污水处理厂原位污水和臭气处理装置的制作方法

本发明涉及一种污水处理厂原位污水和臭气处理装置，属于废水生物处理技术领域。

背景技术：

目前城市生活污水多采用传统的生物硝化/反硝化工艺处理(a²/o、a/o工艺)，而在反硝化过程需要有机碳源作为电子供体，将nox^--n还原为n2，而我国城市生活污水普遍存在c/n较低的问题，生活污水中碳源不足，导致反硝化效率低下，出水总氮过高，不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)一级a排放标准；采用该工艺处理后还会产生大量的的剩余污泥，对于剩余污泥的处置也逐渐成为一大问题。

城市污水处理过程中会向外界环境释放大量恶臭性气体，这些气体会对人们的生活环境和身体健康造成潜在的危害。目前城市污水处理厂相关工作人员职业病频发，城镇污水处理厂气体释放的相关标准缺乏，因此污水处理过程中恶臭气体的释放问题已成为了一个人们亟待解决的问题。同时研究表明，这些恶臭气体中的无机成分主要是含硫及含氮元素的挥发性物质，对采取a²/o工艺污水及污泥处理过程中气体可能的释放源进行检测发现，格栅、提升泵房、初沉池、厌氧区、缺氧区、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水机房均会产生大量以h2s和nh3为主的恶臭气体。

同步脱氮除硫工艺和厌氧氨氧化工艺是近年来废水自养型脱氮研究的重点。同步脱氮除硫工艺是指某些专性无机化能自养型的硫杆菌属，在无氧或缺氧的环境下利用还原性含硫化合物(如硫化物等)为电子供体，将硝氮还原为n2的自养反硝化过程。同步脱氮除硫工艺具有无需投加碳源，消耗碳足迹，污泥产量少，耗能少等特点。厌氧氨氧化是指在厌氧或缺氧条件下，以铵盐作为电子供体，以亚硝酸盐/硝酸盐作为电子受体，在厌氧氨氧化菌作用下，产生n2；厌氧氨氧化工艺相比于传统生物脱氮工艺具有节约能耗、无需外加碳源、污泥产量低等优势。

对于采用脱氮功能生物工艺(如a²/o、a/o工艺)的污水处理厂，工业废水处理厂或是生活污水处理厂，本发明利用臭气中的还原性硫化物和氨作为电子供体，通过同步脱氮除硫和厌氧氨氧化工艺，无需外建臭气处理装置，以原有缺氧池为基础进行改造，即可原位处理污水中的硝酸盐以及臭气中的硫化物和氨，并解决污水处理过程中碳源不足，氮素污染，污泥产量大的问题，具有广阔的应用前景和生态效益。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种污水处理厂原位污水和臭气处理装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种污水处理厂原位污水和臭气处理装置，该装置主要由臭气收集系统、臭气输送系统、臭气处理系统组成；

所述臭气收集系统由集气罩、风管、第一风机组成；所述集气罩用于收集污水处理厂中的臭气，通过风管输送到臭气输送系统，第一风机和风管相连，抽取集气罩的臭气；

所述臭气输送系统由管道、第二风机组成；所述管道连接臭气收集系统中的风管，用于将臭气输送到臭气处理系统，第二风机和管道相连，抽取管道中的臭气；

所述臭气处理系统由缺氧池原位改造得到，利用隔板将缺氧池隔开，分为前置的选择池区域和后置的缺氧池区域，所述隔板为穿孔板，隔板上部设溢流口，前置的选择池可以有三种改造方式，分别为：

a.前置的选择池由水泵、循环管道、池体三部分组成，其中池体部分由下至上分为布气层、曝气层、填料层、喷淋层，布气层具有气体进口，喷淋层具有进水口和喷淋装置；布气层的气体进口与臭气输送系统中的管道相连，用于将臭气输送到前置的选择池中；所述循环管道通过水泵将前置的选择池的进水口和后置的缺氧池的出水口连接，进行缺氧池中的水循环；改造方式a适用于需要水流不断流过填料，所需处理的臭气中h2s≥500g/m³；

b.前置的选择池由湿润器、循环管道、水泵、池体三部分组成，其中池体部分由下至上分为布气层、曝气层、填料层，池体顶部具有进水口；所述湿润器和臭气输送系统中的管道相连，将臭气进行湿润，所述布气层具有气体进口，与湿润器相连，用于将湿润后的臭气输送到前置的选择池中；所述循环管道通过水泵将前置的选择池的湿润器和后置的缺氧池的出水口连接，用于对臭气进行湿润；改造方式b适用于进气有机物的质量浓度在600-5000mg/m³，需要处理的臭气量范围为1000-150000m³/h；

