一种两段式强化脱氮的城镇生活污水处理方法与流程

1.本发明涉及污水污泥处理技术领域，尤其是涉及一种两段式强化脱氮的 城镇生活污水处理方法。


背景技术：

2.生物脱氮法是利用微生物的硝化与反硝化作用使氨氮转化为无害的氮 气，是目前利用最广，研究最多，被认为最具发展前景的氨氮废水处理方法。 生物法存在的问题是由于硝化菌增长缓慢，需要的反应时间长，因此处理过 程的氨氮负荷低，处理设施庞大，虽然新的生物脱氮工艺(短程硝化-反 硝化工艺、厌氧氨氧化工艺)的研究取得了一定进展，但仍不能从根本上解 决上述问题。
3.传统的生物法脱氮存在如下技术问题：
[0004][0005][0006]
首先，传统的生物法脱氮工艺，需要投加外部碳源以满足厌氧硝化需要 的碳源，常用的方法是投加甲醇、葡萄糖或发酵物质等外部碳源。进水碳比 低的污水处理厂，生物段脱氮效率低，需要通过外加碳源以提高脱氮效率； 为了保证氨氮达标排放，一些污水处理厂末端还会增加反硝化深床滤池等深 度处理工艺脱氮，增加深度处理工艺会增加建设和运营费用，且深度处理工 艺通常碳源不足，也需要大量投加外部碳源。投加外部碳源会增加污水处理 的间接碳排放，传统的高能耗高碳排放的脱氮方法急需进行改进。
[0007]
其次，氨氮既是一种污染同时也是一种资源，传统的脱氮方法将氨氮最 终转化为n2去除，没有将氨氮回收利用，浪费了氨资源，急需开发一种强 化脱氮的污水处理技术，在去除污水中氨氮的同时将氨氮回收利用。
[0008]
最后，由于硝化菌增长缓慢，需要的反应时间长，因此处理过程的氨氮 负荷低，处理设施庞大。


