一种高氨氮污水处理一体化设备及其处理方法与流程

本发明涉及污水的技术领域，更具体地讲，涉及一种高氨氮污水处理一体化设备及其处理方法。

背景技术：

目前，传统污水处理一体化设备内部设置缺氧池、好氧池、沉淀池和清水池，主要反应部分为缺氧生化池和好氧生化池，属于缺氧-好氧生物脱氮工艺，属于80年代初开创的工艺流程，其主要特点是将反硝化反应器放置在系统之首，故又称为前置反硝化生物脱氮系统。该工艺的特点是，原污水先进入缺氧池再进入好氧池，并将好氧池的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保证了缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物并使缺氧池得到好氧池中硝化产生的硝酸盐，而原污水和混合液的直接进入又为缺氧池反硝化提供了充足的碳源有机物，使反硝化反应能在缺氧池中得以进行。

上述工艺流程比较简单，但由于在好氧生化池中具有有机物降解作用的异养型好氧菌生长迅速而在菌群中占有绝对优势，与好氧池内增值速率低的自养型硝化菌在溶解氧的消耗上形成竞争而使硝化菌生长环境恶化，在数量上难以满足正常硝化反应所需，从而导致系统硝化效率低。同时，内循环液来自好氧池含有一定的溶解氧，使反硝化池难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化进程，反硝化脱氮率很难达到90％。此外，出水来自好氧池，内有硝化反应，所以出水中含有一定浓度的硝酸盐，如果沉淀池运行不当，在沉淀池内还会发生反硝化现象导致污泥上浮且处理水质恶化。

现有的污水处理一体化设备处理氨氮含量相对较低的生活污水可以满足排放要求，但用于处理氨氮含量相对较高的污水很难达到排放要求。基于此，有必要研究开发设计一种适用于高氨氮污水处理的一体化设备及其处理方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种适用于高氨氮污水处理且处理效果较优的一体化设备及其处理方法。

本发明的一方面提供了高氨氮污水处理一体化设备，所述一体化设备包括设置在同一壳体内且通过隔板依次分隔的第一缺氧池、好氧池、硝化池、第二缺氧池、沉淀池和清水池，第一缺氧池、好氧池、硝化池和第二缺氧池中均设置有组合填料，好氧池和硝化池均为曝气池，第二缺氧池中设置有与第一缺氧池相连的回流泵。

根据本发明高氨氮污水处理一体化设备的一个实施例，所述一体化设备上设置有与第一缺氧池相连的进水口和与清水池相连的出水口，第一缺氧池、好氧池、硝化池、第二缺氧池、沉淀池和清水池之间的每块隔板上部均设置有溢流堰。

根据本发明高氨氮污水处理一体化设备的一个实施例，所述第一缺氧池中设置有穿孔布水器，所述穿孔布水器设置在第一缺氧池底部并通过管路与进水口相连，其中，第一缺氧池中投有反硝化菌。

根据本发明高氨氮污水处理一体化设备的一个实施例，所述好氧池中设置有第一微孔曝气装置，所述第一微孔曝气装置设置在好氧池的底部并通过管路与一体化设备外部的鼓风机相连，其中，好氧池中投有异养型好氧菌。

根据本发明高氨氮污水处理一体化设备的一个实施例，所述硝化池中设置有第二微孔曝气装置，所述第二微孔曝气装置设置在好氧池的底部并通过管路与一体化设备外部的鼓风机相连，其中，硝化池中投有自养型硝化菌。

根据本发明高氨氮污水处理一体化设备的一个实施例，所述沉淀池中设置有导流装置和污泥泵，所述导流装置通过管路与第二缺氧池的溢流堰相连，所述污泥泵设置在沉淀池的底部。

本发明的另一方面提供了一种高氨氮污水处理方法，采用上述高氨氮污水处理一体化设备进行高氨氮污水的处理并且高氨氮污水的cod去除率为90～96％、nh3-n去除率为95～99％。

根据本发明高氨氮污水处理方法的一个实施例，在第一缺氧池的处理过程中控制do≤0.3mg/l且反硝化容积负荷为0.8kgno3-n/(m³·d)～4kgno3-n/(m³·d)，在好氧池的处理过程中控制do为1～2mg/l且碳氧化容积负荷为2kgbod5/(m³·d)～5kgbod5/(m³·d)，在硝化池的处理过程中控制do为2～4mg/l且硝化容积负荷为0.2kgnh3-n/(m³·d)～1kgnh3-n/(m³·d)。

