专利名称：污水除磷脱氮方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种污水除磷脱氮方法及系统。
背景技术：
国际上普遍认可的较为经济的污水除磷工艺为厌氧释磷/好氧吸磷生物除磷工艺。该工艺可以在不增加传统活性污泥法污水处理设施投资和运行费用的条件下，达到深度除磷并同时去除有机物的目的，具有反应器容积小、除磷效果好等优点。但与传统的活性污泥法一样，仍然容易发生污泥膨胀等问题，这会造成二沉池污泥沉降效果变差、出水SS 浓度增高，甚至可发生因污泥流失严重而导致的除磷系统崩溃的现象。目前，我国再生水的生产还是沿用发达国家的老路，即在污水处理二级出水的基础上，简单串联深度脱氮(硝化反硝化)除磷工艺，导致了现有的污水再生处理存在工艺流程长、单元搭配不合理、投资和运行费用高等问题，使得再生水的成本价格偏高，使再生水与自来水相比失去了经济上的优势，这是制约污水处理与资源化的瓶颈。并且目前在生物除磷脱氮系统中，除磷菌和脱氮菌在生物学上存在着难以调和的矛盾和竞争，主要表现为对污泥负荷、泥龄需求的不同和对碳源的争夺。当除磷效果好时，脱氮效果则较差，反之亦然，这就使得简单串联组合的除磷脱氮系统(如A2O及其延伸工艺)很难同时取得满意的除磷脱氮效果。因此，如何实现对污水进行高效经济的污染物去除是污水再生处理急需解决的主要问题。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施方式提供一种污水除磷脱氮方法及系统，解决现有污水再生处理工艺技术中的工艺流程长、单元搭配不合理、投资和运行费用高等问题，在避免利用生物除磷和脱氮时，除磷菌和脱氮菌相互矛盾与竞争，实现在确保出水水质稳定达到再生水回用标准的前提下，做到节能降耗。本发明的目的是通过下述技术方案实现的本发明实施方式提供一种污水除磷脱氮方法，该方法包括以下步骤预处理使污水进入预处理单元进行预处理，去除污水中大颗粒固体悬浮物，及对去除固体悬浮物的污水进行调节；生物除磷处理使上述预处理后的出水进入生物除磷单元中进行生物除磷及去除有机物；生物自养脱氮处理使上述生物除磷处理后的出水进入生物自养脱氮单元，在缺氧和无需有机碳源的条件下，通过生物自养脱氮单元的厌氧氨氧化菌的自养代谢去除污水中的氮素，生物自养脱氮单元完成脱氮后的出水作为除磷脱氮的再生水。本发明实施方式提供一种污水除磷脱氮系统，该系统包括依次连接的预处理单元、生物除磷单元和生物自养脱氮单元，其中，预处理单元上设有引入污水的入口，生物自养脱氮单元上设有再生水出口。
本发明的技术方案与现有污水处理再生处理工艺方法相比较，有益效果为(1) 从根本上解决了除磷菌和脱氮菌之间固有的矛盾和竞争。生物除磷处理步骤中活性污泥浓度高，可以显著提高处理污水的微生物数量，从而显著强化了生物处理能力，并可以节省占地面积以及基建投资费用；而生物自养脱氮处理步骤中解决了因短程硝化在常温低氨氮污水中难以稳定实现而无法进行厌氧氨氧化脱氮反应的难题，大大缩短了污水脱氮的水力停留时间，反应器容积以及基建投资可以节省50%以上，且脱氮污泥产量可以减少90%以上，运行维护较为方便；( 所用处理设备建设费用比传统AM及其相关系列方法生化深度净化的污水再生系统节省25%以上，运行费用节省20%以上，再生水成本减少20%以上； (3)其工艺流程简洁，除磷脱氮效果显著，出水水质优于城镇污水处理厂综合排放新标准 (GB18918-2002) 一级A水质标准，满足污水处理设施提标改造及污水再生回用的要求；(4) 处理效果和经济性能，均达到了国际领先水平。