一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统及方法，该系统包括进水箱、人工快渗池一、人工快渗池二以及出水箱，磁场设置于人工快渗池一内，人工快渗池一插设于人工快渗池二中，且其底部与人工快渗池二相连通，污水通过进水箱依次经过布水区、碎石区一、滤料区一、碎石区二、集水区、碎石区三、滤料区二以及碎石区四，再进入出水箱中；该方法通过在人工快渗池一处增加磁场，通过进水、落干时间反复波动以及磁场的协同调控，实现一体式部分短程硝化和厌氧氨氧化脱氮。该系统及方法具有启动时间短、脱氮效率高、不产剩余污泥、运行成本低、操作简便灵活、占地面积小、无二次污染等优点。

A Two-tank Artificial Fast Infiltration System and Method for High Efficiency Denitrification of Wastewater with Low C/N Ratio

【技术实现步骤摘要】
一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统及方法
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统及方法。
技术介绍
人工快渗系统是基于传统土壤渗滤系统而发展起来的一种新型污水生态处理技术，在中小城镇生活污水处理、农村生活污水处理、受污染河流水及偏远地区污水处理中优势明显，具有广阔的应用前景。但是，传统的人工快渗系统脱氮主要通过微生物的硝化和反硝化作用来完成，由于人工快渗系统采用推流式进水方式，池体下部虽然具备良好的缺/厌氧条件，但随着污水的逐级渗滤，污水中的有机物被微生物逐级分解，导致渗入池体下部的污水C/N低，达不到反硝化菌对有机碳源的要求，导致TN去除率仅有10％～30％，不能达标排放，限制了该技术的进一步推广应用。不仅是人工快渗系统面临着污水低C/N比时脱氮效果差的问题，其他生物处理系统在污水C/N较低(C/N<3)时，传统的反硝化脱氮过程也将面临有机碳源不足的挑战。若要有效的改善低C/N比污水的脱氮效果，就必须解决反硝化过程碳源缺乏的问题。近年来，厌氧氨氧化工艺受到生物脱氮领域的高度关注，该工艺与全程硝化反硝化脱氮过程相比，硝化过程降低了氧耗，同时不需要外加碳源，既节约了成本，又不产生二次污染，可以有效解决传统生物脱氮中碳源不足的问题，逐渐成为了低C/N比污水脱氮领域的研究热点。厌氧氨氧化过程是以NO2--N为电子受体，在缺/厌氧条件下将电子供体NH4+-N转化为气态氮的过程，然而一般污水中所含的NO2--N浓度普遍较低，不能满足厌氧氨氧化的进水需求。厌氧氨氧化反应的化学计量方程式如下：NH4++1.32NO2-+0.066HCO3-+0.13H+→1.02N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.15N0.15+2.03H2O由上可知，基质NH4+-N和NO2--N的理论计量比为1:1.32，因此，将硝化反应控制停止在部分短程硝化阶段，即控制60％左右的NH4+-N氧化成NO2--N，使出水中NO2--N和NH4+-N的质量浓度比接近厌氧氨氧化的理论值1.32，是实现厌氧氨氧化高效脱氮的前提条件。专利201810444023.X公开了一种实现短程硝化的装置及其方法，通过在短程硝化阶段投加一定量的氯酸钾，诱导NO2--N积累，为后续的反硝化脱氮或厌氧氨氧化脱氮提供基础；专利201710225673.0公开了一种投加羟胺实现部分短程硝化-厌氧氨氧化的装置与方法，通过羟胺的添加可达到较好的NO2--N积累效果，实现部分短程硝化反应器的启动并维持较高的NO2--N积累；专利201811372714.X公开了一种使用联合抑制剂控制短程硝化的方法，在运行稳定的SBR或MBBR中，依照甲酸、联氨、联氨的方式重复添加，实现稳定的短程硝化。上述方法均采用一种或多种抑制剂投加实现短程硝化，但抑制剂对微生物具有毒性，投加不当时将使水体遭受二次污染。