專利名稱：改進(jìn)A₂N反硝化除磷及深度脫氮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及反硝化除磷及深度脫氮裝置，適用于含氮、磷的城市生活污水的
深度處理，屬于活性污泥法污水脫氮除磷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
反硝化除磷脫氮是近年來頗受關(guān)注的污水生物處理新技術(shù)，基于該理論開發(fā)的雙 污泥反硝化除磷脫氮工藝，對(duì)于提高城市污水尤其是低C/N比的城市污水脫氮除磷等深度 處理具有重要的意義。 傳統(tǒng)雙污泥反硝化除磷脫氮雙污泥工藝，也稱A2N雙污泥反硝化除磷脫氮工藝，順 次設(shè)有厭氧池、中間沉淀池、生物膜硝化池、缺氧池、后曝氣池和沉淀池。有兩條污泥管線 分別是由厭氧池到缺氧池的超越污泥管線和由最終沉淀池到厭氧池的回流污泥管線。污水 首先進(jìn)入?yún)捬醭兀钚晕勰嘀蟹聪趸拙诖宋瘴鬯械膿]發(fā)性脂肪酸，并以PHA(聚 羥基脂肪酸)的形式貯存在體內(nèi)，同時(shí)釋放大量的磷酸鹽磷。隨后厭氧池的泥水混合物流 經(jīng)中間沉淀池，泥、水快速分離。富含氨氮和磷酸鹽的上清液流向好氧生物膜硝化池，好氧 硝化池有兩個(gè)功能一是污水中的氨氮被硝化成硝酸鹽氮；二是污水中殘余的有機(jī)物被氧 化。好氧生物膜硝化池的富含磷酸鹽磷和硝態(tài)氮的硝化液流入缺氧池。中間沉淀池中沉淀 的污泥，超越了好氧生物膜硝化池直接進(jìn)入缺氧池。在缺氧池中，超越污泥中的DPB(反硝 化除磷菌)以體內(nèi)的PHA為電子供體，以硝化液中的硝態(tài)氮作為電子受體，超量吸收水中的 磷酸鹽磷貯存在細(xì)胞中形成聚磷，同時(shí)將硝態(tài)氮還原成氮?dú)猓瑥亩瓿煞聪趸摰瓦^量 吸磷作用。缺氧池的混合液進(jìn)入后曝氣池，后曝氣池的主要作用是吸收剩余的磷缺氧池 中，聚磷菌以硝態(tài)氮作為第一電子受體對(duì)磷的吸收如果不完全，在后置曝氣池中，聚磷菌以 氧作為第二電子受體將余磷吸收完全，同時(shí)，聚磷菌體內(nèi)的PHA能夠得到完全的氧化，從而 實(shí)現(xiàn)自身的再生。后曝氣池中混合液，進(jìn)入最終沉淀池，在沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液作 為最終處理水排放，沉淀污泥回流至厭氧池，同時(shí)排放剩余污泥。A2N反硝化除磷工藝是雙 污泥系統(tǒng)，所謂的雙污泥系統(tǒng)是硝化菌獨(dú)立于聚磷菌而單獨(dú)存在于固定膜生物反應(yīng)器中。 4N反硝化除磷雙污泥工藝較常規(guī)污水處理工藝，具備了如下優(yōu)越性C0D耗量少。 C0D被最大程度的用于厭氧放磷時(shí)DPB合成PHB的消耗，在缺氧環(huán)境中這部分PHA被反硝化 聚磷菌同時(shí)用于反硝化和吸磷作用，通過"一碳兩用"，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的脫氮和除磷，故該系統(tǒng) 較適合C/N比較低的污水處理；吸磷作用以硝態(tài)氮作為電子受體來完成，可以節(jié)省供氧量， 故投入的動(dòng)力消耗少；工藝為雙污泥系統(tǒng)，硝化菌成生物膜固著生長(zhǎng)，這不僅給生長(zhǎng)速率較 慢的硝化菌創(chuàng)造了一個(gè)穩(wěn)定的生活環(huán)境，增加了系統(tǒng)中硝化菌生物量，提高了硝化率，也可 減少水力停留時(shí)間和反應(yīng)器體積，硝化反應(yīng)已不再是工藝運(yùn)行的限制性因素；另一方面， 反硝化除磷菌懸浮生長(zhǎng)于另一系統(tǒng)中，兩者的分離解決了傳統(tǒng)工藝中聚磷菌和硝化菌的競(jìng) 爭(zhēng)矛盾，它們都可以在各自最佳的環(huán)境中生長(zhǎng)，這更利于除磷、脫氮系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效的運(yùn) 行，可控制性也得到了很大的提高；DPB污泥產(chǎn)量有所降低，減少污泥處理費(fèi)用。 