专利名称：一种污水脱氮处理方法
技术领域：
本发明属于污水生物脱氮处理新方法，具体涉及一种污水的脱氮A/O/N(Anoxic-Oxic-Nitrifying)处理方法，它尤其适用于公厕污水的处理。
背景技术：
目前，污水处理中比较流行的生物脱氮方法，是在80年代初开创的A/O(Anoxic-Oxic)方法；其主要特点是将反硝化段放置在处理过程之首，故又称为前置反硝化生物脱氮处理方法。但是该方法对处理化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)含量均较高的污水，脱氮效果不佳。
其原因一是，原水中的有机物含量太高，虽然在前置反硝化段部分溶解性有机物得以吸附、降解，但是由于有机物浓度仍较高，使之在好氧阶段，增殖速度较快的异养型细菌迅速繁殖，而自养型的硝化菌得不到优势，硝化反应难以顺利进行。为了解决这一问题，通常的做法是加大好氧段的水力停留时间，使污水中的有机物含量降低，满足硝化反应的条件，这样必将增大能耗，加大占地面积。二是A/O法中的活性污泥连续在好氧到缺氧及从缺氧到好氧的动态过程中，活性均会受到一定的抑制作用，使生化反应效率较低。
高COD、高氨氮的公厕污水是对环境危害较大的污水，难以在传统的A/O方法下进行高效硝化进而实现生物脱氮，是城市污水脱氮处理的难点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种污水脱氮处理方法，该方法可以对高COD、高氨氮的污水进行高效生物脱氮处理。
本发明提供的一种污水脱氮处理方法，其步骤为
(1)将待处理的污水与硝化液混合引入反硝化池，在缺氧条件下，在反硝化菌作用下进行反硝化反应，其污泥浓度为3～5g/L，污泥龄为4～6天，水力停留时间为1～3小时；(2)将经反硝化处理后的污水与回流污泥引入碳氧化池进行好氧曝气，碳氧化池污泥浓度为3～5g/L，污泥龄为3～8天，碳氧化池水力停留时间为6～10小时；(3)将经碳氧化后的污水引入第一沉淀池进行泥水分离，使沉淀后的上清液进入硝化池进行硝化反应，沉淀下来的污泥作为碳氧化阶段的活性污泥，部分或全部回流至碳氧化池，沉淀下来的污泥回流入碳氧化池的回流比为50～100％，剩余污泥排出；(4)沉淀后的污水与回流污泥引入硝化池进行硝化处理，硝化池污泥浓度为2～4g/L，污泥龄为15～30天，硝化池中水温为10～30℃，硝化池水力停留时间为3～8小时；(5)将硝化反应后的污水引入第二沉淀池进行泥水分离，沉淀后的上清液一部分外排一部分作为步骤(1)中的硝化液回流至反硝化池，沉淀后的上清液的回流比为100％～300％，沉淀下来的污泥作为步骤(4)中的活性污泥回流至硝化池，剩余污泥排出。
本发明的实质在于将好氧阶段分为碳氧化好氧阶段和硝化好氧阶段，为异养菌和自养硝化菌分别创造各自适合的生境，使其均在最佳生态位的状态下以较大的速度进行生化反应；又由于该方法三段污泥不相互混合，在满足三种不同功能微生物生境的同时，避免了活性污泥的活性受抑制。该方法特别适合处理高COD、高氨氮污水，如公厕污水；与传统A/O不同的是，本发明各阶段分别产生了各自的顶级群落，使其均在最佳生态位的状态下以较大的速度生长、繁殖，进行反硝化、碳氧化和硝化反应。本发明具有能耗低，占地面积少和脱氮效率高的优点。具体而言，本发明具有以下特点(1)将反硝化、碳氧化、硝化过程分开在三个不同的反应池中进行，为反硝化菌、异养菌(碳氧化菌)和硝化菌分别创造各自适合生存的条件，与传统A/O不同的是，本发明各阶段分别产生了各自的顶级群落，使其均在最佳生态位的状态下以较大的速度生长、繁殖，进行反硝化、碳氧化和硝化反应。
(2)各阶段污泥不相互混合，在满足三种不同功能微生物生境的同时，避免了活性污泥的活性受抑制，生化反应速率高。
(3)在反硝化阶段和硝化阶段可分别设置填料，生物量大，反应速度快。
(4)反硝化阶段前置，无需外加碳源，反硝化反应产生的碱度可以补偿硝化反应消耗碱度的一半左右，勿需另行投碱。
