耦合式生物脱氮系统的制作方法

专利名称：耦合式生物脱氮系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种耦合式生物脱氮系统。
背景技术：
近年来排放高含氨氮废水的煤化工、生物发酵行业在我国发展迅速。同时，随着城镇化进程的加快，大量生活污水也需收集处理，为最大限度降低排污对水体环境的污染，国家出台了更为严格的氨氮及总氮排放标准。而目前所采用的脱氮工艺多级AO工艺、SBR工艺、MBR技术均以活性污泥法为主，也有一部分中小型项目采用以固定生物膜法为主的接触氧化工艺。但上述技术路线要么普通存在单位池容生物总量较低(如多级AO、SBR、接触氧化)，要么存在分离区所占面积较大(如AO、或接触氧化)问题。已有生化处理工艺简单概括如下:1、MSBR 工艺
图1为现有技术中典型的MSBR系统的平面布置示意图。如图1所示，污水首先进入厌氧池，在厌氧池内进行污水与沉淀池回流的高浓度污泥混合，接着混合液进入好氧池，碳化菌完成有机碳的降解，硝化菌完成氨氮的硝化。好氧池混合液一部分进入了 SBR池I —缺氧池一沉淀池一好氧池形成系统内部的混合液循环。曝气池混合液的另一部分进入SBR池2，沉淀后作为水流出系统。SBR池I和SBR池2交替进行上述过程，当其中一个进行缺氧、好氧循环反应时，另一序批池作为平流式沉淀池出水排放。经过一定时间后作为沉淀池作用的序批池污泥不断积累，池中泥面上升到一定程度后与另一序批池交换运行，剩余污泥排放在沉淀后期直接从序批池中底部排放。MSBR工艺的优点是采用连续进、出水，避免了传统SBR对进水的控制要求及其间歇排水所造成的问题。采用恒水位运行，避免了传统SBR变水位操作水头损失大、池子容积利用率低的缺点。为泥水分离提供了与传统SBR类似的静止沉淀条件，改善了出水水质。不足之处在于:当进水的C0D、氨氮浓度非常高的时候，MSBR工艺不能满足排放要求。2、两段 A/0 工艺(Bardenpho 工艺)图2为现有技术的两段A/0工艺流程图。如图2所示，Bardenpho工艺由两个缺氧/好氧(A / O)工艺串联而成，共有四个反应池。四段Bardenpho工艺的前面两段类似于A/0工艺。在第一级A/0工艺中，回流混合液中的硝酸盐氮在反硝化菌的作用下利用原污水中的含碳有机物作为碳源在第一缺氧池中进行反硝化反应，反硝化后的出水进入第一好氧池后，含碳有机物被氧化，含氮有机物实现氨化和氨氮的硝化作用，同时在第一缺氧池反硝化产生的N2在第一好氧池经曝气吹脱释放出去。在第二级A / O工艺中，由第一好氧池而来的混合液进入第二缺氧池后，反硝化菌利用混合液中的内源代谢物质进一步进行反硝化，反硝化产生的N2在第二好氧池经曝气吹脱释放出去，改善污泥在的沉淀性能，同时内源代谢产生的氨氮也可以在第二好氧池得到硝化。Bardenpho具有两次反硝化过程,脱氮效率可以高达90% 95%。不足之处在于:需设置污泥回流和硝化液回流泵房、二沉池等构筑物，占地面积大，土建投资高，运行管理不方便，电耗大。3、SBR 工艺SBR 是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated SludgeProcess)的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统耦合式生物脱氮方法不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR具有以下优点:I)理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。2)运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。3)耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。4)处理设备 少，构造简单，便于操作和维护管理。5)反应池内存在DO、B0D5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。6)工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。不足之处在于:SBR工艺适用于中小规模的污水处理厂，不适用大型污水厂，且设备和池容利用率较低，脱氮除磷效果不稳定，水头损失也大。因此，本领域的技术人员致力于开发一种能克服上述现有技术的不足，适用于高氨氮、高COD废水降解的耦合式生物脱氮系统。