技术实现要素：

[0009]
本发明的目的是提供一种两段式强化脱氮的城镇生活污水处理方法，首 先，通过控制进水碳氮比，避免了现有技术中生物脱氮法需要大量投加外部 碳源的问题；其次，基于控制进水碳氮比的基础上，实现氨氮回收利用；最 后，基于控制进水碳氮比的基础上，降低了生物脱氮的成本。
[0010]
为实现上述目的，本发明提供了一种两段式强化脱氮的城镇生活污水处 理方法，包括以下内容：
[0011]
吸附脱氮段：将低碳氮比污水依次流经吸附区和沉淀区，所述吸附区内 加入无氨氮吸附剂，并对所述无氨氮吸附剂进行搅拌，形成含氨氮吸附剂， 所述含氨氮吸附剂随水流动至所述沉淀区内，所述含氨氮吸附剂沉淀至底部， 并输送至解析池，所述解析池对所述含氨氮吸附剂进行解析，形成所述无氨 氮吸附剂，并将所述无氨氮吸附剂输送至所述吸
附区内；
[0012]
生物脱氮段：经所述沉淀区流出高碳氮比污水，所述高碳氮比污水依次 流经硝化反应区和反硝化反应区。
[0013]
优选的，所述吸附区内水力停留时间为10min～2h；所述沉淀区内水力 停留时间为10～30min。
[0014]
优选的，根据吸附剂的吸附容量确定所述无氨氮吸附剂的投加比例，当 原污水中氨氮浓度x mg/l，无氨氮吸附剂的吸附容量为y mg氨氮/g，则无 氨氮吸附剂的投加比例为(x/y)g/l。
[0015]
优选的，所述吸附区内设置有搅拌器。
[0016]
优选的，所述解析池为单级或多级串联。
[0017]
优选的，所述解析池连接有高浓度氨氮回收利用单元。
[0018]
优选的，所述无氨氮吸附剂为沸石或树脂。
[0019]
优选的，在所述吸附脱氮段前设置吸附脱碳段，经过除碳后的低碳氮比 污水依次流经吸附区和沉淀区。
[0020]
本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：
[0021]
1)本发明中通过在生物脱氮段之前设置吸附脱氮段，增大了进入生物 脱氮段的碳氮比，其中，吸附脱氮段通过设置循环使用的吸附剂，进行持续 的吸附脱氮，避免吸附剂消耗量过大导致成本高产生现实中无法持续使用吸 附剂吸附高浓度污水的问题，进而在不投加外部碳源的基础上，可强化传统 生活污水处理工艺的脱氮效率，减少了污水处理过程中的碳排放。
[0022]
2)本发明通过将解析池与高浓度氨氮回收利用单元相连接，不仅能有 效地去除污水中的氨氮，且将氨氮富集在吸附剂上，吸附饱和的吸附剂通过 解析可以获得高浓度的氨氮解析液，可回收利用；离子交换的过程为可逆的， 当吸附剂吸附饱和后，可以用解析剂进行再生，从而实现吸附剂重复利用。
[0023]
3)本发明可大大提高传统生活污水处理工艺的脱氮效率，并减少生物 反应池的容积，节约土地。
[0024]
综上所示，本发明能有效提高传统生活污水处理工艺的脱氮效率，且能 将水中的氨氮回收利用，不产生二次污染，是一种低碳高效的脱氮方法。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]
图1为本发明一种两段式强化脱氮的城镇生活污水处理方法实施例一的 流程图；
[0027]
图2为本发明一种两段式强化脱氮的城镇生活污水处理方法实施例二的 流程图。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 传统的生物法脱氮工艺中bod5/tn指标是鉴别能否采用生物脱氮的主要指 标，由于反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，在不投加 外来碳源条件下，污水中必须有足够的有机物(碳源)，才能保证反硝化的顺 利进行，一般认为，bod5/tn≥4，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌 利用。在实际工程中，若进入反硝化段的污水bod5:tn《4时，应考虑外加 碳源；若bod5:tn≥4，可认为反硝化完全。当碳源不足时，系统需投加的 外部碳源量可根据生物法去除总氮所需的bod5与进水实际bod5的差值 除以外部碳源的bod5当量得到。
[0029]
例如，某工程tn为75mg/l，bod5为240mg/l，bod5/tn＝3.2，则碳 源不足，需要外加碳源。本工程bod5/tn为3.2，所需乙酸钠投加量约80mg/l， 因此运行时需在生反池投加乙酸钠(含量为58％，以c2h3nao2计)，投加 量为15-16吨/d。按外加碳源单价约1500-1800元/吨，则节省碳源投加成本 约1100万元/年。此外，根据该进水水质，设计所需厌氧池停留时间为1.0h， 缺氧池停留时间需6.5h，好氧池停留时间为7.5h，总停留时间为15h，曝气 过程需氧量为840kgo2/h。
