[发明专利]低能耗、智能化立体生态外循环硝化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及用于污水处理系统的升级改造，尤其是用于城市污水厂升级改造中对除臭除磷脱氮及总氮等排放指标严格的生态净化处理方法及采用该方法设计的装置。 

背景技术

2008年重点流域水污染考核结果显示，重点流域氨氮超过Ⅴ类标准值的断面比例为18.9%和22.1%，氨氮已超过化学需氧量（COD）而成为影响地表水水环境质量的首要指标。国家“十二五”的环保规划中，将增加对主要污染物实行总量控制的种类。“十二五”期间，在继续推进化学需氧量（COD）污染减排工作的同时，有必要将氨氮纳入全国主要水污染物排放约束性控制目标，通过污水处理系统升级改造，提高生活源氨氮去除效率，同时抓住化工、造纸、食品加工等重点行业，辅以农业源污染防治，可以有效控制氨氮排放总量。 

城市污水处理系统是防治这些污染的主要措施之一，已有上百年的发展历史。城市污水处理工艺也经历了三个发展时期：污水一级处埋、污水二级处理、污水三级处理。污水处理设施中臭气的来源主要是污水前处理部分（格栅井、提升泵房集水池、沉砂池、缺氧池和好氧池）和污泥处理部分（贮泥池、脱水间等），是除臭的重点。 

具体至城市污水处理工艺技术主要有以下几种技术具有复合可持续发展的特点： 

（一）厌氧氨氧化；（二）同步硝化．反硝化；（三）短程硝化．反硝化；（四）反硝化聚磷；（五）消耗内源性碳源同时硝化一反硝化（SND）；等等。 

根据水体污染物的性质及在脱除过程中的特点，我们通常将生活污水中的污染物分为三类：有机碳类污染物，含氮污染物，含磷污染物：相应的污染物脱除过程通常采用有机碳的生物矿化（将有机碳转变成二氧化碳），硝化与反硝化（将含氮化合物转变成氮气）和生物脱磷（将含磷化合物转变成不溶性无机磷酸盐沉淀）。由于上述三个过程的生物种类不同，生物学特性不同，采用的工艺设备及过程都不相同。最早人们考虑各段生物学特性的差异，采用多段多设备分别控制的处理工艺，如：好氧（脱除含碳有机物）一好氧（硝化）一厌氧（反硝化），该工艺虽然便于控制，能够使微生物处于最佳生长状态，但由于厌氧反硝化时需要补充新碳源而增加了处理成本，同时因处理工艺较长而投资较大；为此人们又开发了后置硝化工艺：厌氧（反硝化）一好氧（脱有机碳）一好氧（硝化）一回流至厌氧段（部分排放），该工艺利用污水中原有的碳源作为反硝化的能源，省去了需要补加的新碳源，但是面临回流的问题，其一是增加了动力消耗，二是降低了脱氮率，因为脱氮率与回流率直接相关，要达到90％的脱氮率就需要9倍回流量，动力消耗和设备容积都大大增加，投资与运行费用并没有按照预期的目标降低；为了克服分段分设备实施上述三种工艺过程的缺点，序批 式活性污泥法SBR工艺得到普遍关注，它简化了工艺过程和设备，在一个单体设备中通过控制不同的操作参数完成上述三个过程，但是，它牺牲了微生物生长的最佳条件及其稳定性因素，实际上使各种微生物生长在一个单体设备中，不同的时间使某一类快速生长而另几类受到抑制，依次交替运行，总的生物学效率并未达到良好状态。同时为了实现污水处理工艺的连续性，不得不采用多个单体设备交替进水周期性运行，其设备利用率较低，占地面积和投资加大，其中生物学未达到优化状态也是造成设备容积负荷不高，需要较大设备容积的重要原因之一。能否在一个单体设备中实现连续的脱有机碳，脱氮，脱磷一直是人们研究的热点问题。