一种用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统，包括填埋气进气管、强化硝化池(IN池)、脱氧器、强化反硝化池(ID池)和沉淀池；IN池采用填埋气曝气，ID池采用经脱氧器脱除氧气的填埋气进行曝气；IN池中的IN池曝气管伸入池内长度为池长的2/3；IN池和ID池由分隔墙分隔开，分隔墙距池底距离为池高的1/5；IN池中填埋气和空气的混合比介于2∶1～4∶1之间；IN池气内循环的气体比例为50％～80％；ID池气体内循环的气体比例为70％-90％；IN池和ID池中微生物的预驯化时间介于3-5d之间。本发明专利技术具有脱氮效率高，处理效果稳定，工艺流程简单，处理构筑物和设备较少，基建和运行成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统
本专利技术涉及水处理
的一种强化生物作用效能的系统，更具体的说，是一种用于强化后置反硝化脱氮作用的系统(IN-ID系统)。
技术介绍
后置反硝化脱氮工艺又称为单级生物脱氮工艺(如图1所示)。有机污染物的去除和氨化过程、硝化反应在同一反应器(曝气池)中进行，从该反应器流出的混合液不经沉淀，直接进入缺氧池，进行反硝化。该工艺流程简单，处理构筑物和设备较少，克服了多级生物脱氮系统的常见缺点。但仍存在后置反硝化所固有的缺点，即硝化过程可能碱度不足，反硝化过程碳源不足，且整体工艺脱氮效率不及前置缺氧-好氧(A/O)脱氮工艺和缺氧好氧分段进水脱氮工艺，除此之外，其也存在生物处理工艺的常见弊端，即受温度影响较大，如冬季运行时处理效率大大降低。填埋气(LFG)主要是填埋垃圾中可生物降解有机物在微生物作用下的产物。主要成分为甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)等，所占比例分别为45％～60％、40％～60％、2％～5％、0.1％～1.0％。甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)作为两种最重要的温室气体，是填埋场温室气体减排的主要研究对象。目前，填埋气体(LFG)收集系统和覆盖土生物氧化是填埋航温室气体减排的主要手段，覆盖土生物氧化通过在垃圾表面覆盖土壤层，通过土壤微生物氧化减少温室气体释放，但其减排能力有限，且受气象条件影响很大；填埋气收集系统通过布设在场内的管道对气体进行收集和汇集，受气象条件影响较小，但填埋气组分较多，限制了其在回收再利用中的使用价值。微生物的硝化和反硝化作用是生物脱氮的核心过程。硝化作用是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程。反硝化作用也称脱氮作用，是指反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程研究表明：1)NH4+和CH4的正四面体分子结构类似，分子量相近，而且甲烷单氧化酶和氨单氧化酶在结构上也极为相似，故氨氧化菌和甲烷氧化菌都可以氧化NH4+，且甲烷氧化菌以CH4作为能源和碳源；2)CH4厌氧氧化是缺氧环境中重要的生化反应，NO2-或NO3-同样可作为CH4厌氧氧化的电子受体，用化学方程式可以表述为：5CH4+8NO3-+8H+→5CO2+4N2+14H2O(1)(G°’＝-765kJmol-1CH4)3CH4+8NO2-+8H+→3CO2+4N2+10H2O(2)(G°’＝-928kJmol-1CH4)但是，现有的有后置反硝化脱氮工艺存在反硝化过程碳源不足，整体工艺脱氮效率相对较低，且难以进一步提高，冬季低温条件下运行处理效率低等问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统(IN-ID系统)，对于城市生活污水，其TN去除率较常规后置反硝化脱氮工艺提高了25％～37％；对于畜禽废水，其TN去除率较常规后置反硝化脱氮工艺提高了34％～41％；脱氮效果接近缺氧-好氧(A/O)脱氮工艺和缺氧-好氧分段进水脱氮工艺。采用本系统强化后的后置反硝化脱氮工艺具有脱氮效率高，处理效果稳定，工艺流程简单，处理构筑物和设备较少，基建和运行成本低等特点。为了实现上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统，包括：填埋气进气管1、强化硝化池(IN池)2、脱氧器3、强化反硝化池(ID池)4以及沉淀池5；强化硝化池2和强化反硝化池4形成反应区，且强化硝化池2和强化反硝化池4底部连通，并分别布设曝气管18，曝气管18的管道上均布有曝气头9；强化硝化池2的顶部设置IN池气体内循环管6和IN池排气管14，强化反硝化池4的顶部设置ID池气体内外循环管11，其中IN池气体内循环管6上配置有IN池气体内循环泵19，ID池气体内外循环管11上配置有ID池气体内循环泵20和ID池气体外循环泵13；脱氧器3通过脱氧进气管12分别与填埋气进气管1及ID池气体内外循环管11连接；填埋气进气管上连接有IN池气体内循环管6、空气进气管10及脱氧进气管12；沉淀池6通过连接管17与强化反硝化池4连接，沉淀池6的污泥通过污泥回流管8回流到强化硝化池2。优选地，所述强化硝化池2和强化反硝化池4中曝气所采用的气体均为填埋气，其中，进入强化反硝化池4的填埋气经过脱氧器3进行脱氧处理。优选地，所述脱氧器3包括电炉丝21和铜丝网22，通过电炉丝21产热形成高温并加热铜丝网22，填埋气经过灼热的铜丝网22后脱氧。优选地，所述强化硝化池2和强化反硝化池4之间通过分隔墙38分隔开优选地，强化硝化池2的IN池曝气管37伸入池内长度为强化硝化池2池长的2/3；分隔墙38距池底距离为池高的1/5。