分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化系统及工艺

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化系统及工艺。

背景技术

随着环境的额外与国家对于污水排放标准的不断提高，污水厂对水质各项指标的去除率和方法改进的要求也越来越高。生活中，由于氨氮肥料的大量使用以及含氮废水的大量排放导致了严重的水体富营养化问题，使得氨氮污废水的处理成为水污染方面亟待解决的紧迫问题之一。传统的污水脱氮工艺虽理论成熟，处理下过明显，但反硝化阶段需要投入大量的碳源，操作管理较为不便，造成其运行成本较高，同时由于硝化细菌的世代时间较长，需要较长的污泥停留时间等，其占地面积大，导致其需要较高的基础建设投资。多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化的工艺和设备则在一定程度上克服了传统脱氮工艺的缺点，利用短程硝化与反硝化方法减少了碳源的投加量，缩短了工艺反应时间，工艺流程也得到了较大程度的简化，人工管理方便，对高浓度的氨废水具有较强的抗负荷能力，具有着重要的现实意义。

发明内容

针对传统的氨氮处理处理设备和方法，本发明的目的在于提供一种分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化系统及工艺，用于生活污水处理，其采用了多相厌氧反应器（第三代厌氧反应器—ABR厌氧反应器）与生物接触氧化以及循环式活性污泥法的联合工艺对污水进行短程硝化与反硝化处理。

短程硝化反硝化的基本原理是反应器内，在有氧条件下利用亚硝化细菌将氨氧化成为NO2-；然后在缺氧条件下，以有机物为电子供体，将亚硝酸盐反硝化，生成N

为了达到上述目的，本发明的解决方案为：

一种分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化系统，包括依次连接的原水调节池、ABR反应池、生物接触氧化池、CASS池和出水调节池。

进一步地，所述原水调节池配有用于拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物的细格栅，起到调节原水水量的作用。

进一步地，所述ABR反应池共有3个隔室，每个隔室包括了一个上流区与一个下流区，下流区和上流区中部设有生物填料，底部折流板的折板导向角为45°，每个隔室底部均设有放空管，顶部设有操作口，且顶部与尾气收集设备相连；来自于生物接触氧化池的混合回流液在ABR厌氧反应器内发生厌氧氨氧化，即在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝酸根为电子受体，将铵根离子转化为氮气，其脱氮过程如下；整体工艺的运行，更加接近于推流式，系统具有更高的去除率以及更好的出水水质。

进一步地，所述生物接触氧化池包括圆柱形反应器本体，中部设有好氧反应区和缺氧反应区，所述池内填有一定密度的生物填料，并且池底配有曝气装置，并与排气装置相连，从池底通入空气对进入的混合液进行曝气，污水浸没全部的填料并与填料上的生物膜进行广泛的接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能作用下，去除污水中的有机物。并控制生物接触氧化池的系统温度处于较高的温度之下和控制其污泥龄，以利用硝化菌和亚硝化菌的在不同温度下的生长速率，对硝化菌的生长进行抑制，将硝酸菌从反应器中淘洗出去，从而控制氨氧化于亚硝化阶段。

进一步地，所述生物接触氧化池设有混合液回流管与原水调节池的出水管道相连。

进一步地，所述CASS池为循环式活性污泥反应器，由3个分区组成：第一区：生物选择器、第二区和第三区：主反应区；第一区设置在CASS池前端，从主反应区回流的污泥和进水在此混合；第二区起到辅助厌氧或兼氧条件下的生物选择功能，同时具有对进水水质水量进行调节的作用；第三区则是通过池底的曝气系统对污水进行充氧后，去除污水中的有机物，第三区与集水装置中间设有滗水装置，在此工艺中，作为彻底氧化残余亚硝酸盐并消除其毒性、保证出水质量的最后保证。

