[发明专利]污水处理厂二级尾水中氮素污染物的处理装置和处理方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理设备和方法，具体是一种污水处理厂二级尾水中氮素污染物的处理装置和处理方法。主要用于污水处理厂二级尾水中氮素污染物的深度处理。

技术背景

随着城市化进程加快和工业化水平的提高，产生了大量的生活污水和工业废水。为了有效的防止水污染和保护受纳水环境，各大城市都已经投入大量的资金建设了城市污水处理厂，这些污水处理厂通常采用二级生化处理方法来处理市政污水，而常规的二级生化处理工艺是以去除有机物和氨氮为主要目的的方法，这导致常规的二级生化处理工艺尾水中常含有少量的氨氮、大量的硝态氮和少量残留下来难降解有机物，是属于一种典型的高度硝化低C/N比水体。如果污水处理厂二级尾水排入受纳水体后会导致水体的富营养化问题，而影响水环境质量和生态安全。

目前对于城市污水处理厂二级尾水的深度处理方法的常见方法是活性炭吸附、膜法分离技术和高级氧化技术。上述这些常见方法均存在一定的缺陷，如：活性炭吸附是一种常用的方法，但是其价格昂贵；膜法分离技术对于大分子有机物、细菌、病毒等具有一定的去除作用，但是溶解性的氨氮、硝态氮没有效果；高级氧化技术对有机物也具有良好的去除效果，但是对于氨氮、硝态氮等氮素污染物效果欠缺。

城市污水处理厂二级尾水中的氮素污染物主要包括氨氮和硝态氮，所以去除其中的氮素污染物包括好氧硝化和缺氧反硝化过程。好氧硝化过程中所涉及的两种细菌：亚硝酸菌和硝酸菌是喜好吸附生长的细菌，但是生长周期长、且非常脆弱，所以选择常见的人工合成高聚物填料会存在吸附效果差、挂膜时间长和生物量有限等问题。而缺氧反硝化过程是以碳源为电子供体、以硝态氮为电子受体在缺氧的条件下将硝态氮转化为气态氮。为了实现良好的脱氮过程，目前工程上常将硝化（好氧过程）和反硝化（缺氧过程）分开来完成以减少干扰，并在反硝化构筑物中加入液态碳源（如：甲醇等）。如果用这种传统的方法来深度处理城市污水处理厂二级尾水中的氮素污染物无疑是不可取的，其原因是：该方法占地大、成本高，运行管理复杂，还可能有液体碳源过量或不足等风险。

综上所示，城市污水处理厂二级尾水中的氮素污染物去除是较为复杂的，是由于二级尾水成分复杂，不仅含有氮素污染物，还含有大量的残留有机物。根据二级尾水的水质特点和硝化菌、反硝化菌的生理生化特性，选择良好的处理方法对降低污水深度处理成本、提高污水深度处理效果和防止受纳水环境污染具有十分重要的价值。

竹丝填料是一种天然的纤维素物质，将其作为生物载体具有很好的生物亲和性和亲水性，与人工合成高聚物填料相比，挂膜时间和生物量具有明显的优势，所以竹丝填料作为硝化菌的吸附介质是可行的，而且硝化菌是一类喜好吸附生长的好氧型细菌，从而实现氨氮的氧化过程。此外，竹丝填料作为微生物生长介质的同时也能被吸附其上的微生物所分解形成有机物，这些竹丝填料分解形成的有机物和污水处理厂二级尾水中残留的难降解有机物共同作为硝态氮的反硝化碳源。但是这两种碳源均属于大分子难降解有机物，所以很难被反硝化菌所利用。将光催化氧化技术有望提高大分子难降解有机物的可溶性，使生物反硝化过程得到强化。至目前为此，还没有发现将竹丝填料应用于污水处理厂二级尾水中氮素污染物去除的报导，更没有将光催化氧化技术与固相反硝化过程结合以强化污水处理厂二级尾水中硝态氮和有机污染物去除的报道。

发明内容

针对目前污水处理厂二级尾水深度去除氮素污染物工艺存在的诸多缺点，本发明提供一种污水处理厂二级尾水中氮素污染物的处理装置和处理方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种污水处理厂二级尾水中氮素污染物的处理装置，它包括处理装置壳体，在处理装置壳体中的上部和下部分别安装有带网孔的上隔板和下隔板，下隔板将处理装置壳体内分割为位于下隔板下面的气水混合区和位于下隔板上面的主反应区，在主反应区中安装有导流筒将主反应区分隔为筒内的气水上流区和筒外的降流区；在主反应区中充填有竹丝填料，在处理装置壳体的顶部安装有TiO₂催化板和独立的沉淀消毒区，在沉淀消毒区内的顶部安装有紫外灯管，TiO₂催化板位于沉淀消毒区的底部；TiO₂催化板将将沉淀消毒区和主反应区分开，其上面是沉淀消毒区，其下面是光催化氧化区域；上隔板和TiO₂催化板间的处理装置壳体的一侧开有连通孔；在沉淀消毒区分别有排水口和排泥口。气水混合区、主反应区和沉淀消毒区体积比为1：4.5~6.5：1.5~2.5。