一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》是安徽華騏環保科技股份有限公司於2015年12月24日申請的發明專利，該專利申請號為2015109968578，公布號為CN105502826A，專利公布日為2016年4月20日，發明人是鄭俊、張德偉、鄭傑。

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》所述裝置是由膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池依次串聯而成，膜泥耦合池與清水池間設有回流泵和回流管道組成的硝化液回流系統，膜泥耦合池包括流動式膜泥耦合池或固定式膜-泥耦合池；其高效脫氮除磷污水處理工藝通過水解、除碳、脫氮—除磷、除碳、除懸浮物（SS）—硝化、除碳三步驟實現。本發明能實現同步脫氮除碳和除磷的目的，兼具成本低、污泥沉積少、生物倍增等特點。

2020年7月17日，《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。

（概述圖為《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置
• 公布號：CN105502826A
• 公布日：2016年4月20日
• 申請號：2015109968578
• 申請日：2015年12月24日
• 申請人：安徽華騏環保科技股份有限公司
• 地址：安徽省馬鞍山市經濟技術開發區梅山路409號
• 發明人：鄭俊、張德偉、鄭傑
• 代理機構：馬鞍山市金橋專利代理有限公司
• 代理人：唐宗才
• Int.Cl.：C02F9/14(2006.01)I
• 類別：發明專利

專利背景

曝氣生物濾池（BAF）是2015年12月之前發展起來的新型生物膜法污水處理工藝，具有高效的脫氮除碳效能、占地面積小、運行費用低、無二沉池等特點。但是，曝氣生物濾池工藝對進水的懸浮物濃度要求較高，需要進行複雜的預處理，例如常用的混凝沉澱、膜過濾或其它組合工藝，這無疑將增大曝氣生物濾池的工藝流程和運行管理難度，同時在預處理過程中會去除大量的有機物（一般COD去除率在40％～70％），這對於控制出水總氮要達到最新國家排放標準的曝氣生物濾池工藝來說，過多有機物的去除將會導致反硝化脫氮過程中的碳源不足。中國南方地區問題尤為嚴重，南方的原水COD/TN普遍偏低，若預處理過程中去除了大量的有機物，在後續的反硝化脫氮過程中通常需要投加有機物碳源（葡萄糖、甲醇、醋酸鈉等）來補充有機物，原水中的有機物碳源不能得到充分的利用以及傳統的預處理導致的問題，不僅增加了運行成本，同時也導致了二氧化碳排放量大大增加。

此外，在反硝化脫氮生物濾池—好氧硝化生物濾池組合工藝中，雖然預處理可以降低反硝化脫氮生物濾池的進水懸浮物濃度，但是預處理出水中的懸浮物仍然較高，導致運行過程中反硝化脫氮池阻力不斷上升，需頻繁地進行反衝洗來保持反硝化脫氮生物濾池的穩定運行。此外，後續好氧生物濾池的進水中的有機物濃度可導致異養菌的大量繁殖，抑制了硝化細菌對氨氮的硝化作用，同時增加了反衝洗頻率，頻繁的反洗更易導致好氧生物濾池內生物量和生物活性的恢復周期過長，這無疑降低了構築物的處理效能和增加了管理難度與運行成本。

傳統的曝氣生物濾池工藝中，磷的去除效果一般較差，需要配合採用前置或後置化學除磷措施，在前置生物除磷的工程中，不僅正磷酸鹽會消耗大量的除磷藥劑，同時大量細小顆粒、膠體或有機物等的存在也會消耗大量的除磷藥劑，這無疑增加了運行成本。

發明內容

專利目的

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》目的是提供一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置，該工藝及其裝置成功解決了傳統曝氣生物濾池工藝中存在原水中碳源利用不充分、除磷藥劑投加量過大、生物濾池反衝洗周期頻繁、構築物處理效能較低、硝化效果不好、額外補充反硝化碳源等問題，具有淨化污水效率高、處理出水水質好的特點，且裝置結構簡單、成本低廉。

技術方案

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》提供一種高效脫氮除磷污水處理裝置，它是由膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池依次串聯而成，膜泥耦合池與清水池間設有回流泵和回流管道組成的硝化液回流系統，進而依次構成生物強化的水解、除碳、脫氮—物化強化的除磷、除碳、除懸浮物（SS）—生物強化的硝化、除碳三步驟的高效脫氮除磷污水處理裝置。

膜泥耦合池包括流動式膜泥耦合池或固定式膜-泥耦合池，可為膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厭氧池。

化學除磷池包括除磷藥劑投加系統、攪拌裝置、化學除磷池本體、排泥管，化學除磷池本體為高效混凝沉澱池或磁混凝沉澱池。

所述膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池，其周邊出水設有分離生物載體的網孔隔離裝置，其池內包括攪拌裝置、布水系統、懸浮狀生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

所述膜泥耦合池為固定式膜-泥耦合池，固定式膜-泥耦合池內包括布水系統、固定式生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

