生物膜法兩級(jí)A/O脫氮系統(tǒng)及工藝的制作方法

本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種生物膜法兩級(jí)A/O脫氮系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)：

針對(duì)含氮濃度較高的廢水，如屠宰廢水、啤酒廢水、毛皮廢水及化工廢水等，需要經(jīng)脫氮處理，達(dá)標(biāo)后才能排放。傳統(tǒng)脫氮采用包括一個(gè)缺氧池和一個(gè)好氧池的A/O活性污泥池，污水經(jīng)缺氧池上部溢流口進(jìn)入到好氧池內(nèi)，發(fā)生含碳有機(jī)物氧化、含氮有機(jī)物氨化和氨氮消化等反應(yīng)；同時(shí)，好氧池中的混合液回流至缺氧池，混合液中所含的NO₃^--N與新鮮污水中所含的含碳有機(jī)物發(fā)生反硝化反應(yīng)，生成氮?dú)饷摮?，從而完成脫氮處理。但傳統(tǒng)脫氮工藝由于采用活性污泥法，生物池內(nèi)單位體積微生物量較少，因此，池容一般偏大、工程造價(jià)高、且脫氮效率偏低。此外，該工藝產(chǎn)生的污泥較多，容易形成新的污染源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種生物膜法兩級(jí)A/O脫氮系統(tǒng)及工藝，目的在于解決現(xiàn)有一級(jí)A/O活性污泥池池容偏大、脫氮效率偏低等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的生物膜法兩級(jí)A/O脫氮系統(tǒng)，包括A/O生物池，所述A/O生物池包括沿污水流向依次排列的一級(jí)缺氧池、一級(jí)好氧池、二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池，所述一級(jí)缺氧池的頂部溢流口與所述一級(jí)好氧池相連通，一級(jí)好氧池的頂部溢流口與所述二級(jí)缺氧池相連通，二級(jí)缺氧池的頂部溢流口與所述二級(jí)好氧池相連通；一級(jí)缺氧池底部連通有進(jìn)水管，二級(jí)好氧池底部連通有出水管，一級(jí)好氧池的溢流口位置處設(shè)置有回流泵，與所述回流泵相連通的回流管出口設(shè)置在一級(jí)缺氧池進(jìn)水口的上方位置處；所述一級(jí)缺氧池、一級(jí)好氧池、二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池內(nèi)分別設(shè)置有填充體積為68-72%的組合填料，一級(jí)缺氧池和二級(jí)缺氧池內(nèi)設(shè)置有攪拌器，一級(jí)好氧池和二級(jí)好氧池底部設(shè)置有盤式曝氣器；所述一級(jí)缺氧池的容積為一級(jí)缺氧池和一級(jí)好氧池總?cè)莘e的30-50%，所述二級(jí)缺氧池的容積為二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池總?cè)莘e的50-60%。

本發(fā)明所述的生物膜法兩級(jí)A/O脫氮工藝，具體為：

首先，總氮含量約為150-300mg/L的污水由一級(jí)缺氧池底部進(jìn)水管進(jìn)入，并從一級(jí)缺氧池頂部溢流進(jìn)入一級(jí)好氧池后與附著在一級(jí)好氧池內(nèi)組合填料上的硝化菌發(fā)生硝化作用；一級(jí)好氧池內(nèi)部分反應(yīng)混合液通過(guò)回流泵回流至一級(jí)缺氧池進(jìn)水口位置附近，回流混合液與附著在一級(jí)缺氧池內(nèi)組合填料上的反硝化菌、一級(jí)缺氧池內(nèi)的污水發(fā)生一次反硝化反應(yīng)，產(chǎn)生的氮?dú)怆S污水進(jìn)入一級(jí)好氧池并在一級(jí)好氧池底部盤式曝氣器的作用下吹釋而出，其中回流混合液和污水的回流比控制在100-400%；

