专利名称：前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于以生物滤池为主体的生物膜法污水处理技术领域，特别是涉 及一种采用无须能耗的缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤池^联组合的 污水处理集成工艺。缺氧反硝化生物滤池对氮的去除是利用附着于球形轻质 多孔生物陶粒固定床上的反硝化菌生物膜完成，好氧硝化生物滤池对有机物 的去除和氨氮的硝化是利用附着于球形轻质多孔生物陶粒固定床上的专性好 氧除碳微生物、硝化菌生物膜完成；该工艺除对污水中有机污染物的去除效 果好外，特别是对污水中的氮有很好的脱除效果，能将城镇和小区生活污水 直接处理达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002) —级 A标准，并可直接作为工业循环水、生活杂用水、市政景观用水，节约水资源。
背景技术：
随着我国城市化进程的加快、城镇住宅小区建设的推进，城镇和小区生 活污水的排放量日益增多，对地表水体的污染日益严重，对我国的经济持续 增长产生了严重的瓶颈效应。长期以来，我国除了一直重视对污水中有机污 染物的控制外，近年来尤其加强了对引起水体富营养化的植物营养元素"氮" 的污染控制，对排入水体的污水中总氮的控制指标日益严格，我国新颁布的 《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)对处理后的污水排入水 体的水质提出了更高的要求，特别强调了对总氮的严格控制，所以在去除污 水中有机污染物的同时，又能有效地去除污水中的总氮含量已成为当前污水 处理工艺技术的一项新课题。
近年来，生物膜法污水处理技术得到了广泛的研究与应用，其中生物滤 池工艺以其对有机物去除效果好、运行费用低、占地面积小、基建投资低、 处理负荷高、耐冲击负荷、运行启动快等特点成为该领域的研究和应用热点， 并在生活污水以及工业废水处理等领域得到推广应用。但由于目前的研究和 应用主要集中在以单级、两级串联的好氧生物滤池也即曝气生物滤池工艺为主，只是注重对污水中的有机污染物如BOD、 COD的去除以及只能将污水中的 氨氮氧化为硝酸盐氮，而不能将硝酸盐氮转化为氮气从污水中溢出而得以彻 底去除，也即污水中的总氮没有被去除，这样的水排入地表水体仍会对水体 产生污染，可能使水体产生富营养化。为充分发挥常规生物滤池工艺的优势 同时开挖生物滤池对污水中总氮的去除潜能，所以开发一种既能去.除污水中 的有机污染物同时又能将污水中的氮得以彻底去除的新工艺技术将符合我国 的经济和环境发展战略。
发明内容
本发明提供了一种将无须能耗的缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤 池串联组合的污水处理集成工艺。
本发明的工艺过程在于
a、 从污水进水管25送来的含有有机物和氨氮的污水先与从回流泵18经 回流管19回流到进水端来的部分好氧硝化生物滤池出水混合，然后共同从缺 氧反硝化生物滤池5的进水管道1进入缺氧反硝化生物滤池5，通过布水系统
2进入承托层3，然后再流经承托层3上方供反碎:j化菌附着生长的球形轻质多
孔生物陶粒层4，球形轻质多孔生物陶粒4具有很大的比表面积，表面粗糙且 多孔，上面驯化附着有高密度的反硝化菌。反硝化菌利用污水中的有机物作 为碳源，将好氧硝化生物滤池9经回流泵18、回流管19回流到缺氧反硝化生 物滤池5中的硝酸盐氮还原为氮气而从水中溢出进入大气中，完成脱氮过程， 同时污水中的大部分悬浮物被截留在生物陶粒层的空隙中。经球形轻质多孔 生物陶粒层4生物和物理降解后的水经清水区6和出水渠7由缺氧反硝化生 物滤池5的出水管8自流入好氧硝化生物滤池。
b、 经过缺氧反硝化生物滤池5处理后的出水，由出水管8进入好氧硝化 生物滤池9，进行氨氮的硝化和剩余有机物的降解。好氧硝化生物滤池9和反 硝化生物滤池5的构造基本一样，分别由布水系统20、承托层21、球形轻质 多孔生物陶粒层22、清水区23、出水渠24组成，但由于好氧硝化生物滤池9 需要向生物陶粒层内供给氧气，所以增设了高效空气扩散器系统17;所需空 气由鼓风机15提供，经供气管道16输送并经安装于承托层21内的高效空气扩散器系统17向硝化生物滤池水中供氧，使附着生长于球形轻质多孔生物陶
