公布日：2022.08.30
申请日：2022.07.04
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F1/52(2006.01)N;C02F3/02(2006.01)N;C02F3/30(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种低C/N比污水的无动力生物处理方法，具体包括如下步骤：①污水预处理，包括污水混凝、分离、过滤以得到低碳污水；②氨氮去除首先将低碳污水经重力自流入第一脱氨反应池、第二脱氨反应池、第三脱氨反应池内，基于在所述脱氨反应池内设置的导流间隙组以将处理水位上升至脱氨反应池的顶部排出；③验证所排出水是否符合外排要求；本发明的优点是不投加碳源，让微生物自然选择生存环境；并依据污水C/N比低的优点，利用空气的自然溶入，获得溶解氧；基于溶解氧环境适应不同的微生物的存在，从而可以实现氨氮的好氧硝化、好氧反硝化、兼氧硝化、氧反硝化等一些列反应的发生，进而实现生物脱氨氮和总氮的目的。
权利要求书
1.一种低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：①污水预处理a污水混凝：取用低C/N比污水与聚合铝混凝剂在混凝反应池内进行反应，得到悬浮液；b分离：将步骤a所得悬浮液经重力自流入沉淀池内进行沉淀处理，得到上清液；c过滤：将步骤b所得上清液经重力自流入砂滤池内进行深度过滤，得到低碳污水；②氨氮去除a将所述低碳污水经重力淋洒入第一脱氨反应池内，并且在所述第一脱氨反应池内设置有两组导流间隙，水流经淋洒进入填料，由底部经第一导流间隙升至反应池的顶部，接触空气得以充氧，再次进入填料内部，与填料、氨氮反应，再由第二导流间隙将水升到反应池上部，得到处理水A；b将所述处理水A经重力自流淋洒于第二脱氨反应池内，并且在所述第二脱氨反应池与第一脱氨反应池结构相同，水流路径相同，从第二脱氨反应池的第二导流间隙的出水，得到处理水B；c将所述处理水B经重力自流淋洒入第三脱氨反应池内，水流与步骤b具有相同的过程，得到处理水C；③外排取用处理水C验证是否满足下式：COD＝15-30mg/L，氨氮≤2mg/L，总氮≤5mg/L；若满足上式即进行外排水；若是不满足上式，调整进水泵流速，分析污水中的参数，补充微生物的营养，继续实验，观察结果；其中，COD是水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成氧的毫克数，以mg/L表示；氨氮是污水中蛋白质分解和其他无机物还原后的产物，是一项重要污染指标；总氮是氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮以及有机氮的总值，代表着水体氮污染的重要指标。
2.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，在步骤①中，所述聚合铝混凝剂的添加量为5-10mgL-1，所述低C/N比污水的水量为8-10m3/d。
3.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，在步骤①中，所述低C/N比污水是经连接变频水泵的管道A输入到混凝反应池内；所述聚合铝混凝剂是通过连接变频计量泵的管道B输入到管道A内进行加药。
4.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，在步骤①中，针对步骤b所得上清液验证其所含COD是否满足下式：COD>30mg/L若是满足上式，适当添加聚合铝混凝剂的加药量；若是低于15mg/L，检测聚合铝混凝剂的加药量是否过大，进而降低聚合铝混凝剂的加药量；其中，水质COD的值，对于促进空气中的氧气自然溶入水体有明显负相关，相关系数用溶解氧的清水穿透速度f来表示。
5.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，在步骤①中，所述沉淀池采用的是竖流式圆柱形沉淀池。
6.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，在步骤①中，所述砂滤池包括对称设置的两个过滤槽，其中一个用于使用，一个用于反冲洗备用。
7.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，所述导流间隙组包括平行设置的两个导流间隙，所述导流间隙是由两隔板组成，且沿所述两隔板的底部设有开孔，且所述隔板底部的开孔总面积＝进水管面积的2倍。
8.根据权利要求7所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，所述两隔板之间距离为5cm。
