[发明专利]一种深度脱氮除磷工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种深度脱氮除磷工艺，尤其适用于城市污水二级生化出水的深度脱氮除磷。

背景技术

城市污水是氮、磷等无机污染物的主要来源之一，这些生物营养物排入受纳水体后，会导致藻类和其他水生植物的异常生长、消耗水中的溶解氧，使水变黑发臭，引起水体的富营养化，已成为当今各国最为关注的环境问题之一。

城市污水是一种水量稳定、供给可靠的潜在水资源，城市污水中水回用是缓解城市水资源的短缺的有效途径之一。目前，大多数城市污水处理厂都采用传统的活性污泥处理工艺。活性污泥法虽然能有效去除污水中的BOD₅和SS，但对污水中氮和磷的去除率较低。一些常规的脱氮除磷工艺往往需要较长的污泥龄，占地大，运行管理复杂，而且微生物在脱氮除磷过程中也存在相互竞争，相互干扰，脱氮除磷的效率难以同时达到最佳。因此，城市污水经过二级生化处理后，水中的BOD₅得到了有效的利用，氮和磷的含量却相对过剩，导致出水中总氮的含量达到20~50 mg/L、总磷在2~10 mg/L左右，无法满足工业回用水的水质标准（总氮≤15 mg/L，总磷≤0.5 mg/L）。

CN102249491A提出了城市污水厂二级处理出水深度处理装置及工艺，通过对出水采用反硝化生物滤池、超滤膜过滤、臭氧氧化处理，达到脱除总氮、降低浊度、色度和部分COD的目的，实现城市污水中水回用的目的。但该工艺方法仍主要适用于含有易生化降解COD、色度和含盐量较低的生化出水，而大多数城市污水经二级生化处理后，水中的有机物浓度较低且多为可溶性难生物降解性有机物，后续的反硝化过程无法利用这类有机物作为碳源达到脱除总氮的目的。另外，因其臭氧氧化单元后没有生化处理设施，其功能也主要用于脱色，生成的易生物降解的小分子有机酸无法进一步被生物所利用，不具备深度脱除COD的功效，处理后出水不能回用做工业用水、特别是锅炉给水。CN1456520A提出了对城市污水采用微絮凝——深床直接过滤同步脱氮除磷的新工艺，该工艺适用于对城市污水进行深度处理，能有效去除二级生化处理出水中的氮、磷、COD 、SS 等，也可用于其它含氮磷废水。但该工艺方法仅适用于低浊度SS＜50 mg/L，低有机物浓度的二级生化出水，并且在脱氮的过程中还需要额外投加碳源，运行费用和管理难度均有所增加，不适用于大规模工业应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种城市污水深度脱氮除磷工艺，适用于城市污水经二级生化处理后的出水。该发明方法具有流程短，脱氮除磷效果稳定等特点，得到的出水可满足工业回用水的标准。

一种深度脱氮除磷工艺，包括如下步骤：

（1）城市污水处理厂的生化出水进入臭氧氧化反应器中，在臭氧氧化剂的作用下进行臭氧氧化反应，使污水中的有机氮、有机磷转化为可溶性的硝酸盐和磷酸盐；

（2）将步骤（1）臭氧氧化处理后的出水送入管式膜生物反应器中进行生化脱氮除磷处理，所述管式膜生物反应器沿污水流动方向分为进水区、好氧区和兼氧区，进水区设置臭氧过滤层分解臭氧、好氧区进行脱磷处理、兼氧区进行脱氮处理，出水经沉淀池后排放，部分污泥回流至管式膜生物反应器。

本发明方法步骤（1）中，臭氧由处理装置外的臭氧发生器提供，以空气作为气源，臭氧产生量10 g/h，进气臭氧的浓度为5%~10%，臭氧的投加量为5～20 mg/L废水。

本发明方法步骤（1）中，废水在氧化反应器中的水力停留时间为5~20 min，出口废水臭氧浓度小于3.5 mg/L。

本发明方法步骤（2）中，管式膜生物反应器的有机负荷为0.1~0.5 kgCOD/m^3.d，废水停留时间为1~4 h。

本发明方法步骤（2）中，进水区溶解氧（DO）浓度为4~6 mg/L，此区域的溶解氧由残余臭氧分解提供；好氧区的DO浓度2~4 mg/L，好氧微生物附着在填料上形成生物膜，进一步分解臭氧氧化生成的低分子有机物，与此同时，聚磷菌吸附过量的磷酸盐形成高磷污泥而排出系统之外，达到除磷的效果；兼氧区DO浓度0.5~2 mg/L，利于反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气，达到脱氮的效果。