粒层22上的硝化菌和专性好氧除碳微生物在有氧条件下进行好氧呼吸，通过 微生物细菌的新陈代谢将污水中剩余的有机污染物、氨氮进行氧化分解，将 有机污染物分解为二氧化碳和水，将氨氮氧化为硝酸盐氮，从而使污水得到 净化进入清水区23并最终经出水渠24通过出水管11将出水外排，出水渠24 中的部分处理后水由回流泵18并经回流管19将来自于好氧硝化^物滤池出 水中的硝酸盐氮回流至缺氧反硝化生物滤池进行反硝化脱氮，在反硝化菌的 作用下将硝酸盐氮还原为氮气，从而实现从污水中脱氮的目的。
c、在好氧硝化生物滤池最终出水渠24中安装有溶解氧在线检测仪器10， 在污水进水管25和好氧硝化生物滤池最终出水渠24中安装有硝酸盐氮在线 水质检测仪器14，由专门开发的控制程序根据IO、 14测得的在线监测数据， 通过PLC计算机工作站系统12、控制电缆13来调节回流泵18和鼓风机15的 回流水量和鼓风机的供气量，使回流泵18和鼓风机15供给的回流量和供气 量恰好满足运行要求，在保证出水水质达到要求的前提下最大程度地节约电 耗。
本发明前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺具有脱氮效果好、有 机物去除效率高、处理负荷高、能耗低、水力停留时间短、出水水质好、污 泥产量少的特点，与现有单级、两级串联的好氧生物滤池及活性污泥法污水 处理工艺相比较，其创新点是对污水中的污染物去除效果好，特别是对常规 工艺难以稳定去除的氮污染物的去除效率高，使最终处理出水水质中的有机 污染物、总氮、氨氮、悬浮物等主要控制指标浓度远远低于国家最新的《城 镇污水处理厂污染物排放标准》 一级A标准.，出水不仅满足处理水的排放要 求，而且通过本发明可将污水处理到直接作为工业循环水、生活杂用水、市 政景观用水回用，既治理了水污染又节约了水资源。
图1是本发明前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺流程示意图。
具体实施例方式
如图1所示，由污水进水管25来的待处理污水先与从回流泵18经回流管19回流到进水端来的部分好氧硝化生物滤池9的出水混合，然后共同从缺
氧反硝化生物滤池5的进水管道1进入缺氧反硝化生物滤池5，该池工作时始 终处于缺氧状态，并保持池内的溶解氧溶度小于0.5mg/L，由于好氧硝化生物 滤池出水回流液中含有大量的硝酸盐氮，而污水中含有大量的有机物，在混 合污水流经缺氧反硝化生物滤池5中的球形轻质多孔生物陶粒层4时，附着 其上的反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，通过反硝化菌的^理和新陈 代谢作用将水中的硝酸盐氮还原为氮气而从水中溢出进入大气中，完成脱氮 过程，同时污水中的大部分悬浮物被截留在生物陶粒层的空隙中，使该池出 水中的悬浮物大大降低，该过程可降解混合水中85%以上的硝酸盐氮和污水中 60%以上的有机污染物，且不需要能耗，反而还能产生氧以补充后续好氧硝化 生物滤池的部分需氧量，运行费用极低；缺氧反硝化生物滤池5处理后的出 水进入出水槽7并由出水管8进入后续好氧硝化生物滤池9进行氨氮的硝化 和剩余有机物的好氧降解处理，在鼓风机15和供气管道16并通过高效空气 扩散器系统17向硝化生物滤池水中供氧的条件下，使附着生长在球形轻质多 孔生物陶粒层22上的硝化菌和专性好氧除碳微生物在有氧条件下通过其生理 和新陈代谢作用，对在缺氧反硝化生物滤池中没有降解完的剩余有机物和氨 氮进行好氧彻底分解，将有机污染物分解为二氧化碳和水，将氨氮氧化为硝 酸盐氮，同时通过固定床球形轻质多孔生物陶粒层22的过滤作用使出水清澈， 使得最终出水中的有机物、氨氮、总氮、硝酸盐氮、SS等指标达到国家《城 镇污水处理厂污染物排放标准》 一级A标准，并可直接作为工业循环水、生 活杂用水、市政景观用水回用。为保证出水水质达到要求的前提下最大程度 地节约电耗，在污水进水管25和最终出水渠24中安装有硝酸盐氮、溶解氧 水质指标在线检测仪器14、 10，并将检测数据反馈给PLC计算机工作站系统 12，由专门开发的控制程序通过变频器来自动动态调整回流泵18和鼓风机15 的转速，使回流泵18和鼓风机15供给的回流量和供气量恰好满足运行要求。
以发明人根据本发明工艺来实施将生活污水处理至国家《城镇污水处理 厂污染物排放标准》 一级A标准作进一步说明
某城市污水，污水流量为10000吨/日，进入本工艺处理前污染物指标为
