一种造纸污水中置曝气脱氮处理方法与流程

技术领域：

本发明涉及污水处理技术领域，特指一种造纸污水中置曝气脱氮处理方法。

背景技术：
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随着《造纸工业水污染物质排放标准》(gb3544-2008)的颁布，与《造纸工业水污染物质排放标准》(gb3544-2001)相比，新标准不仅提高了codcr、bod5、ss、aox的控制，还新增了色度、氨氮、总氮、总磷和二恶英等指标的控制。众所周知，造纸业用水量大，污染严重，一直是我国环境保护的重点监察方向。虽然利用废纸原料造纸与直接利用植物纤维制浆工艺相比，废纸再生造纸废水的污染负荷相对较轻，但仍远远超过排放标准。由于制浆造纸废水污染物浓度高、可生化性差，经预处理系统后还需通过水解酸化提高可生化性，然后再经厌氧系统、好氧系统及深度处理系统等，最终达到新排放标准。在制浆造纸工艺中，除了亚铵法制浆废水外，通常很少添加含氮和磷的化学药剂，但是为了保证厌氧处理系统的高效稳定运行，需要外界补充充足的营养物质(氮肥、磷肥)供厌氧微生物所利用。

申请人目前对于造纸污水处理中采用a-o-a工艺脱氮工艺，即厌氧-好氧-厌氧处理，这种处理工艺存在的不足就是，处理污水量小、能力有限。所以本发明人经过不断试验，在用地紧张的前提下，利用现有的工艺设施，对现有工艺进行了改造升级，提出以下技术方案。

技术实现要素：
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本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种造纸污水中置曝气脱氮处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种造纸污水中置曝气脱氮处理方法，该方法包括以下步骤，第一步，污水经过水解酸化池处理后进入ic反应器，通过ic反应器进行厌氧处理；第二步，经过ic反应器处理的污水进入一级好氧池进行氨化、硝化处理；第三步，经过一级好氧池处理的污水进入缺氧池进行反硝化处理；第四步，经过缺氧池处理的污水进入二级好氧池进行氨化、硝化处理；第五步，经过二级好氧池处理的污水进入二沉池进行泥水分离，经过二沉池分离浓缩后的活性污泥，其中一部分回流至一级好氧池，与经过ic反应器处理的污水混合后进入一级好氧池中，即所述的ic反应器处理的污水与二沉池回流的污泥的混合液通过混合液入口进入一级好氧池，剩余的污泥进入污泥处理系统进行后续处理。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一步中，污水经过水解酸化池处理后，部分污水通过超越管输送至一级好氧池中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一步中，污水经过水解酸化池处理后，部分污水通过超越管输送至缺氧池中。

进一步而言，上述技术方案中，经过ic反应器处理的污水与二沉池回流的活性污泥混合体积比为:。

进一步而言，上述技术方案中，所述的一级好氧池、二级好氧池为曝气池。

进一步而言，上述技术方案中，所述的经过ic反应器处理的污水以自流形式依次流经一级好氧池、缺氧池、二级好氧池。

进一步而言，上述技术方案中，所述的一级好氧池、缺氧池和二级好氧池底部设置有污泥排出口。

进一步而言，上述技术方案中，按照污水流经方向，所述的一级好氧池中依次设置有循环泵和排沙泵，即所述的循环泵靠近循环液入口，所述的排沙泵靠近缺氧池。

进一步而言，上述技术方案中，所述的循环泵入口与循环液入口连通，其出口并联有多数根支管，该支管上设置有多数个开孔，且开孔方向沿污水流动方向并向上倾斜。

进一步而言，上述技术方案中，所述的排沙泵的入口与多数根排沙支管连通，该排沙支管固定在一级好氧池底部，并且于排沙支管设有开孔。

本发明的工艺原理如下：针对现有a-o-a工艺脱氮工艺进行改造升级，采用o-a-o工艺，即污水经过ic反应器进行厌氧处理后后自流先一级好氧池，将经过厌氧处理污水中的氨氮(nh4-n)在一级好氧池通过亚硝酸菌和硝酸菌的作用下转化为硝基氮(no3-n)，这样，一级好氧池输出的污水基本不含有氨氮，绝大部分氨氮都已转化为硝基氮。一级好氧池输出的污水再进入缺氧池经过反硝化反应，硝基氮可以从污水中去除，达到降低总氮的目的，最后自流到二级好氧池，进一步将水中污染物去除降低，降低了排放超标环保风险。同时将二沉池的污泥回流，进一步提高硝化和反硝化效果。另外，污泥的回流极易造成积砂沉淀，导致污水停留时间降低并容易导致设备损坏，本发明增加排砂泵用于排沙。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本发明采用了o-a-o工艺，直接利用ic反应器厌氧输出水中的有机物，无需外加碳源，不仅在脱氮的同时降解进水中有机物，同时在可以节约在好氧处理中的曝气量。