c.前置的选择池由水泵、循环管道、池体三部分组成，其中池体部分由下至上分为布气层、曝气层，池体顶部设进水口；所述循环管道通过水泵将前置的选择池的进水口和后置的缺氧池的出水口连接，进行缺氧池中的水循环；改造方式c适用于臭气的输送速度在20m³/(m².h)以下；

a、b和c三个方案中前置的选择池的水通过隔板流入后置的缺氧池中，水位过高时，可通过溢流口流入后置的缺氧池；后置的缺氧池区域装置上不做改动，添加富集后具有同步脱氮除硫和厌氧氨氧化功能的微生物于缺氧池内。

进一步地，所述集气罩采用不锈钢骨架+阳光板或不锈钢骨架+玻璃钢板制成，集气方式采用吸气式或吹吸式；所述风管采用干管配置方式，支管风速≤6m/s，主管风速≤12m/s。

进一步地，所述隔板置于靠近进水口一侧的整个缺氧池的1/10-1/3处，隔板设置高度低于前置的选择池进水口和后置的缺氧池出水口5-10cm，宽度与缺氧池等宽。

进一步地，所述前置的选择池中的布气层高度高于池底0.2-0.8m，曝气层的曝气量根据臭气风量进行确定。

对于改造方式a，臭气在曝气层中的速率为1.5-6m/s，停留时间在20-30s之间。

对于改造方式b，臭气在曝气层中的速率为0.3-1.5m/s，压降为0.15-0.6kpa/m填料，液气比为0.5-2.0kg/kg。

对于改造方式c，臭气在曝气层中的速率为1-2.5m/s，液体流量按曝气层截面计算为1.5-3.8m³/(m².h)。

进一步地，所述前置的选择池中的填料层选择比表面积1-100cm²/g，填料层中60％的填料颗粒直径大于4mm，填料层中所有填料的填充高度为0.5-2m。

进一步地，所述前置的选择池的喷淋层进水量为臭气风量的1/4-1/3，喷淋强度在10m³/(m².h)以上。

进一步地，所述前置的选择池的循环管道中的回流水量为进水量的10％-40％。

进一步地，所述后置的缺氧池污泥浓度mlss为3000-5000mg/l，ph控制在6.5-7.5，溶解氧≤0.5mg/l，hrt为2.5-10h。。

进一步地，所述添加的富集后具有同步脱氮除硫和厌氧氨氧化功能的微生物，是通过向缺氧池污泥中分别添加具有同步脱氮除硫功能的污泥[vss为10-15g/l，比污泥活性为0.8-1.5gts/(gvss·d)]和具有厌氧氨氧化功能的污泥[vss为10-15g/l，比污泥活性为1.2-1.9gtn/(gvss·d)]获得，两种污泥投加比(体积比)分别为2.4-5.2％和2-4％。

本发明具有的有益效果：

1.无需外建臭气处理装置，实现原位处理污水处理厂中的污水和臭气。

2.解决污水生物脱氮过程中碳源不足的问题。

3.减少了污泥的产生，降低了污泥处理处置的成本。

附图说明

图1是本发明缺氧池改造方案a示意图；

图2是本发明缺氧池改造方案b示意图；

图3是本发明缺氧池改造方案c示意图；

图4是不同硝酸盐浓度时硝酸盐、硫化物和氨氮的去除率柱状图；

图5是长期运行时硝酸盐、硫化物和氨氮的去除率柱状图。

其中：1.臭气入口；2.风机；3.布气层；4.曝气层；5.填料层；6.选择池；7.喷淋层；8.进水口；9.净化气体排出口；10.隔板；11.溢流口；12.搅拌器；13.出水口；14.循环水流量计；15.水泵；16.缺氧池；17.湿润器排水口；18.湿润器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一种污水处理厂原位污水和臭气处理装置，该装置主要由臭气收集系统、臭气输送系统、臭气处理系统组成；

所述臭气收集系统由集气罩、风管、第一风机组成；所述集气罩用于收集污水处理厂中的臭气，通过风管输送到臭气输送系统，第一风机和风管相连，抽取集气罩的臭气；所述集气罩采用不锈钢骨架+阳光板或不锈钢骨架+玻璃钢板制成，集气方式采用吸气式或吹吸式；所述风管采用干管配置方式，支管风速≤6m/s，主管风速≤12m/s。