8C0D二300mg/L， SS=150mg/L，氨氮二25mg/L，总氮30mg/L。该污水和后续好氧 硝化生物滤池回流水混合后首先进入2座缺氧反硝化生物滤池，回流比100%， 水力停留时间HRT=0.4hr，上升流速10m/h，池体总高6. 9m，池内有效水深 6. 4m，内部设有滤板，滤板距池底高1. 2m，滤板上部安装有0. 3m高的承托层， 承托层上面是4m高度的直径04 6mm球形轻质多孔生物陶粒，生物陶粒层上 面是0.9m高的清水区，超高0.5m，经过该缺氧反硝化生物滤池处理后的出水 水质指标为C0D=90 110mg/L， SS=40mg/L，氨氮40mg/L，硝酸盐氮2mg/L， 总氮12mg/L，该出水自流入后续的4座好氧硝化生物滤池进行进一步处理。 好氧硝化生物滤池池体总高7m，池内有效水深6.5m，内部设有滤板，滤板距 池底高1.2m，滤板上部安装有0. 3m高的承托层，承托层上面是4m高度的直 径01.8 3mm球形轻质多孔生物陶粒，生物陶粒层上面是lm高的清水区，超 高0.5m，在生物陶粒层下部的承托层内安装有高效空气扩散器系统向水中供 氧，缺氧反硝化生物滤池处理后的出水在好氧硝化生物滤池内附着生长在生 物陶粒上的专性好氧除碳微生物和硝化菌的作用下进行好氧呼吸，将剩余的 有机污染物分解为二氧化碳和水，将氨氮氧化为硝酸盐氮，同时生物滤料层 对水中的悬浮物进行过滤，使最终出水的污染物指标为COD《30mg/L，总氮 《10mg/L， SS《5mg/L，氨氮《lmg/L，达到国家《城镇污水处理厂污染物排 放标准》(GB18918-2002) —级A排放标准，并经消毒后直接回用作电厂循环 补充水。
权利要求
1、一种前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺，所述污水处理工艺如下a、由从污水进水管(25)送来的含有有机物和氨氮的污水先与从回流泵(18)经回流管(19)回流到进水端来的部分好氧硝化生物滤池出水混合，然后共同从缺氧反硝化生物滤池(5)的进水管道(1)进入缺氧反硝化生物滤池(5)，通过布水系统(2)进入承托层(3)，然后再流经承托层(3)上方供反硝化菌附着生长的球形轻质多孔生物陶粒层(4)，球形轻质多孔生物陶粒(4)具有很大的比表面积，表面粗糙且多孔，上面驯化附着有高密度的反硝化菌；反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将好氧硝化生物滤池(9)经回流泵(18)、回流管(19)回流到缺氧反硝化生物滤池中的硝酸盐氮还原为氮气，完成脱氮过程，同时污水中的大部分悬浮物被截留在生物陶粒层的空隙中；经球形轻质多孔生物陶粒层(4)降解后的水经清水区(6)和出水渠(7)由缺氧反硝化生物滤池(5)的出水管(8)自流入好氧硝化生物滤池(9)。b、经过缺氧反硝化生物滤池(5)处理后的出水，由出水管(8)进入好氧硝化生物滤池(9)，好氧硝化生物滤池(9)和反硝化生物滤池(5)的构造基本一样，分别由布水系统(20)、承托层(21)、球形轻质多孔生物陶粒层(22)、清水区(23)、出水渠(24)组成，好氧硝化生物滤池(9)内增设了高效空气扩散器系统(17)；所需空气由鼓风机(15)提供，经供气管道(16)输送并经安装于承托层(21)内的高效空气扩散器系统(17)向硝化生物滤池水中供氧，使附着生长于球形轻质多孔生物陶粒层(22)上的硝化菌和专性好氧除碳微生物在有氧条件下进行好氧呼吸，通过微生物细菌的新陈代谢将污水中剩余的有机污染物、氨氮进行氧化分解分别转化为二氧化碳、水和硝酸盐氮，从而使污水得到净化进入清水区(23)并最终经出水渠(24)通过出水管(11)将出水外排，出水渠(24)中的部分处理后水由回流泵(18)并经回流管(19)将来自于好氧硝化生物滤池出水中的硝酸盐氮回流至缺氧反硝化生物滤池进行反硝化脱氮，在反硝化菌的作用下将硝态氮还原为氮气。c、在好氧硝化生物滤池最终出水渠(24)中安装有溶解氧在线检测仪器(10)，在污水进水管(25)和好氧硝化生物滤池最终出水渠(24)中安装有硝酸盐氮在线水质检测仪器(14)，由专门开发的控制程序根据(10)、(14)测得的在线监测数据，通过PLC计算机工作站系统(12)、控制电缆(13)来调节回流泵(18)和鼓风机(15)的回流水量和鼓风机的供气量，使回流泵(18)和鼓风机(15)供给的回流量和供气量恰好满足运行要求，在保证出水水质达到要求的前提下最大程度地节约电耗。