根据本发明高氨氮污水处理方法的一个实施例，控制第二缺氧池的水力停留时间为1～2h，控制混合液回流比为100～400％。

根据本发明高氨氮污水处理方法的一个实施例，控制沉淀池的水力停留时间为1.5～4h，控制清水池的水力停留时间>0.5h。

与现有技术相比，本发明的一体化设备内部设计成包括第一缺氧池-好氧池-硝化池-第二缺氧池，将现有一体化设备的好氧池分为碳氧化区和硝化区，使异养型好氧菌和自养型硝化菌在各自的功能区发挥作用，硝化区内硝化菌避免了异养菌的竞争，能快速繁殖成为优势菌种，为提高硝化效果创造有利条件。并且在硝化池后端增设一个后置短时预缺氧池，将硝化池出水中的溶解氧进行脱除，再将混合液回流至前端缺氧池，防止混合液将溶解氧带入缺氧池，对反硝化造成不利影响。同时，后置缺氧池消除出水中的硝酸盐，避免因沉淀池内发生反硝化现象，引起的污泥上浮，处理水质恶化。本发明的一体化设备及其处理方法的cod去除率为90～96％，nh3-n去除率为95～99％，较目前的传统一体化设备提高了nh3-n去除率，满足高氨氮污水的处理要求。

附图说明

图1示出了本发明示例性实施例的高氨氮污水处理一体化设备的结构原理图。

附图标记说明：

1-第一缺氧池、2-好氧池、3-硝化池、4-第二缺氧池、5-沉淀池、6-清水池、7-鼓风机、8-进水口、9-穿孔布水器、10-第一缺氧池的溢流堰、11-好氧池的溢流堰、12-硝化池的溢流堰、13-第二缺氧池的溢流堰、14-导流装置、15-沉淀池的溢流堰、16-出水口、17-回流泵、18-污泥泵、19-第一缺氧池的填料、20-好氧池的填料、21-第一微孔曝气装置、22-硝化池的填料、23-第二微孔曝气装置、24-第二缺氧池的填料。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

目前的传统一体化污水处理设备采用缺氧池和好氧池，对普通生活污水有较好的脱氮和去除cod效果，但对高氨氮污水而言，由于脱氮率有限，因此出水氨氮很难达到污水排放要求。本发明通过提供一种污水处理一体化设备及其处理方法，解决处理高氨氮污水的出水水质要求高的问题。

下面对本发明的高氨氮污水处理一体化设备进行具体描述和说明。

图1示出了本发明示例性实施例的高氨氮污水处理一体化设备的结构原理图。

如图1所示，所述高氨氮污水处理一体化设备包括设置在同一壳体内且通过隔板依次分隔的第一缺氧池1、好氧池2、硝化池3、第二缺氧池4、沉淀池5和清水池6，第一缺氧池1、好氧池2、硝化池3和第二缺氧池4中均设置有组合填料，好氧池2和硝化池3均为曝气池，第二缺氧池4中设置有与第一缺氧池1相连的回流泵17。

其中，一体化设备上设置有与第一缺氧池1相连的进水口8和与清水池6相连的出水口16，第一缺氧池1、好氧池2、硝化池3、第二缺氧池4、沉淀池5和清水池6之间的每块隔板上部均设置有溢流堰。由此，污水从进水口8进入一体化设备的第一缺氧池1中，先后在第一缺氧池1、好氧池2、硝化池3、第二缺氧池4中进行处理后，第二缺氧池的出水进入沉淀池5进行固液分离，沉淀池5的上清液则进入清水池6从出水口16达标排放。

第一缺氧池1中设置有穿孔布水器9，穿孔布水器9设置在第一缺氧池1底部并通过管路与进水口8相连，其中，第一缺氧池1中投有反硝化菌。在第一缺氧池1中，通过穿孔布水器9将流入的污水均匀分布，反硝化菌则利用污水中的有机物作为碳源，将从第二缺氧池回流的混合液中的硝态氮还原转化成氮气，达到脱氮的目的。

本发明相比传统污水处理工艺一体化设备增加了一级硝化池和第二缺氧池。其中，增加一级硝化池的目的在于将传统a/o工艺中的好氧区进行功能分区，分为碳氧化区和硝化区。这是因为硝化菌是自养型细菌，有机物浓度低并不限制它的生长。相反地，在硝化过程中有机物浓度过高，会使增殖速率较高的异养型细菌迅速增殖，从而使自养型的硝化菌不能成为优势种属。通过对好氧区进行功能分区，可使有机物在碳氧化区倍大量降解，进入硝化区的污水有机物浓度就会很低，异养型细菌由于营养缺乏将处于弱势，相反地，自养型硝化菌却能够得到快速地繁殖而成为优势种属，为提高硝化菌的硝化效果创造有利条件。

传统工艺一体化设备内循环液来自好氧池且含有一定的溶解氧，使缺氧池(即反硝化池)难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化进程，反硝化脱氮率很难达到90％。本发明在硝化池的后端增设一个后置短时预缺氧池，即第二缺氧池，将硝化池出水中的溶解氧进行脱除后再将混合液回流至前端第一缺氧池，防止混合液将溶解氧带入缺氧池，避免对反硝化造成不利影响。