但該工藝最終沉淀池出水中氨氮濃度過高，是這個(gè)工藝亟待解決的一個(gè)瓶頸。由于超越污泥中夾帶一定量的氨氮，但是在缺氧池后又沒有設(shè)置專門用于氨氮硝化的硝化 池，因此氨氮除了用于微生物自身生長(zhǎng)外，沒有得到有效的去除，導(dǎo)致沉淀池出水中不可避 免的出現(xiàn)氨氮超標(biāo)的情況。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)傳統(tǒng)A2N反硝化除磷脫氮工藝的弊端，提供一種能夠 以硝態(tài)氮作為電子受體實(shí)現(xiàn)反硝化除磷的，同時(shí)深度脫氮的三污泥裝置及方法。利用該裝 置和方法，在原有A2N工藝中，不添加任何反應(yīng)區(qū)的情況下，采用懸浮海綿填料作為硝化菌 的載體的復(fù)合式生物膜_活性污泥反應(yīng)池替代后曝氣反應(yīng)池，控制曝氣量和溫度等參數(shù)實(shí) 現(xiàn)氨氮的硝化和同步硝化反硝化。該實(shí)用新型沒有增加工藝流程和運(yùn)行能耗，解決了傳統(tǒng) 工藝的致命問題，保證了出水水質(zhì)中實(shí)現(xiàn)氮、磷的穩(wěn)定、高效的去除。 本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的一種改良A2N反硝化除磷及深 度脫氮裝置，順次設(shè)有厭氧池、中間沉淀池、生物膜硝化池、缺氧池和最終沉淀池，厭氧池通 過出水管與中間沉淀池中心管相連；中間沉淀池通過污泥回流泵和中間沉淀池至缺氧池的 超越污泥管路與缺氧池相連；中間沉淀池通過出水管與生物膜硝化池首端相連；生物膜硝 化池通過出水管與缺氧池相連；最終沉淀池通過污泥回流泵和最終沉淀池至厭氧池的回流 污泥管路與厭氧池相連； 其特征在于 在缺氧池和最終沉淀池之間設(shè)置復(fù)合式好氧池，該復(fù)合式好氧池實(shí)現(xiàn)同步好氧吸 磷和生物膜硝化，填充立方體海綿填料，填料投配比為反應(yīng)器有效容積的20% 30%;該復(fù) 合式好氧池設(shè)有氣泵、氣體流量計(jì)和曝氣管；缺氧池通過出水管與復(fù)合式硝化池相連；復(fù) 合式硝化池通過出水管與最終沉淀池中心管相連。 利用所述的一種改良的4N反硝化除磷及深度脫氮裝置處理污水的方法，其特征 在于，包括如下步驟 1)啟動(dòng)系統(tǒng)，將碳纖維填料和海綿立方體填料分別加入到生物膜硝化池和復(fù)合式 好氧池，填充率分別為有效容積的20% 30%，加入具有硝化菌的活性污泥，進(jìn)行生物膜 的培養(yǎng)和馴化，成功掛膜后將硝化污泥排出；將反硝化除磷污泥填加到厭氧池和缺氧池，污 泥濃度在3000 4000mg/L ; 2)原污水通過污水泵、最終沉淀池底部污泥通過污泥泵和回流管路，分別泵入到 厭氧池底端進(jìn)水口，回流污泥的回流率為進(jìn)水流量體積的40% 60%，在攪拌裝置的作用 下，回流污泥中微生物與污水充分混合，回流污泥中的N0X—-N利用污水中有機(jī)物進(jìn)行反硝 化，反硝化除磷菌利用污水中有機(jī)物進(jìn)行厭氧放磷，厭氧池的水力停留時(shí)間為3h，厭氧池出 水混合液與中間沉淀池中心管相連； 3)混合液在中間沉淀池靜置進(jìn)行泥水分離，底部沉淀污泥通過超越污泥管路與缺 氧池相連，超越污泥為進(jìn)水流量體積的30 60%，而上清液通過出水管進(jìn)入生物膜硝化 池； 4)生物膜硝化池填充了碳纖維填料，填充比為20 30%，通過氣泵和曝氣管進(jìn)行