9.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，在步骤②中，所述空气溶入第一脱氨反应池、第二脱氨反应池、第三脱氨反应池的上层清水的获氧方式为三级跌落式充氧和表面气液接触充氧。
10.根据权利要求1所述的低C/N比污水的无动力生物处理方法，其特征在于，在步骤②中，第一脱氨反应池、第二脱氨反应池、第三脱氨反应池依据高度差500mm、水平位置差400mm，进行空间叠放布置；并且依据污水的氨氮≈30mg/l特征，按照小试的结果，填料脱氨负荷定在4g/M3.d。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低C/N比污水的无动力生物处理方法，充分借用污水C/N比低的优点，借助污水几近完全碳化的特点，空气中氧气会因COD低而大量溶入，以实现利用空气完成脱氮反应的目的；另外，本发明不需要将空气压入水中，节省了大量的电力；并且取消了碳源投加，污水处理成本降低了75％(中试数据)。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种低C/N比污水的无动力生物处理方法，具体包括如下步骤：
①污水预处理
a污水混凝：取用低C/N比污水与聚合铝混凝剂在混凝反应池内进行反应，得到悬浮液；
b分离：将步骤a所得悬浮液经重力自流入沉淀池内进行沉淀处理，得到上清液；
c过滤：将步骤b所得上清液经重力自流入砂滤池内进行深度过滤，得到低碳污水；
②氨氮去除
a将所述低碳污水经重力淋洒入第一脱氨反应池内，并且在所述第一脱氨反应池内设置有两组导流间隙，水流经淋洒进入填料，由底部经第一导流间隙升至反应池的顶部，接触空气得以充氧，再次进入填料内部，与填料、氨氮反应，再由第二导流间隙将水升到反应池上部，得到处理水A；
b将所述处理水A经重力自流淋洒于第二脱氨反应池内，并且在所述第二脱氨反应池与第一脱氨反应池结构相同，水流路径相同，从第二脱氨反应池的第二导流间隙的出水，得到处理水B；
c将所述处理水B经重力自流淋洒入第三脱氨反应池内，水流与步骤b具有相同的过程，得到处理水C；
③外排
取用处理水C验证是否满足下式：
COD＝15-30mg/L，
氨氮≤2mg/L，
总氮≤5mg/L；
若满足上式即进行外排水；若是不满足上式，调整进水泵流速，分析污水中的参数，补充微生物的营养，继续实验，观察结果。
其中，COD是水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成氧的毫克数，以mg/L表示；
氨氮是污水中蛋白质分解和其他无机物还原后的产物，是一项重要污染指标；
总氮是氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮以及有机氮的总值，代表着水体氮污染的重要指标。
通过上述技术方案，调整进水泵流速，分析污水中的参数的具体过程如下：
1)调整进水泵流速，如果COD＞30mg/l，就适当加大混凝剂的用量，摸清混凝剂的投加量与出水COD的关系，知道满足COD＜30mg/l；
2)分析污水中的参数，在每个脱氨反应池的出水端，取样分析，分析参数：总碱度、pH、亚硝酸盐氮；
并且，本发明水样在经过混凝后，降低了SS和有机物，也就延缓了填料的堵塞，有机物的降低，减少了碳化反应的发生，菌胶团数量降低，也就是污泥量降低，也减少了天聊的堵塞，也减少了有机物对溶解氧的争夺；有机物的多少，一般用COD来表示，COD越大，表明有机物含量越高，反之亦反之。
并且，本发明采用的无动力是针对少开或者停开鼓风机的处理方案，完全依靠重力自流入的方式，相对动力传动节省了电力输出，进而节省了电力成本；且充分借用污水C/N比低的优点，借助污水几近完全碳化的特点，利用空气中的氧气易于溶于低碳污水的特性，污水中溶解氧自然增加，实现利用空气完成氮的硝化的目的；填料的不同深度，会有不同的溶解氧环境，就会有不同的微生物的存在，从而可以实现氨氮的好氧硝化、好氧反硝化、兼氧硝化、氧反硝化等一些列反应的发生，进而实现生物脱氨氮和总氮的目的。
再者，利用C/N比的优势，通过混凝进一步降低污水中有机物，使C/N比更低，这样可以促进空气中氧气的溶入，轻微的碳化反应减弱了对溶解氧的争夺，使污水中的溶解氧尽可能多参与氨氮的硝化。低C/N比污水，还可以减少菌胶团等污泥的产生，对填料的堵塞减低很多，更利于延长填料的反冲洗周期。
最后，反冲洗的废水，直接排入进水口，水中的SS可以通过混凝反应而去除。
进一步地，在步骤①中，所述复配聚合铝混凝剂的添加量为5-10mgL-1，所述低C/N比污水的水量为8-10m3/d。
通过上述技术方案，采用上述添加量，在混凝反应池内，通过搅拌，聚合铝混凝剂和污水快速混合，水中有大量矾花出现，新生成的矾花带有正电荷，对水中的颗粒物和有机物有很强的吸附性能，能够使污水处理为水质清澈，没有肉眼可见的物质，COD在15--30mg/l之间，是满足外排水的要求。