具体地，好氧池2中设置有第一微孔曝气装置21，第一微孔曝气装置21设置在好氧池2的底部并通过管路与一体化设备外部的鼓风机7相连。硝化池3中设置有第二微孔曝气装置23，第二微孔曝气装置23设置在好氧池2的底部并也通过管路与一体化设备外部的鼓风机7相连。其中，好氧池2中投有异养型好氧菌，硝化池中投有自养型硝化菌。

沉淀池5中则设置有导流装置14和污泥泵18，导流装置14通过管路与第二缺氧池的溢流堰13相连，污泥泵18设置在沉淀池5的底部。来自第二缺氧池4的出水通过导流装置进入沉淀池5中固液分离，污泥泵18排出剩余污泥，沉淀池上清液进入清水池后达标排放。

其中，第一缺氧池1、好氧池2、硝化池3、第二缺氧池4等各生化反应池中均设置有维修人孔和排污口以便于维修和排出污物，并且各生化反应池中的组合填料型式可以根据需求进行选择，本发明不对此进行具体限制。

因此，将一体化设备内部反应池设计成第一缺氧池-好氧池-硝化池-第二缺氧池的结构，将现有一体化设备的好氧池划分为碳氧化区(现好氧池内为碳氧化区)和硝化区(现硝化池内为硝化区)，使异养型好氧菌和自养型硝化菌在各自的功能区内发挥作用，硝化区内的硝化菌避免了异养菌的竞争，能快速繁殖成为优势菌种，为提高硝化效果创造有利条件。在硝化池后端增设的后置短时预缺氧池(第二缺氧池)，能够将硝化池出水中的溶解氧进行脱除后再将混合液回流至前端第一缺氧池，从而防止混合液将溶解氧带入缺氧池，对反硝化造成不利影响。同时，后置的第二缺氧池能够消除出水中的硝酸盐，避免因沉淀池内发生反硝化现象引起的污泥上浮和处理水质恶化等现象。

本发明的高氨氮污水处理方法则采用上述高氨氮污水处理一体化设备进行高氨氮污水的处理并且高氨氮污水的cod去除率为90～96％、nh3-n去除率为95～99％。

在利用上述一体化设备进行高氨氮污水的处理时，污水先后经第一缺氧池1、好氧池2、硝化池3、第二缺氧池4进行生化反应处理。其中好氧反应部分进行功能分区，分为碳氧化区(好氧池)和硝化区(硝化池)，好氧池2在曝气充氧条件下主要通过异养型好氧菌将污水中的有机物降解并尽可能降低污水中的有机物浓度，为后端硝化池3内的自养型硝化菌生长繁殖提供条件；硝化池3也在曝气充氧条件下主要通过自养型硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝态氮；第二缺氧池4将硝化池出水中的溶解氧脱除后部分回流至第一缺氧池进行反硝化脱氮，即利用原污水中的有机物作为碳源将回流的混合液中的硝态氮还原转化成氮气达到脱氮的目的，提高脱氮效率。最后，第二缺氧池出水进入沉淀池5进行固液分离，沉淀池上清液进入清水池6达标排放。

具体地，污水处理流程为：污水经进水口8和穿孔布水器9均匀地进入第一缺氧池1，再经第一缺氧池的溢流堰10进入好氧池2，好氧池2出水经好氧池的溢流堰11进入硝化池3，硝化池出水经硝化池的溢流堰12进入第二缺氧4，第二缺氧池中的部分混合液通过回流泵17回流至第一缺氧池，第二缺氧出水经缺氧池的溢流堰13和沉淀池的导流装置14进入沉淀池5，上清液经沉淀池的溢流堰15进入清水池6通过出水口16排出设备，污泥则通过污泥泵18排出。

为了达到设定的处理目标，在第一缺氧池的处理过程中控制do≤0.3mg/l且反硝化容积负荷为0.8kgno3-n/(m³·d)～4kgno3-n/(m³·d)，在好氧池的处理过程中控制do为1～2mg/l且碳氧化容积负荷为2kgbod5/(m³·d)～5kgbod5/(m³·d)，在硝化池的处理过程中控制do为2～4mg/l且硝化容积负荷为0.2kgnh3-n/(m³·d)～1kgnh3-n/(m³·d)。

由于第二缺氧池4为在硝化池3后端增设的后置短时预缺氧池，其用于将硝化池出水中的溶解氧进行脱除后再将部分混合液回流至前端的第一缺氧池1，因此可以在防止混合液将溶解氧带入第一缺氧池1而对反硝化造成不利影响的同时，消除出水中的硝酸盐而避免沉淀池内发生反硝化现象引起污泥上浮和处理水质恶化。优选地，控制第二缺氧池4的水力停留时间为1～2h，控制混合液回流比为100～400％。

