[发明专利]一种短程脱氮同步反硝化除磷的工艺及装置

说明书

技术领域

本发明属于环境保护、污水处理领域。具体涉及到一种短程硝化同步反硝化除磷的工艺与装置。 

背景技术

短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO₂^-的进一步硝化，然后直接进行反硝化。短程硝化反硝化的优越性在于：缩短了反应历程，亚硝态氮的反硝化速率高于硝态氮，提高加速了反硝化速率；缩短水力停留时间，反应容器相应减小；需氧量减少25％，耗能降低；节省40％反硝化碳源；减少了剩余污泥排放量，短程硝化反硝化在硝化过程中可少产泥24％～33％，在反硝化过程中可少产泥50％。 

短程脱氮工艺最早是用来处理污水处理厂污泥消化池上清液的，污泥消化池废水若采用传统的脱氮工艺来处理，去除效率低，且反应器体积大，处理费用高。而这类废水高温的特点使氨氮的亚硝化成为可能。在常温下，亚硝酸菌的世代较硝酸菌长，但在高温条件下情况正好相反，这时硝酸菌的生长由于受到抑制导致其增殖速率小于亚硝酸菌，所以在高温下通过选择适当的泥龄，使反应器中污泥停留时间介于亚硝酸菌和硝酸菌的最小停留时间之间，就可将硝酸菌从反应器中“淘洗”掉，而使亚硝酸菌成为反应器中的优势菌属。传统的短程脱氮工艺更适宜处理高氨氮浓度的废水，且维持短程硝化所需要的温度为30～35℃。由于处理水质和处理条件的特殊性等限制性因素的存在，目前该工.艺无法大规模应用城市污水的处理。本专利的目的是对传统的短程脱氮工艺进行改进，实现常温下的短程硝化，使其更适用于城市污水处理。 

由于生物脱氮和生物除磷系统具备相似的无氧/有氧交替环境，因而在工艺上往往合并。由于生物脱氮和生物除磷过程均需要有机物作为碳源，所以同一生物脱氮除磷工艺中脱氮与除磷的矛盾实质上是碳源基质问题。而实际上大多情况下污水中的被生物利用的COD有限，污水中这部分碳源相对不足是导致整个系统脱氮除磷效果不佳的主要原因。随着反硝化除磷理论的发展，使全面提高污水中磷的去除率成为可能。反硝化除磷是用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境，驯化培养出一类以硝酸盐作为最终电子受体的反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus removing bacteria，简称DPB)为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。应用反硝化除磷工艺处理城市污水时不仅可节省曝气量，而且还可减少剩余污泥量，即可节省投资和运行费用。 

从基本的生物学观点分析，硝酸盐或者亚硝酸盐氮完全可以作为聚磷过程中的电子受体。尽管作为电子受体的亚硝酸盐氮不如硝酸盐可以完全替代氧气，但是在一定浓度范围内仍可完成聚磷。系统实现短程硝化后，利用好氧段累积的亚硝酸盐作为电子受体，进行反硝化除磷，实现亚硝酸盐和磷的同步去除，最大程度地降低能耗，减少反应容积，从而节省基建投资和运行成本。

以节能降耗为基本目的的常温短程脱氮同步反硝化除磷工艺和装置的研发代表了污水脱氮除磷领域新的发展方向。 

发明内容

本发明的目的是对现有的A²/O工艺进行改进，提供一种更为有效的去除污水中氮磷和有机污染物的方法和装置。实现短程硝化和以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷同步进行，提高硝化和除磷效率；在保证出水水质的前提下，节省基建投资和运行成本。 

本发明的技术方案如下： 

一种短程脱氮同步反硝化除磷工艺，其特征在于该工艺按如下步骤进行： 

1)使原污水一部分进入厌氧反应段，另一部分通过进水泵直接进入好氧反应段，所述的好氧反应段位于厌氧反应段之后；厌氧反应段一部分出水不经好氧反应段而直接分流至缺氧反应段； 

2)缺氧反应段出水进入快速曝气池，经沉淀后出水； 

3)沉淀池污泥回流至厌氧反应段，污泥回流比为70％～100％。 

上述技术方案中，其特征还在于：步骤1)中所述的原污水40％～60％进入厌氧反应段，剩余部分通过进水泵直接进入好氧反应段；所述厌氧反应段出水40％～60％不经好氧反应段而直接分流至缺氧反应段；所述的好氧反应段分为第一好氧反应器和第二好氧反应器。 

本发明的另一技术特征是：短程脱氮同步反硝化除磷工艺的总水力停留时间为9～11小时；第一好氧反应器和第二好氧反应器的体积比为1∶1，第一好氧反应器内溶解氧控制在1.0～1.5mg/L，第二好氧反应器内溶解氧控制在0.3～0.5mg/L；快速曝气池内溶解氧控制在2.0～5.0mg/L。