2、 如权利要求l所述的前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺，其 特征在于缺氧反硝化生物滤池(5)采用上向流水力形态，滤池内部自下向 上分别由布水系统(2)、承托层(3)、球形轻质多孔生物陶粒层(4)、清水 区(6)和出水渠(7)组成；球形轻质多孔生物陶粒(4)具有很大的比表面 积，参与反硝化的反硝化菌主要附着其上，反硝化菌利用污水中的有机物作 为碳源，把好氧硝化生物滤池(9)回流至缺氧反硝化生物滤池(5)的回流 水中的硝酸盐氮还原为氮气，完成脱氮过程，同时在该过程中降解了污水中 大部分有机物。 '
3、 如权利要求l所述的前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺，其 特征在于好氧硝化生物滤池(9)采用上向流水力形态，滤池内部自下向上 分别由布水系统(20)、承托层(21)、高效空气扩散器系统(17)、球形轻质 多孔生物陶粒层(22)、清水区(23)和出水渠(24)组成；球形轻质多孔生 物陶粒(22)具有很大的比表面积，参与反应的专性好氧除碳微生物和硝化 菌附着生长其上，在外界提供氧气的条件下，使专性好氧除碳微生物和硝化 菌进行好氧呼吸，并通过新陈代谢将污水中剩余的有机污染物氧化分解为二 氧化碳和水，将氨氮氧化为硝酸盐氮。
4、 如权利要求1所述的前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺，缺 氧反硝化生物滤池(5)和好氧硝化生物滤池(9)中的布水系统(2)与布水 系统(20)均由滤板和安装其上的长柄滤头组成，承托层(3)和承托层(21) 均为强度大、形状规则、不参与反应的鹅卵石组成，球形轻质多孔生物陶粒层(4)粒径为4 9mm，球形轻质多孔生物陶粒层(22)粒径为1. 5~5mm，高 效空气扩散器系统(17)由供气管道和单孔膜空气扩散器组成。
5、 如权利要求l所述的前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺，其 特征在于在污水进水管(25)和最终出水渠(24)中安装有硝酸盐氮、溶 解氧水质指标在线检测仪器(14)和(10)，并将检测数据反馈给PLC计算机 工作站系统(12)，由专门开发的控制程序通过变频器来自动动态iii整回流泵(18)和鼓风机(15)的转速，使回流泵(18)和鼓风机(15)供给的回流 量和供气量恰好满足运行要求。
6、 如权利要求l所述的前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺，其 特征在于缺氧反硝化生物滤池(5)和好氧硝化生物滤池(9)中水流均采 用上向流态，内部填装的球形轻质多孔生物陶粒(4)、 (22)在水中的密度大 于水，运行时为下沉固定床。
7、 如权利要求1所述的前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺，其 特征在于好氧硝化生物滤池(9)出水的回流比根据污水进水管(25)和最 终出水渠(24)中安装的硝酸盐氮在线检测仪器(14)并通过PLC计算机工 作站系统(12)根据所要求的脱氮效率由专门开发的控制程序来自动动态调 整回流比。
全文摘要
本发明公开了一种前置反硝化脱氮生物滤池污水处理集成工艺。其主要特点是本发明工艺由缺氧反硝化生物滤池和好氧硝化生物滤池串联组合而成，含有有机物和氨氮的污水先与回流到进水端来的部分好氧硝化生物滤池出水混合，然后共同首先经过缺氧反硝化生物滤池，缺氧反硝化生物滤池中附着生长在生物陶粒上的反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将来自于好氧硝化生物滤池回流水中的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮的功能；缺氧反硝化生物滤池出水流入好氧硝化生物滤池，好氧硝化生物滤池中的滤料上附着生长的专性好氧除碳微生物和硝化菌将从缺氧反硝化生物滤池来的有机物和氨氮进一步降解，使得好氧硝化生物滤池出水的有机物、氨氮和总氮等含量指标均达到排放要求。
文档编号C02F3/10GK101525207SQ20091011655
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者刚 张, 健 王, 程晓玲, 俊 郑, 杰 郑 申请人:俊 郑