然后，污水從一級(jí)好氧池頂部溢流進(jìn)入二級(jí)缺氧池內(nèi)，與附著在二級(jí)缺氧池內(nèi)組合填料上的反硝化菌發(fā)生二次反硝化作用后，從二級(jí)缺氧池頂部溢流進(jìn)入二級(jí)好氧池，二次反硝化產(chǎn)生的氮?dú)庠诙?jí)好氧池底部盤式曝氣器的作用下吹釋脫出，脫氮完畢的污水則通過(guò)二級(jí)好氧池底部出水管流出；

其中，污水在一級(jí)缺氧池和一級(jí)好氧池內(nèi)總的水力停留時(shí)間為T1，污水在二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池內(nèi)總的水力停留時(shí)間為T2，T1： T2=4:1，污水總脫氮率為70-90%。

為了進(jìn)一步提高脫氮率，可在第二缺氧池內(nèi)加投碳源，使來(lái)自一級(jí)好氧池內(nèi)的污水與附著在二級(jí)缺氧池內(nèi)組合填料上的反硝化菌反應(yīng)，進(jìn)一步提高脫氮率，隨后多余碳源隨污水進(jìn)入二級(jí)好氧池，并與附著在二級(jí)好氧池組合填料上的好氧菌發(fā)生氧化反應(yīng)后被去除。上述外加碳源一般為乙酸鈉、甲醇或醋酸等。

在本發(fā)明提供的生物膜法兩級(jí)A/O脫氮系統(tǒng)中，污水依次經(jīng)過(guò)一級(jí)缺氧池、一級(jí)好氧池、二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池進(jìn)行兩級(jí)A/O脫氮，通過(guò)合理設(shè)置回流管道和各脫氮池的體積比，有效提高了脫氮效率和碳源利用率；通過(guò)在各脫氮池內(nèi)設(shè)置組合填料，使微生物大量附著在填料上，提高了脫氮池的容積負(fù)荷、減小了池容，提高了微生物的耐沖擊負(fù)荷，有利于降低工程造價(jià)、提高脫氮效率；此外，在缺氧池內(nèi)設(shè)置攪拌器，提高污泥掛膜效果，使反應(yīng)物料充分接觸，有利于脫氮反應(yīng)的進(jìn)行，在好氧池內(nèi)設(shè)置盤式曝氣器，在滿足污水硝化的同時(shí)有利于生成氮?dú)獾拇党?。綜上所述，本發(fā)明所述的脫氮工藝脫氮效率高，運(yùn)行成本低，整體裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地較小，尤其適合處理總氮濃度較高的有機(jī)廢水。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中脫氮系統(tǒng)的頂面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中脫氮系統(tǒng)的底面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的脫氮工藝流程框圖。

其中，1-一級(jí)缺氧池，2-一級(jí)好氧池，3-二級(jí)缺氧池，4-二級(jí)好氧池，5-一級(jí)缺氧池進(jìn)水管，6-二級(jí)好氧池出水管，7-回流泵，8-回流管，9-組合填料，10-攪拌器，11-盤式曝氣器。

具體實(shí)施方式

如圖1-3所示，本發(fā)明所述的生物膜法兩級(jí)A/O脫氮系統(tǒng)的A/O生物池為串接相連的二級(jí)A/0生物池，包括沿污水流向依次排列的一級(jí)缺氧池1、一級(jí)好氧池2、二級(jí)缺氧池3和二級(jí)好氧池4，相鄰污泥池之間均通過(guò)上部溢流口相連通，即如圖3所示的，一級(jí)缺氧池1頂部設(shè)置有通向一級(jí)好氧池2的溢流口，一級(jí)好氧池2頂部設(shè)置有通向二級(jí)缺氧池3的溢流口，二級(jí)缺氧池3頂部設(shè)置有通向二級(jí)好氧池4的溢流口。如圖1所示，一級(jí)缺氧池1底部連通有進(jìn)水管5，二級(jí)好氧池4底部連通有出水管6，一級(jí)好氧池2的溢流口位置處設(shè)置有回流泵7，與回流泵7相連通的回流管8出口設(shè)置在一級(jí)缺氧池1進(jìn)水口的上方位置處。