实用新型内容有鉴于现有技术的上述不足，本实用新型提出一种脱氮效果好，适用于高氨氮、高COD废水降解的耦合式生物脱氮系统。本实用新型提出一种耦合式生物脱氮系统，包括前置缺氧池、好氧池、后置缺氧池、第一 SBR池和第二 SBR池，所述好氧池、第一 SBR池和第二 SBR池内均设置有酶浮填料，所述前置缺氧池连通所述好氧池，所述好氧池连通所述后置缺氧池，所述后置缺氧池分别连通所述第一 SBR池和第二 SBR池；所述好氧池与所述前置缺氧池之间还连通设置有一用于将所述好氧池内的混合液输送至所述前置缺氧池内的混合液回流泵，所述第一 SBR池和第二 SBR池分别与所述前置缺氧池之间还连通设置有一用于将所述第一 SBR池和第二 SBR池内的污泥输送至所述前置缺氧池内的污泥回流泵。作为本实用新型的进一步改进，所述好氧池内的酶浮填料为垂直设置。作为本实用新型的进一步改进，所述第一 SBR池和第二 SBR池内的酶浮填料与池内水流方向呈60° -80°的夹角设置。[0028]作为本实用新型的进一步改进，所述酶浮填料为板式填料，同一池内的所述酶浮填料相互之间为平行布置，安装间距为10-50cm，填充比为占池容的40-60%。需进行补充说明的是，本实用新型中所述的酶浮填料可选用本申请人在2008年7月22号所申请，2012年5月2号授权的，公告号为CN101633529B，名称为“应用于高难废水处理的离子型酶促悬浮填料制造方法”制造的离子型酶促悬浮填料，本处就不进行赘述了。综上所述，本实用新型耦合式生物脱氮系统的有益效果如下:I)良好的脱氮性能。设置酶浮填料，使得池内存在不同菌种的稳定立体生态位组合，硝化和反硝化过程可有机结合，并同时进行，从而能降低系统在硝化反硝化过程中发生的PH变化，减少脱氮过程对碳源和碱度需求，脱氮程度高、效果稳定。同时，工艺通过专门的后置缺氧池加强了反硝化过程，另外，SBR池非曝气阶段沉淀污泥床也有一定反硝化作用，从而使系统有良好的脱氮效果。2)本实用新型的结构和工艺流程简单，土建和投资低，无初沉池、二沉池，自动化程度高，同时在池中微生物总量由悬浮态的活性污泥及附着生物的生物膜组成，污泥浓度可达6000mg/L以上，即使在生物负荷不增加的情形下，也使得系统可以承受更高的容积负荷，故池容远较传统的生化处理系统为低，使得土建占地及投资远低于现有生化处理工艺。3)对于单 个SBR池为间断进水，但对于整个工艺和系统而言，实现了连续进水、出水，使得整个工艺出水连续均匀，操作管理方便。4)池内水位基本恒定，好氧池处于常曝气状态，增加了池子容积利用率，提高了设备的利用率；鼓风机压力稳定、效率高；空气氧转化利用率高，容积负荷和污泥负荷高。同时，由于酶浮填料的填充，对于底部微孔曝气所释放的气泡起到二次剪切及防止并聚系统，相应延长了空气与水、微生物传质时间；填料拦截所形成的紊流水力剪切，使气泡高度细化并均匀分散，决定了池内空气氧的转化利用率高。足够的溶解氧是保证好氧生物处理系统高负荷运行的条件，这也是本实用新型的优势之一。5)固液分离效果好，剩余污泥产量较少，降低污泥处理与处置费用。由于剥落的生物膜污泥所含原生动物成分较多和比重较大，且污泥颗粒个体较大，因而具有良好的污泥沉降性能，易于固液分离。由于生物膜中食物链较长，因而剩余污泥量明显减少，特别是酶浮填料的生物膜较之传统的生物膜法更厚，内部的厌氧菌能够分解部分好氧过程所合成的剩余污泥，从而使总剩余污泥大大减少。6)本实用新型在进水期间相当于一个完全混合式反应器，具有强大的稀释功能，因而具有较强的耐冲击负荷和耐毒物能力，沉淀期间属于静止沉淀，沉淀条件好，反应器内可以积累较高的污泥浓度，从而可以不设二沉池。7)根据生物反应动力学原理，采用多池串联或并联运行，使污水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率。8)本实用新型在第一 SBR池和第二 SBR池内增加倾斜式酶浮填料，用以过滤出水及增加分离池分离面积以降低出水池的分离表面负荷，从而保证较低的出水SS。以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
