污水处理方法及污水处理系统与流程

本发明涉及一种污水处理方法及系统，尤其涉及一种城镇生活污水处理方法及系统。

背景技术：

目前，城镇生活污水的处理方法普遍采用厌氧、好氧、缺氧、好氧的处理流程。如中国专利文献CN101423294A所公开的污水处理方法即属于此类方法。

该类方法处理后的目标水体一般能够达到COD≤50mg/L、BOD5≤10mg/L、氨氮≤5(8)mg/L、总氮≤15mg/L、总磷≤0.5mg/L、SS≤15mg/L的排放标准；但是，目标水体中总氮和总磷的浓度一般较为接近排放标准所规定的上限；并且，目标水体中的总氮一般多为硝态氮。

尽管因上述方法能够达到排放标准而使本领域较为忽视对显著改善总氮、总磷去除效果的技术方案的研究，但本申请的发明人还是意识到开发效果更好的污水处理技术的重要性，以满足提高污染物排放指标的现实紧迫性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于除氮并且除硝态氮效果较好的污水处理方法以及污水处理系统。

本发明的污水处理方法，包括以下操作：

一、将待处理污水分流为第一水体和第二水体；

二、将第一水体引入好氧除氮装置中进行目标包括除氨氮的第一除氮处理，然后从该好氧除氮装置引出含有经第一除氮处理产生的硝态氮的第三水体；

三、分别将第二水体与第三水体引入并混合在厌氧除氮装置中进行目标包括除硝态氮的第二除氮处理，然后从该厌氧除氮装置引出经第二除氮处理后的第四水体。

上述方法的技术构思源于发明人对背景技术中描述的现有污水处理方法除氮效果欠佳的原因的具体分析和基于分析结论所作出的有针对性的技术创新。

由于排放标准对于目标水体中总氮和氨氮的浓度均有要求，对于采用厌氧、好氧、缺氧、好氧的处理流程或与其类似的处理流程的污水处理方法，氨氮主要在前端的好氧段通过硝化作用转化为硝态氮而得以去除；总氮(包括硝态氮)则主要在该好氧段后续的缺氧段通过反硝化作用去除。反硝化作用的原理在于：通过反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下利用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，从而将硝酸盐中的氮还原成氮气。因此，反硝化作用需要一定浓度的COD作为反硝化反应的碳源。然而，由于缺氧段之前的厌氧段和好氧段已经消耗了污水中大量的COD，导致缺氧段因缺少碳源进而影响了反硝化效果，因此，采用厌氧、好氧、缺氧、好氧的处理流程或与其类似的处理流程的污水处理方法往往对总氮的去除效果欠佳。

本发明的上述污水处理方法首先将待处理污水分流为第一水体和第二水体，然后将第一水体引入好氧除氮装置中进行目标包括除氨氮的第一除氮处理，在好氧条件下氨氮通过硝化作用转化为硝态氮而得以去除，同时第一水体中的大量COD被氧化去除；此后，第三水体进入厌氧除氮装置中，此外，进入厌氧除氮装置中的还有从待处理污水中分流出的第二水体。由于第二水体来源于待处理污水并保留了较高浓度的COD，故第二水体与第三水体混合后的COD浓度高于第三水体的COD浓度，因此，在进行目标包括除硝态氮的第二除氮处理时碳源得到更好的保障，通过反硝化作用可有效的去除水中的硝态氮。

本发明的上述污水处理方法还可以包括以下操作：四、将所述第四水体引回好氧除氮装置；以及五、从好氧除氮装置引出作为目标水体来源的第五水体。由此，第五水体中氨氮和总氮的浓度均可得以到更有效的控制。

本发明的污水处理系统，包括：

待处理污水分流调控装置，所述待处理污水分流调控装置具有第一水体输出口和第二水体输出口；

好氧MBR装置，所述好氧MBR装置上设置有原水侧第一输入口、原水侧第二输入口、原水侧第一输出口和净水侧第一输出口；以及

厌氧除氮装置，所述厌氧除氮装置具有待处理水体第一输入口、待处理水体第二输入口和已处理水体第一输出口；

其中，所述第一水体输出口与原水侧第一输入口连接，第二水体输出口与待处理水体第一输入口连接，原水侧第二输入口与已处理水体第一输出口连接，原水侧第一输出口与待处理水体第二输入口连接，并且，原水侧第一输出口与待处理水体第二输入口之间形成的引流通道上还设置有流量调节装置。