(5)反硝化阶段处于处理方法的第一步，一方面提高了抗冲击负荷的能力；另一方面由于反硝化菌为异氧菌，在反硝化的过程中，以有机物作为电子供体，COD部分得到去除，降低了后面两段氧化COD的负荷，一定程度上减小了碳氧化段的停留时间。
(6)本发明为推流式，并且有硝化液循环回流，全过程处于缺氧和好氧交替运行，在这种条件下，无污泥膨胀之虞。
(7)污泥不经过缺氧——好氧循环，活性污泥在各个反应池内进行反应；反应速率快，水力停留时间短，能耗低，占地面积小。
总之，本发明可以对高COD、高氨氮的污水进行高效生物脱氮处理。
图1是本发明的方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明包括反硝化-沉淀-碳氧化-再沉淀-硝化阶段。
本发明的具体步骤如下(1)反硝化阶段将经预处理后的污水与硝化液混合引入反硝化池。在该阶段，反硝化菌利用原水中大量易降解的有机物作为电子供体，以硝化液中的硝态氮作为电子受体进行快速反硝化反应，将氮以游离态氮气的形式排出。该阶段的控制参数为污泥浓度为3～5g/L，污泥龄为4～6天，水力停留时间为1～3小时。该阶段的优化控制参数为污泥浓度为3～4g/L，污泥龄为4～5天，水力停留时间为1～2小时。
反应式为
(2)碳氧化阶段将经反硝化处理后的污水与回流污泥引入碳氧化池进行好氧曝气。该阶段的控制参数为污泥浓度为3～5g/L，污泥龄为3～8天，水力停留时间为6～10小时。该阶段的优化控制参数为污泥浓度为3～4g/L，污泥龄4～5天，水力停留时间为6～8小时。
进入该池的污水有机物含量较高，使比增长速率较高的异养菌(碳氧化菌)占优势，同时比增长速率较低的硝化菌处于劣势而被淘洗，其结果是有机物降解速率高、污泥增长速率较高、污泥龄短、氨氮硝化率很低、硝化效果差。污水经过碳氧化处理后，出水的COD大幅度降低，而氨氮浓度变化不大。
上述过程的反应式为 (3)沉淀处理将经碳氧化后的污水引入第一沉淀池进行泥水分离。防止异养菌进入后一反应池——硝化池，仅使沉淀后的上清液进入硝化池进行硝化反应。沉淀下来的污泥即为碳氧化阶段的活性污泥，部分或全部回流至碳氧化池，回流入碳氧化池的回流比为50～100％(其优化范围为50～75％)，剩余污泥排出。
(4)硝化阶段污水与回流污泥进入硝化池。该阶段的控制参数为污泥浓度为2～4g/L，污泥龄15～30天，硝化池水温10～30℃，硝化池水力停留时间为3～8小时。该阶段的优化控制参数为污泥浓度为2.5～3.5g/L，污泥龄为15～25天，硝化池水温为13～25℃，硝化池水力停留时间为4～6小时。
进入该池的污水有机物含量较低，氨氮含量高，以氨氮为底物的自养硝化菌在该段占优势具有较高的生物量，其结果是氨氮大部分转化为硝态氮，硝化速率高。污水经过硝化处理后，出水的氨氮浓度大幅度降低，同时硝态氮的浓度增高。该阶段反应式为
硝化反应的总反应式为
(5)再次沉淀处理将硝化后的污水引入第二沉淀池进行泥水分离，沉淀后的上清液一部分外排，一部分作为反硝化阶段的硝化液，回流至反硝化池，其回流比为100％～300％(其优化范围为150％～250％)。沉淀下来的污泥即为硝化阶段的活性污泥回流至硝化池，剩余污泥排出。
在反硝化池和硝化池内均可以有选择性地加入软性填料(例如纤维束)、半软性填料(例如聚丙烯或聚乙烯等)，组合式填料(由塑料环和维纶丝构成)，另外也可以加入其它填料。
实施例1某公厕化粪池污水水质如下表
按附图1所示进行，在反硝化池水力停留时间为2小时，在碳氧化池水力停留时间为6小时，在硝化池水力停留时间为3小时，第一沉淀池回流入碳氧化池的回流比为75％，第二沉淀池回流入反硝化池的回流比为150％，第一沉淀池停留时间为2小时，第二沉淀池停留时间3小时。碳氧化池为悬浮性活性污泥，污泥浓度为4g/L，污泥龄为4天，水温为18℃。该方法可使COD，BOD5，NH3-N去除率均在95％以上，处理后的水经消毒后可作为非接触回用水，或进一步处理后达标排放。