[0030]
若将tn降为40mg/l，bod5为240mg/l，bod5/tn＝6，则碳源十分充 分，无需外加碳源。厌氧池停留时间为1.0h，缺氧池停留时间需1.0h，好氧 池停留时间为7.5h，总停留时间为10h，总停留时间减少30％，所需池容也 减少30％，大大减少建设成本。曝气过程中，需氧量为750kgo2/h，减少10％， 大大减少曝气运行成本。
[0031]
综上，传统的生物法脱氮工艺，需要投加外部碳源以满足厌氧硝化需要 的碳源。进水碳比低的污水处理厂，生物段脱氮效率低，需要通过外加碳源 以提高脱氮效率；为了保证氨氮达标排放，一些污水处理厂末端还会增加反 硝化深床滤池等深度处理工艺脱氮，增加深度处理工艺会增加建设和运营费 用，且深度处理工艺通常碳源不足，也需要大量投加外部碳源。投加外部碳 源会增加污水处理的间接碳排放，传统的高能耗高碳排放的脱氮方法急需进 行改进。
[0032]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0033]
实施例一：
[0034]
图1为本发明一种两段式强化脱氮的城镇生活污水处理方法实施例的流 程图，本发明提供了一种两段式强化脱氮的城镇生活污水处理方法，包括以 下内容：
[0035]
吸附脱氮段：将低碳氮比污水依次流经吸附区和沉淀区，吸附区内加入 无氨氮吸附剂，并对无氨氮吸附剂进行搅拌，形成含氨氮吸附剂，含氨氮吸 附剂随水流动至沉淀区内，含氨氮吸附剂沉淀至底部，并输送至解析池，解 析池对含氨氮吸附剂进行解析，形成无氨氮吸附剂，并将无氨氮吸附剂输送 至吸附区内；
[0036]
生物脱氮段：经沉淀区流出高碳氮比污水，高碳氮比污水依次流经硝化 反应区和反硝化反应区。
[0037]
本发明中吸附区内水力停留时间为10min～2h；沉淀区内水力停留时间 为10～30min。
[0038]
本发明中根据吸附剂的吸附容量确定无氨氮吸附剂的投加比例，当原污 水中氨
氮浓度x mg/l，无氨氮吸附剂的吸附容量为y mg氨氮/g，则无氨氮 吸附剂的投加比例为(x/y)g/l。
[0039]
本发明中吸附区内设置有搅拌器。
[0040]
本发明中解析池为单级或多级串联。
[0041]
本发明中解析池连接有高浓度氨氮回收利用单元。
[0042]
本发明中无氨氮吸附剂为沸石或树脂。
[0043]
作为上述方案的具体实施流程：城镇生活污水经过粗细格栅预处理后进 入a段，a段为吸附段，吸附段由两部分组成，第一部分为吸附区，水力停 留时间为10min～2h，按一定比例投加吸附剂(具体投加量根据吸附剂的吸 附容量定)，搅拌器搅拌，使吸附剂与污水充分接触，吸附污水中的氨氮。吸 附剂随污水进入沉淀区，沉淀区停留时间为10～30min，沉淀区内吸附剂沉 淀至池底。沉淀的吸附剂通过排放管输送到解析池。解析池内装有解析液， 解析池可设为多级串联，吸附剂逐级通过解析液，将吸附的氨氮解析出来， 吸附剂得到再生，再次回到吸附区。解析液中富含氨氮可回收利用。整个系 统中吸附剂和解析液均能重复利用，且解析的高浓度氨氮可以通过吹脱或磷 酸铵镁沉淀法回收利用，低碳高效。
[0044]
a段沉淀区出水进入b段。b段为生物段，生物法去除氨氮包括硝化和 反硝化两个阶段。硝化过程是在有机物浓度较低且好氧条件下，硝酸盐和亚 硝酸盐自养菌将氨氮氧化成硝酸盐氮及亚硝酸盐氮，而反硝化过程是在有一 定有机物且缺氧条件下，反硝化异养菌将硝化阶段产生的硝酸盐氮和亚硝酸 盐氮还原成氮气，最终去除氨氮。经过a段吸附后进水中氨氮浓度降低，b 段进水碳氮比增大，提高了生物脱氮效率，且进水氨氮浓度低，在氨氮负荷 不变的情况下，可减少了处理设施的体积。
[0045]
实施例二：
[0046]
如图2所示，本发明中在吸附脱氮段前设置吸附脱碳段，经过除碳后的 低碳氮比污水依次流经吸附区和沉淀区。
[0047]
作为上述方案的具体实施流程：与传统的ab法联用，a段包括a1段 和a2段，a1段采用传统的ab法的a段，a1段为微氧环境，以高负荷、 短泥龄的参数运行，通过吸附、吸收、氧化等方式去除有机物。a2段为吸附 剂吸附区和沉淀区，吸附氨氮。通过a1段去除有机物，a2段去除氨氮，从 而降低b段生物段进水中的有机物和氨氮，从而有效减少b段池容。
[0048]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进 行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技 术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案 的精神和范围。