公布日：2023.11.03
申請日：2023.09.11
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
一種城市污水自動耦合脫氮系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括通過管道依次連通設(shè)置的厭氧池、反硝化區(qū)、好氧曝氣區(qū)、二沉池及回流組件；反硝化區(qū)至少包括一級反硝化區(qū)和二級反硝化區(qū)，回流組件包括內(nèi)回流管及污泥回流管，污泥回流管的兩端分別與所述二沉池及厭氧池進(jìn)口連通；內(nèi)回流管的兩端分別與所述好氧曝氣區(qū)出口及所述一級反硝化區(qū)進(jìn)口連通。本發(fā)明系統(tǒng)及方法能夠根據(jù)進(jìn)水COD的水平，自動調(diào)節(jié)各種新型硝化反硝化反應(yīng)出現(xiàn)的次序，自動耦合控制厭氧氨氧化發(fā)生的比例，最大限度的利用原水中的碳源。不外加碳源，自然剩余污泥量少，同時節(jié)約了大量的碳源費(fèi)用，明顯降低污水處理廠的運(yùn)營成本，并且整個系統(tǒng)工藝和常規(guī)的A2O工藝接近，流程簡單，存量污水處理廠改造難度小。
權(quán)利要求書
1.一種城市污水自動耦合脫氮系統(tǒng)，其特征在于，包括通過管道依次連通設(shè)置的厭氧池、反硝化區(qū)、好氧曝氣區(qū)、二沉池及回流組件；所述厭氧池連接有城市污水進(jìn)水管；所述二沉池連接有出水管，其特征在于，所述反硝化區(qū)包括多級，至少包括：一級反硝化區(qū)和二級反硝化區(qū)，所述回流組件包括內(nèi)回流管及污泥回流管，其中，所述污泥回流管的兩端分別與所述二沉池及所述厭氧池進(jìn)口連通；所述內(nèi)回流管的兩端分別與所述好氧曝氣區(qū)出口及所述一級反硝化區(qū)進(jìn)口連通，所述一級反硝化區(qū)對經(jīng)所述厭氧池的出水以及通過所述內(nèi)回流管從所述好氧曝氣區(qū)回流過來的混合液進(jìn)行部分反硝化、短程反硝化或常規(guī)反硝化；所述二級反硝化區(qū)內(nèi)安裝能富集世代時間較長厭氧氨氧化細(xì)菌的填料，用于對一級反硝化區(qū)反硝化之后的污水進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水自動耦合脫氮系統(tǒng)，其特征在于，所述一級反硝化區(qū)包括一至二級串聯(lián)的反硝化池，所述二級反硝化區(qū)包括一至二級串聯(lián)的反硝化池。
3.一種基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，基于權(quán)利要求1~2中任一所述城市污水自動耦合脫氮系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1、經(jīng)預(yù)處理的生活污水進(jìn)入所述厭氧池進(jìn)行生物釋磷；步驟S2、所述厭氧池中的釋磷液進(jìn)入所述一級反硝化區(qū)進(jìn)行部分反硝化、短程反硝化以及常規(guī)反硝化，同時消耗相應(yīng)比例的COD；步驟S3、所述一級反硝化區(qū)的出水進(jìn)入二級反硝化區(qū)進(jìn)行厭氧氨氧化；步驟S4、所述二級反硝化區(qū)的出水進(jìn)入好氧曝氣區(qū)進(jìn)行脫碳反應(yīng)、氨氮硝化，將NH3氧化為NO2-和NO3-，所述好氧曝氣區(qū)的出水一部分經(jīng)所述內(nèi)回流管進(jìn)入所述一級反硝化區(qū)的進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)部分反硝化、短程反硝化以及常規(guī)反硝化再進(jìn)入二級反硝化區(qū)進(jìn)行厭氧氨氧化；另一部分進(jìn)入所述二沉池進(jìn)行泥水分離；步驟S5、所述二沉池中的上清液達(dá)標(biāo)出水，部分污泥經(jīng)過所述污泥回流管進(jìn)入所述厭氧池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，其特征在于，步驟S1中，所述預(yù)處理為經(jīng)格柵、沉沙物化處理將城市污水中大塊懸浮物進(jìn)行去除。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，其特征在于，步驟S2中，當(dāng)污水中碳源水平很充足，即C:N在6以上時，首先在一級反硝化區(qū)完成部分反硝化、短程反硝化、常規(guī)反硝化反應(yīng)，厭氧氨氧化不會發(fā)生，相應(yīng)的在好氧曝氣區(qū)會存在脫碳區(qū)、氨氮硝化區(qū)；二級反硝化區(qū)進(jìn)行的也是常規(guī)反硝化反應(yīng)；當(dāng)污水中碳源水平處在較低狀態(tài)，即C:N在2-6之間時，多級反硝化池內(nèi)按照部分反硝化、短程反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化的次序自動進(jìn)行，在有碳源的情況下，首先進(jìn)行部分反硝化、短程反硝化和常規(guī)反硝化，碳源消耗殆盡時自動進(jìn)行厭氧氨氧化；當(dāng)污水中碳源水平極低，即C:N在2-0.6之間時，一級反硝化區(qū)內(nèi)只進(jìn)行部分反硝化，然后直接進(jìn)入二級反硝化區(qū)進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2~4中任一所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，其特征在于，步驟S1中，處理的生活污水COD濃度為60~500mg/L；處理的生活污水NH3-N濃度為25~80mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，其特征在于，當(dāng)所述一級反硝化區(qū)采用常規(guī)活性污泥法時，污泥負(fù)荷按照0.01-0.05kgNO3-/kgMLSS·d進(jìn)行計算，污泥濃度不超過4000mg/L；當(dāng)所述一級反硝化區(qū)內(nèi)安裝固定型填料時，填料安裝密度控制在65-75%，填料的計算比表面積不超過180m2/m3，面積負(fù)荷不超過2gNO3-/m2·d；安裝固定型填料時相應(yīng)的在反硝化池底布置穿孔管曝氣系統(tǒng)，定期間歇開啟，起攪拌作用，促進(jìn)填料上微生物的更新，曝氣強(qiáng)度為2.5-4m3/m2·h之間；當(dāng)所述一級反硝化區(qū)投加懸浮型填料時，投配率控制在20-55%之間，填料的比表面積在400-800m2/m3之間，面積負(fù)荷不超過2gNO3-/m2·d，池內(nèi)設(shè)計為全混型反應(yīng)器，池底或出水口處設(shè)置填料攔截設(shè)備，過水孔徑20mm，過水流速控制在20-50m3/m2·h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，其特征在于，所述二級反硝化區(qū)里進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，此時在池內(nèi)增設(shè)填料，填料采用固定型填料或懸浮型填料；安裝固定型填料時，填料安裝密度控制在30-75%，填料的計算比表面積不超過180m2/m3，面積負(fù)荷不超過2gNO2-/m2·d；安裝固定型填料時在池底布置穿孔管曝氣系統(tǒng)，定期間歇開啟，起攪拌作用，促進(jìn)填料上微生物的更新；曝氣強(qiáng)度為2.5-4m3/m2·h之間；投加懸浮型填料時，投配率控制在20-55%之間，填料的比表面積在400-800m2/m3之間，面積負(fù)荷不超過2gNO2-/m2·d，池內(nèi)設(shè)計為全混型反應(yīng)器，池底或出水口處設(shè)置填料攔截設(shè)備，過水孔徑不超過20mm，過水流速控制在20-50m3/m2·h。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，其特征在于，步驟S4中，所述好氧曝氣區(qū)內(nèi)回流比為100%-300%。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，其特征在于，步驟S5中，所述二沉池污泥回流比為50%-150%。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提出一種城市污水自動耦合脫氮系統(tǒng)，該系統(tǒng)及方法能夠根據(jù)進(jìn)水COD的水平，自動調(diào)節(jié)各種新型硝化反硝化技術(shù)出現(xiàn)的次序和比例，自動耦合控制厭氧氨氧化發(fā)生的比例，最大限度的利用原水中的碳源，在城市生活污水處理廠各種C：N比的情況下均無需外加碳源。由于采用了多級反硝化技術(shù)，TN去除效果更好，抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。由于不外加碳源，自然剩余污泥量少，同時還節(jié)約了大量的碳源，明顯降低污水處理廠的運(yùn)營成本。整個系統(tǒng)和常規(guī)的A2O工藝接近，流程簡單，新廠建設(shè)容易，存量污水處理廠改造難度小。幾種新型硝化反硝化反應(yīng)之間自動耦合，無需人工調(diào)節(jié)，操作管理簡單。
為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是：一種城市污水自動耦合脫氮系統(tǒng)，包括通過管道依次連通設(shè)置的厭氧池、反硝化區(qū)、好氧曝氣區(qū)、二沉池及回流組件；所述厭氧池連接有城市污水進(jìn)水管；所述二沉池連接有出水管，所述反硝化區(qū)包括多級，至少包括：一級反硝化區(qū)和二級反硝化區(qū)，所述回流組件包括內(nèi)回流管及污泥回流管，其中，所述污泥回流管的兩端分別與所述二沉池及所述厭氧池進(jìn)口連通；所述內(nèi)回流管的兩端分別與所述好氧曝氣區(qū)出口及所述一級反硝化區(qū)進(jìn)口連通，所述一級反硝化區(qū)對經(jīng)所述厭氧池的出水以及通過所述內(nèi)回流管從所述好氧曝氣區(qū)回流過來的混合液進(jìn)行部分反硝化、短程反硝化或常規(guī)反硝化；所述二級反硝化區(qū)內(nèi)安裝能富集世代時間較長厭氧氨氧化細(xì)菌的填料，用于對一級反硝化區(qū)反硝化之后的污水進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。