充氧，通過填料上的生物膜將上清液中的NH4+_N氧化成N0X—-N，實(shí)現(xiàn)氨氮的硝化； 5)生物膜中的出水與缺氧池進(jìn)水端相連，缺氧池通過攪拌裝置，使得生物膜硝化池富含硝態(tài)氮和磷酸鹽磷的出水與超越污泥充分混合，進(jìn)行缺氧吸磷，同時(shí)N(V-N轉(zhuǎn)化為 N2 ; 6)缺氧池中出水混合液進(jìn)入復(fù)合式好氧池進(jìn)水端，復(fù)合式好氧池填充立方體海綿 填料，填充比20 30%，氣泵通過曝氣管對(duì)復(fù)合式好氧池進(jìn)行曝氣充氧，填料上的生物膜 用來氧化混合液中剩余氨氮和部分有機(jī)物，同時(shí)活性污泥中的剩余的磷進(jìn)行好氧吸磷，通 過調(diào)整曝氣量使得海綿填料在硝化池中保持良好的流化狀態(tài)和控制硝化池中的溶解氧濃 度，實(shí)現(xiàn)混合液中氨氮充分硝化和同步硝化反硝化； 7)復(fù)合式好氧池出水混合液與最終沉淀池中心管相連，在最終沉淀池中進(jìn)行泥水 分離，沉淀污泥通過污泥回流泵和回流管路回流到厭氧池，上清液從出水管排出，通過底部 污泥閥排放剩余污泥。 復(fù)合式好氧池是活性污泥和生物膜同時(shí)存在的反應(yīng)器，要求同一池體內(nèi)實(shí)現(xiàn)微生 物的相分離，即將硝化菌固著于生物膜上，不參與污泥的循環(huán)，而聚磷菌懸浮生長(zhǎng)在活性污 泥中，并在系統(tǒng)中循環(huán)。因此填料的選擇是本方法成功過運(yùn)行的關(guān)鍵，填料的類型和布置方 式應(yīng)滿足如下條件(a)易于生物膜生長(zhǎng)的材料投放的填料必須具有生物易于附著和充 分增殖的材料性質(zhì)，防止生物膜脫落造成生物量減少而影響氨氮硝化；同時(shí)也不會(huì)造成生 物大量堆積，防止反硝化聚磷菌的活性污泥越來越少，而生物膜越來越多地情況；(b)填充 比?？刂铺盍系奶畛浔纫m中，太少了硝化菌難以發(fā)揮作用，太多了會(huì)造成污泥截留。綜 上，本實(shí)用新型采用懸浮的立方體海面填料作生物膜的載體，立方體填料是10 12mm的立 方體，填充比為有效容積的20 30% 。通過曝氣裝置的作用，填料呈懸浮狀態(tài)，填料之間相 互碰撞的過程中，使得生物膜有規(guī)律的脫落，有效防止了污泥的截留和提高了氧氣的利用 率。 本實(shí)用新型裝置與現(xiàn)有傳統(tǒng)裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) 1)本實(shí)用新型的特點(diǎn)就是將傳統(tǒng)4N工藝裝置中的后曝氣池替換為復(fù)合式好氧 池，利用懸浮海綿填料上生物膜氧化剩余氨氮，有效解決了傳統(tǒng)工藝中出水氨氮超標(biāo)的問 題； 2)同時(shí)，在復(fù)合式好氧池中，活性污泥中剩余磷酸鹽磷進(jìn)行好氧吸磷，DPB體內(nèi)的 PHA得到完全氧化，利于厭氧段的充分放磷； 3)由于缺氧池后能夠?qū)Π钡行コ涂梢愿鶕?jù)進(jìn)水水質(zhì)，以超越污泥的流量 作為控制參數(shù)，維持缺氧池的反硝化除磷的中硝態(tài)氮和磷酸鹽磷比例的平衡，使得反應(yīng)能 充分完全的進(jìn)行，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行； 4)有效緩解最終沉淀池?zé)o效釋磷。