公布日：2024.05.28

申請日：2024.04.03

分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)N;C02F1/32(2023.01)N

摘要

本發(fā)明公開了本發(fā)明涉及一種無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，屬于廢水污染治理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法污水出水TN穩(wěn)定≤10mg/l，通過對曝氣沉沙池、多級AO生化池運(yùn)行參數(shù)以及污泥回流等參數(shù)的控制，最大限度保留原水中的碳源，提高碳源的利用率，使生化系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、同步硝化反硝化等反應(yīng)，最大程度減少對外加碳源的依賴，可以實(shí)現(xiàn)無需內(nèi)回流、無需外加碳源情況下，出水總氮穩(wěn)定≤10mg/l，大大優(yōu)于國家一級A(TN≤15mg/l)的排放標(biāo)準(zhǔn)，極大減少碳源和電耗，節(jié)省生產(chǎn)成本，減少了碳的排放量。

權(quán)利要求書

1.一種無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，包括以下步驟：S01，通過廠外管網(wǎng)進(jìn)入污水處理廠的生活污水，通過粗格柵過濾大的垃圾和雜物后經(jīng)提升泵提升；S02，污水提升后依次經(jīng)過細(xì)格柵、曝氣沉砂池；S03，所述曝氣沉砂池的出水進(jìn)入多級AO生化池，出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離；S04，所述二沉池的污泥回流至所述多級AO生化池，剩余污泥通過排泥泵排入污泥儲池；S05，所述二沉池的出水進(jìn)入磁混凝高效沉淀池內(nèi)，進(jìn)行沉淀和化學(xué)除磷，產(chǎn)生的化學(xué)污泥通過排泥泵排入到所述污泥儲池內(nèi)；處理后的污水進(jìn)行消毒后達(dá)標(biāo)排放；和任選的，S06，所述污泥儲池內(nèi)的污泥通過脫水機(jī)脫水后，外運(yùn)處理處置；所述生活污水為低碳氮比污水，優(yōu)選TN在50mg/l以內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，所述生活污水不經(jīng)初沉池處理；和或，所述無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法中，僅設(shè)污泥回流不設(shè)硝化液回流。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，S01中，提升泵出水總流量在污水處理廠設(shè)計日處理規(guī)模的50％～140％之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，S02中，所述曝氣沉砂池的曝氣量在0.15～0.25m3空氣/m3污水；和/或，S02中，述曝氣沉砂池的排砂周期為每2小時排砂5～10分鐘。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，S03中，所述多級AO生化池為三級AO生化池，所述三級AO生化池順序為：第一級缺氧池、第一級好氧池、第二級缺氧池、第二級好氧池、第三級缺氧池、第三級好氧池，污水依次流經(jīng)所述三級AO生化池，所述第三級好氧池的出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離；優(yōu)選地，S03中，所述三級AO生化池之間不設(shè)置內(nèi)回流，不需內(nèi)回流泵。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，S03中，所述多級AO生化池的每級AO生化池停留時間為(2～3)h：4h：2h：4h：2h：3h；和/或，S03中，所述曝氣沉砂池的出水按照約(1.5～2)：1：(0.5～0)的比例分配給所述第一級缺氧池、第二級缺氧池和第三級缺氧池；和/或，S03中，所述第一級缺氧池、第二級缺氧池和第三級缺氧池的溶解氧均為0.2～0.6mg/l之間，所述第一級好氧池和第二級好氧池溶解氧均為1～2mg/l之間，第三級好氧池末端溶解氧為1.5～1.8mg/l；和/或，S03中，第一級好氧池、第二級好氧池和第三級好氧池的污泥濃度在5000～8000mg/l之間，所述污泥的有機(jī)負(fù)荷在0.025～0.045kgBOD5/(kgMLSS·d))范圍內(nèi)；和/或，S03中，所述二沉池采用矩形二沉池的形式，所述二沉池的污泥回流至所述多級AO生化池的第一級缺氧池，所述污泥的泥齡為22～26天。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，S04中，所述污泥回流的回流比在80％～125％之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，S05中，所述磁混凝高效沉淀池中投加除磷藥劑、陰離子PAM和磁粉；和/或，S05中，所述磁混凝高效沉淀池中設(shè)置斜管或者斜板，用于絮體礬花在磁粉的作用下加速沉淀，泥水分離徹底。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，其特征在于，S05中，所述處理后的污水不經(jīng)過過濾單元，僅需消毒即可達(dá)標(biāo)排放。

