生物膜法两级A/O脱氮系统及工艺的制作方法

本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其是涉及一种生物膜法两级A/O脱氮系统及工艺。

背景技术：

针对含氮浓度较高的废水，如屠宰废水、啤酒废水、毛皮废水及化工废水等，需要经脱氮处理，达标后才能排放。传统脱氮采用包括一个缺氧池和一个好氧池的A/O活性污泥池，污水经缺氧池上部溢流口进入到好氧池内，发生含碳有机物氧化、含氮有机物氨化和氨氮消化等反应；同时，好氧池中的混合液回流至缺氧池，混合液中所含的NO₃^--N与新鲜污水中所含的含碳有机物发生反硝化反应，生成氮气脱出，从而完成脱氮处理。但传统脱氮工艺由于采用活性污泥法，生物池内单位体积微生物量较少，因此，池容一般偏大、工程造价高、且脱氮效率偏低。此外，该工艺产生的污泥较多，容易形成新的污染源。

技术实现要素：

本发明提供一种生物膜法两级A/O脱氮系统及工艺，目的在于解决现有一级A/O活性污泥池池容偏大、脱氮效率偏低等问题。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的生物膜法两级A/O脱氮系统，包括A/O生物池，所述A/O生物池包括沿污水流向依次排列的一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧池，所述一级缺氧池的顶部溢流口与所述一级好氧池相连通，一级好氧池的顶部溢流口与所述二级缺氧池相连通，二级缺氧池的顶部溢流口与所述二级好氧池相连通；一级缺氧池底部连通有进水管，二级好氧池底部连通有出水管，一级好氧池的溢流口位置处设置有回流泵，与所述回流泵相连通的回流管出口设置在一级缺氧池进水口的上方位置处；所述一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧池内分别设置有填充体积为68-72%的组合填料，一级缺氧池和二级缺氧池内设置有搅拌器，一级好氧池和二级好氧池底部设置有盘式曝气器；所述一级缺氧池的容积为一级缺氧池和一级好氧池总容积的30-50%，所述二级缺氧池的容积为二级缺氧池和二级好氧池总容积的50-60%。

本发明所述的生物膜法两级A/O脱氮工艺，具体为：

首先，总氮含量约为150-300mg/L的污水由一级缺氧池底部进水管进入，并从一级缺氧池顶部溢流进入一级好氧池后与附着在一级好氧池内组合填料上的硝化菌发生硝化作用；一级好氧池内部分反应混合液通过回流泵回流至一级缺氧池进水口位置附近，回流混合液与附着在一级缺氧池内组合填料上的反硝化菌、一级缺氧池内的污水发生一次反硝化反应，产生的氮气随污水进入一级好氧池并在一级好氧池底部盘式曝气器的作用下吹释而出，其中回流混合液和污水的回流比控制在100-400%；

然后，污水从一级好氧池顶部溢流进入二级缺氧池内，与附着在二级缺氧池内组合填料上的反硝化菌发生二次反硝化作用后，从二级缺氧池顶部溢流进入二级好氧池，二次反硝化产生的氮气在二级好氧池底部盘式曝气器的作用下吹释脱出，脱氮完毕的污水则通过二级好氧池底部出水管流出；

其中，污水在一级缺氧池和一级好氧池内总的水力停留时间为T1，污水在二级缺氧池和二级好氧池内总的水力停留时间为T2，T1： T2=4:1，污水总脱氮率为70-90%。

为了进一步提高脱氮率，可在第二缺氧池内加投碳源，使来自一级好氧池内的污水与附着在二级缺氧池内组合填料上的反硝化菌反应，进一步提高脱氮率，随后多余碳源随污水进入二级好氧池，并与附着在二级好氧池组合填料上的好氧菌发生氧化反应后被去除。上述外加碳源一般为乙酸钠、甲醇或醋酸等。

在本发明提供的生物膜法两级A/O脱氮系统中，污水依次经过一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧池进行两级A/O脱氮，通过合理设置回流管道和各脱氮池的体积比，有效提高了脱氮效率和碳源利用率；通过在各脱氮池内设置组合填料，使微生物大量附着在填料上，提高了脱氮池的容积负荷、减小了池容，提高了微生物的耐冲击负荷，有利于降低工程造价、提高脱氮效率；此外，在缺氧池内设置搅拌器，提高污泥挂膜效果，使反应物料充分接触，有利于脱氮反应的进行，在好氧池内设置盘式曝气器，在满足污水硝化的同时有利于生成氮气的吹出。综上所述，本发明所述的脱氮工艺脱氮效率高，运行成本低，整体装置结构简单，占地较小，尤其适合处理总氮浓度较高的有机废水。

附图说明

图1是本发明中脱氮系统的顶面结构示意图。

图2是本发明中脱氮系统的底面结构示意图。

图3是图1中A-A剖面结构示意图。

图4是本发明的脱氮工艺流程框图。

其中，1-一级缺氧池，2-一级好氧池，3-二级缺氧池，4-二级好氧池，5-一级缺氧池进水管，6-二级好氧池出水管，7-回流泵，8-回流管，9-组合填料，10-搅拌器，11-盘式曝气器。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明所述的生物膜法两级A/O脱氮系统的A/O生物池为串接相连的二级A/0生物池，包括沿污水流向依次排列的一级缺氧池1、一级好氧池2、二级缺氧池3和二级好氧池4，相邻污泥池之间均通过上部溢流口相连通，即如图3所示的，一级缺氧池1顶部设置有通向一级好氧池2的溢流口，一级好氧池2顶部设置有通向二级缺氧池3的溢流口，二级缺氧池3顶部设置有通向二级好氧池4的溢流口。如图1所示，一级缺氧池1底部连通有进水管5，二级好氧池4底部连通有出水管6，一级好氧池2的溢流口位置处设置有回流泵7，与回流泵7相连通的回流管8出口设置在一级缺氧池1进水口的上方位置处。

