专利名称：节能强化脱氮工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理中的脱氮工艺，具体的说是涉及一种节能强化脱氮工 艺。
背景技术：
目前生物脱氮除磷工艺广泛应用于污水处理领域中。其中应用最广泛的便是 AAO(厌氧、缺氧、好氧)工艺以及在其基础上演化的各种变形工艺，该系列工艺是在水流方 向上将厌氧区、缺氧区、好氧区串联布置，并在工艺过程的适当位置设置回流，即设置污泥 回流和硝化液回流，其中，硝化液回流主要是把氨氮氧化形成的硝态氮回流到缺氧池，实现 反硝化反应，达到去除总氮的目的，硝化液回流量一般为废水进水流量的2 4倍，因此回 流泵设施及运行费用过多。另一个影响总氮去除的重要因素就是缺氧区碳源不足抑制了反 硝化反应的充分进行，因此，为了保证脱氮效率，需要在缺氧区投加碳源，以保证反硝化反 应的进行，否则总氮去除效果不佳。传统的生物脱氮工艺一般需要经历NH4+ — NO2- — N03_ — N2的过程，称为全程硝化 反硝化，实现对总氮的去除。其中，no3_生成过程不仅延长了脱氮反应过程，而且造成了能 源和碳源的浪费。对于反硝化细菌，无论no2_还是NO3_都可以作为电子受体，因此生物脱 氮也可以经NH4- — NO2- — N2的过程实现，即短程硝化反硝化。短程硝化缩短了硝化反应时 间，相应的减小了反应区体积，另外，将氨氮的氧化控制在NO2-N阶段然后直接进行反硝化， 可节省约25%的曝气量、约40%的有机碳源。为了解决缺氧区碳源不足的问题，已有技术中直接把部分污水流入缺氧区段，作 为缺氧区段补充碳源，与好氧池回流硝化液混合，完成反硝化反应。例如，(1)中国专利申 请CN101439908A提供的一种厌氧多级好氧缺氧除磷脱氮工艺，是将污水分成两部分，一部 份进入厌氧池，大部分污水超越厌氧池分多点直接进入缺氧池进行反硝化。(2)中国专利申 请CN101439917A提供的一种厌氧吸附除磷脱氮工艺，是将处理的污水分为两部分，部分污 水与回流污泥混合沉淀进行厌氧释放，其余部分直接进入二沉池，与回流污泥混合沉淀后 的上清液超越曝气池分多点直接进入后续的反硝化池。(3)中国专利申请CN1631813A提供 的一种厌氧消化出水短程硝化-反硝化脱氮工艺，它是用未经厌氧消化的原废水或其它高 B0D5废水对厌氧出水配水，使配水后的混合水维持系统反硝化所必需的碳源。上述那些专利申请虽然解决了缺氧区碳源不足的问题，但是反硝化反应的速率大 小，不仅取决于碳源数量的多少，在很大程度上还取决于碳源性质。甲醇、乙酸等简单有机 物作为外加碳源时，反硝化产率较高，原污水的有机物作为外加碳源时，反应速率缓慢，而 内源物质最慢。在外部碳源的种类选择上，甲醇和乙酸无疑是最好的选择。研究发现，乙酸 作为碳源时，反硝化速率处于较高水平，而直接以乙酸作为外加碳源，特别是大型污水处理 厂，经济上并不可行。影响反硝化速率的因素除了外加碳源的种类与数量外，溶解氧也是限制反硝化速 率的主要因素。由于O2接受电子的能力远远高于N0X-，因此缺氧区中一定浓度的溶解氧会延迟反硝化反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能强化脱氮工艺，无需额外投加碳源、无需硝化液回 流，能够在不影响除磷效果的同时，明显提高脱氮效率。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种节能强化脱氮工艺，依次 经过厌氧区、多级好氧缺氧区、末级好氧区，完成生物处理过程，并在二次沉淀池内完成泥 水分离。所述多级好氧缺氧区包括至少两级每级依次设置的好氧区段和缺氧区段，污水进 入厌氧区进行厌氧发酵后进入多级好氧缺氧区，多级好氧缺氧区的出水经过末级好氧区进 入二次沉淀池沉淀，清液排出，沉淀物一部分排出，其余部分回流到厌氧区。对于经过厌氧 区厌氧发酵后的出水分成二部分，一部分直接进入多级好氧缺氧区中的第一级好氧区段， 另一部分通过明渠导流分别进入多级好氧缺氧区中各级缺氧区段的前端，多级好氧缺氧区 的出水全部经过末级好氧区进入二次沉淀池中。