实施例2某化粪池污水水质如下表
按附图1所示进行，在反硝化池水力停留时间为3小时，在碳氧化池水力停留时间为10小时，在硝化池水力停留时间为6小时，第一沉淀池回流入碳氧化池的回流比为100％，第二沉淀池回流入反硝化池的回流比为300％，第一沉淀池停留时间为3小时，第二沉淀池停留时间4小时。碳氧化池内放入悬浮性活性污泥，其污泥浓度为4g/L，污泥龄3天，水温为20℃；硝化池污泥浓度为5g/L，污泥龄30天，水温为20℃。该方法可使COD、BOD5、NH3-N去除率分别95％以上，处理后的水经消毒后可作为非接触回用水，或进一步处理后达标排放。
权利要求
1.一种污水脱氮处理方法，其步骤为(1)将待处理的污水与硝化液混合引入反硝化池，在缺氧条件下，在反硝化菌作用下进行反硝化反应，其污泥浓度为3～5g/L，污泥龄为4～6天，水力停留时间为1～3小时；(2)将经反硝化处理后的污水与回流污泥引入碳氧化池进行好氧曝气，碳氧化池污泥浓度为3～5g/L，污泥龄为3～8天，碳氧化池水力停留时间为6～10小时；(3)将经碳氧化后的污水引入第一沉淀池进行泥水分离，使沉淀后的上清液进入硝化池进行硝化反应，沉淀下来的污泥作为碳氧化阶段的活性污泥，部分或全部回流至碳氧化池，沉淀下来的污泥回流入碳氧化池的回流比为50～100％，剩余污泥排出；(4)沉淀后的污水与回流污泥引入硝化池进行硝化处理，硝化池污泥浓度为2～4g/L，污泥龄为15～30天，硝化池中水温为10～30℃，硝化池水力停留时间为3～8小时；(5)将硝化反应后的污水引入第二沉淀池进行泥水分离，沉淀后的上清液一部分外排一部分作为步骤(1)中的硝化液回流至反硝化池，沉淀后的上清液的回流比为100％～300％，沉淀下来的污泥作为步骤(4)中的活性污泥回流至硝化池，剩余污泥排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中，污泥浓度为3～4g/L，污泥龄4～5天，水力停留时间为1～2小时；步骤(2)中，碳氧化池污泥浓度为3～4g/L，污泥龄4～5天，碳氧化池水力停留时间为6～8小时。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤(3)中，沉淀下来的污泥回流入碳氧化池的回流比为50～75％。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤(4)中，硝化池污泥浓度为2.5～3.5g/L，污泥龄为15～25天，硝化池中水温为13～25℃，硝化池水力停留时间为4～6小时。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤(5)中，沉淀后的上清液的回流比为150％～250％。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在反硝化池中加入软性填料、半软性填料或者组合式填料。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在硝化池中加入软性填料、半软性填料或者组合式填料。
全文摘要
本发明公开了一种污水脱氮处理方法。该方法包括反硝化—沉淀—碳氧化—再沉淀—硝化阶段。本发明将好氧段分为碳氧化好氧段和硝化好氧段，为异养菌和自养硝化菌分别创造各自适合的生境，使其均在最佳生态位的状态下以较大的速度进行生化反应；又由于该方法各阶段污泥不相互混合，在满足三种不同功能微生物生境的同时，避免了活性污泥的活性受抑制。该方法适宜处理高COD、高氨氮的污水，尤其适宜处理公厕污水，与A/O方法相比，能耗低，占地面积少，脱氮效率高。
文档编号C02F3/30GK1762853SQ20051001938
公开日2006年4月26日 申请日期2005年9月1日 优先权日2005年9月1日
发明者刘年丰, 侯红勋, 杨群, 张 杰, 龚时琼 申请人:华中科技大学