如图3所示，一级缺氧池1、一级好氧池2、二级缺氧池3和二级好氧池5内分别设置有填充体积为68-72%的组合填料9。上述组合填料9为市售的适于生物膜法污水处理用填料，为了防止填料发生漂移和缠绕，填料悬挂绳上下两端均固定在填料支架上。微生物大量附着在组合填料9上，其好氧泥龄和缺氧泥龄不再受池容的影响；同时，提高了脱氮池内的微生物数量，增大了容积负荷，减小了池容，相对传统活性污泥法可降低约50%的生物池池容，对于高总氮工业废水的脱氮有显著的优势；此外，附着在组合填料上的微生物，能够耐受流量较大、总氮浓度较高的污水冲击负荷，具有良好的脱氮效果。因此，在一级缺氧池1和二级缺氧池3内设置有搅拌器10（见图1、2），以此提高污水和微生物的接触面积，提高反硝化反应的效率；并在一级好氧池2和二级好氧池4底部设置有盘式曝气器11（见图2、3），在满足污水硝化的同时加快氮气的吹释速度。为了加强盘式曝气器11的曝气效果，其曝气头与组合填料9底部至少相距800mm。

本发明所述的生物膜法两级A/O脱氮工艺，主要用于处理总氮含量为150-300mg/L的工业污水。

具体地，如图4所示，污水先由一级缺氧池1底部进水管5进入，并从一级缺氧池1顶部溢流进入一级好氧池2后与附着在一级好氧池2内组合填料上的硝化菌发生硝化作用。同时，第一好氧池2内的部分混合液通过回流泵7回流至第一缺氧池1进水口位置附近，回流混合液中的NO₃^--N与附着在一级缺氧池1内组合填料上的反硝化菌、一级缺氧池1原污水中的碳源物质（即含碳有机物）在第一缺氧池1中进行一次反硝化反应。在一次反硝化反应中生成的氮气随污水进入一级好氧池2并在一级好氧池3底部盘式曝气器的作用下吹释而出。

然后，污水从一级好氧池2顶部溢流进入二级缺氧池3内，与附着在二级缺氧池3内组合填料上的反硝化菌发生二次反硝化反应后，从二级缺氧池3顶部溢流进入二级好氧池4，二次反硝化产生的氮气在二级好氧池4底部盘式曝气器的作用下吹释脱出，脱氮完毕的污水则通过二级好氧池4底部出水管6流出。

由于一次反硝化反应时，污水中所含的碳源大部分已被消耗，在二级缺氧池3内发生二次反硝化反应，主要利用反硝化菌自身所储存的内源代谢物质作为反硝化反应的碳源，其数量有限，因此，若需进一步提高系统的脱氮率，可在第二缺氧池3内投加乙酸钠、甲醇或醋酸等外部碳源，促进二次反硝化反应的进行，进一步去除污水中的总氮。二次反硝化反应后多余的碳源则通与二级好氧池4内组合填料上附着的好氧菌发生氧化分解反应去除。

上述在一级脱氮装置中设置的回流管路，使一级好氧池2内的泥水混合液回流与一级缺氧池1内的污水发生的反硝化反应，能够充分利用碳源，减少外加碳源的投入，降低运行成本。本发明中，回流混合液和污水的回流比控制在100-400%最为适宜。

本发明的二级脱氮工艺中，当对污水的混合液内回流量、污水在各缺氧池及好氧池中的停留时间，以及一级A/O生物池容积占整个脱氮系统A/O生物池总容积的比例进行适当的控制，可有效提高系统整体的脱氮效率。通过理论设计和大量实验修正后，发现当一级缺氧池1的容积为一级缺氧池1和一级好氧池2总容积的30-50%，二级缺氧池3的容积为二级缺氧池3和二级好氧池4总容积的50-60%，T1：T2=4:1时，系统的脱氮效率最好，可以达到70-90%的脱氮率。其中，T1为污水在一级缺氧池和一级好氧池内总的水力停留时间，T2为污水在二级缺氧池和二级好氧池内总的水力停留时间。

实施例1：

某屠宰及肉类加工厂的废水工程中每条生物膜法两级A/O脱氮系统均包括一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧池，每条脱氮线的生物池池容分别是一级缺氧池593m³、一级好氧池2184m³、二级缺氧池333m³和二级好氧池354m³，其内均填充有组合填料∅150×80mm，组合填料的体积分别为一级缺氧池415m³、一级好氧池1530m³、二级缺氧池233m³和二级好氧池250m³，一级好氧池内设置有通往一级缺氧池的回流管。一级缺氧池进水中BOD5≤2000mg/L，CODCr ≤4000mg/ L，TN≤250mg/L，进水量为10000m³/d，进行上述生物膜法两级A/O脱氮处理时，T1：T2=4:1，一级好氧池的回流混合液与污水的回流比为300%，二级好氧池出水总氮约35~45mg/L。

本发明总体工艺简单，脱氮效率高、池容小，运行方便可靠，装置工程造价低。本发明的脱氮池内部设置了固定式的组合填料，能够积累大量微生物，使脱氮池具有较高的容积负荷及耐冲击负荷能力，具有较高的可靠性；本发明脱氮池的污泥挂膜效果好，污泥浓度高，泥水混合均匀，无需污泥回流且污泥产量低；尤其适合处理进水总氮浓度高、C/N比较低的废水，能够满足大中小型工业废水脱氮的使用要求。