本发明具有显著的效益如上述工艺，本发明将经过厌氧区厌氧发酵后的出水一部分通过明渠导流分别进 入多级好氧缺氧区中各级缺氧区段的前端。也就是说各缺氧区段是通过厌氧发酵产物获得 碳源补充。因为厌氧发酵产物中含有多为分子小的、结构简单、可直接降解的物质，如挥发 性脂肪酸、乙酸等。这些更容易被反硝化细菌直接利用。因此，能够大大提高缺氧区段中的 反硝化速率，最大反硝化速率甚至达到挥发性脂肪酸作为碳源时的反应水平。反硝化反应 速率加快，缩短了反应所需的时间，在相同处理效果的情况下，可减小反应区的体积。因此， 既节约处理的时间，又节约流程中所需设备的材料，同时也节约了能源。如上述工艺，本发明厌氧区的出水一部份采用明渠导流分别分流到多级好氧缺氧 区中的各缺氧区段。明渠导流是充分利用厌氧区与后续多级缺氧区的高程差，即重力自流 的方式，明渠中可以安装流量计和出水堰板，能够结合明渠导流进行水量分配，通过出水堰 板自动调节流量，相比较传统的水泵输送方式，除了不需要额外的输送能耗外，更容易做到 水量的精确控制。如上述工艺，本发明因为一部分由厌氧区的出水通过明渠导流分别进入多级好氧 缺氧区中的各级缺氧区段的前端。因此，由厌氧区进入缺氧区段的出水和由好氧区段进入 缺氧区段的出水可以在缺氧区段的前端就能够完成混合，在混合中迅速消耗掉好氧区段出 水中残留的溶解氧，使得缺氧区段中的电子受体就以NOx-为主，再在缺氧区段中进行反硝 化反应。这样，减小了溶解氧对反硝化的抑制作用，从而有利于缺氧区段中反硝化的进行。如上述工艺，本发明设置有多级好氧缺氧区的流程，污水依次流经多级好氧缺氧 区中设置的各好氧区段和缺氧区段，而无需设置传统脱氮工艺中的硝化液回流设备，即可 在各好氧区段和缺氧区段中完成多次硝化_反硝化反应，总氮去除率在传统活性污泥脱氮 工艺的总氮去除率基础上能够提高10% 20%，所以说本发明能够更加节能。如上述工艺，本发明可以在多级好氧缺氧区中的各好氧区段中和末级好氧区中设 置曝气管道，可以采用精确控制曝气流量方法，能够分多段控制溶解氧。因此，可促使发生 短程硝化-反硝化现象，更加节约曝气量，节省能源，同时减小碳源对反硝化反应的抑制作 用。
如上述工艺，本发明由于无需设置传统脱氮工艺中的硝化液回流设备，并可采用 精确控制曝气方法控制好氧区曝气量，与常规工艺的能耗相比可以节能8 15%。如上述工艺，本发明可以在多级好氧缺氧区中的一个或多个缺氧区段填加悬浮填 料，如填加聚丙烯酸酯、聚亚氨酯等材料制作的球形、蜂窝形等填料。为的是增大单位体积 表面积，即增加比表面积。对缺氧区段中的反硝化细菌进行选择性富集，强化反硝化效果。
图1是本发明节能强化脱氮工艺一实施例的工艺流程示意图；图2是本发明节能强化脱氮工艺一实施例工艺流程的平面示意图；图3是图2中明渠导流部位的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术特征。如图1、2所示，本发明节能强化脱氮工艺，依次经过厌氧区1、多级好氧缺氧区2、 末级好氧区4和二次沉淀池5的生物处理流程。所述多级好氧缺氧区2包括至少两级每级 依次设置的好氧区段201、203和缺氧区段202、204。在本实施例中设有两级好氧缺氧区段 201与202和203与204。污水进入厌氧区1进行厌氧发酵后顺序进入多级好氧缺氧区2、 末级好氧区4和二次沉淀池5，经二次沉淀池5沉淀，清液排出，沉淀物一部分排出，其余部 分回流入厌氧区1中。对于经过厌氧区1厌氧发酵后的出水分成两部分，其中一部分进入 多级好氧缺氧2区中的第一级好氧区段201，另一部分通过明渠3导流分别进入多级好氧缺 氧区2中各级的缺氧区段202、204的前端。因此，由厌氧区1通过明渠3导流进入缺氧区 段202、204的出水和由好氧区段201、203进入缺氧区段202、204的水分别在缺氧区段202、 204的前端先完成混合后，即在此混合迅速消耗掉好氧区段的水中残留的溶解氧，使得缺氧 区段中的电子受体就以N0X_为主，此时在缺氧区段202、204中进行反硝化反应。就减小了 溶解氧对反硝化的抑制作用，从而有利于缺氧区段中反硝化的进行。经过多级好氧缺氧区2的硝化_反硝化反应后的出水全部进入末级好氧区4中。