一种高效深度脱氮新工艺及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高效深度脱氮新工艺及其系统。本发明专利技术在现有AAO工艺后耦合增加固相碳源反硝化池和惰性填料反硝化池，构成AA0+AA组合工艺。在现有AAO工艺后耦合增加混合填料反硝化池，构成AA0+A组合工艺。本发明专利技术工艺可以满足在不置换现有污水处理设施基础上，另外增加两个反应池，即可满足国内目前最高的标准要求。本工艺可有效控制出水COD和TN分别低于40mg/L和10mg/L，满足国内目前最高的标准要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高效深度脱氮新工艺及其系统
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种高效深度脱氮新工艺及其系统，具体是在典型的AAO(厌氧-缺氧-好氧)工艺流程中嵌入了两个反硝化反应模块的厌氧-缺氧-好氧-厌氧(固相碳源反硝化反应模块)-厌氧(惰性填料反硝化模块)即AAO+AA的新工艺，或在典型的AAO工艺流程中嵌入了1个混合填料反硝化反应模块的AAO+A新工艺。
技术介绍
近十几年来，随着国家对水环境的日益重视，解决水体富营养化问题已被列入了国家及地方政府的议事日程，从国家到地方相继出台了新的污水排放标准(国标和地标)，大幅度提高了相关指标，以期达到控制污染源排放、实现绿水青山的目的。作为反映水体富营养化主要指标的总氮是硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮与有机氮的总称。水中的氨氮在氧和好氧菌群的作用下可以生成亚硝酸盐，并进一步形成硝酸盐，同时水中的硝酸盐和亚硝酸盐也可以在厌氧条件下在微生物作用下转化为氮气。无机氮中的氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是全国七大水系中出现频率最高的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。国家相关部门很早就注意到氨氮的危害性，氨氮已成为继COD后的全国主要水污染物排放的约束性指标。与氨氮相比，水体中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量超标，也同样会使水环境质量恶化，还对人类以及动、植物有严重危害作用。饮用水中的NO3-和NO2-的含量过高，能引起变形血色素症，变形血色素会破坏红血球的载氧能力，引起人体严重缺氧而导致死亡。同时，饮用NO3-和NO2-的含量过高的水，可使得肝癌、食管癌、胃癌的发病率增高，但是，由于历史原因，在老的国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中缺少总氮控制项目，因此给行业造成一种误解，从设计到运维都认为排水氨氮达标即可，而对出水总氮指标未做控制。在过去的污水好氧处理工艺中，只是将氨氮转化成硝酸盐氮排放，但总氮含量并未降低、脱除，无法减轻水体富营养化等环境问题，对环境的影响依然存在，并未达到无害化处理效果。只有通过进一步的反硝化处理，将硝态氮通过生化反应生成无害的氮气(N2)，从水中逸出，才能最终实现氨氮的无害处理。为改变这一状况，国家环保总局批准了新的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)，规定城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准(总氮指标15mg/L，在北京、浙江、江苏、安徽等地的地方标准中，已将该指标提升到10-12mg/L)，而不是原来的一级B标准(20mg/L)。标准的修改进一步提高了污水排放对总氮的要求，尤其是在敏感的湖、库等封闭或半封闭水域。这不仅体现了国家对改善环境，保护水源、治理污染的重大决心，更说明了总氮排放已经引起了国家相关部门的高度重视。要实现这一宏伟的目标，全国的很多城镇污水处理厂都面临提标改造，由传统的二级排放标准提高到一级A标准或者更高标准。在各项指标中，难度最大的就是总氮的去除标准的提高。目前我国现有城镇污水处理厂主流工艺中大量采用AAO工艺(A2/O工艺，Anaerobic-Anoxic-Oxic，厌氧-缺氧-好氧)，具有同步脱氮除磷的效果，可用于二级污水处理或三级污水处理，后续增加深度处理后，可作为中水回用。典型的AAO工艺流程如图1所示。其基本流程如下：污水与回流污泥先进入厌氧池1(DO<0.2mg/L)完全混合，经一定时间(1～2h)的厌氧分解，去除部分生化需氧量BOD，使部分含氮化合物转化成N2(反硝化作用)而释放，回流污泥中的聚磷微生物(聚磷菌等)释放出磷，满足细菌对磷的需求。然后污水流入缺氧池(DO<＝0.5mg/L)，池中的反硝化细菌以污水中的含碳有机物为碳源，将好氧池内通过内循环回流进来的硝酸根还原为N2而释放。随后，污水流入好氧池(DO，2-4mg/L)，水中的NH3-N(氨氮)进行硝化反应生成硝酸根，同时水中的有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内，经沉淀池分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。该工艺通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和微生物菌群种类的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。在各种同时脱氮、除磷、去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。但其主要的缺陷是在内循环量一定的条件下，脱氮效果很难再进一步提高，一般出水的总氮只能达到国标一级B或一级A水平，难以满足日趋严格的总氮和总磷排放要求，因此，必须进行必要的技术改造来提升总氮的去除效果。由于缺乏相关技术支撑和资金原因，目前全国绝大部分的污水排放指标事实上并未严格按国家或地方标准贯彻实施，其中总氮指标要真正低成本地实现达标排放，具有很大困难，国内外都没有非常成熟的解决方案。近期的专利号为2018110530394《一种AAO工艺路线》的技术也只是研究将常规的平面布局的AAO工艺改变为立体布局，其目的是为了降低设备投资费用，减少占地面积，降低运维能耗，但仍没有改变AAO工艺的基本技术属性，没有提升去除总氮含量的能力。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对现有AAO工艺的不足，采用两个高效反硝化模块，其中包括一个填充了可在污水中完全生物降解的固相碳源反硝化反应模块和一个填充了惰性填料的反硝化反应模块，并与典型的AAO工艺耦合，提供一种新型AA0+AA组合工艺，以实现污水的深度脱氮，并充分利用固相碳源降解产生的COD，降低总氮去除成本。本工艺可有效控制出水COD和TN分别低于40mg/L和10mg/L，满足国内目前最高的标准要求。本专利技术所述的在AAO工艺流程上增加的两个反硝化反应模块，尤其是固相碳源反硝化反应模块，在流程中的位置对TN、COD等的去除率和处理成本具有重要的意义，其放置次序将极大地影响出水的COD和TN指标，是本专利技术所述工艺流程的核心内容。本专利技术工艺系统主要包括厌氧池、缺氧池、好氧池、固相碳源反硝化反应池、惰性填料反硝化反应池、沉淀池。厌氧池的出水口接缺氧池的进水口，缺氧池的出水口接好氧池的进水口，好氧池的出水口接固相碳源反硝化反应池的进水口,固相碳源反硝化反应池的出水口接惰性填料反硝化反应池的进水口，惰性填料反硝化反应池的出水口接沉淀池；好氧池的回水接至缺氧池，固相碳源反硝化反应池和惰性填料反硝化反应池的污泥出口分别接至沉淀池，沉淀池的污泥根据工艺要求，部分回流至厌氧池，部分排出系统。所述的固相碳源反硝化反应池中固相碳源材料包括了各种不溶于水、可被污水中的微生物完全降解的生物或化学合成聚合物(如聚羟基脂肪酸酯PHA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚乳酸PLA等)、各种天然高分子材料(如各种植物秸秆、纯纤维素、改性淀粉等)以及上述材料的共混物。其应用形态包括各种立体形状，如颗粒状、棒状、细丝状，或其它具有各种立体空间结构的形状。作为优选，固相碳源材料为聚羟基脂肪酸PHA，具有如下结构通式：式中：R1为H或甲基CH3或乙基C2H5或丙基C3H7；R2为H或甲基CH3或乙基C2H5或丙基C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污水处理高效深度脱氮工艺，为AAO+AA工艺，其特征在于具体是在现有典型AAO工艺后耦合增加两次厌氧；两次厌氧先后依次分别是采用固相碳源反硝化反应池、惰性填料反硝化反应池进行；其中固相碳源反硝化反应池中的填料为可生物降解的固相碳源。/n