如圖3所示，一級(jí)缺氧池1、一級(jí)好氧池2、二級(jí)缺氧池3和二級(jí)好氧池5內(nèi)分別設(shè)置有填充體積為68-72%的組合填料9。上述組合填料9為市售的適于生物膜法污水處理用填料，為了防止填料發(fā)生漂移和纏繞，填料懸掛繩上下兩端均固定在填料支架上。微生物大量附著在組合填料9上，其好氧泥齡和缺氧泥齡不再受池容的影響；同時(shí)，提高了脫氮池內(nèi)的微生物數(shù)量，增大了容積負(fù)荷，減小了池容，相對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法可降低約50%的生物池池容，對(duì)于高總氮工業(yè)廢水的脫氮有顯著的優(yōu)勢(shì)；此外，附著在組合填料上的微生物，能夠耐受流量較大、總氮濃度較高的污水沖擊負(fù)荷，具有良好的脫氮效果。因此，在一級(jí)缺氧池1和二級(jí)缺氧池3內(nèi)設(shè)置有攪拌器10（見(jiàn)圖1、2），以此提高污水和微生物的接觸面積，提高反硝化反應(yīng)的效率；并在一級(jí)好氧池2和二級(jí)好氧池4底部設(shè)置有盤式曝氣器11（見(jiàn)圖2、3），在滿足污水硝化的同時(shí)加快氮?dú)獾拇滇屗俣?。為了加?qiáng)盤式曝氣器11的曝氣效果，其曝氣頭與組合填料9底部至少相距800mm。

本發(fā)明所述的生物膜法兩級(jí)A/O脫氮工藝，主要用于處理總氮含量為150-300mg/L的工業(yè)污水。

具體地，如圖4所示，污水先由一級(jí)缺氧池1底部進(jìn)水管5進(jìn)入，并從一級(jí)缺氧池1頂部溢流進(jìn)入一級(jí)好氧池2后與附著在一級(jí)好氧池2內(nèi)組合填料上的硝化菌發(fā)生硝化作用。同時(shí)，第一好氧池2內(nèi)的部分混合液通過(guò)回流泵7回流至第一缺氧池1進(jìn)水口位置附近，回流混合液中的NO₃^--N與附著在一級(jí)缺氧池1內(nèi)組合填料上的反硝化菌、一級(jí)缺氧池1原污水中的碳源物質(zhì)（即含碳有機(jī)物）在第一缺氧池1中進(jìn)行一次反硝化反應(yīng)。在一次反硝化反應(yīng)中生成的氮?dú)怆S污水進(jìn)入一級(jí)好氧池2并在一級(jí)好氧池3底部盤式曝氣器的作用下吹釋而出。

然后，污水從一級(jí)好氧池2頂部溢流進(jìn)入二級(jí)缺氧池3內(nèi)，與附著在二級(jí)缺氧池3內(nèi)組合填料上的反硝化菌發(fā)生二次反硝化反應(yīng)后，從二級(jí)缺氧池3頂部溢流進(jìn)入二級(jí)好氧池4，二次反硝化產(chǎn)生的氮?dú)庠诙?jí)好氧池4底部盤式曝氣器的作用下吹釋脫出，脫氮完畢的污水則通過(guò)二級(jí)好氧池4底部出水管6流出。