此外，控制沉淀池5的水力停留时间为1.5～4h，控制清水池6的水力停留时间>0.5h，以保证获得符合要求的处理后污水。

下面通过实施例来对本发明进行进一步说明。

表1实施例1-3的污水处理指标

实施例1：

采用如图1所示的设备，以主要成分如表1的污水作为原水，原水首先通过穿孔布水器9均匀进入第一缺氧池1，第一缺氧池1在控制反硝化容积负荷为1kgno3-n/(m³·d)，do为0.3mg/l条件下，组合填料19上生长的反硝化菌则利用污水中的有机物作为碳源，将从第二缺氧池4回流的混合液中的硝态氮还原转化成氮气。第一缺氧池1出水通过溢流进入好氧池2，好氧池2在控制碳氧化容积负荷为2kgbod5/(m³·d)，do为2mg/l条件下，组合填料20上生长的异养型好氧菌将污水中的有机物降解。好氧池2出水溢流进入硝化池3，硝化池3在控制硝化容积负荷为0.3kgnh3-n/(m³·d)，do为3mg/l条件下，组合填料22上生长的自养型硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝态氮。硝化池3出水溢流进入第二缺氧池4，第二缺氧池4控制水力停留时间为2h，将硝化池出水中的溶解氧进行脱除，然后再控制回流比为400％将混合液回流至前端的第一缺氧池1进行脱氮。第二缺氧池4出水经导流装置溢流进入沉淀池5，控制水力停留时间为4h条件下进行固液分离。沉淀池5上清液溢流进入清水池6，清水池6水力停留时间控制为1h，出水口16的水样水质数据如表1所示。

实施例2：

采用如图1所示的设备，以主要成分如表1的污水作为原水，原水首先通过穿孔布水器9均匀进入第一缺氧池1，第一缺氧池1在控制反硝化容积负荷为1.5kgno3-n/(m³·d)，do为0.2mg/l条件下，组合填料19上生长的反硝化菌则利用污水中的有机物作为碳源，将从第二缺氧池4回流的混合液中的硝态氮还原转化成氮气。第一缺氧池1出水通过溢流进入好氧池2，好氧池2在控制碳氧化容积负荷为2.5kgbod5/(m³·d)，do为2mg/l条件下，组合填料20上生长的异养型好氧菌将污水中的有机物降解。好氧池2出水溢流进入硝化池3，硝化池3在控制硝化容积负荷为0.5kgnh3-n/(m³·d)，do为4mg/l条件下，组合填料22上生长的自养型硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝态氮。硝化池3出水溢流进入第二缺氧池4，第二缺氧池4控制水力停留时间为2h，将硝化池出水中的溶解氧进行脱除，然后再控制回流比为300％将混合液回流至前端的第一缺氧池1进行脱氮。第二缺氧池4出水经导流装置溢流进入沉淀池5，控制水力停留时间为4h条件下进行固液分离。沉淀池5上清液溢流进入清水池6，清水池6水力停留时间控制为1h，出水口16的水样水质数据如表1所示。

实施例3：

采用如图1所示的设备，以主要成分如表1的污水作为原水，原水首先通过穿孔布水器9均匀进入第一缺氧池1，由于原水中碳氮比较低，不利于反硝化脱氮，在第一缺氧池1中连续外加甲醇补充碳源，控制碳氮比为4。第一缺氧池1在控制反硝化容积负荷为1.2kgno3-n/(m³·d)，do为0.2mg/l条件下，组合填料19上生长的反硝化菌则利用污水中的有机物作为碳源，将从第二缺氧池4回流的混合液中的硝态氮还原转化成氮气。第一缺氧池1出水通过溢流进入好氧池2，好氧池2在控制碳氧化容积负荷为2.5kgbod5/(m³·d)，do为2mg/l条件下，组合填料20上生长的异养型好氧菌将污水中的有机物降解。好氧池2出水溢流进入硝化池3，硝化池3在控制硝化容积负荷为0.4kgnh3-n/(m³·d)，do为3mg/l条件下，组合填料22上生长的自养型硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝态氮。硝化池3出水溢流进入第二缺氧池4，第二缺氧池4控制水力停留时间为2h，将硝化池出水中的溶解氧进行脱除，然后再控制回流比为400％将混合液回流至前端的第一缺氧池1进行脱氮。第二缺氧池4出水经导流装置溢流进入沉淀池5，控制水力停留时间为4h条件下进行固液分离。沉淀池5上清液溢流进入清水池6，清水池6水力停留时间控制为1h，出水口16的水样水质数据如表1所示。

由上述实施例可见，本发明的一体化设备及其处理方法的cod去除率为90～96％，nh3-n去除率为95～99％，较目前的传统一体化设备提高了nh3-n去除率，满足高氨氮污水的处理要求。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。