上述系统运行时，待处理污水在分流调控装置的控制下分流为第一水体和第二水体并分别以被调节的目标流量从第一水体输出口和第二水体输出口流出；第一水体而后从原水侧第一输入口进入好氧MBR装置的原水侧(即过滤膜的待过滤液体一侧)，在好氧条件下对COD、BOD和氨氮进行有效去除，其中氨氮通过硝化作用转化为硝态氮得以去除；从好氧MBR装置的原水侧第一输出口流出的第三水体以被调节的目标流量从待处理水体第二输入口进入厌氧除氮装置中，此外，进入厌氧除氮装置中的还有从待处理水体第一输入口流入的第二水体，由于第二水体来源于待处理污水并保留了较高浓度的COD，故第二水体与第三水体混合后的COD浓度高于第三水体的COD浓度，由于碳源得到更好的保障，因此，在厌氧除氮装置中可通过反硝化作用有效的去除水中的硝态氮；从已处理水体第一输出口流出的第四水体通过原水侧第二输入口回到好氧MBR装置的原水侧，好氧MBR装置的原水侧的污水经过好氧MBR装置的处理后，最后从好氧MBR装置的净水侧(即过滤膜的已过滤液体一侧)的净水侧第一输出口流出作为目标水体来源的第五水体。

通过上述系统产生的第五水体中氨氮和总氮的浓度均可得以到有效的控制。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明的一种污水处理系统的结构示意图。

图2为本发明另一种污水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

首先对申请中涉及的相关技术术语进行说明。“COD”指化学需氧量，表示水中有机物等还原性物质多少的一个综合指示；“BOD5”指5天生化需氧量，表示水中有机物等需氧污染物质多少的一个综合指标；“TP”指总磷；“SS”指悬浮物；“MBR”指膜生物反应器。

如图1所示的污水处理系统，其包括用于去除污水中固体杂质的第一预处理装置100、用于去除污水总磷的第二预处理装置200、好氧除氮装置300、厌氧除氮装置400、消毒处理装置500以及待处理污水分流调控装置700。

其中，第一预处理装置100采用了格栅池加沉沙池的组合形式，第二预处理装置200采用了对污水实施化学除磷法除总磷的除磷池，好氧除氮装置300采用了好氧MBR装置310，厌氧除氮装置400采用了厌氧除氮池，消毒处理装置500采用了紫外消毒池。

当然，格栅池加沉沙池的组合形式仅仅是第一预处理装置100的一种常规的选择而已，其中格栅池的作用是拦截水中漂浮垃圾，沉沙池作用沉淀污水中泥沙。容易遇到的是第一预处理装置100还可选择采用其他适宜的设备如陶瓷过滤器等来去除污水中的固体杂质。同理，第二预处理装置200等设备也可由其他的具有相同或类似功能的设备加以替代。

上述的分流调控装置700包括分别与除磷池的出水口连接从而将除磷池流出的待处理污水分别引入好氧除氮装置300和厌氧除氮装置400的管道以及设置在各管道上的控制阀。通过该分流调控装置700能够将来自除磷池的待处理污水分流为流量可控的用于引向好氧除氮装置300的第一水体和用于引向厌氧除氮装置400的第二水体并分别从该分流调控装置700的第一水体输出口和第二水体输出口流出。

上述的好氧MBR装置310上设置有原水侧第一输入口、原水侧第二输入口、原水侧第一输出口和净水侧第一输出口；厌氧除氮装置400具有待处理水体第一输入口、待处理水体第二输入口和已处理水体第一输出口。

所述分流调控装置700的第一水体输出口与好氧MBR装置310的原水侧第一输入口连接，分流调控装置700的第二水体输出口与厌氧除氮装置400的待处理水体第一输入口连接；好氧MBR装置310的原水侧第二输入口与厌氧除氮装置400的已处理水体第一输出口连接；好氧MBR装置310的原水侧第一输出口与厌氧除氮装置400的待处理水体第二输入口连接，并且，原水侧第一输出口与待处理水体第二输入口之间形成的引流通道上还设置有流量调节装置。此外，好氧MBR装置310的净水侧第一输出口与紫外消毒池连接。

使用图1所示的污水处理系统的污水处理方法，其步骤为：

1)将污水通过格栅池和沉沙池进行去除污水中固体杂质的第一预处理操作；

2)将除去固体杂质的污水引入除磷池进行去除污水总磷的第二预处理操作，第二预处理操作采用化学除磷法，即通过向污水中投加除磷剂并在特定反应条件下使除磷剂均匀混合在污水中进行化学反应除磷，可达到较高的除磷率；