专利201510340540.9公开了一种利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法，采用15min好氧搅拌/15min缺氧搅拌的间歇曝气方式，第一阶段调控溶解氧为0.2～0.3mg/L运行30～60d；第二阶段调控溶解氧1.5～2.0mg/L运行30d后实现稳定的短程硝化；专利201410321168.2公开了一种快速短程硝化的启动方法，将污水加入SBR使污泥浓度为2500～3500mg/L，控制水温30±1℃、pH7.9～8.2，并调节溶解氧浓度和曝气时间可实现短程硝化。但是，这些方法都针对活性污泥体系，而人工快渗系统属于典型的生物膜体系，且属于固定床体系，没有专门的曝气充氧设备，上述这些方法并不适用于人工快渗系统。其次，污水在人工快渗系统内呈推流式运动过程中，污水水质逐级变化，单独依靠某种因素的调控，难以实现高效稳定的短程硝化。专利201610343798.9公开了一种基于弱磁场的污水亚硝化处理装置与方法，利用生物体带有生物电或磁性物质的特点，通过磁场增强了游离氨进入氨氧化细菌内部的速度，实现亚硝化启动；专利201510373241.5公开了一种利用恒定磁场处理低温高氨氮废水的装置及方法，利用磁场增加氨氧化反应速率，促进氨氧化菌富集，同时通过控制溶氧、pH、水力停留时间和污泥龄，实现了反应器在低温条件下高效进行亚硝化反应。这些方法均依托活性污泥体系，只是初步实现了污水的亚硝化，并未真正实现一体化高效脱氮，其次，处理对象均是针对高氨氮浓度废水，且活性污泥体系在进行污水处理过程中会产生剩余污泥，剩余污泥的排放和处理均会增加运行成本。专利201610428030.1公开了一种基于厌氧氨氧化型两段式人工快速渗滤系统及其启动方法，通过调节NO2--N初始浓度到16～40mg/L，NH4+-N浓度为14～34mg/L，在配水池内用恒温水浴加热棒将所配置的废水保持在30～40℃，并采用Na2CO3将所配置废水pH调到7.5～8.0，实现了厌氧氨氧化。然而，温度、pH等的调控无疑会增加操作复杂度和运行成本，这与人工快渗系统应具备操作简便、节约成本等特点是相悖的，且各种外源添加物的加入存在二次污染的可能性。同时，当进水水质波动和环境条件改变时，上述方法的稳定性将受到不同程度的影响。此外，要使部分短程硝化出水水质尽可能达到厌氧氨氧化需求，通常需要较长的启动和调控时间；而厌氧氨氧化菌生长速率缓慢，倍增时间长，细胞产率低，导致厌氧氨氧化的启动时间很长，且由于该类菌对环境条件十分敏感，运行稳定性较差，限制了该技术的推广应用。因此，实现部分短程硝化和厌氧氨氧化的快速启动也是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统及方法，该系统及方法可一体式实现部分短程硝化和厌氧氨氧化脱氮，具有所需启动时间短、脱氮效率高、不产剩余污泥、运行成本低、操作简便灵活、占地面积小、无二次污染等优点。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统，包括进水箱、人工快渗池一、人工快渗池二以及出水箱，所述人工快渗池一内设有磁场且由上至下依次设置布水区、碎石区一、滤料区一、碎石区二、隔板以及集水区，所述隔板设有出水口一，所述人工快渗池二由下至上依次设置碎石区三、滤料区二以及碎石区四，人工快渗池一插设于人工快渗池二中，且其底部通过碎石区三与人工快渗池二相连通；污水通过进水箱依次经过布水区、碎石区一、滤料区一、碎石区二、集水区、碎石区三、滤料区二以及碎石区四，再进入出水箱中。优选地，所述磁场设置于滤料区一处，由平行设置于人工快渗池一外部两侧的磁铁实现。优选地，所述滤料区一中心位置还设有磁场传感器，磁场传感器连接有磁场测定仪，所述磁铁为平板状或半圆弧状，磁铁的高度不低于滤料区一的高度，宽度不小于滤料区一的直径。