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本发明实施例提供的污水除磷脱氮方法流程图；图2为本发明实施例提供的污水除磷脱氮系统示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例提供一种污水除磷脱氮方法，以生活污水为主要处理对象，是一种将厌氧好氧-膜生物除磷单元与厌氧氨氧化生物自养脱氮单元进行组合优化，提出的厌氧好氧膜生物除磷+厌氧氨氧化生物自养脱氮污水再生处理新工艺，如图1所示，该方法包括以下步骤预处理使污水进入预处理单元进行预处理，去除污水中大颗粒固体悬浮物，及对去除固体悬浮物的污水进行调节；上述预处理步骤中采用的预处理单元由依次连接格栅、沉砂池、沉淀池和调节池构成，格栅的入口作为预处理单元引入污水的入口，调节池的出口作为预处理后污水的出生物除磷处理使上述预处理后的出水进入生物除磷单元中进行生物除磷及去除有机物；生物除磷单元的污泥浓度约为5000 8000mg/L，溶解氧浓度约为2 ;3mg/L，水力停留时间约为3 6小时；上述生物除磷处理步骤中采用的生物除磷单元为厌氧好氧-膜生物反应池，该厌氧好氧-膜生物反应池由厌氧池与好氧池连接而成，好氧池内设有超滤膜装置，好氧池与厌氧池之间设有回流系统，回流系统由回流管路上设置回流泵构成。上述生物除磷处理中，污水进入生物除磷单元的厌氧池中，聚磷菌在厌氧状态下吸收有机底物并释放磷；污水在生物除磷单元的好氧池中，聚磷菌在好氧状态下吸收污水中大量的磷酸盐，将磷酸盐富集在活性污泥中，并通过排放剩余污泥来实现污水中磷营养盐的去除，同时，生物除磷单元的好氧池中的部分污泥通过回流系统回流至厌氧池；在好氧池中设置的超滤膜装置中，通过抽吸泵的抽吸作用使生物除磷系统中的泥水得到高效分离，产生SS浓度较低的出水，出水中的氮素主要以氨氮的形式存在。生物自养脱氮处理使上述生物除磷处理后的出水进入生物自养脱氮单元，在缺氧和无需有机碳源的条件下，通过生物自养脱氮单元的厌氧氨氧化菌的自养代谢去除污水中的氮素，生物自养脱氮单元完成脱氮后的出水作为除磷脱氮的再生水。上述生物自养脱氮处理步骤中采用的生物自养脱氮单元为厌氧氨氧化生物滤池。 厌氧氨氧化生物滤池(即生物自养脱氮单元)的滤速约为0. 5 2m/h，滤料高度约为1. 5 3m,反冲洗周期约为3 6个月，厌氧氨氧化生物滤池进水中投加亚硝酸盐，投加亚硝酸盐氮与进水中氨氮的摩尔比约为1.3 1。上述生物自养脱氮处理中，生物除磷单元的出水引入厌氧氨氧化生物滤池中，将污水中的NH4+-N与NO2-N同时转化为氮气，完成生物自养脱氮后出水。其中，生物自养脱氮处理步骤中的厌氧氨氧化生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水装置组成，形状为方形、 矩形或圆形，布水装置设置在池体滤料的上方或下方，排水装置设置在池体上。污水经布水装置均勻撒布于滤料上，自上而下(或从下到上)流经滤料，在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌将污水中的氨氮和亚硝酸盐氮同时转化为氮气，从而实现污水的生物自养脱氮，使污水得到进一步净化。厌氧氨氧化生物滤池的滤料可以是沙子、陶瓷、活性炭等无机材料，也可以是塑料、纤维、树脂等有机材料，形状为粒状、波纹板、蜂窝形等。可以选择一种滤料，可采用同一种密度均勻布置或采用不同密度布置，也可以是多种滤料分层布置。本发明实施例还提供一种污水除磷脱氮系统，可用于对生活污水进行处理，除去污水中的磷与氮，如图2所示，该系统包括依次连接的预处理单元、生物除磷单元和生物自养脱氮单元，其中，预处理单元上设有引入污水的入口，生物自养脱氮单元上设有再生水出口。上述系统的预处理单元由依次连接格栅、沉砂池、沉淀池和调节池构成，格栅的入口作为预处理单元引入污水的入口，调节池的出口作为预处理后污水的出口。上述系统的生物除磷单元为厌氧好氧-膜生物反应池，该厌氧好氧-膜生物反应池由厌氧池和好氧池连接而成，好氧池内设有超滤膜装置，好氧池与厌氧池之间设有回流系统，回流系统由回流管路上设置回流泵构成。这种结构的厌氧好氧-膜生物反应池以超滤膜装置取代二沉池，可实现好氧反应池中的泥水分离，保证后续生物脱氮处理的效果。