由于一次反硝化反應(yīng)時(shí)，污水中所含的碳源大部分已被消耗，在二級(jí)缺氧池3內(nèi)發(fā)生二次反硝化反應(yīng)，主要利用反硝化菌自身所儲(chǔ)存的內(nèi)源代謝物質(zhì)作為反硝化反應(yīng)的碳源，其數(shù)量有限，因此，若需進(jìn)一步提高系統(tǒng)的脫氮率，可在第二缺氧池3內(nèi)投加乙酸鈉、甲醇或醋酸等外部碳源，促進(jìn)二次反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)一步去除污水中的總氮。二次反硝化反應(yīng)后多余的碳源則通與二級(jí)好氧池4內(nèi)組合填料上附著的好氧菌發(fā)生氧化分解反應(yīng)去除。

上述在一級(jí)脫氮裝置中設(shè)置的回流管路，使一級(jí)好氧池2內(nèi)的泥水混合液回流與一級(jí)缺氧池1內(nèi)的污水發(fā)生的反硝化反應(yīng)，能夠充分利用碳源，減少外加碳源的投入，降低運(yùn)行成本。本發(fā)明中，回流混合液和污水的回流比控制在100-400%最為適宜。

本發(fā)明的二級(jí)脫氮工藝中，當(dāng)對(duì)污水的混合液內(nèi)回流量、污水在各缺氧池及好氧池中的停留時(shí)間，以及一級(jí)A/O生物池容積占整個(gè)脫氮系統(tǒng)A/O生物池總?cè)莘e的比例進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，可有效提高系統(tǒng)整體的脫氮效率。通過(guò)理論設(shè)計(jì)和大量實(shí)驗(yàn)修正后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一級(jí)缺氧池1的容積為一級(jí)缺氧池1和一級(jí)好氧池2總?cè)莘e的30-50%，二級(jí)缺氧池3的容積為二級(jí)缺氧池3和二級(jí)好氧池4總?cè)莘e的50-60%，T1：T2=4:1時(shí)，系統(tǒng)的脫氮效率最好，可以達(dá)到70-90%的脫氮率。其中，T1為污水在一級(jí)缺氧池和一級(jí)好氧池內(nèi)總的水力停留時(shí)間，T2為污水在二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池內(nèi)總的水力停留時(shí)間。

實(shí)施例1：

某屠宰及肉類加工廠的廢水工程中每條生物膜法兩級(jí)A/O脫氮系統(tǒng)均包括一級(jí)缺氧池、一級(jí)好氧池、二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池，每條脫氮線的生物池池容分別是一級(jí)缺氧池593m³、一級(jí)好氧池2184m³、二級(jí)缺氧池333m³和二級(jí)好氧池354m³，其內(nèi)均填充有組合填料?150×80mm，組合填料的體積分別為一級(jí)缺氧池415m³、一級(jí)好氧池1530m³、二級(jí)缺氧池233m³和二級(jí)好氧池250m³，一級(jí)好氧池內(nèi)設(shè)置有通往一級(jí)缺氧池的回流管。一級(jí)缺氧池進(jìn)水中BOD5≤2000mg/L，CODCr ≤4000mg/ L，TN≤250mg/L，進(jìn)水量為10000m³/d，進(jìn)行上述生物膜法兩級(jí)A/O脫氮處理時(shí)，T1：T2=4:1，一級(jí)好氧池的回流混合液與污水的回流比為300%，二級(jí)好氧池出水總氮約35~45mg/L。

本發(fā)明總體工藝簡(jiǎn)單，脫氮效率高、池容小，運(yùn)行方便可靠，裝置工程造價(jià)低。本發(fā)明的脫氮池內(nèi)部設(shè)置了固定式的組合填料，能夠積累大量微生物，使脫氮池具有較高的容積負(fù)荷及耐沖擊負(fù)荷能力，具有較高的可靠性；本發(fā)明脫氮池的污泥掛膜效果好，污泥濃度高，泥水混合均勻，無(wú)需污泥回流且污泥產(chǎn)量低；尤其適合處理進(jìn)水總氮濃度高、C/N比較低的廢水，能夠滿足大中小型工業(yè)廢水脫氮的使用要求。