进一步地，所述生物接触氧化池的曝气装置和CASS池底部的曝气系统分别与充气泵相连，所述短程硝化反硝化系统与外部电源电性连接。

进一步地，所述出水调节池内置自动提升泵，用于将用户或污水厂的符合排放标准的处理水排出到城市污水管网或受纳水体。

本发明还公开了一种分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化工艺，包括以下步骤：污水进入原水调节池经细格栅拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，同时调节原水水量，然后通过提升泵进入到ABR反应池中，与同时来自于生物接触氧化池的回流液进行混合，在ABR反应器中发生厌氧氨氧化反应，产生的氮气经反应器顶部排除，同时会产生硝酸根；聚磷菌利用进水的有机物进行磷的释放以及能量的贮存，再次，混合液进入生物接触氧化池，去除污水中的有机物并使聚磷菌过量的吸收水中的磷，并通过剩余污泥的排放达到去除污水中磷的目的，再次，含有少量亚硝酸根、硝酸根和磷的混合液进入CASS池，完成混合液水质的进一步净化，最后，处理水进入出水调节池，通过提升泵排出到城市污水管网或自然收纳水体，完成整个污水处理过程。

有益效果：

（1）短程硝化与反硝化与传统的全程硝化反硝化相比，可减少25%的硝化需氧量和40%的反硝化碳源；

（2）可以减少后续设备的污泥产出并缩减了反应时间，同时硝化速率有所提升，从而减少设备体积，节约占地面积；

（3）硝化过程中生成了一定量的酸，与反硝化过程中的碱进行中和，减少了碱的投加量，节省了运行费用；

（4）工艺过程得到了较大程度上的简化，运行管理方便，适宜处理较高浓度的氨废水，垃圾渗滤液和作为城市污水二次处理工艺。

附图说明

图1为本发明的分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化工艺流程图；

图2为本发明的分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化系统示意图；

图3为本发明的ABR反应池的结构图；

图4为本发明的生物接触氧化池的结构图；

图5为本发明的CASS池的结构图；

图中：1-原水调节池、2-ABR反应池、201-放空管、202-操作口、203-下流区、204-上流区、205-折流板、206-生物填料、207-尾气收集设备、3-生物接触氧化池、301-曝气装置、302-好氧反应区、303-缺氧反应区、304-出水区、305-排气装置、306-圆柱形反应器本体、4-CASS池、401-第一区、402-第二区、403-第三区、404-曝气系统、405-滗水装置、406-集水装置、5-出水调节池、6混合液回流管、7-充气泵。

具体实施方式

为了进一步解释本发明技术方案，通过下面具体实施例来对本发明进行详细说明：

一种分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化系统，包括依次连接的原水调节池、ABR反应池、生物接触氧化池、CASS池和出水调节池。

本实施例中，所述原水调节池配有用于拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物的细格栅，起到调节原水水量的作用。

本实施例中，所述ABR反应池共有3个隔室，每个隔室包括了一个上流区204与一个下流区203，下流区203和上流区204中部设有生物填料206，底部折流板205的折板导向角为45°，每个隔室底部均设有放空201管，顶部设有操作口202，且顶部与尾气收集设备207相连；来自于生物接触氧化池的混合回流液在ABR厌氧反应器内发生厌氧氨氧化，即在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝酸根为电子受体，将铵根离子转化为氮气，其脱氮过程如下；整体工艺的运行，更加接近于推流式，系统具有更高的去除率以及更好的出水水质。

本实施例中，所述生物接触氧化池包括圆柱形反应器本体306，中部设有好氧反应区302和缺氧反应区303，所述池内填有一定密度的生物填料206，并且池底配有曝气装置301，并与排气装置305相连，从池底通入空气对进入的混合液进行曝气，污水浸没全部的填料并与填料上的生物膜进行广泛的接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能作用下，去除污水中的有机物。并控制生物接触氧化池的系统温度处于较高的温度之下和控制其污泥龄，以利用硝化菌和亚硝化菌的在不同温度下的生长速率，对硝化菌的生长进行抑制，将硝酸菌从反应器中淘洗出去，从而控制氨氧化于亚硝化阶段。