3)通过分流调控装置700将除磷池中经过除磷处理后的待处理污水分流为第一水体和第二水体并分别以被调节的目标流量从分流调控装置700的第一水体输出口和第二水体输出口流出；

4)第一水体从原水侧第一输入口进入好氧MBR装置310的原水侧，在好氧条件下对COD、BOD和氨氮进行有效去除，其中氨氮通过硝化作用转化为硝态氮得以去除(即第一除氮处理)，然后从该好氧MBR装置310的原水侧第一输出口引出含有经第一除氮处理产生的硝态氮的第三水体；

5)第三水体以被调节的目标流量从待处理水体第二输入口进入厌氧除氮装置400(厌氧除氮池)中，此外，进入厌氧除氮装置400中的还有从待处理水体第一输入口流入的第二水体，由于第二水体来源于待处理污水并保留了较高浓度的COD，故第二水体与第三水体混合后的COD浓度较第三水体的COD浓度有所提高，因此，在厌氧除氮装置400中可通过反硝化作用有效的去除水中的硝态氮(即第二除氮处理)，然后从该厌氧除氮装置400的已处理水体第一输出口引出经第二除氮处理后的第四水体；

6)第四水体通过原水侧第二输入口回到好氧MBR装置310的原水侧，好氧MBR装置310的原水侧的污水经过好氧MBR装置310的处理后，最后从好氧MBR装置310的净水侧的净水侧第一输出口流出第五水体；

7)将所述第五水体引入紫外消毒池进行消毒杀菌后得到目标水体。

上述污水处理方法的步骤1)中，第一水体的流量与待处理污水流量之比为分流比，该分流比一般为50％-90％，如60％、70％、80％等。此外，步骤3)中引出的第三水体的流量与第一水体的流量之比为回流比，该回流比为一般为30％-100％，如40％、50％、60％、70％、80％、90％等。

上述污水处理方法的一个重要的特点在于可根据待处理污水或第一水体的情况灵活调整分流比和回流比。若待处理污水或第一水体的COD值较高，可减小分流比，使第一水体的流量减小而第二水体的流量相对变大，更多的利用厌氧除氮池厌氧去除大量COD，从而减少好氧MBR装置301的负荷；反之，当COD值较低，可增大分流比。若待处理污水或第一水体的氨氮、总氮值较低，可减少回流比，从而加快污水处理效率；反之，若待处理污水或第一水体的氨氮、总氮值较高，可增大回流比。

通过实验表明，当操作一中待处理污水或第一水体的COD值高于250mg/L时，分流比设定为50％-60％为宜，从而更好的利用厌氧除氮池厌氧去除大量COD。而操作一中待处理污水或第一水体的COD值低于250mg/L时，分流比设定为60％-90％为宜。

当待处理污水或第一水体的氨氮值低于25mg/L且总氮值低于60mg/L时，回流比为30％-60％为宜，从而达到较高的污水处理效率。当待处理污水或第一水体的氨氮值高于25mg/L或总氮值高于60mg/L时，回流比一般为60％-90％。

如图2所示的污水处理系统，其包括用于去除污水中固体杂质的第一预处理装置100、用于去除污水总磷的第二预处理装置200、好氧除氮装置300、厌氧除氮装置400、消毒处理装置500、待处理污水分流调控装置700以及好氧MBR装置600。

其中，第一预处理装置100采用了格栅池加沉沙池的组合形式，第二预处理装置200采用了对污水实施化学除磷法除总磷的除磷池，好氧除氮装置300采用了好氧MBR装置310，厌氧除氮装置400采用了厌氧除氮池，消毒处理装置500采用了紫外消毒池。

上述的分流调控装置700包括分别与除磷池的出水口连接从而将除磷池流出的待处理污水分别引入好氧除氮装置300和厌氧除氮装置400的管道以及设置在各管道上的控制阀。通过该分流调控装置700能够将来自除磷池的待处理污水分流为流量可控的用于引向好氧除氮装置300的第一水体和用于引向厌氧除氮装置400的第二水体并分别从该分流调控装置700的第一水体输出口和第二水体输出口流出。

上述的好氧MBR装置310上设置有原水侧第一输入口和净水侧第一输出口；厌氧除氮装置400具有待处理水体第一输入口、待处理水体第二输入口和已处理水体第一输出口；好氧MBR装置600上设置有原水侧第一输入口和净水侧第一输出口。

