一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统及方法与流程

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统及方法。

背景技术：

1、当前，在市政污水的生物处理过程中，总氮达标是一个普遍难题，除了设计参数、运营因素以外，缺氧段用于反硝化作用的有机碳源量不足是一个主要原因。市政污水各项污染物指标浓度较低，水量大，投入外部碳源会大大增加污水处理厂的运营成本，基于此，改变传统生物处理工艺不啻为一个有前景的方向。

2、相对于传统的全程硝化反硝化过程，短程硝化与反硝化过程对有机碳源的需求量更低，需氧量和污泥产量也更少。但在低氨氮浓度的市政污水全部实现短程硝化与反硝化难度较大，原因是氨氧化菌(aob)与亚硝酸盐氧化菌(nob)属于共生关系，同时，市政污水几乎不存在抑制nob的几个要素，例如水温在25℃以上、存在游离氨抑制(高氨氮浓度或高ph值情况下)等，所以如何在常温下，实现低氨氮浓度市政污水的部分短程硝化是一个具有挑战性的难题。

3、缺氧/好氧(a/o)脱氮技术：其脱氮过程是将好氧区的硝化液回流至前置反硝化区，利用进水中的有机碳源(bod)进行反硝化作用，完成脱氮。其特点是在好氧区进行过量曝气，使氨氮完全硝化转化为硝酸盐氮，并在末端一部分回流脱氮，其余作为出水进入二沉池进行泥水分离。该技术在理论上虽然能够脱除75％的硝酸盐氮(以典型的内回流比300％为例)，但会导致若干问题：①过量曝气使内回流液携带一定量溶解氧(do)，在缺氧反硝化区，由于反硝化菌优先利用高能态氧(o2＞no3-)，从而影响有效的反硝化时间，导致脱氮效果不理想；②缺氧与好氧的绝对分区导致整个硝化-反硝化过程只能通过回流来实现，这样就导致至少有一部分硝酸盐氮无法通过反硝化作用除去；③好氧区的过量曝气导致单位污水能耗提高，推高运营成本，浪费能源。

4、具有脱氮功能的sbr技术：与a/o脱氮技术类似，只是将a/o脱氮技术中缺氧与好氧的空间分区，转化为sbr中的时间区间，将a/o脱氮技术中的内回流比转化为sbr中的保留比(保留比＝1-排水比)。即sbr技术在曝气时间完成氨氮的硝化过程，在排水后的下一周期进水搅拌阶段，利用剩余污水中的硝酸盐氮和进水中的有机碳源，进行反硝化脱氮作用。除了a/o脱氮技术的几个缺点之外，具有脱氮功能的sbr技术属于间断式工艺，设备开启频繁，运行维护难度大。

5、sharon短程硝化-反硝化技术：在全程硝化(nh4+→no2-→no3-)-反硝化(no3-→no2-→n2)过程中，可以看出no2-→no3-和no3-→no2-是两段“多走的路”，基于此原理，荷兰delft大学提出并开发了sharon技术，即single reactor high activity ammoniaremoval over nitrite，基于亚硝酸盐的单反应器高活性脱氨。该技术主要用于处理高氨氮废水，如污泥消化上清液、压力渗滤液等。通过在一个连续流的完全混合反应器中，设置曝气和缺氧时间段，维持30℃以上的水温，利用较高的温度和高浓度氨氮(游离氨)来抑制和淘汰亚硝酸盐氧化菌(nob)，进而富集氨氧化菌，使短程硝化作用占据主导地位，在缺氧时间段，投加有机碳源进行基于亚硝酸盐的反硝化作用，最终形成短程硝化-反硝化过程。相对于全程硝化-反硝化过程，sharon技术具有节省曝气量和有机碳源，污泥产量低的优点。但该技术是利用高温和高氨氮形成的游离氨来抑制nob的生长，所以只适用于高温、高氨氮类型的两高废水，应用范围有较大的限制，不适用于常温、低氨氮的市政污水处理。

6、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统及方法，能实现在常温、低氨氮的市政污水实现微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统，包括：