10.一種無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮裝置，其特征在于，不包括初沉池，包括粗格柵、細(xì)格柵、曝氣沉砂池、多級AO生化池、二沉池、污泥儲池、磁混凝高效沉淀池、提升泵、排泥泵、曝氣管和任選的脫水機(jī)；優(yōu)選地，所述多級AO生化池為三級AO生化池，所述三級AO生化池順序為：第一級缺氧池、第一級好氧池、第二級缺氧池、第二級好氧池、第三級缺氧池、第三級好氧池，污水依次流經(jīng)所述三級AO生化池，所述第三級好氧池的出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離；進(jìn)一步優(yōu)選地，S03中，所述三級AO生化池之間不設(shè)置內(nèi)回流，不需內(nèi)回流泵；優(yōu)選地，不包括對所述磁混凝高效沉淀池的出水進(jìn)行處理的過濾單元。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題提供了一種無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮(TN≤10mg/l)方法。本發(fā)明充分利用原水中的碳源，通過合適的配水比例將碳源合理分配，給予各段合適的碳源量，使缺氧池將上一級/回流的硝態(tài)氮完全反硝化，好氧池進(jìn)行完全后的硝態(tài)氮自流進(jìn)入下一級缺氧反硝化，最后一級出水進(jìn)入二沉池，二沉池通過部分污泥回流將硝態(tài)氮回流至第一段缺氧池進(jìn)行反硝化，氮得以去除，第一段的碳源得以利用。

本發(fā)明的方法污水出水TN穩(wěn)定≤10mg/l，通過對曝氣沉沙池、多級AO生化池運(yùn)行參數(shù)以及污泥回流等參數(shù)的控制，最大限度保留原水中的碳源，提高碳源的利用率，使生化系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、同步硝化反硝化等反應(yīng)，最大程度減少對外加碳源的依賴，可以實(shí)現(xiàn)無需內(nèi)回流、無需外加碳源情況下，出水總氮穩(wěn)定≤10mg/l，大大優(yōu)于國家一級A(TN≤15mg/l)的排放標(biāo)準(zhǔn)，極大減少碳源和電耗，節(jié)省生產(chǎn)成本，減少了碳的排放量。

本發(fā)明的第一方面在于公開一種無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法，包括以下步驟：

S01，通過廠外管網(wǎng)進(jìn)入污水處理廠的生活污水，通過粗格柵過濾大的垃圾和雜物后經(jīng)提升泵提升；

S02，污水提升后依次經(jīng)過細(xì)格柵、曝氣沉砂池；

S03，所述曝氣沉砂池的出水進(jìn)入多級AO生化池，出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離；

S04，所述二沉池的污泥回流至所述多級AO生化池，剩余污泥通過排泥泵排入污泥儲池；

S05，所述二沉池的出水進(jìn)入磁混凝高效沉淀池內(nèi)，進(jìn)行沉淀和化學(xué)除磷，產(chǎn)生的化學(xué)污泥通過排泥泵排入到所述污泥儲池內(nèi)；

處理后的污水進(jìn)行消毒后達(dá)標(biāo)排放；

和任選的，S06，所述污泥儲池內(nèi)的污泥通過脫水機(jī)脫水后，外運(yùn)處理處置；

所述生活污水為低碳氮比污水，優(yōu)選TN在50mg/l以內(nèi)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述生活污水不經(jīng)初沉池處理；

和或，所述無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮方法中，僅設(shè)污泥回流不設(shè)硝化液回流。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，，S01中，提升泵出水總流量在污水處理廠設(shè)計日處理規(guī)模的50％～140％之間。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，S02中，所述曝氣沉砂池的曝氣量在0.15～0.25m3空氣/m3污水；

和/或，S02中，述曝氣沉砂池的排砂周期為每2小時排砂5～10分鐘。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，S03中，所述多級AO生化池為三級AO生化池，所述三級AO生化池順序為：第一級缺氧池、第一級好氧池、第二級缺氧池、第二級好氧池、第三級缺氧池、第三級好氧池，污水依次流經(jīng)所述三級AO生化池，所述第三級好氧池的出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離；

優(yōu)選地，S03中，所述三級AO生化池之間不設(shè)置內(nèi)回流，不需內(nèi)回流泵。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，S03中，所述多級AO生化池的每級AO生化池停留時間為(2～3)h：4h：2h：4h：2h：3h；

和/或，S03中，所述曝氣沉砂池的出水按照約(1.5～2)：1：(0.5～0)的比例分配給所述第一級缺氧池、第二級缺氧池和第三級缺氧池；

和/或，S03中，所述第一級缺氧池、第二級缺氧池和第三級缺氧池的溶解氧均為0.2～0.6mg/l之間，所述第一級好氧池和第二級好氧池溶解氧均為1～2mg/l之間，第三級好氧池末端溶解氧為1.5～1.8mg/l；

和/或，S03中，第一級好氧池、第二級好氧池和第三級好氧池的污泥濃度在5000～8000mg/l之間，所述污泥的有機(jī)負(fù)荷在0.025～0.045kgBOD5/(kgMLSS·d))范圍內(nèi)；