【技术特征摘要】
1.一种污水处理高效深度脱氮工艺，为AAO+AA工艺，其特征在于具体是在现有典型AAO工艺后耦合增加两次厌氧；两次厌氧先后依次分别是采用固相碳源反硝化反应池、惰性填料反硝化反应池进行；其中固相碳源反硝化反应池中的填料为可生物降解的固相碳源。


2.如权利要求1所述的一种污水处理高效深度脱氮工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
步骤一、污水与回流污泥进入厌氧池完全混合，经厌氧池中微生物的分解，去除部分BOD，将大分子的有机物分解成小分子的碳源，并使部分含氮化合物转化成N2而释放，回流污泥中的聚磷微生物释放出磷，满足细菌对磷的需求；
步骤二、步骤一处理后的污水流入缺氧池，池中的反硝化细菌以污水中的低分子有机物为碳源，将好氧池内通过内循环回流进来的硝酸根还原为N2而释放；
步骤三、步骤二处理后的污水流入好氧池，水中的NH3-N(氨氮)进行硝化反应生成硝酸根，水中的有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内；出水分为两路：一路出水中含大部分的硝态氮随着内循环回流至缺氧池中，另一路出水带出的硝态氮进入到固相反硝化反应模块；
步骤四、步骤三处理后的出水带出的硝态氮在固相反硝化反应模块中被附着在固相碳源表面的高效生物膜还原为氮气释放至大气，富磷污泥在下部沉淀分离，用泵输送至沉淀池；
步骤五、步骤四处理后排出的水进入惰性填料反硝化反应池，通过惰性填料上的微生物膜进一步消化水中的COD，并实现深度脱氮，富磷污泥在下部沉淀分离，用泵输送至沉淀池，分离根据工艺要求后以污泥的形式从系统中排出，部分回流至厌氧池，部分排出系统。


3.一种污水处理高效深度脱氮装置，其特征在于厌氧池、缺氧池、好氧池、固相碳源反硝化反应池、惰性填料反硝化反应池、沉淀池；厌氧池的出水口接缺氧池的进水口，缺氧池的出水口接好氧池的进水口，好氧池的出水口接固相碳源反硝化反应池的进水口,固相碳源反硝化反应池的出水口接惰性填料反硝化反应池的进水口，惰性填料反硝化反应池的出水口接沉淀池；好氧池的回水接至缺氧池，固相碳源反硝化反应池和惰性填料反硝化反应池的污泥出口分别接至沉淀池，沉淀池的污泥根据工艺要求，部分回流至厌氧池，部分排出系统；其中固相碳源反硝化反应池中的填料为可生物降解的固相碳源。


4.一种污水处理高效深度脱氮工艺，为AAO+A工艺，其特征在于具体是在现有典型AAO工艺后耦合增加一次厌氧；该次厌氧采用混合填料反硝化反应池进行；其中混合填料反硝化反应池中的填料为可生物降解的固相碳源和惰性填料混合物。


5.如权利要求1所述的一种污水处理高效深度脱氮工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
步骤一、污水与回流污泥进入厌氧池完全混合，经厌氧池中微生物的分解，去除部分BOD，将大分子的有机物分解成小分子的碳源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学军，文鹏，朱世扬，徐佳雄，李瑞瑞，何其昌，赵欣园，
申请(专利权)人：浙江英玛特生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33