优选地，所述滤料区一内的滤料在填充前采用好氧硝化污泥(混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS为4000～6000mg/L)进行接种，滤料区二内的滤料在填充前采用厌氧氨氧化污泥(混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS为5000～7000mg/L)进行接种。优选地，所述布水区、碎石区一、滤料区一、碎石区二、集水区的高度比为2～6：1：10～14：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统，其特征在于：包括进水箱(1)、人工快渗池一(5)、人工快渗池二(12)以及出水箱(17)，所述人工快渗池一(5)内设有磁场且由上至下依次设置布水区(6)、碎石区一(7)、滤料区一(8)、碎石区二(9)、隔板以及集水区(10)，所述隔板设有出水口一(11)，所述人工快渗池二(12)由下至上依次设置碎石区三(13)、滤料区二(14)以及碎石区四(15)，人工快渗池一(5)插设于人工快渗池二(12)中，且其底部通过碎石区三(13)与人工快渗池二(12)相连通；污水通过进水箱(1)依次经过布水区(6)、碎石区一(7)、滤料区一(8)、碎石区二(9)、集水区(10)、碎石区三(13)、滤料区二(14)以及碎石区四(15)，再进入出水箱(17)中。

【技术特征摘要】
1.一种用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统，其特征在于：包括进水箱(1)、人工快渗池一(5)、人工快渗池二(12)以及出水箱(17)，所述人工快渗池一(5)内设有磁场且由上至下依次设置布水区(6)、碎石区一(7)、滤料区一(8)、碎石区二(9)、隔板以及集水区(10)，所述隔板设有出水口一(11)，所述人工快渗池二(12)由下至上依次设置碎石区三(13)、滤料区二(14)以及碎石区四(15)，人工快渗池一(5)插设于人工快渗池二(12)中，且其底部通过碎石区三(13)与人工快渗池二(12)相连通；污水通过进水箱(1)依次经过布水区(6)、碎石区一(7)、滤料区一(8)、碎石区二(9)、集水区(10)、碎石区三(13)、滤料区二(14)以及碎石区四(15)，再进入出水箱(17)中。2.根据权利要求1所述的用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统，其特征在于：所述磁场设置于滤料区一(8)处，由平行设置于人工快渗池一(5)外两侧的磁铁(18)实现。3.根据权利要求2所述的用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统，其特征在于：所述滤料区一(8)中心位置还设有磁场传感器(19)，磁场传感器(19)连接有磁场测定仪(20)，所述磁铁(18)为平板状或半圆弧状，磁铁(18)的高度不低于滤料区一(8)的高度，宽度不小于滤料区一(8)的直径。4.根据权利要求1所述的用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统，其特征在于：所述滤料区一(8)内的滤料在填充前采用好氧硝化污泥进行接种，滤料区二(14)内的滤料在填充前采用厌氧氨氧化污泥进行接种。5.根据权利要求1所述的用于低C/N比污水高效脱氮的双池人工快渗系统，其特征在于：所述布水区(6)、碎石区一(7)、滤料区一(8)、碎石区二(9)、集水区(10)的高度比为2～6：1：10～14：1：10～14；布水区(6)和集水区(10)不做任何填充，碎石区一(7)和碎石区二(9)均采用粒径为5～10mm的碎石进行填充，滤料区一(8)采用天然河砂、海砂按照体积比3～8：1混合均匀后进行填充，天然河砂、海砂的粒径分别为0.25～0.5mm、0.15...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佼，陆一新，吴菊珍，李强林，唐丽，覃敏，李洋涛，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：四川,51