本实施例中生物填料具体为生物活性填料，在高分子材料中融合多种有利于微生物快速附着生长的微量元素，经过特殊工艺改性、构造而成。工作原理：污水经过载体反应器时，水中的微生物不断在载体内外表面附着生长，形成生物膜。载体在反应器内混合液的翻动下自由旋转，生物膜与水体中的污染物充分接触并将其分解，使水质得到净化。混合液的翻动及载体的移动靠好氧曝气的形式来实现。采用该填料有诸多优点：有效比表面积大，生物附着量多；依靠生物膜处理，可省污泥回流；高效脱碳除氨氮，提高出水水质。而生物膜为：附着在生物活性填料表面的膜状生物污泥，是由微生物群体组成的具有高度的亲水性的黏性物。本发明生物接触氧化池中的接种污泥取用其他污水处理厂曝气池中的新鲜活性污泥。

本实施例中，所述生物接触氧化池3设有混合液回流管与原水调节池1的出水管道相连。

本实施例中，所述CASS池为循环式活性污泥反应器，由3个分区组成：第一区401：生物选择器、第二区402和第三区403：主反应区；第一区401设置在CASS池前端，从主反应区回流的污泥和进水在此混合；第二区402起到辅助厌氧或兼氧条件下的生物选择功能，同时具有对进水水质水量进行调节的作用；第三区403则是通过池底的曝气系统404对污水进行充氧后，去除污水中的有机物，第三区403与集水装置406中间设有滗水装置405，在此工艺中，作为彻底氧化残余亚硝酸盐并消除其毒性、保证出水质量的最后保证。

本实施例中，所述生物接触氧化池3的曝气装置301和CASS池底部4的曝气系统404分别与充气泵7相连，所述短程硝化反硝化系统与外部电源电性连接。

本实施例中，所述出水调节池5内置自动提升泵，用于将用户或污水厂的符合排放标准的处理水排出到城市污水管网或受纳水体。

本实施例中，一种分阶段多相厌氧反应器与生物接触氧化联合的短程硝化反硝化工艺，包括以下步骤：污水进入原水调节池经细格栅拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，同时调节原水水量，然后通过提升泵进入到ABR反应池中，与同时来自于生物接触氧化池的回流液进行混合，在ABR反应器中发生厌氧氨氧化反应，产生的氮气经反应器顶部排除，同时会产生硝酸根；聚磷菌利用进水的有机物进行磷的释放以及能量的贮存，再次，混合液进入生物接触氧化池，去除污水中的有机物并使聚磷菌过量的吸收水中的磷，并通过剩余污泥的排放达到去除污水中磷的目的，再次，含有少量亚硝酸根、硝酸根和磷的混合液进入CASS池，完成混合液水质的进一步净化，最后，处理水进入出水调节池，通过提升泵排出到城市污水管网或自然收纳水体，完成整个污水处理过程。

具体小试实验：

以某小区生活污水为例，考察系统的脱氮除磷除有机物性能，原水具体水质如下：COD浓度为160～365mg/L，NH3-N浓度为60～130mg/L，TP浓度为2～7mg/L，pH为7～8。

具体运行操作如下：

ABR反应器内的温度控制在25℃左右，ABR反应器内的DO浓度小于0.2mg/L，生物接触氧化池的DO浓度为0.2-0.5mg/L，回流比将NH4+与NO2-之比控制在1:1.32，多余的0.32molNO2-被厌氧氧化为NO3-。CASS池的DO浓度为1.4-2.1mg/L，运行周期为4h。

出水各水质指标：由于所取生活污水pH值处于厌氧氨氧化的反应范围之内，故无需进行调节，ABR反应器的pH值稳定在7.5左右；所取ABR反应器的水力停留时间为4h，系统出水的COD浓度值为20mg/L左右，去除率达到90%；NO2--N的积累，在生物接触氧化池的温度维持在25℃左右，水力停留时间为3h，DO为0.2-0.5mg/L的缺氧情况下，可以维持50%以上的积累率，作为优势菌群，回流到ABR中进行厌氧氨氧化；氨氮的去除，经过ABR反应器、生物接触氧化池以及CASS池等三个生物反应器的多重去除，氨氮去除效率达到90%以上；总磷的平均去除率为70%左右。

上述实施例和图示仅用来解释说明本发明，作为本发明的优选实施例，而不是对本发明加以限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同交换、改进等，都落入本发明的保护范畴。