所述一級反硝化區(qū)包括一至二級串聯(lián)的反硝化池，所述二級反硝化區(qū)包括一至二級串聯(lián)的反硝化池。
本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種基于硝化、部分反硝化、短程硝化反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化自動耦合工藝處理城市污水的方法，包括以下步驟：步驟S1、經(jīng)預(yù)處理的生活污水進(jìn)入所述厭氧池進(jìn)行生物釋磷；步驟S2、所述厭氧池中的釋磷液進(jìn)入所述一級反硝化區(qū)進(jìn)行部分反硝化、短程反硝化以及常規(guī)反硝化，同時消耗相應(yīng)比例的COD；步驟S3、所述一級反硝化區(qū)的出水進(jìn)入二級反硝化區(qū)進(jìn)行厭氧氨氧化；步驟S4、所述二級反硝化區(qū)的出水進(jìn)入好氧曝氣區(qū)進(jìn)行脫碳反應(yīng)、氨氮硝化，將NH3氧化為NO2-和NO3-，所述好氧曝氣區(qū)的出水一部分經(jīng)所述內(nèi)回流管進(jìn)入所述一級反硝化區(qū)的進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)部分反硝化、短程反硝化以及常規(guī)反硝化再進(jìn)入二級反硝化區(qū)進(jìn)行厭氧氨氧化；另一部分進(jìn)入所述二沉池進(jìn)行泥水分離；步驟S5、所述二沉池中的上清液達(dá)標(biāo)出水，部分污泥經(jīng)過所述污泥回流管進(jìn)入所述厭氧池。
步驟S1中，所述預(yù)處理為經(jīng)格柵、沉沙物化處理將城市污水中大塊懸浮物進(jìn)行去除。
步驟S2中，當(dāng)污水中碳源水平很充足，即C:N在6以上時，首先在一級反硝化區(qū)完成部分反硝化、短程反硝化、常規(guī)反硝化反應(yīng)，厭氧氨氧化不會發(fā)生，相應(yīng)的在好氧區(qū)會存在脫碳區(qū)、氨氮硝化區(qū)；二級反硝化區(qū)進(jìn)行的也是常規(guī)反硝化反應(yīng)；當(dāng)污水中碳源水平處在較低狀態(tài)，即C:N在2-6之間時，多級反硝化池內(nèi)按照部分反硝化、短程反硝化、常規(guī)反硝化、厭氧氨氧化的次序自動進(jìn)行，在有碳源的情況下，首先進(jìn)行部分反硝化、短程反硝化和常規(guī)反硝化，碳源消耗殆盡時自動進(jìn)行厭氧氨氧化；當(dāng)污水中碳源水平極低，即C:N在2-0.6之間時，一級反硝化區(qū)內(nèi)只進(jìn)行部分反硝化，然后直接進(jìn)入二級反硝化區(qū)進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。
步驟S1中，處理的生活污水COD濃度為60~500mg/L；處理的生活污水NH3-N濃度為25~80mg/L。
當(dāng)所述一級反硝化區(qū)采用常規(guī)活性污泥法時，污泥負(fù)荷按照0.01-0.05kgNO3-/kgMLSS·d進(jìn)行計算，污泥濃度不超過4000mg/L；當(dāng)所述一級反硝化區(qū)內(nèi)安裝固定型填料時，填料安裝密度控制在65-75%，填料的計算比表面積不超過180m2/m3，面積負(fù)荷不超過2gNO3-/m2·d；安裝固定型填料時相應(yīng)的在反硝化池底布置穿孔管曝氣系統(tǒng)，定期間歇開啟，起攪拌作用，促進(jìn)填料上微生物的更新，曝氣強(qiáng)度為2.5-4m3/m2·h之間；當(dāng)所述一級反硝化區(qū)投加懸浮型填料時，投配率控制在20-55%之間，填料的比表面積在400-800m2/m3之間，面積負(fù)荷不超過2gNO3-/m2·d，池內(nèi)設(shè)計為全混型反應(yīng)器，池底或出水口處設(shè)置填料攔截設(shè)備，過水孔徑20mm，過水流速控制在20-50m3/m2·h。
所述二級反硝化區(qū)里進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，此時在池內(nèi)增設(shè)填料，填料采用固定型填料或懸浮型填料；安裝固定型填料時，填料安裝密度控制在30-75%，填料的計算比表面積不超過180m2/m3，面積負(fù)荷不超過2gNO2-/m2·d；安裝固定型填料時在池底布置穿孔管曝氣系統(tǒng)，定期間歇開啟，起攪拌作用，促進(jìn)填料上微生物的更新；曝氣強(qiáng)度為2.5-4m3/m2·h之間；投加懸浮型填料時，投配率控制在20-55%之間，填料的比表面積在400-800m2/m3之間，面積負(fù)荷不超過2gNO2-/m2·d，池內(nèi)設(shè)計為全混型反應(yīng)器，池底或出水口處設(shè)置填料攔截設(shè)備，過水孔徑不超過20mm，過水流速控制在20-50m3/m2·h。
步驟S4中，所述好氧曝氣區(qū)內(nèi)回流比為100%-300%。
步驟S5中，所述二沉池污泥回流比為50%-150%。
（發(fā)明人：吉宏;周培國;楊小麗;彭祥）