优选地，所述强化硝化池2中填埋气和空气的混合比介于2∶1～4∶1之间；IN池气体内循环管6中内循环的气体比例为50％～80％；ID池内外循环管11中气体内循环的气体比例为70％-90％。优选地，所述强化硝化池2和强化反硝化池4均采用间歇式曝气方式，曝气周期为12h。优选地，所述强化硝化池2一个周期内的曝气过程为：(一)填埋气和空气的混合气曝气50min，静置10min，该过程持续时间为1h；(二)回流气循环曝气与空气曝气共进行50min，静置10min，曝气和静置交替进行，该过程持续时间为11h。优选地，所述强化反硝化池4一个周期内的曝气过程为：脱氧后的填埋气曝气50min，静置10min，曝气和静置交替进行，该过程持续时间为12h。优选地，强化硝化池2和强化反硝化池4中污泥的预驯化时间介于3-5d之间。本专利技术提供的用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统，其工作过程包括如下步骤：(一)预驯化阶段：在原有污泥的基础上，原水经进水管7进入强化硝化池IN池，达到一定体积V1后，停止进水，同时开启阀门l36、阀门g31、阀门h32和阀门i33，IN池2和ID池4经3-5d驯化后即可进入处理阶段，驯化阶段曝气采用间歇式。IN池2一个周期内的曝气流程为：①填埋气、空气混合气曝气50min，静置10min，该过程持续时间为1h；②回流气循环曝气、空气同时曝气50min，静置10min，曝气和静置交换进行，该过程持续时间为11h；ID池4一个周期内的曝气流程为：填埋气脱氧曝气50min，静置10min，曝气和静置交换进行，该过程持续时间为12h。驯化结束后，(二)处理阶段：1.经过预驯化阶段后，原水以一定流量q1经进水管7进入强化硝化池IN池，同时开启阀门l36、阀门g31、阀门h32、阀门i33和阀门j34进行曝气，一部分填埋气经填埋气进气管1按一定流量Q1进入IN池2，并由曝气头9均布进气；另一部分填埋气经脱氧进气管12进入脱氧器3，填埋气中的氧气与灼热的铜网22反应从而脱掉其中的氧气，这一过程依靠电炉丝21进行加热，加热后的温度保持在400～500℃，经脱氧的填埋气通过ID池曝气管18进入ID池4，同样依靠曝气头9均布进气；2.IN池2一个周期内的曝气流程为：①填埋气、空气混合气曝气50min，静置10min，该过程持续时间为1h，阀门j34和阀门l36曝气时开启，静置时关闭，填埋气和空气的混合比介于2∶1～4∶1之间；②回流气循环曝气、空气同时曝气50min，静置10min，曝气和静置交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统，包括：填埋气进气管(1)、强化硝化池(2)、脱氧器(3)、强化反硝化池(4)以及沉淀池(5)；其特征在于：强化硝化池(2)和强化反硝化池(4)形成反应区，且强化硝化池(2)和强化反硝化池(4)底部连通，并分别布设曝气管(18)，曝气管(18)的管道上均布有曝气头(9)；强化硝化池(2)的顶部设置IN池气体内循环管(6)和IN池排气管(14)，强化反硝化池(4)的顶部设置ID池气体内外循环管(11)，其中IN池气体内循环管(6)上配置有IN池气体内循环泵(19)，ID池气体内外循环管(11)上配置有ID池气体内循环泵(20)和ID池气体外循环泵(13)；脱氧器(3)通过脱氧进气管(12)分别与填埋气进气管(1)及ID池气体内外循环管(11)连接；填埋气进气管上连接有IN池气体内循环管(6)、空气进气管(10)及脱氧进气管(12)；沉淀池(6)通过连接管(17)与强化反硝化池(4)连接，沉淀池(6)的污泥通过污泥回流管(8)回流到强化硝化池(2)。

【技术特征摘要】
1.一种用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统，包括：填埋气进气管(1)、强化硝化池(2)、脱氧器(3)、强化反硝化池(4)以及沉淀池(5)；其特征在于：强化硝化池(2)和强化反硝化池(4)形成反应区，且强化硝化池(2)和强化反硝化池(4)底部连通，并分别布设曝气管(18)，曝气管(18)的管道上均布有曝气头(9)；强化硝化池(2)的顶部设置IN池气体内循环管(6)和IN池排气管(14)，强化反硝化池(4)的顶部设置ID池气体内外循环管(11)，其中IN池气体内循环管(6)上配置有IN池气体内循环泵(19)，ID池气体内外循环管(11)上配置有ID池气体内循环泵(20)和ID池气体外循环泵(13)；脱氧器(3)通过脱氧进气管(12)分别与填埋气进气管(1)及ID池气体内外循环管(11)连接；填埋气进气管上连接有IN池气体内循环管(6)、空气进气管(10)及脱氧进气管(12)；沉淀池(5)通过连接管(17)与强化反硝化池(4)连接，沉淀池(5)的污泥通过污泥回流管(8)回流到强化硝化池(2)；所述强化硝化池(2)和强化反硝化池(4)中曝气所采用的气体均为填埋气，其中，进入强化反硝化池(4)的填埋气经过脱氧器(3)进行脱氧处理。2.根据权利要求1所述的用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统，其特征在于：脱氧器(3)包括电炉丝(21)和铜丝网(22)，通过电炉丝(21)产热形成高温并加热铜丝网(22)，填埋气经过灼热的铜丝网(22)后脱氧。3.根据权利要求1所述的用于强化后置反硝化脱氮工艺的系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴睿，彭禹，洪超，陈丹，杨昉婧，李道进，沈明霞，
申请(专利权)人：环境保护部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32