图1为现有技术中典型的MSBR系统的平面布置示意图。图2为现有技术的两段A/0工艺流程图。图3为耦合式生物脱氮方法的步骤流程图。图4为耦合式生物脱氮系统的工艺流程示意图。图5为耦合式生物脱氮系统的结构布置示意图。
具体实施方式
实施例一:图4为耦合式生物脱氮系统的工艺流程示意图，图5为耦合式生物脱氮系统的结构布置示意图。如图4和图5所示，本实施例的一种耦合式生物脱氮系统，包括前置缺氧池1、好氧池2、后置缺氧池3、第一 SBR池4和第二 SBR池5，好氧池2、第一 SBR池4和第二 SBR池5内均设置有酶浮填料6，前置缺氧池I连通好氧池2，好氧池2连通后置缺氧池3，后置缺氧池3分别连通第一 SBR池4和第二 SBR池5 ;好氧池2与前置缺氧池2之间还连通设置有一用于将好氧池2内的混 合液输送至前置缺氧池I内的混合液回流泵7，第一 SBR池4和第
二SBR池5分别与前置缺氧池I之间还连通设置有一用于将第一 SBR池4和第二 SBR池5内的污泥输送至前置缺氧池I内的污泥回流泵8。具体的，本实施例酶浮填料6可采用公告号为CN101633529B，名称为“应用于高难废水处理的离子型酶促悬浮填料制造方法”中所述的离子型酶促悬浮填料。示例性的，本实施例采用的酶浮填料6是按照公告号为CN101633529B的文件中的教导来进行制作，具体为采用该文件第0027段至0030段实施例1所教导的方法制作出的板片状的酶浮填料。当然了，在其他具体实施例中，酶浮填料6还可以采用其他制造方法进行制造。[0051 ] 作为本实施例的进一步具体实施方式
，好氧池2内的酶浮填料6为垂直设置，第一SBR池4和第二 SBR池5内的酶浮填料6与池内水流方向呈60°的夹角设置，设置在同一池内的若干酶浮填料6保持相互平行。酶浮填料6为板式填料，同一池内的所述酶浮填料相互之间为平行布置，安装间距为10-50cm，填充比为占池容的40-60%。当然了，在其他具体实施例中，第一 SBR池4和第二 SBR池5内的酶浮填料与池内水流方向的夹角还可以是80°或与池底呈其他倾斜夹角。示例性的，本实施例的前置缺氧池I与好氧池2相连通，并在前置缺氧池I上设有原水进口、混合液进口、回流污泥进口、及水下搅拌装置；好氧池2与前置缺氧池1、后置缺氧池3相连通，好氧池2内设置垂直悬挂安装的酶浮填料6、曝气装置及混合液内回流设备；后置缺氧池3上设置碳源补充点或原水进水口、水下搅拌设备并与第一 SBR池4和第二 SBR池5相连通；第一 SBR池4和第二 SBR池5内均设有倾斜安装的酶浮填料6，该酶浮填料6的安装角度大于60度，悬挂高度1-1.5m,同时第一 SBR池4和第二 SBR池5内还设有曝气装置及污泥回流装置、排水设备。本实施例的耦合式生物脱氮系统可通过实施例一的耦合式生物脱氮方法进行实施和应用，此处就不再进行赘述。[0054]本实施例的耦合式生物脱氮系统通过专门的后置缺氧池3加强了反硝化过程，另夕卜，两个SBR池非曝气阶段沉淀污泥床也有一定反硝化作用，从而使系统有良好的脱氮效果。同时由于设置酶浮填料，使得各池内存在不同菌种的稳定立体生态位组合，硝化和反硝化过程可有机结合，并同时进行，从而能降低系统在硝化反硝化过程中发生的PH变化，减少脱氮过程对碳源和碱度需求，脱氮程度高、效果稳定。加设了酶浮填料以及将多池串联两SBR池并联运行，实现待处理的污水可连续进入系统内，通过酶浮填料的作用和两SBR池交替出水实现高效出水和整体连续出水。且各池内水位基本恒定，呈整体推流，而在不同区域内为完全混合的复杂流态，容积利用率较高，处理效果较稳定。实现了脱氮效果好，结构简单、灵活，自动化程度高，配水均匀，具有良好的微生物、污水反应体系，处理效果更高效，而且无需设置沉淀池和二沉池等，节省投资成本的优点，十分适用于高氨氮、高COD废水的降解。图3为耦合式生物脱氮方法的步骤流程图。本实施例还提出一种脱氮效果好，适用于高氨氮、高COD废水降解的耦合式生物脱氮方法。如图3所示，依次进行以下步骤:步骤S1:污水进入前端缺氧池，并与来自第一 SBR池和第二 SBR池的回流污泥，及来自好氧池的混合液混合，进行反硝化反应。