[发明专利]一种生活污水生物脱氮方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生活污水生物脱氮方法及装置，属于污水处理领域。

背景技术

近年来，由于人类生活生产活动而产生的废水量急剧增多，生活污水由于城镇居民的增多而年排放量超过了三百亿吨，农村生活污水排放也高达上百亿吨，同时产生的氨氮量日益剧增，而配套的污水处理设施由于受工艺设计和环境条件的限制对于氨氮去除存在较大的缺陷，造成了大量氨氮排放入自然水体(湖泊、河流等)，最终成为引起水体富营养化的原因之一。传统生物脱氮过程由硝化细菌将氨氮氧化为硝氮，然后由反硝化细菌将硝氮还原为氮气释放。硝化细菌是化能自养细菌，其生长速率慢，使其在与其他异养微生物共存时处于劣势，所以污水处理活性污泥中硝化细菌的相对数量往往很低，从而导致了污水处理厂出水氨氮浓度偏高。而反硝化细菌是异养细菌，其在兼性环境下，代谢有机物，将硝氮还原为氮气。由于反硝化细菌与硝化细菌生长环境的差异造成了目前污水处理工艺大多采用硝化、反硝化、COD氧化等处理单元的组合，增加了工艺操作的复杂性，并且工艺占地面积大，需要补加额外碳源增加了运行成本。近年来在若干污水处理活性污泥中发现同步脱氮的现象，即硝化和反硝化在同一位点同时发生达到脱氮的效果，相继学者们提出微环境理论和微生物学理论来解释同步脱氮现象，并开发出相应的高效反应器来提高同步脱氮的效率，如填料反应器，膜生物反应器等。上述反应器主要依靠对细菌的强力截留作用尽量拉长污泥与污水的停留时间差异，保持较长的污泥停留时间，从而保证污泥中足够多的硝化细菌含量来稳定硝化效率。然而上述同步脱氮反应器在运行过程中仍需严格调节溶解氧(DO)的大小，污泥浓度的高低等参数来实现同步脱氮的良好进行，并且总氮(TN)的去除效率往往达不到令人满意的程度。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有生物脱氮工艺复杂，脱氮效率低，稳定性差等问题而提供一种用于生活污水生物脱氮的方法及集约化装置，用以在单个反应器中实现同步脱氮、去除COD，并且无需补加额外碳源，提高装置的操作灵活性和运行管理的简单化。

本发明的技术方案为：一种用于生活污水生物脱氮装置，其特征在于其特征在于由混合区(I)、主反应区(II)、缓冲区(III)构成，设置各区的体积比分别为1∶2～4∶0.5～1，混合区(I)与主反应区(II)由挡板12隔开，挡板12安装低于装置上沿10～25cm，挡板12后安装导流板13；主反应区(II)内部按照前后区域的体积比设置开孔板14用于固定前区域的载体球5，后区域安装组合填料6，组合填料6下方设置曝气管或曝气盘7；主反应区(II)与缓冲区(III)由挡板11隔开，缓冲区(III)内设置挡板9和斜板10，挡板9安装距离装置上沿10～25cm、伸入装置1/3～1/2深度处，距离侧边5～25cm；斜板10安装于装置深度1/4～1/3处，斜板斜度为50～60°。

上述主反应区(II)的前区域占反应区(II)总体积的1/3～2/3，区域装填的载体球5为PVC或PP载体球，载体球支撑骨架为市售塑料网格球，直径8～10cm，内部填充聚酯纤维丝，填充量为8～10g/个；主反应区(II)的后区域装填市售组合填料，规格为φ150mm。

进水管1从装置上沿进水，回流管2与进水管1在装置外连接；按照装置自流原则，排水管4低于进水管115～25cm，进气管3沿装置垂直方向进入与组合填料区的曝气管或曝气盘7连接。

本发明还提供了一种利用上述的装置用于生活污水生物脱氮的方法，其具体步骤为：进水管1和回流管2的水流在混合区(I)混合，水流按照水平推流方式自流进入主反应区(II)，依次流过载体球5区域和组合填料6区域，载体球5区域依靠进水水力传质，组合填料6区域由进气管3连接曝气管或曝气盘7提供氧气进行反应，反应结束后流入缓冲区(III)，游离污泥沉降后，由排水管4排放水，其中一定比例排放水通过回流管2回流至混合区I；污泥排放通过排泥管8排放。

优选回流管2中的回流水与进水管1中的进水按体积比1∶(0.5～3)的回流比例在混合区(I)混合。混合区(I)、主反应区(II)、缓冲区(III)按照水平推流方式自流。回流水中的NO^-₃-N与原水COD混合后进入主反应区的前区域发生反硝化，溶解氧0.2～0.5mg/L，主反应区的后区域发生硝化和进一步去除COD，溶解氧1.5～2.5mg/L。