2、本发明中的污水直接以自流形式依次流经一级好氧池、缺氧池、二级好氧池，无需增加额外设备，减少能耗。

3、本发明总氮的去除率高，并且的脱氮过程可以在现有的曝气池中进行，无需建造额外的池体，节省占地面积，适合用地紧凑企业，运行成本较低。

附图说明：

图1是本发明处理工艺的系统原理图；

图2是本发明中循环泵和排沙泵结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

本发明提供了一种造纸污水中置曝气脱氮处理方法，结合图1所示，本发明处理方法中包括了以下设施：水解酸化池1、ic反应器2、一级好氧池3、缺氧池4、二级好氧池5和二沉池6。其中水解酸化池1为污水的预处理设施，用于对污水进行酸化处理，以提高废水的可生化性。ic反应器2为厌氧反应处理器，用于对污水的厌氧处理。一级好氧池3、缺氧池4和二级好氧池5作为本发明的硝化池，可以直接采用现有的曝气池进行改造，无需另外新建池体。对于缺氧池4而言，将原有的曝气设备停用即可。二沉池6用于对经过硝化处理的污水进行泥水分离。

在水解酸化池1与一级好氧池3和缺氧池4之间设施有超越管，通过超越管可以将过水解酸化池1处理后的部分污水输送至一级好氧池3和缺氧池4中，这样一方面可以缓解ic反应器2的系统负荷，同时，为缺氧池4中的缺氧反硝化反应提供碳源。

另外，二沉池6与一级好氧池3之间设置有回流通道，这样通过二沉池6分离浓缩后的活性污泥，其中一部分可以回流至一级好氧池3，与经过ic反应器2处理的污水混合后进入一级好氧池3中。

下面结合图1详细说明本发明的处理方法。本发明处理方法包括以下步骤。

第一步，污水经过水解酸化池1处理后进入ic反应器2，通过ic反应器2进行厌氧处理。

该第一步中，污水经过水解酸化池1处理后，部分污水通过超越管输送至一级好氧池3中。这样当ic反应器2运行超负荷时，可以通过越管输环节ic反应器2厌氧处理系统的负荷。另外，污水经过水解酸化池1处理后，部分污水通过超越管输送至缺氧池4中。这样可以为缺氧池4中的缺氧反硝化反应提供碳源，提升活性污泥的生长。

第二步，经过ic反应器2处理的污水进入一级好氧池3进行氨化、硝化处理。

第三步，经过一级好氧池3处理的污水进入缺氧池4进行反硝化处理。

第四步，经过缺氧池4处理的污水进入二级好氧池5进行氨化、硝化处理；

第五步，经过二级好氧池5处理的污水进入二沉池6进行泥水分离，经过二沉池6分离浓缩后的活性污泥，其中一部分回流至一级好氧池3，与经过ic反应器2处理的污水混合后进入一级好氧池3中，即所述的ic反应器2处理的污水与二沉池6回流的污泥的混合液通过混合液入口进入一级好氧池3，剩余的污泥进入污泥处理系统进行后续处理，例如可经过脱水处理后，运送至焚烧炉燃烧发电。

上述第二步中，进入一级好氧池3中的污水为混合液，即ic反应器2处理的污水与二沉池6回流的污泥的混合液，该混合液通过混合液入口进入一级好氧池3。其中，经过ic反应器2处理的污水与二沉池6回流的活性污泥混合体积比为1:1。

下面对本发明处理方法进行进一步的说明，在第一步中，ic反应器2处理的污水与二沉池6回流的污泥的混合液进入一级好氧池3中后，应保证污水在一级好氧池3中停留充足的时间，一般在24小时以上，并保证供氧量。这样借助于好氧微生物的吸附、分解有机物的作用，使废水的大部分有机物去除，确保污水cod的降解达到工艺要求指标。

一级好氧池3的出水自流入缺氧池4中，通过反硝化菌在缺氧环境中将硝态氮转换为氮气从而去除水体中的总氮。缺氧池4可直接在现有的曝气池中设置，无需新建。同时，向缺氧池4中添加超越水(即经过水解酸化池1处理后污水)，可以用于补充好氧活性污泥所需的碳源，提升活性污泥的生长。超越水量根据一级好氧池3中的进水cod总量计算，可根据最终出水的水质情况进行调整。