示例性的，在前端缺氧池内置有潜水搅拌机进行搅拌。步骤S2:所述前端缺氧池出水进入所述好氧池，所述好氧池内设置有曝气装置和酶浮填料，经曝气去除有机物及实现硝化反应，且通过所述酶浮填料实现同步硝化反硝化反应。步骤S3:所述好氧池出水进入所述后置缺氧池，在所述后置缺氧池内通过投加外部碳源或补充部分原水用以提供反硝化所需的碳源，再次进行反硝化反应，进一步去除污水中的总氮。示例性的，在后置缺氧池内置有潜水搅拌机进行搅拌。步骤S4:所述后置缺氧池出水交替进入所述第一 SBR池和第二 SBR池，所述第一SBR池和第二 SBR池均 内置有曝气装置和酶浮填料，在第一 SBR池和第二 SBR池内处理反硝化富余的碳源或深度硝化，以确保出水COD或氨氮的彻底降解，同时进行污泥回流。示例性的，本实施例所述的酶浮填料可采用公告号为CN101633529B，名称为“应用于高难废水处理的离子型酶促悬浮填料制造方法”中所述的离子型酶促悬浮填料。具体的，本实施例采用的酶浮填料是按照公告号为CN101633529B的文件中的教导来进行制作，具体为采用该文件第0027段至0030段实施例1所教导的方法制作出的板片状的酶浮填料。当然了，在其他具体实施例中，所述酶浮填料还可以采用其他制造方法进行制造。作为本实施例的进一步具体实施方式
，在所述步骤S4中，当所述好氧池出水进入所述第一 SBR池时，所述第一 SBR池作为沉淀池并通过酶浮填料过滤出水，同时所述第二SBR池则处于曝气好氧或沉淀状态，并通过污泥回流装置将第二 SBR池内的污泥回流输送至所述缺氧池内；当所述好氧池内的污水进入所述第二 SBR池时，所述第二 SBR池作为沉淀池并通过酶浮填料过滤出水，同时所述第一 SBR模池则处于曝气好氧或沉淀状态，并通过污泥回流装置将第二 SBR池内的污泥回流输送至所述缺氧池内。去除了因后置反硝化未能利用完全的碳源而造成的出水CODcr超标，并实现泥水静态分离和连续出水。示例性的，本实施例的第一 SBR池和第二 SBR池的各自池容为2_4小时，仅分为好氧、沉淀、分离三个时间段，运行周期为2-4小时。前置缺氧池反硝化污泥负荷为Ns=0.1 0.4KgKN/KgMLSS.d 或氨氮负荷 Ns=0.05 0.25KgNH3_N/KgMLSS.d。后置缺氧池的停留时间不超过l_4hr。好氧池至一段缺氧池的混合液回流比受进水氨氮的控制，确保进入系统内的氨氮浓度小于80mg/L以下，回流比按下式计算N=C/80-2，C为进水氨氮浓度或总氮浓度。作为本实施例的进一步具体实施方式
，所述好氧池内的酶浮填料为垂直设置，所述第一 SBR池和第二 SBR池内的酶浮填料与池内水流方向呈60° -80°的夹角设置，使得酶浮填料相当于一般斜板设置，增加沉淀效率之作用，在出水时增加了分离区的面积，提高了分离效率，降低了出水SS，使固液分离效果更好，在反应时提高了 SBR池的污泥浓度，提升了反应效果。且同一池内的所述酶浮填料为板式填料，所述酶浮填料相互之间为平行布置，将池体沿水流方向均分为若干平行微单元式，相邻酶浮填料板安装间距为10-50cm，填充比为占池容的40-60%。示例性的，本实用新型的实施案例的工艺设计参数如下:污泥负荷:Ns=0.1-0.4KgC0D/KgMLSS.d，进水氨氮:300mg/L，进水 COD:800mg/L,污泥浓度5000-6000mg/L，有效水深5-6m，污泥产率系数:0.15-0.2KgTSS/KgC0D，TN去除率75%-90%。COD 去除率:85%-95%。本实施例在生物降解的机理上是综合活性污泥法与生物膜法的优势，进行CODcr、NH3-N的降解与转化。在反应动力学原理上是以连续推流反应结合序批反应、沉淀、分离的优势，为复合式连续流序批反应器，其实质是连续的前置反硝化+连续好氧硝化+后置反硝化后接两座交替运行的序批反应沉淀池。因此具有两段AO法的生物脱氮功能和序批反应、分离(SBR) —体化特性。由于在好氧池及序批沉淀池内增加酶浮填料，该方法为各种优势微生物的生长繁殖 创造了良好的环境条件和水力条件，使得有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化等生化过程保持高效反应状态，有效地提高生化反应传质条件及分离效果，促进了生物降解效率的提升。