4、循环流结构微氧池、好氧池和沉淀池；其中，

5、所述循环流结构微氧池内分为硝化区和反硝化区，所述硝化区与反硝化区的有效体积之比为1～4：1；

6、所述循环流结构微氧池的末端设置出水点，所述出水点经管路依次与所述好氧池和沉淀池连接；

7、所述循环流结构微氧池后部一侧的同一点位置设置进水点和污泥回流点，所述进水点与污泥回流点的位置处于所述循环流结构微氧池内按水流方向的反硝化区前端与硝化区末端；

8、所述进水点连接所述污水进水管；

9、所述循环流结构微氧池内的硝化区内设置微量曝气装置，通过所述微量曝气装置能维持所述硝化区内溶解氧在1.0mg/l以下；

10、所述循环流结构微氧池内的反硝化区设置搅拌器和推流器，能充分混合进水、回流污泥和硝化混合液；

11、所述沉淀池经污泥回流管回连至所述循环流结构微氧池的污泥回流点；

12、所述沉淀池末端分别设有出水口和剩余污泥出口。

13、一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理方法，采用本发明所述的系统，包括以下步骤：

14、平均水温为18℃的污水通过进水点进入所述系统的循环流结构微氧池内，通过所述循环流结构微氧池内的硝化区的微量曝气装置进行曝气，维持溶解氧在1.0mg/l以下，进行第一次硝化将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐；

15、通过所述循环流结构微氧池内的反硝化区的搅拌器和推流器，混合进水、回流污泥和硝化混合液；

16、所述循环流结构微氧池的出水中亚硝酸盐氮与硝酸盐氮之和低于3.0mg/l，氨氮为5.0～10.0mg/l，出水进入好氧池对剩余氨氮进行作为第二次硝化的深度硝化，在好氧池内保持溶解氧浓度在1.0mg/l以上；

17、污水进入沉淀池内进行泥水分离，部分污泥经污泥回流管回流至循环流结构微氧池，所述沉淀池的出水进入下一处理环节，剩余污泥进入污泥处理环节。

18、与现有技术相比，本发明所提供的微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统及方法，其有益效果包括：

19、通过采用特定结构的循环流结构微氧池，在其内设置特定有效体积比的硝化区和反硝化区，在实际市政污水应用时，可通过在硝化区仅维持低强度的曝气，诱导形成部分短程硝化现象(部分氨氮转化为亚硝酸盐氮)，从而在反硝化过程中节省一部分有机碳源，使总氮达标。后端接入一小段好氧池，转化剩余氨氮为硝酸盐氮，从而使氨氮达标。这种两段硝化技术在节省部分曝气量的同时，也可避免有机碳源的好氧消耗；同时微氧环境诱导形成部分短程硝化-反硝化作用，解决市政(生活)污水处理过程中碳源不足的问题。

技术特征：

1.一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统，其特征在于，所述微氧池的水力停留时间为6～12h；所述好氧池的水力停留时间为1～3h。

3.根据权利要求1或2所述的微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统，其特征在于，所述微氧池内的硝化混合液的循环回流比为3～5倍进水量。

4.一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的系统，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理方法，其特征在于，所述硝化混合液的循环回流比为3～5倍进水量。

技术总结
本发明公开了一种微氧诱导部分短程硝化与反硝化水处理系统及方法，系统包括：循环流结构微氧池内分为硝化区和反硝化区，硝化区与反硝化区的有效体积之比为1～4：1；循环流结构微氧池末端设出水点，出水点依次连接好氧池和沉淀池；循环流结构微氧池后部一侧同一点位置设进水点和污泥回流点，两者位置处于循环流结构微氧池内按水流方向的反硝化区前端与硝化区末端；进水点连接污水进水管；循环流结构微氧池内的硝化区内设置微量曝气装置，通过微量曝气装置能维持硝化区内溶解氧在1.0mg/L以下；循环流结构微氧池内的反硝化区设置搅拌器和推流器，能充分混合进水、回流污泥和硝化混合液；沉淀池经污泥回流管回连至循环流结构微氧池的污泥回流点。

技术研发人员：张京伟,韩全州,王维,李乐梅,李宁
受保护的技术使用者：北京慧碳众和资源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25