改良后的裝置，復(fù)合式好氧池出水中有一定量 的硝態(tài)氮，在沉淀池中形成缺氧環(huán)境，有效抑制了磷的無效釋放； 5)各種微生物能穩(wěn)定高效發(fā)揮作用。改良的裝置中涉及了三套污泥系統(tǒng)，其中生 物膜硝化池中的硝化菌附著的生物膜系統(tǒng)，富含反硝化除磷菌的活性污泥系統(tǒng)和復(fù)合式好 氧池中的硝酸菌附著的流化生物膜系統(tǒng)，這使得各種微生物都能夠在各自最適宜的環(huán)境生 長(zhǎng)，能夠在穩(wěn)定的適宜的環(huán)境中充分發(fā)揮各自的作用； 6)改良的A2N反硝化除磷及深度脫氮裝置，本身繼承了傳統(tǒng)A2N的除磷方面的特 性，即以硝態(tài)氮作電子受體，進(jìn)行反硝化吸磷，實(shí)現(xiàn)"一碳兩用"，解決了反硝化和除磷對(duì)碳 原的競(jìng)爭(zhēng)問題，適合低C/N比的城市污水的脫氮除磷的深度處理。
圖1為改良的A2N反硝化除磷及深度脫氮工藝裝置。 圖中1-原水箱，2-厭氧池，3-中間沉淀池，4-生物膜硝化池，5-缺氧池，6_復(fù)合 式好氧池，7-最終沉淀池，8-出水管，9-剩余污泥排放管，10-立方體海綿填料，11-超越污 泥管路，12-回流污泥管路，13-氣泵
具體實(shí)施方式改良A2N反硝化除磷及深度脫氮工藝裝置的具體運(yùn)行步驟為 1.厭氧釋磷。原污水通過污水泵進(jìn)入?yún)捬醭?，在攪拌器的作用下與最終沉淀池
7通過回流污泥管路12回流至厭氧池并且富含聚磷菌的活性污泥充分混合，反硝化除磷菌
充分吸收污水中的有機(jī)物以PHA的形式貯存在體內(nèi)，同時(shí)放出磷酸鹽磷，回流污泥中少量
的硝酸鹽進(jìn)行反硝化，污泥濃度保持在3000 4000mg/L，水力停留時(shí)間3h ; 2.厭氧池2出水混合液進(jìn)入中間沉淀池3進(jìn)行泥水分離，其中沉淀污泥通過超越
污泥管路11進(jìn)入缺氧池，上清液從出水管路進(jìn)入生物膜硝化池4 ; 3.氨氮硝化。中間沉淀池的上清液中富含原水未經(jīng)處理的氨氮和厭氧池中釋放的 磷酸鹽磷，通過氣泵13曝氣作用，生物膜硝化池中的生物膜將氨氮氧化成硝態(tài)氮，水力停 留時(shí)間為6. 5h，溫度為15 3(TC室溫，曝氣量控制在0. 8 lm3/h ; 4.反硝化吸磷。生物膜硝化池4出水進(jìn)入缺氧池5，在攪拌器作用下與超越污泥 混合，回流污泥中的反硝化除磷菌，利用生物膜硝化池4出水中的硝態(tài)氮作為電子受體，進(jìn) 行缺氧吸磷，同時(shí)將硝態(tài)氮還原為氮?dú)?，完成反硝化吸磷過程，超越污泥回流率為進(jìn)水流量 體積的30 50%，維持缺氧池中污泥濃度為3000 4000mg/L，水力停留時(shí)間為5h ; 5.剩余氨氮氧化和好氧吸磷。缺氧池5出水混合液進(jìn)入復(fù)合式好氧池6，復(fù)合式 好氧池是由活性污泥和生物膜兩個(gè)污泥系統(tǒng)復(fù)合而成，一是富含聚磷菌的活性污泥系統(tǒng)， 另一個(gè)是固著于填料的聚集著硝酸菌的生物膜系統(tǒng)。在曝氣的作用下，活性污泥中聚磷菌 以氧氣作為電子受體，進(jìn)行好氧吸磷；生物膜系統(tǒng)將超越污泥中夾帶的少量氨氮進(jìn)行氧化， 氧化成硝態(tài)氮和少量亞硝態(tài)氮。水力停留時(shí)間為1. 2h，曝氣量控制在0. 2 0. 6mVh，溫度 為室溫； 6.排水和污泥回流。