在本实施例中，所述厌氧区1的出水中，直接进入多级好氧缺氧区2中的第一级好 氧区段201的比例为30% 60%。在本实施例中，所述多级好氧缺氧区2中，第一级缺氧区段202的体积占各级缺氧 区段的体积总和的50% 70%。在本实施例中，如图2、3所示，所述多级好氧缺氧区2中的各好氧区段201、203中 和末级好氧区4中均设有曝气管道6。所述多级好氧缺氧区中的各好氧区段201、203中和 末级好氧区4中的曝气量，采用精确控制曝气流量方法，分别控制每段溶解氧。例如。在本 实施例中，采用中国专利好200510028722. 9提供的一种生物处理工艺中精确控制曝气量 的方法。或者采用中国专利号100610025891. 1提供的一种鼓风曝气系统配气调节方法。因 为采用精确控制曝气流量方法，能够分多段控制溶解氧。因此，可促使发生短程硝化_反硝 化现象，更加节约曝气量，节省能源，同时减小碳源对反硝化反应的抑制作用。所述多级好 氧缺氧区的缺氧区段内选择性填加有强化反硝化进程的悬浮性填料。例如在多级好氧缺氧 区2中，选择一个或多个缺氧区段202、204添加悬浮填料，如填加聚丙烯酸酯、聚亚氨酯等材料制作的球形、蜂窝形等填料。这样，能够有效增大相应区段中的单位体积表面积，即比 表面积，可以对缺氧区段202、204中的反硝化细菌进行选择性富集，进一步强化反硝化效
果 ο图3是图2中明渠3部位一实施例的结构示意图。如图3所示，所述明渠3是以 重力自流的方式导流。在本实施例中，利用厌氧区1与后续多级好氧缺氧区2的高度差，完 成重力自流的方式导流。在本实施例中，明渠3中设有出水堰板7调节流量。在本实施例中，如图3所示，所述明渠3中设有流量计8，所述出水堰板7根据流量 计8实时控制明渠3导流的流量。进而可以调节多级好氧缺氧区中的各好氧区段和缺氧区 段(末端缺氧区段除外)的HRT(水力停留时间)。如图1、2、3所示，在本实施例中，厌氧区1的出水通过明渠3导流分别进入多级厌 氧区2中各缺氧区段202、204的前端。如图1、2、3所示，运行时，外界的污水与二次沉淀池5回流的沉淀物(如污泥) 一起进入厌氧区1 ；厌氧区1的出水水流分成二部分，一部份直接进入随后的第一级好氧区 201 ；一部份通过明渠3导流分别进入多级好氧缺氧区2中的两个缺氧区段202、204 ；三股 分流的比例为4 3 3 (按体积比计)，即厌氧区1出水的40%直接进入随后的第一级好 氧区段201，30%的厌氧区1出水通过明渠3导流进入第一级缺氧区段202，剩余30%的厌 氧区1出水通过明渠3导流进入第二级缺氧区段204 ；全部水流经过好氧区段201、203和 缺氧区段202、204的硝化反硝化处理后，从缺氧区段204进入末级好氧区4，末级好氧区4 进行硝化处理后的出水最终全部流入二次沉淀池5，完成泥水分离，清液从管道排出，沉淀 的污泥一部分排放出去，其余部分重新回流到厌氧区1继续处理。在本实施例中，进水流量 的65%最终由二次沉淀池回流到厌氧区1。如图1、2所示，厌氧区1出水一部分直接流入第一级好氧区段201中，完成硝化 反应；一部分通过明渠3导流进入第一级缺氧区段202，跟第一级好氧区段201流入该第一 级缺氧区段202的水流在第一级缺氧区段202的前端混合，并在第一级缺氧区段202完成 反硝化反应，由于厌氧区1的出水是经过厌氧区1厌氧发酵的产物，它包含着大量的分子 小的、结构简单、可直接降解的物质，如挥发性脂肪酸、乙酸等，它更容易被缺氧区段202、 204中的反硝化细菌直接利用，保证了缺氧区段202、204中反硝化的充分、快速进行。由于 在本实施例中，设置了两级好氧区段201、203和缺氧区段202、204，能够实现硝化-反硝化 反应交替进行，而无需设置传统工艺中的硝化液回流设备。在多级好氧缺氧区2的出水端 设置末级好氧区4，能够保证出水氨氮达标。末级好氧区4的出水最终全部流入二次沉淀池 5，完成泥水分离以及定期进行污泥排放。多级好氧缺氧区2中两级缺氧区段202、204的体积设置考虑水力停留时间(HRT) 的同时还考虑污染负荷，虽然厌氧区1分流到通过明渠3导流分流到第一、二级缺氧区段 202,204的水流量相同，但由于第一级缺氧区段202中的污染负荷要大于第二级缺氧区段 204，因此第一级缺氧区段202的体积设置要大于第二级缺氧区段204，在本实施例中，第一 级缺氧区段202与第二级缺氧区段204的体积比为V2tl2 V204 = 7 3。