的一部分以提高处理水量实现扩容。
本发明第一实施方式的处理方法取消了A2O或改良型A2O的缺氧池和硝化液内回流以及额外碳源的投加，通过高效的自养反硝化生物处理单元来实现对总氮的去除，这大大降低污水厂的运行能耗和碳源投加成本。
根据本发明的第二实施方式，所述污水强化脱氮生物处理方法包括如下步骤：
S1，将预处理后的污水通入厌氧处理单元进行厌氧处理，得到厌氧处理后的第一处理出水；
S2，将S1所得的第一处理出水通入缺氧处理单元进行缺氧处理，得到缺氧处理后的第二处理出水；
S3，将S2所得的第二处理出水通入好氧处理单元进行好氧处理，得到好氧处理后的第三处理出水；
S4，将S3所得的第三处理泥水通入沉淀单元进行固液分离，得到第四处理出水和污泥；
S5，将S4所得的第四处理污水通入自养反硝化处理单元进行自养反硝化处理，得到自养反硝化处理后的出水。
根据本发明的一些实施方式，S3中将S2所得的第二处理泥水通入好氧处理单元进行好氧处理，所述第三处理泥水的部分回流至S2中的缺氧处理单元，其中所述第三处理泥水回流比为50％-200％。
本发明第二实施方式的处理方法与传统的A2O技术相比，通过控制硝化液内回流比小于200％，预先经过缺氧池实现部分脱氮，再结合后续自养反硝化滤池实现无额外碳源投加的深度总氮去除，从而在不改变现有污水厂的设施的基础，实现了整体工艺的节能降耗。
根据本发明的一些实施方式，所述方法还包括，在S5之前对所述第四处理污水进行除磷处理优选深度除磷处理，
优选地，所述深度除磷处理包括高密池除磷处理、砂滤池除磷处理、高效气浮除磷处理、膜过滤除磷处理和磁混凝除磷处理中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述预处理包括粗格栅处理、隔油处理、气浮处理、曝气沉沙处理、初沉池处理、细格栅处理和水解酸化处理中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述污水选自城镇污水和/或工业废水。
根据本发明的一些实施方式，所述污水中BOD/TN的值小于等于5，优选为2-4。
（发明人：沈如霞;邱福祥;李亮）