和/或，S03中，所述二沉池采用矩形二沉池的形式，所述二沉池的污泥回流至所述多級AO生化池的第一級缺氧池，所述污泥的泥齡為22～26天。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，S04中，所述污泥回流的回流比在80％～125％之間。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，S05中，所述磁混凝高效沉淀池中投加除磷藥劑、陰離子PAM和磁粉；

和/或，S05中，所述磁混凝高效沉淀池中設(shè)置斜管或者斜板，用于絮體礬花在磁粉的作用下加速沉淀，泥水分離徹底。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，S05中，所述處理后的污水不經(jīng)過過濾單元，僅需消毒即可達(dá)標(biāo)排放。

本發(fā)明的第二方面在于公開一種無內(nèi)回流無外加碳源的多級AO污水脫氮裝置，不包括初沉池，包括粗格柵、細(xì)格柵、曝氣沉砂池、多級AO生化池、二沉池、污泥儲池、磁混凝高效沉淀池、提升泵、排泥泵、曝氣管和任選的脫水機(jī)；

優(yōu)選地，所述多級AO生化池為三級AO生化池，所述三級AO生化池順序為：第一級缺氧池、第一級好氧池、第二級缺氧池、第二級好氧池、第三級缺氧池、第三級好氧池，污水依次流經(jīng)所述三級AO生化池，所述第三級好氧池的出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離；進(jìn)一步優(yōu)選地，S03中，所述三級AO生化池之間不設(shè)置內(nèi)回流，不需內(nèi)回流泵；

優(yōu)選地，不包括對所述磁混凝高效沉淀池的出水進(jìn)行處理的過濾單元。

有益效果：

本發(fā)明針對低碳氮比(進(jìn)水COD/TN低于5)、高排放標(biāo)準(zhǔn)(地表水準(zhǔn)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，TN≤10mg/l)的生活污水處理多級AO工藝，取消了初沉池的設(shè)計，最大限度保留進(jìn)水中的碳源，提高對原水碳源的利用率，改善低碳氮比城鎮(zhèn)污水廠進(jìn)水水質(zhì)；由于生活污水進(jìn)水中含有大量有機(jī)物，若設(shè)置初沉池，部分有機(jī)物將沉淀下來，隨污泥排出，無法被利用，因此通過取消初沉池、合理配水、提高污泥濃度，低有機(jī)負(fù)荷、低溶解氧、無需內(nèi)回流、增大污泥回流比等多種組合方式對工藝參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，有效提高了原水碳源利用率，減少了生物脫氮除磷所需碳源，故在無內(nèi)回流無需外加碳源的情況下，該工藝系統(tǒng)能夠穩(wěn)定脫氮。通過本發(fā)明具體工藝參數(shù)的設(shè)置，可以最大限度開發(fā)原水碳源，改善進(jìn)水碳氮比，提高對原水碳源的利用率；通過工藝參數(shù)的調(diào)控促使生化處理系統(tǒng)發(fā)生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等反應(yīng)，減少系統(tǒng)脫氮除磷所需碳源，可以實(shí)現(xiàn)在無內(nèi)回流無外加碳源的情況下，出水總氮穩(wěn)定優(yōu)于GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)(本發(fā)明的出水總氮穩(wěn)定在4～8mg/L之內(nèi)，一級A標(biāo)準(zhǔn)是15左右)，其他COD、BOD、氨氮、TP等主要指標(biāo)可以穩(wěn)定達(dá)到地表水準(zhǔn)IV類標(biāo)準(zhǔn)，極大降低生產(chǎn)成本，減少碳排放。

由于目前一般使用旋流沉砂池，進(jìn)水中的砂粒常常裹挾、夾雜著部分有機(jī)物質(zhì)，該部分有機(jī)物將隨砂的沉淀而被排出，無法得到有效利用。本發(fā)明采用曝氣沉砂池，通過空氣的摩擦將有機(jī)物與砂分離，保留進(jìn)水中的碳源，改善進(jìn)水水質(zhì)，提高碳源的利用率。