第一、二级好氧区段201、203以及末级好氧区4的体积设置除了要考虑水力停留 时间和污染负荷外，还要考虑总氮(TN)的影响，特别是能够转化为硝态氮的氨氮的量，即 第一、二级好氧区段201、203需要分别为第一、二级缺氧区段202、204提供足够量的硝态氮。在本实施例中，在曝气管道7中采用精确控制的方法分别对第一、二级好氧区段201、 203的曝气量进行控制，使得第一、二级好氧区段201、203中的溶解氧浓度降低到不会对氨 氮转化为硝态氮造成限制。由于污水处理中对氨氮的排放有严格标准，因此在多级好氧缺 氧区2的缺氧区段204出水端设置末级好氧区4。末级好氧区4中同样采用精确控制曝 气量，确保氨氮排放达标。对本发明脱氮工艺进行综合考虑，本实施例中，第一级好氧区段 201、第二级好氧区段203和末级好氧区4的体积比设置SV2tll V203 V4 = 3 2 3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例。本发明的技术特征并不局限于此，本领域技 术人员在本发明领域内，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属于 本发明的保护范畴。
权利要求
节能强化脱氮工艺，污水依次经过厌氧区、多级好氧缺氧区、末级好氧区，完成生物处理过程，并在二次沉淀池内完成泥水分离，所述多级好氧缺氧区包括至少两级每级依次设置的好氧区段和缺氧区段，污水进入厌氧区进行厌氧发酵后进入多级好氧缺氧区，多级好氧缺氧区的出水经过末级好氧区进入二次沉淀池沉淀，清液排出，沉淀物一部分排出，其余部分回流到厌氧区，其特征是，对于经过厌氧区厌氧发酵后的出水分成二部分，一部分直接进入多级好氧缺氧区中的第一级好氧区段，另一部分通过明渠导流分别进入多级好氧缺氧区中各级缺氧区段的前端，多级好氧缺氧区的出水全部经过末级好氧区进入二次沉淀池中。
2.如权利要求1所述的节能强化脱氮工艺，其特征是，从厌氧区的出水中，直接进入多 级好氧缺氧区中的第一级好氧区段的比例为30% 60%，以体积比计。
3.如权利要求1所述的节能强化脱氮工艺，其特征是，所述多级好氧缺氧区中第一级 缺氧区段的体积占各级缺氧区段的体积总和的50% 70%。
4.如权利要求1所述的节能强化脱氮工艺，其特征是，所述明渠导流是以重力自流的 方式导流。
5.如权利要求1所述的节能强化脱氮工艺，其特征是，所述明渠中设有出水堰板调节流量。
6.如权利要求1或5所述的节能强化脱氮工艺，其特征是，所述明渠中设有流量计，所 述出水堰板根据流量计实时控制明渠导流的流量，进而调节多级好氧缺氧区中除末端缺氧 区段外的各好氧区段和缺氧区段的水力停留时间。
7.如权利要求1所述的节能强化脱氮工艺，其特征是，所述多级好氧缺氧区中的各好 氧区段中和末级好氧区中的曝气量，采用精确控制曝气流量方法，分别控制每段溶解氧。
8.如权利要求1所述的节能强化脱氮工艺，其特征是，所述多级好氧缺氧区中至少有 一个缺氧区段内填加有强化反硝化进程的悬浮性填料。
全文摘要
节能强化脱氮工艺，污水依次经过厌氧区、多级好氧缺氧区、末级好氧区，完成生物处理过程，并在二次沉淀池内完成泥水分离。所述多级好氧缺氧区包括至少两级每级依次设置的好氧区段和缺氧区段。对于经过厌氧区厌氧发酵后的出水分成二部分，一部分直接进入多级好氧缺氧区中的第一级好氧区段，另一部分通过明渠导流分别进入多级好氧缺氧区中的各级缺氧区段的前端。多级好氧缺氧区的出水全部经过末级好氧区进入二次沉淀池中沉淀，清液排出，沉淀物一部分排出，其余部分回流到厌氧区。具有反硝化反应速率快，缩短反应时间，节约流程中所需的设备以及节约能源的特点。
文档编号C02F9/14GK101891347SQ201010227908
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者方荣兆, 范岳峰, 马刚 申请人:上海昊沧系统控制技术有限责任公司