所述分流调控装置700的第一水体输出口与好氧MBR装置310的原水侧第一输入口连接，分流调控装置700的第二水体输出口与厌氧除氮装置400的待处理水体第一输入口连接；好氧MBR装置310的的原水侧第一输出口与厌氧除氮装置400的待处理水体第二输入口连接；厌氧除氮装置400的已处理水体第一输出口与好氧MBR装置600的原水侧第一输入口连接。此外，好氧MBR装置600的净水侧第一输出口与紫外消毒池连接。

使用图1所示的污水处理系统的污水处理方法，其步骤为：

1)将污水通过格栅池和沉沙池进行去除污水中固体杂质的第一预处理操作；

2)将除去固体悬浮物的污水引入除磷池进行去除污水总磷的第二预处理操作，第二预处理操作采用化学除磷法，即通过向污水中投加除磷剂并在特定反应条件下使除磷剂均匀混合在污水中进行化学反应除磷，可达到较高的除磷率；

3)通过分流调控装置700将除磷池中经过除磷处理后的待处理污水分流为第一水体和第二水体并分别以被调节的目标流量从分流调控装置700的第一水体输出口和第二水体输出口流出；

4)第一水体从原水侧第一输入口进入好氧MBR装置310的原水侧，在好氧条件下对COD、BOD和氨氮进行有效去除，其中氨氮通过硝化作用转化为硝态氮得以去除(即第一除氮处理)，然后从该好氧MBR装置310的原水侧第一输出口引出含有经第一除氮处理产生的硝态氮的第三水体；

5)第三水体从待处理水体第二输入口进入厌氧除氮装置400(厌氧除氮池)中，此外，进入厌氧除氮装置400中的还有从待处理水体第一输入口流入的第二水体，由于第二水体来源于待处理污水并保留了较高浓度的COD，故第二水体与第三水体混合后的COD浓度较第三水体的COD浓度有所提高，因此，在厌氧除氮装置400中可通过反硝化作用有效的去除水中的硝态氮(即第二除氮处理)，然后从该厌氧除氮装置400的已处理水体第一输出口引出经第二除氮处理后的第四水体；

6)第四水体进入好氧MBR装置600的原水侧，好氧MBR装置600的原水侧的污水经过好氧MBR装置310的处理后，最后从好氧MBR装置600的净水侧的净水侧第一输出口流出第五水体；

7)将所述第五水体引入紫外消毒池进行消毒杀菌后得到目标水体。

实施例1

某城镇生活污水处理厂采用图1所示的污水处理系统。该厂的进厂水量100吨/h,水质指标COD：200mg/L，BOD5：80mg/L，氨氮：20mg/L，总氮：50mg/L，TP：3mg/L，SS：100mg/L。污水流经格栅池，格栅机拦截掉漂浮垃圾，污水在沉淀池中除去泥沙后，由提升泵提升进除磷池，除磷池投加50KG干粉除磷剂(采用江西汇海环保科技有限公司生产的JX-305除磷剂，除磷剂按干粉与水比例万分之二直接投入除磷池，除磷池搅拌器运行，使除磷剂在水中充分溶解，除磷剂与水充分反应，即可去除TP)，TP去除率可达90％以上，除磷池出水TP≤0.3mg/L，由于进水COD较高，除磷池出水70％进入好氧MBR池，30％进入厌氧除氮池，好氧MBR装置至厌氧除氮池回流量可控制在30吨/h。厌氧除氮池可厌氧消解COD和反硝化去除总氮，厌氧去除COD效率可达60％以上，处理后的低浓度污水再进入好氧MBR装置减轻了好氧MBR装置的处理负荷。厌氧除氮池中，硝态氮在反硝化细菌的作用下结合有机物，对总氮能有很好的去除效果，去除效果可达80％以上，能保证出水总氮指标10mg/L以下。好氧MBR装置有风机提供曝气，好氧状态下对COD、BOD和氨氮有很好的去除率，氨氮被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。好氧MBR装置通过MBR膜出水，COD去除率可达90％以上，氨氮去除率可达93％以上，BOD5可达到6mg/L以下，出水SS可达到3mg/L以下。污水经过系统处理后，到达紫外消毒池污水指标可达到COD≤30mg/L，BOD≤6mg/L，氨氮≤1.5mg/L，总氮≤10mg/L，TP≤0.3mg/L，SS≤3mg/L。