多級AO工藝是使生物反應(yīng)池形成多組缺氧池與好氧池交替的形式。在缺氧反應(yīng)池主要由聚磷菌利用少量碳源釋放體內(nèi)的磷且其以硝酸鹽為電子受體做無氧呼吸，產(chǎn)生的能量在好氧段進(jìn)行超量吸磷，而污泥回流液中的硝酸鹽被反硝化菌還原脫氮，池內(nèi)以攪拌器混合并維持缺氧環(huán)境。在好氧段吸磷并使有機(jī)氮氨化，同時進(jìn)行硝化作用以及降解BOD、COD，而充分反應(yīng)后的混合液與下段進(jìn)水一起進(jìn)入下一段的缺氧反應(yīng)池，其余各段污水處理流程同首段。由進(jìn)水管分段流入每一級的缺氧段的污水既降低了前級出水的DO、pH對后級缺氧處理的干擾又為反硝化菌提供了足夠的碳源。本發(fā)明僅設(shè)污泥回流不必設(shè)硝化液回流，污泥由二沉池回流至第一段缺氧池。反應(yīng)池出水流入二沉池，然后在其中進(jìn)行固液分離，上層清液由二沉池出水管排出流入下一個污水處理單元。剩余污泥分為2個部分進(jìn)行處理，一部分剩余污泥排入污泥儲池，另一部分通過剩余污泥回流管進(jìn)入多級AO反應(yīng)池的開始端來維持反應(yīng)池中的微生物量。從鼓風(fēng)機(jī)房接出的曝氣管由曝氣器向各級AO池中的好氧池進(jìn)行曝氣，讓其保持一定的溶解氧濃度。

現(xiàn)有技術(shù)中的好氧段池溶解氧一般控制在2mg/L以上，生化系統(tǒng)按照全程硝化進(jìn)行反應(yīng)，這樣雖然硝化菌活性得到保障，氨氮去除率高，但是內(nèi)回流帶到缺氧段的溶解氧將先消耗進(jìn)水碳源，若進(jìn)水碳源不足，將導(dǎo)致缺氧反硝化無法完全進(jìn)行。而本發(fā)明控制低溶解氧值，取消內(nèi)回流設(shè)置，合理進(jìn)行來水的分配比例控制，由于溶解氧控制很低，生化池所需風(fēng)量遠(yuǎn)小于常規(guī)控制方法，故生化池鼓風(fēng)機(jī)能耗大幅降低，節(jié)約生產(chǎn)成本；控制低溶解氧，能夠減少上一級好氧池帶到缺氧段的溶解氧消耗進(jìn)水碳源，提高原水碳源利用率；控制低溶解氧，可促使生化系統(tǒng)發(fā)生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等反應(yīng)，從而減少了異養(yǎng)脫氮所需碳源。

現(xiàn)有生活污水處理工藝的污泥濃度一般在3000～5000mg/L，生化池溶解氧高，出水氨氮穩(wěn)定，但是總氮要達(dá)到小于10mg/l的標(biāo)準(zhǔn)需要外加碳源或增加深床反硝化濾池工藝段才能達(dá)標(biāo)，需要大量外加碳源來進(jìn)行反硝化脫氮，從而造成運(yùn)行成本較高。本發(fā)明通過控制高污泥濃度能夠提高反硝化菌的濃度、降低反硝化負(fù)荷，提高反硝化的速率，在缺氧段有效容積一定的條件下，可以更好的利用進(jìn)水中有機(jī)物進(jìn)行反硝化，本發(fā)明污泥在好氧缺氧條件不斷變化，易發(fā)生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化以及厭氧氨氧化反應(yīng)，能降低脫氮對碳源的需求量，節(jié)約碳源，減少碳的排放量。

常規(guī)污水處理工藝中污泥泥齡一般在15天左右。本發(fā)明污泥泥齡控制在22～26天，通過控制回流污泥量和污泥排放量，保證了二沉池污泥不上浮，補(bǔ)充多段AO生化池內(nèi)的污泥濃度；本發(fā)明設(shè)置污泥泥齡長，可以富集更多的硝化和反硝化菌，提高硝化反硝化菌占比，增強(qiáng)系統(tǒng)脫氮處理能力；從而使得生化系統(tǒng)內(nèi)菌群豐富，污染物去除效率得到提高；較長污泥齡可以使污泥絮體沉降速度變快，污泥產(chǎn)泥量極低，在好氧段和缺氧段可以利用微生物內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化處理。

本發(fā)明根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)變化，第一段缺氧池：第二段缺氧池：第三段缺氧池的配水比例控制在(1.5～2)：1：(0.5～0)的范圍內(nèi)，污泥回流比控制在80％～125％(作為優(yōu)選100％)，同時控制低溶解氧，低有機(jī)負(fù)荷0.025-0.045kgBOD5/(kgMLSS·d)，促使生化系統(tǒng)發(fā)生同步硝化反硝化、短程硝化反硝化和厭氧氨氧化，減少生物脫氮所需碳源，實(shí)現(xiàn)了在不外加碳源的情況下，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定脫氮，出水TN能穩(wěn)定≤10mg/l，本發(fā)明發(fā)放不僅節(jié)約了設(shè)備投資、土建投資，還節(jié)省大量藥劑費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，具有良好的應(yīng)用前景。

（發(fā)明人：周碧雯;何兵;張文茹;王紹盛;李慶宏;晏淑根）