上述系统的生物自养脱氮单元采用厌氧氨氧化生物滤池，厌氧氨氧化生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水装置组成；其中，池体为方形、矩形或圆形；滤料均勻布置在池体内，布水装置设置在滤料上方或滤料下方，排水装置设置在池体上。滤料可以是沙子、陶瓷、活性炭等无机材料，也可以是塑料、纤维、树脂等有机材料，滤料形状为粒状、波纹板、蜂窝形等。可以选择一种滤料，可采用同一种密度均勻布置或采用不同密度布置，也可以是多种滤料分层布置。下面结合上述污水除磷脱氮系统对污水除磷脱氮的具体过程，对上述方法作进一步说明所处理的污水水质如下水温=15 25°C，C0D = 200 500mg/L，B0D5 = 100 250mg/L, SS 彡 200mg/L, NH4+_N = 35 75mg/L，Ν02_Ν < 0. 25mg/L, N03_N < 1. 5mg/L, TP = 3. 5 8. Omg/L, pH = 7. 0 8. 5。具体处理如下(1)预处理将污水引入预处理单元的格栅、沉砂池和沉淀池内，去除污水中较大的颗粒固体悬浮物，沉淀池出水进入调节池进行调节；(2)生物除磷同时去除有机物将经过预处理的污水引入作为生物除磷单元中， 生物除磷单元的厌氧池、好氧池及好氧池内的超滤膜装置形成一种厌氧好氧-膜生物反应池，厌氧好氧-膜生物反应池中生物除磷的同时降解大部分有机物，出水悬浮物的质量浓度较低，且基本没有发生硝化反应，可作为后续生物自养脱氮处理的生物自养脱氮单元的进水；厌氧好氧-膜生物反应池内还设有抽吸泵，通过抽吸泵的抽吸作用实现泥水分离；(3)厌氧氨氧化生物自养脱氮将步骤O)中的出水引入作为生物自养脱氮单元的厌氧氨氧化生物滤池中，并投加一定的亚硝酸盐，污水中的氨氮和亚硝酸盐氮在缺氧条件下由厌氧氨氧化菌代谢生成氮气排出，从而实现对污水中氮素的深度去除；本实施例步骤(3)中，厌氧氨氧化生物滤池可采用火山岩生物陶粒作为厌氧氨氧化菌的生物载体，在确保出水水质达标的前提下，厌氧氨氧化生物滤池的总氮去除负荷可以达到OAkgN/(m3*d)以上。由于污水在进入厌氧氨氧化生物滤池之前，经过了超滤膜装置过滤，污水中的SS浓度较低，故厌氧氨氧化生物滤池的过滤周期较长，这有利于厌氧氨氧化菌的富集与增殖，从而使厌氧氨氧化生物滤池能够保持长期稳定运行。经过上述处理后的出水水质如下水温=15 25°C ；COD < 50mg/L，去除率90% 以上；BOD5 < 1 Omg/L,去除率 95% 以上；SS < 1 Omg/L,去除率 95% 以上；NH4+-N < 5mg/L， 去除率95%以上；TN彡15mg/L，去除率90%以上；TP彡0. 5mg/L，去除率90%以上；pH = 7. 5 9. O0本发明实施例的方法与现有污水除磷除氮工艺相比，从根本上解决了除磷菌和脱氮菌之间固有的矛盾和竞争。工艺前段活性污泥浓度高，可以显著提高处理污水的微生物数量，从而显著强化了生物处理能力，可以节省占地面积以及基建投资费用。工艺后段解决了因短程硝化在常温低氨氮污水中难以稳定实现而无法进行厌氧氨氧化脱氮反应的难题，大大缩短了污水脱氮的水力停留时间，反应器容积以及基建投资可以节省50%以上， 且脱氮污泥产量可以减少90%以上，运行维护较为方便；并且实现该方法的设备建设费用比传统AM及其相关系列方法生化深度净化的污水再生系统节省25%以上，运行费用节省 20%以上，再生水成本减少20%以上；本发明的方法流程简洁，除磷脱氮效果显著，出水水质优于城镇污水处理厂综合排放新标准(GB18918-20(^) —级A水质标准，满足污水处理设施提标改造及污水再生回用的要求；并且，处理效果和经济性能，均达到了国际领先水平。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种污水除磷脱氮方法，其特征在于，该方法包括以下步骤预处理使污水进入预处理单元进行预处理，去除污水中大颗粒固体悬浮物，及对去除固体悬浮物的污水进行调节；生物除磷处理使上述预处理后的出水进入生物除磷单元中进行生物除磷及去除有机物；生物自养脱氮处理使上述生物除磷处理后的出水进入生物自养脱氮单元，在缺氧和无需有机碳源的条件下，通过生物自养脱氮单元的厌氧氨氧化菌的自养代谢去除污水中的氮素，生物自养脱氮单元完成脱氮后的出水作为除磷脱氮的再生水。