所述臭气输送系统由管道、第二风机组成；所述管道连接臭气收集系统中的风管，用于将臭气输送到臭气处理系统，第二风机和管道相连，抽取管道中的臭气；

所述臭气处理系统由缺氧池原位改造得到，利用隔板将缺氧池隔开，分为前置的选择池区域和后置的缺氧池区域，所述隔板为穿孔板，隔板上部设溢流口，所述隔板置于靠近进水口一侧的整个缺氧池的1/10-1/3处，隔板设置高度低于前置的选择池进水口和后置的缺氧池出水口5-10cm，宽度与缺氧池等宽。所述前置的选择池中的布气层高度高于池底0.2-0.8m，曝气层的曝气量根据臭气风量进行确定。前置的选择池中的填料层选择比表面积1-100cm²/g，填料层中60％的填料颗粒直径大于4mm，填料层中所有填料的填充高度为0.5-2m。前置的选择池的喷淋层进水量为臭气风量的1/4-1/3，喷淋强度在10m³/(m².h)以上。前置的选择池的循环管道中的回流水量为进水量的10％-40％。前置的选择池可以有三种改造方式，分别为：

如图1所示，本发明提供的污水处理厂原位污水和臭气处理装置，在缺氧池部分原位改建的改造方案a，改造后的缺氧池，从左至右分为选择池6和缺氧池16，选择池6和缺氧池16通过隔板10隔开，臭气先通过臭气入口1进入风机2，经风机通入布气层3，然后通过曝气层4的曝气头曝入池体部分，厌氧池中的污水通过进水口8流入喷淋层，由喷头将水布入池体部分，当湿润的臭气通过填料层时，臭气中的h2s和nh3充分溶于水，达到净化气体的目的，净化后的气体经过气体排出口9排出，选择池6中的水通过隔板10流入缺氧池16中，与好氧池中内循环回来的水在搅拌器12的作用下进行充分混合，添加富集后具有同步脱氮除硫和厌氧氨氧化功能的微生物(污泥)于缺氧池内，在缺氧池16中同步脱氮除硫污泥和厌氧氨氧化菌的作用下，原位进行同步脱氮除硫和厌氧氨氧化反应，硫化物与亚硝酸盐/硝酸盐反应氧化为硫酸盐或单质硫，而氨氮与亚硝酸盐/硝酸盐反应生成n2，反应完的污水经出水口13流入好氧池中，同时对出水进行一定比例的回流，通过流量计14对回流流量进行控制，利用水泵15将部分出水回流到进水口8再次进行处理。改造方式a适用于需要水流不断流过填料，所需处理的臭气中h2s≥500g/m³。对于改造方式a，臭气在曝气层中的速率为1.5-6m/s，停留时间在20-30s之间。

如图2所示，本发明提供的污水处理厂原位污水和臭气处理装置，在缺氧池部分原位改建的改造方案b，改造后的缺氧池，从左至右分为选择池6和缺氧池16，选择池6和缺氧池16通过隔板10隔开，臭气先通过臭气入口1进入风机2，经风机通入湿润器18，在湿润器中，通过出水口13回流的水对臭气进行湿润，去除颗粒物并增加湿度，然后通入布气层3，通过曝气层4的曝气头曝入池体部分，当湿润的臭气通过填料层5时，臭气中的h2s和nh3充分溶于水，达到净化气体的目的，净化后的气体经过气体排出口9排出，选择池6中的水通过隔板10流入缺氧池16中，与好氧池中内循环回来的水在搅拌器12的作用下进行充分混合，添加富集后具有同步脱氮除硫和厌氧氨氧化功能的微生物(污泥)于缺氧池内，在缺氧池16中同步脱氮除硫污泥和厌氧氨氧化菌的作用下，原位进行同步脱氮除硫和厌氧氨氧化反应，硫化物与亚硝酸盐/硝酸盐反应氧化为硫酸盐或单质硫，而氨氮与亚硝酸盐/硝酸盐反应生成n2，反应完的水经出水口13流入好氧池中。改造方式b适用于进气有机物的质量浓度在600-5000mg/m³，需要处理的臭气量范围为1000-150000m³/h。对于改造方式b，臭气在曝气层中的速率为0.3-1.5m/s，压降为0.15-0.6kpa/m填料，液气比为0.5-2.0kg/kg。