復(fù)合式好氧池6中混合液通過最終沉淀池7中心管進(jìn)入最終 沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液從出水管8排放，沉淀污泥為富含聚磷菌的濃縮的污泥，通過 回流管路12回流至厭氧池2，同時(shí)從剩余污泥排放管排放剩余污泥。 實(shí)施例 以某大學(xué)家屬區(qū)排放的實(shí)際生活污水作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，pH = 6. 5 7.8， COD = 260 350mg/L， NH4+_N = 39. 6 58. 5mg/L， P0/+-P = 4. 5 6. 3mg/L，該污水是典型的城 市污水。每天取樣分析一次，試驗(yàn)中采用的分析方法均是國(guó)家環(huán)保總局發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法。 試驗(yàn)系統(tǒng)如圖中所示，由厭氧池2、中間沉淀池3、生物膜硝化池4、缺氧池5、復(fù)合式好氧池 6和最終沉淀池7組成，均為圓柱形反應(yīng)器，進(jìn)水流量為2L/h。傳統(tǒng)A2N工藝最終出水中氨 氮平均濃度為9. 58mg/L，總氮平均濃度為14. 74mg/L，而改良A2N工藝最終出水，氨氮平均 濃度為2. 12mg/L，總氮平均濃度為10. 30mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)以上,
權(quán)利要求一種改良A2N反硝化除磷及深度脫氮裝置，順次設(shè)有厭氧池、中間沉淀池、生物膜硝化池、缺氧池和最終沉淀池，厭氧池通過出水管與中間沉淀池中心管相連；中間沉淀池通過污泥回流泵和中間沉淀池至缺氧池的超越污泥管路與缺氧池相連；中間沉淀池通過出水管與生物膜硝化池首端相連；生物膜硝化池通過出水管與缺氧池相連；最終沉淀池通過污泥回流泵和最終沉淀池至厭氧池的回流污泥管路與厭氧池相連；其特征在于在缺氧池和最終沉淀池之間設(shè)置復(fù)合式好氧池，該復(fù)合式好氧池實(shí)現(xiàn)同步好氧吸磷和生物膜硝化，填充立方體海綿填料，填料投配比為反應(yīng)器有效容積的20％～30％；該復(fù)合式好氧池設(shè)有氣泵、氣體流量計(jì)和曝氣管；缺氧池通過出水管與復(fù)合式硝化池相連；復(fù)合式硝化池通過出水管與最終沉淀池中心管相連。
專利摘要改進(jìn)A2N反硝化除磷及深度脫氮裝置屬于污水處理領(lǐng)域。本實(shí)用新型裝置在缺氧池和最終沉淀池之間設(shè)置復(fù)合式好氧池，該復(fù)合式好氧池實(shí)現(xiàn)同步好氧吸磷和生物膜硝化，填充立方體海綿填料，填料投配比為反應(yīng)器有效容積的20％～30％；該復(fù)合式好氧池設(shè)有氣泵、氣體流量計(jì)和曝氣管。本實(shí)用新型不添加任何反應(yīng)區(qū)，采用懸浮海綿填料作為硝化菌的載體的復(fù)合式好氧池替代后曝氣反應(yīng)池，控制曝氣量和溫度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)氨氮的硝化和同步硝化反硝化。該實(shí)用新型沒有增加工藝流程和運(yùn)行能耗，保證了出水水質(zhì)中實(shí)現(xiàn)氮、磷穩(wěn)定、高效的去除。
文檔編號(hào)C02F3/30GK201538728SQ20092010743
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者劉瑩, 彭永臻, 王希明, 王淑瑩, 董國(guó)日 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)