2.根据权利要求1所述的污水除磷脱氮方法，其特征在于，所述预处理步骤中采用的预处理单元由依次连接格栅、沉砂池、沉淀池和调节池构成，格栅的入口作为预处理单元引入污水的入口，调节池的出口作为预处理后污水的出口。
3.根据权利要求1所述的污水除磷脱氮方法，其特征在于，所述生物除磷处理步骤中采用的生物除磷单元为厌氧好氧-膜生物反应池；所述生物自养脱氮处理步骤中采用的生物自养脱氮单元为厌氧氨氧化生物滤池。
4.根据权利要求3所述的污水除磷脱氮方法，其特征在于，所述厌氧好氧-膜生物反应池由厌氧池和好氧池连接而成，好氧池内设有超滤膜装置，好氧池与厌氧池之间设有由回流管路上设置回流泵构成的回流系统；所述好氧池内还设有抽吸实现泥水分离的抽吸泵。
5.根据权利要求1所述的污水除磷脱氮方法，其特征在于，所述生物除磷处理步骤中，生物除磷单元的污泥浓度为5000 8000mg/L，溶解氧浓度为2 :3mg/L，水力停留时间为3 6小时；所述生物自养脱氮处理步骤中，生物自养脱氮单元的滤速为0. 5 2m/h，滤料高度为 1. 5 3m，反冲洗周期为3 6个月；向生物自养脱氮单元中投加亚硝酸盐，投加亚硝酸盐氮与进水中氨氮的摩尔比为1.3 1。
6.一种污水除磷脱氮系统，其特征在于，该系统包括依次连接的预处理单元、生物除磷单元和生物自养脱氮单元，其中，预处理单元上设有引入污水的入口，生物自养脱氮单元上设有再生水出口。
7.根据权利要求6所述的污水除磷脱氮系统，其特征在于，所述预处理单元由依次连接格栅、沉砂池、沉淀池和调节池构成，格栅的入口作为预处理单元引入污水的入口，调节池的出口作为预处理后污水的出口。
8.根据权利要求6所述的污水除磷脱氮系统，其特征在于，所述生物除磷单元为厌氧好氧-膜生物反应池；所述生物自养脱氮单元采用厌氧氨氧化生物滤池。
9.根据权利要求8所述的污水除磷脱氮系统，其特征在于，所述厌氧好氧-膜生物反应池由厌氧池和好氧池连接而成，好氧池内设有超滤膜装置，好氧池与厌氧池之间设有由回流管路上设置回流泵构成的回流系统；所述好氧池内还设有抽吸实现泥水分离的抽吸泵；所述厌氧氨氧化生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水装置组成；其中，池体为方形、 矩形或圆形；滤料均勻布置在池体内，布水装置设置在滤料上方或滤料下方，排水装置设置在池体上。
10.根据权利要求9所述的污水除磷脱氮系统，其特征在于，所述滤料布置在池体内为一层或多层，滤料采用粒状、波纹板、蜂窝形中的任一种。
全文摘要
本发明公开了一种污水除磷脱氮方法及系统，属污水处理领域。该方法包括预处理使污水进入预处理单元进行预处理，去除污水中大颗粒固体悬浮物，及对去除固体悬浮物的污水进行调节；生物除磷处理使上述预处理后的出水进入生物除磷单元中进行生物除磷及去除有机物；生物自养脱氮处理使上述生物除磷处理后的出水进入生物自养脱氮单元，在缺氧和无需有机碳源的条件下，通过生物自养脱氮单元的厌氧氨氧化菌的自养代谢去除污水中的氮素，生物自养脱氮单元完成脱氮后的出水作为除磷脱氮的再生水。该方法工艺流程短，除磷脱氮效果好，成本低。
文档编号C02F9/14GK102267783SQ20111018717
公开日2011年12月7日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者文一波, 王俊安, 王凯 申请人:北京伊普国际水务有限公司