污水进入二级好氧池5后停留时间的时间应在6小时，并进行曝气冲氧，以此来降前面解超越水这一部分污水中的污染物，以及进一步提升好氧出水水质。

二沉池6可设计为辐流沉淀式，在此进行泥水分离，产生的部分污泥回流至一级好氧池3的前端，与ic反应器2处理的污水混合。剩余污泥通过污泥泵输送到污泥处理系统进行处理。

所述的经过ic反应器2处理的污水以自流形式依次流经一级好氧池3、缺氧池4、二级好氧池5。

另外，在所述的一级好氧池3、缺氧池4和二级好氧池5底部设置有污泥排出口。当污泥淤积较多，可以通过排泥口进行排污。

本发明中脱氮过程中氮的具体转化包括氨化、同化、硝化和反硝化四个过程，具体如下：

氨化作用

污水中的氮常以有机氮和氨氮的形式存在，而有机氮中蛋白质、氨基酸和尿素的含量最高。氨化作用就是污水中的有机氮在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮。微生物分解有机含氮化合物是由分泌在体外的水解酶将大分子水解成小分子。蛋白质被分解时，先由分泌至胞外的蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸，氨基酸可进入微生物细胞，作为微生物的碳源及氮源。它在微生物体内或体外被分解时，以脱氮基的方式产生氨，其反应式为：

污水中的尿素在微生物分泌的尿素氨基水解酶简称脲酶的作用下水解为nh3和co2，其反应式如下：

同化作用

在生物处理过程中，污水中的一部分氮氨氮或有机氮被同化成微生物细胞的组成成分。

硝化作用

在有氧环境下，硝化菌将污水中的氨态氮进一步分解氧化，此反应是通过两个过程实现的，首先氨氧化菌将氨氮转化为亚硝酸氮，反应式为：

然后，亚硝酸氮在亚硝酸氧化菌的作用下，进一步转化为硝酸氮，反应式为：

以上两步反应的总反应式为：

nh4⁺+2o2→no3^-+h2o+2h⁺-δf(δf＝351kj)

氨氧化菌和亚硝酸氧化菌统称为硝化菌。硝化菌属好氧自养菌，它们以无机化合物(如co3^2-、hco3^-、co2)为碳源，从氨氮的氧化反应中获得能量。

硝化细菌的化学组成用c5h7no2表示，包括氨氮氧化和新细胞合成的反应式为：

nh4⁺+1.83o2+1.98hco3^-→0.02c5h7no2+1.04h2o+0.98no3^-+1.88h2co3。

反硝化作用

在缺氧条件下，反硝化菌将硝化阶段产生的no2^--n和no3^--n还原为氮气，实现对污水中氮的去除。反硝化菌属异养兼性菌，它以有机物为碳源和电子供体；反硝化作用中no2^--n和no3^--n的转化是通过反硝化细菌的同化反硝化和异化反硝化共同作用完成，同化反硝化使no2^--n和no3^--n被还原为nh3，从而合成新的细胞物质；异化反硝化是no2^--n、no3^--n被还原为n2、n2o、no等气态物，主要为n2，异化反硝化能够去除70～75％的总氮量。

由于本发明中，污泥的回流极易造成积砂沉淀，导致污水停留时间降低并容易导致设备损坏，本发明增加了循环泵7和排砂泵8。具体而言，按照污水流经方向，所述的一级好氧池3中依次设置有循环泵7和排沙泵8，即所述的循环泵7靠近循环液入口，所述的排沙泵8靠近缺氧池4。

设置循环泵7的位置可以设置搅拌器，所述的循环泵7入口与循环液入口连通，其出口并联有多数根支管71，该支管71上设置有多数个开孔，且开孔方向沿污水流动方向并向上倾斜。支管71位于搅拌器的搅拌区域中，使用循环泵7利用混合液冲扫搅拌区域内沉积污泥的泥砂，通过搅拌器和污水流向，使泥砂向前运行到沉砂区。

所述的排沙泵8的入口与多数根排沙支管81连通，该排沙支管81固定在一级好氧池3底部的沉砂区，并且于排沙支管81设有开孔。排砂泵8将沉砂区中的沉砂抽出处理。排砂泵8可间歇性启动排砂，出口设取样口，根据取样口泥砂量设定启动周期和时间，排砂泵8采用变频调节和实现正反转，当排砂支管81有堵塞时可利用排砂泵8进行反冲疏通。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。