如图3所示，本发明提供的污水处理厂原位污水和臭气处理装置，在缺氧池部分原位改建的改造方案c，改造后的缺氧池，从左至右分为选择池6和缺氧池16，选择池6和缺氧池16通过隔板10隔开，厌氧池中的污水由进水口8流入选择池中，臭气通过臭气入口1进入风机2，经风机通入布气层3，然后通过曝气层4的曝气头曝入池体部分，曝入后的气体直接分散到厌氧池流入的混合液体中，净化后的气体经过气体排出口9排出，选择池中的水通过隔板10流入缺氧池16中，与好氧池中内循环回来的水在搅拌器12的作用下进行充分混合，添加富集后具有同步脱氮除硫和厌氧氨氧化功能的微生物(污泥)于缺氧池内，在缺氧池16中同步脱氮除硫污泥和厌氧氨氧化菌的作用下，原位进行同步脱氮除硫和厌氧氨氧化反应，硫化物与亚硝酸盐/硝酸盐反应氧化为硫酸盐或单质硫，而氨氮与亚硝酸盐/硝酸盐反应生成n2，反应完的水经出水口11流入好氧池中，同时对出水进行一定比例的回流，通过流量计14对回流流量进行控制，利用水泵15将部分出水回流到进水口8再次进行处理。改造方式c适用于臭气的输送速度在20m³/(m².h)以下。对于改造方式c，臭气在曝气层中的速率为1-2.5m/s，液体流量按曝气层截面计算为1.5-3.8m³/(m².h)。

所述添加的富集后具有同步脱氮除硫和厌氧氨氧化功能的微生物，是通过向缺氧池污泥中分别添加具有同步脱氮除硫功能的污泥[vss为10-15g/l，比污泥活性为0.8-1.5gts/(gvss·d)]和具有厌氧氨氧化功能的污泥[vss为10-15g/l，比污泥活性为1.2-1.9gtn/(gvss·d)]获得，两种污泥投加比(体积比)分别为2.4-5.2％和2-4％。

后置的缺氧池污泥浓度mlss为3000-5000mg/l，ph控制在6.5-7.5，溶解氧≤0.5mg/l，hrt为2.5-10h。

实施例1

通过在实验室对污水处理厂污水和臭气处理进行模拟实验，即模拟将污水处理厂中臭气溶于含硝酸盐污水后，考察污水中硫化物、硝酸盐和氨氮的去除性能。本实验所测试的硫化物浓度范围为60mg/l-540mg/l，硝酸盐浓度范围为10.5mg/l-94.5mg/l，氨氮浓度范围为70-80mg/l。

当进水中硫化物、硝酸盐和氨氮浓度分别为60mg/l，10.5mg/l和70.9mg/l时，硫化物、硝酸盐和氨氮的去除率分别为94％，90％和13％。随着进水基质浓度进一步上升时，硫化物、硝酸盐和氨氮去除率仍分别维持在90％，89％和21％以上。

经过多次实验，各组硫化物的平均去除率为97％，硝酸盐平均去除率为94％，氨氮平均去除率为32％，去除效果良好且较为稳定。各组硫化物、硝酸盐、氨氮的去除率如图4所示。

本实施案例选用活性污泥法，ph值控制在7.0±0.1，温度控制在25-35℃。

实施例2

通过在实验室对污水处理厂污水和臭气处理进行模拟实验，即模拟将污水处理厂中臭气溶于含硝酸盐污水后，考察污水中硫化物、硝酸盐和氨氮的去除性能。本实验所测试的是当进水硫化物浓度为60mg/l，硝酸盐浓度为10.5mg/l，氨氮浓度范围在72-78mg/l时，该处理装置对硫化物、硝酸盐和氨氮的长期去除性能情况。

当进水硫化物浓度较低的情况下，出水的硫化物多日去除效率均稳定在90％以上，平均去除率为94％；硝酸盐多日去除率均稳定在88％以上，平均去除率为90％；同时对于氨氮也有一定的去除效果，氨氮平均去除率为14％。实验结果表明，原位污水和臭气处理装置在贴近实际工程的低浓度下运行时，去除效果良好且较为稳定。实验结果如图5所示。

本实施案例选用活性污泥法，ph值控制在7.0±0.1，温度控制在25-35℃。

通过在实验室对污水处理厂污水和臭气处理进行模拟实验，实验结果表明，不论是在高浓度的进水硫化物、硝酸盐情况下，还是在贴近实际工程低浓度的进水硫化物、硝酸盐情况下，污水中硫化物、硝酸盐的去除效果都较好，同时对于氨氮也有一定的去除效果，表明污水处理厂原位污水和臭气处理装置可以实现含硝酸盐的污水和含硫含氨臭气的同步处理。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。