此外，由于在好氧池、第一 SBR池和第二 SBR池内增加固定的酶浮填料作为生物附着载体，使得系统的生物总量是同体积的活性污泥法的2倍以上，大大提升了污水生化处理系统的处理能力。酶浮填料的存在，对水流及气流均起到强制紊动的作用，同时促进水中污染物、空气与微生物细胞的充分接触，从实质上强化了传质过程。因此，HBF系统中污泥泥龄长，反应器容积负荷高，水力停留时间短且氧的转化率高，可以有效节省投资与运行成本。本实施例的耦合式生物脱氮方法依靠固定于新型酶浮填料表面上的微生物及悬浮活性污泥共同降解有机物，综合了活性污泥与生物膜法的优点，由于酶浮填料的加入，使污水处理的机理和效能都大为改变。微生物生存的基础环境由原来的气、液两相转变成气、液、固三相；这种转变为微生物创造了更丰富的存在形式，形成一个更为复杂的复合式生态系统。反应器中同时存在着附着相和悬浮相微生物，在任何时候都有一些游离的菌体附着在载体表面，同时又有一些生物膜脱离载体表面而形成悬浮污泥。当这一过程达到平衡时，反应器中的载体表面就形成稳定状态的生物膜，这层生物膜与液相中的悬浮污泥共同发挥作用，各自发挥自己的降解优势，同时又在纵横两个方向上相互关联。在纵向上，微生物构成了一个由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物等多个营养级别组成的复杂生态系统，其中每一个营养级的数量都受到环境和其他营养级的制约，最终达到动态平衡。在横向上，沿着液体到载体的方向，构成了一个悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型、附着厌氧型的多种不同运动能力、呼吸类型、营养类型的微生物系统，从而使得系统可完成有机物的去除的任务。以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案 ，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求1.一种耦合式生物脱氮系统，其特征在于:包括前置缺氧池、好氧池、后置缺氧池、第一SBR池和第二 SBR池，所述好氧池、第一 SBR池和第二 SBR池内均设置有酶浮填料，所述前置缺氧池连通所述好氧池，所述好氧池连通所述后置缺氧池，所述后置缺氧池分别连通所述第一 SBR池和第二 SBR池；所述好氧池与所述前置缺氧池之间还连通设置有一用于将所述好氧池内的混合液输送至所述前置缺氧池内的混合液回流泵，所述第一 SBR池和第二SBR池分别与所述前置缺氧池之间还连通设置有一用于将所述第一 SBR池和第二 SBR池内的污泥输送至所述前置缺氧池内的污泥回流泵。
2.如权利要求1所述的耦合式生物脱氮系统，其特征在于:所述好氧池内的酶浮填料为垂直设置。
3.如权利要求1所述的耦合式生物脱氮系统，其特征在于:所述第一SBR池和第二 SBR池内的酶浮填料与池内水流方向呈60° -80°的夹角设置。
4.如权利要求2或3所述的耦合式生物脱氮系统，其特征在于:所述酶浮填料为板式填料，同一池内的所述酶浮填料相互之间为平行布置，安装间距为10-50cm，填充比为占池容的 40-6 0%。
专利摘要本实用新型公开了一种耦合式生物脱氮系统，包括前置缺氧池、好氧池、后置缺氧池、第一SBR池和第二SBR池，好氧池、第一SBR池和第二SBR池内均设置有酶浮填料，前置缺氧池连通好氧池，好氧池连通后置缺氧池，后置缺氧池分别连通第一SBR池和第二SBR池；好氧池与前置缺氧池之间还连通设置有一用于将好氧池内的混合液输送至前置缺氧池内的混合液回流泵，第一SBR池和第二SBR池分别与前置缺氧池之间还连通设置有一用于将第一SBR池和第二SBR池内的污泥输送至前置缺氧池内的污泥回流泵。本实用新型大大提高了脱氮效率，脱氮效果显著，适用于高氨氮、高COD废水的降解，尤其对煤化工类废水处理有显著的效果。
文档编号C02F9/14GK203159405SQ20132016107
公开日2013年8月28日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者王文标, 张艳, 王浩, 肖霄, 张显忠, 毛勇先 申请人:上海泓济环保工程有限公司