进一步地，在步骤①中，所述低C/N比污水是经连接变频水泵的管道A输入到混凝反应池内；所述复配聚合铝混凝剂是通过连接变频计量泵的管道B输入到管道A内进行加药。
通过上述技术方案，水泵是变频离心泵，将变频器与变频离心泵串联，可通过手动调整变频器的运行赫兹数，可实现改变变频离心泵的转速，进而达到调节进水流量的目的；并且变频离心泵置于进水管网内；污水进入变频离心泵，进而提升到混凝反应池，观察流量计，流量2m3/h，固定变频器频率，控制流量；开启变频计量泵，且变频计量泵的规格是6L/h，分析COD时，在15-30mg/L之间时，固定变频计量泵的加药频率，超过30mg/L时，根据加药量的需要调整变频计量泵的加药频率。
进一步地，在步骤①中，针对步骤b所得上清液验证其所含COD是否满足下式：
COD>30mg/L
若是满足上式，适当添加聚合铝混凝剂的加药量；若是低于15mg/L，检测聚合铝混凝剂的加药量是否过大，进而降低聚合铝混凝剂的加药量；其中，水质COD的值，对于促进空气中的氧气自然溶入水体有明显负相关，相关系数用溶解氧的清水穿透速度f来表示。
通过上述技术方案，为了将污水与聚合铝混凝剂充分反应，当COD>30mg/L，通过调整变频计量泵的加药频率，进而增加加药量；当COD低于20mg/L，通过检查变频计量泵的加药频率，确定加药量是否过大，进而降低变频计量泵的加药频率，以降低加药量，进而降低聚合铝混凝剂对脱氨反应的堵塞。
优选地，在步骤①中，所述沉淀池采用的是竖流式圆柱形沉淀池。
通过上述技术方案，该竖流式圆柱形沉淀池的有效容积3M3，表面负荷为1M3/M2.h，半径值为0.8m，高为1.5m，底部是锥度为1的锥形设计；并且，其底部设计有排泥管，管径DN65，带止回阀球阀，人工排泥；中心管按照设计规范设计制作；出水设出水堰板，保证水平安装。
进一步地，在步骤①中，所述砂滤池包括对称设置的两个过滤槽，其中一个用于使用，一个用于反冲洗备用。
通过上述技术方案，砂滤池的超高为300，砂厚400；两个过滤槽交替运行。
进一步地，所述导流间隙组包括平行设置的两个导流间隙，所述导流间隙是由两隔板组成，且沿所述两隔板的底部设有开孔，且所述隔板底部的开孔总面积＝进水管面积的2倍。
通过上述技术方案，具体地，沿导流间隙左隔板下部开孔，孔径5mm，开孔数量15*4＝60个，四排开孔，每行均匀开孔，行间交替开孔，行孔间距10mm，两个导流通道中心线平行；设计成倾斜状导流通道，是根据水流阻力最小化而设计；另外，随着溶解氧消耗，导流间隙组将污水导流到脱氨反应池的上层；基于碳化反应基本完成，那么空气中的氧气会快速溶入水中，污水与空气充分接触，保证氧气有充足时间溶入；采用两个导流通道中心线平行，并且采用倾斜状导流通道，是根据水流阻力最小化而设计。
进一步地，所述第一隔板和第二隔板之间距离为5cm。
通过上述技术方案，第一隔板和第二隔板采用倾斜状错位平行设置，是根据水流阻力最小化而设计，并且控制第一隔板和第二隔板的距离为5cm，能够更好的将污水导流到反应装置的上层，空气中的氧气会快速溶入水中，污水与空气充分接触，保证氧气有充足时间溶入。
进一步地，在步骤②中，所述空气溶入第一脱氨反应池、第二脱氨反应池、第三脱氨反应池的上层清水的获氧方式为三级跌落式充氧和表面气液接触充氧。
通过上述技术方案，跌落式充氧包括两种充氧；一种是利用水体分散跌落式充氧，这样的好处是水体在跌落时，呈水滴状，表面积最大，与空气接触最充分，加上自身COD很低，更能诱导溶解氧的渗入；另一种是利用水流二次翻到水面，与空气再次接触，以便于氧气再次溶入；
通过上述技术方案，另外，本发明的硝化区不单是氨氮的氧化，同时还伴有亚硝酸盐氮的好氧反硝化；中间的兼氧区，更是硝化与反硝化同时进行；本发明采用三级跌落充氧充分发挥了微生物的多样性和环境条件的适应性，进而进行污水处理。
进一步地，在步骤②中，第一脱氨反应池、第二脱氨反应池、第三脱氨反应池依据高度差500mm、水平位置差400mm，进行空间叠放布置，并且依据污水的氨氮≈30mg/l特征，设计为每池脱氨负荷10mg/l，填料脱氨负荷4g/M3.d。
通过上述技术方案，采用空间叠放布置更便于重力自流入过程的实现，减少动力输入的可能性。
本发明的有益效果在于：①降低污水处理成本；②不投加碳源，让微生物自然选择生存环境；并利用空气的自然溶入，获得溶解氧；相对现有技术做到了少开或者不开鼓风机，还能满足微生物的需氧量，做到最低电耗的处理手段；③基于前期先去掉污水的SS，降低了污水的COD，在以后的跌落充氧、硝化反硝化等工段，不再会出现恶臭现象。
（发明人：张聪;张杰;高彦生;赵志丽;范延武;徐玉森;张首辉;苏俊萍;常冠甲;刘旭波;梁克鹏;荆文伟;刘翠翠）