所述攪拌裝置為水下攪拌器或水下推流裝置，且設定數量至少為1組。

所述懸浮狀生物膜載體填充率為5％～70％，

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》步驟如下：

（1）生物強化的水解、脫氮、除碳反應：待處理的污水與清水池回流的硝化液混合後從底部的布水系統流入膜泥耦合池，膜泥耦合池內的生物膜載體、懸浮狀污泥的表面及內部生長著水解酸化微生物和專性反硝化微生物。膜泥耦合池與清水池間的硝化液回流比為10％～400％，廢水在膜泥耦合池中反應1小時～12小時。當膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池時，其周邊出水設有分離生物載體的網孔隔離裝置，膜泥耦合池的攪拌裝置使懸浮生物膜載體呈流化狀態，加速污染物的傳質速率。水解酸化微生物的胞外黏膜可將原水自帶的有機物和懸浮物吸附，細胞內胞外酶將其水解成小分子後在進入細胞內代謝，不完全的代謝的懸浮物（SS）可以成為小分子易於降解的有機物，專性反硝化微生物則利用原污水中的有機物和轉化後的溶解性有機物作為碳源，將來自於清水池的回流硝化液中的硝酸鹽氮還原為氮氣，從而實現脫氮和去除大部分有機物的目的。

（2）物化強化的除磷、除碳、除懸浮物反應：經膜泥耦合池淨化後出水進入化學除磷池。通過投加化學除磷藥劑，去除污水中的總磷、有機物和懸浮物，產生化學污泥則通過排泥管定期排出，經過泥水分離的出水中的懸浮物濃度小於70毫克/升，經過泥水分離淨化後的出水作為好氧硝化生物濾池的進水。

（3）生物強化的硝化、除碳反應：經化學除磷池處理後的出水進入好氧硝化生物濾池，溶解氧為3.0～8.0毫克/升，水力停留時間為0.5小時～12小時。附著生長在生物填料層上的專性好氧硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮，附著生長在生物填料層上的好氧異養菌將少量剩餘的有機物去除，經好氧硝化生物濾池處理後的污水流入清水池，清水池的部分出水作為硝化液回流用水，部分出水作為達標外排出水。

改善效果

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》有效解決了對原水碳源利用不充分、常規曝氣生物濾池預處理複雜、反衝洗頻繁和的問題，同時能使污廢水達到同步脫氮除碳和除磷目的，兼具成本低、污泥沉積少、生物倍增等特點，具有極大的推廣套用價值。

附圖說明

圖1為《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》結構示意圖之一。

圖2為該發明結構示意圖之二。

圖3為該發明高效脫氮除磷污水處理工藝流程圖。

圖1中：1、進水管道，2、提升泵，3、流動式膜泥耦合池，4、生物膜填料和污泥床混合區，5、布水系統，6、懸浮狀污泥，7、懸浮填料，8、攪拌裝置，9、網孔隔離裝置，10、出水渠，11、連線管道，12、化學除磷池，13、除磷加藥系統，14、攪拌器，15、出水渠，16、排泥管，17、連線管道，18、好氧硝化生物濾池，19、高效空氣擴散器，20、布水系統，21、硝化生物填料層，22、清水區，23、出水渠，24、曝氣裝置，25、供氣管道，26、出水管道，27、配水區，28、硝化液回流泵，29、硝化液回流管道，30、清水池，31、排放管道。

圖2中：1'、進水管道，2'、提升泵，3'、固定式膜-泥耦合池，4'、固定式填料和污泥床混合區，5'、布水系統，6'、懸浮污泥床，7'、纖毛狀生物填料或懸掛式生物彈性填料，8'、出水渠，9'、連線管道，10'、化學除磷池，11'、加藥系統，12'、攪拌器，13'、出水渠，14'、排泥管，15'、連線管道，16'、好氧曝氣生物濾池，17'、高效空氣擴散器，18'、布水系統，19'、硝化生物填料層，20'、清水區，21'、出水渠，22'、曝氣裝置，23'、供氣管道，24'、出水管道，25'、配水區，26'、硝化液回流泵，27'、硝化液回流管道，28'、清水池，29'、排放管道。

技術領域

《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》屬於水處理技術領域，具體涉及一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置。

權利要求

1.一種高效脫氮除磷污水處理裝置，所述裝置是由膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池依次串聯組成，其特徵是膜泥耦合池與清水池間設有回流泵和回流管道組成的硝化液回流系統，膜泥耦合池為膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厭氧池；所述膜泥耦合池為流動式膜泥耦合池，其周邊出水設有分離生物載體的網孔隔離裝置，其池內包括攪拌裝置、布水系統、懸浮狀生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥；所述化學除磷池包括除磷藥劑投加系統、攪拌裝置、化學除磷池本體、排泥管，化學除磷池本體為高效混凝沉澱池或磁混凝沉澱池。

2.根據權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置，其特徵是所述膜泥耦合池為固定式膜泥耦合池，固定式膜泥耦合池內包括布水系統、固定式生物膜載體、生物膜和懸浮狀污泥。

3.根據權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置，其特徵是所述攪拌裝置為水下攪拌器或水下推流裝置，且設定數量至少為1組。

4.根據權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置，其特徵是所述懸浮狀生物膜載體填充率為5％～70％。

5.根據權利要求1所述的高效脫氮除磷污水處理裝置的污水處理工藝，其工藝步驟如下：

（1）水解、脫氮、除碳反應：待處理的污水與清水池回流的硝化液混合後從底部的布水系統流入膜泥耦合池，膜泥耦合池內的生物膜載體、懸浮狀污泥的表面及內部生長著水解酸化微生物和專性反硝化微生物；膜泥耦合池與清水池間的硝化液回流比為10％～400％，廢水在膜泥耦合池中反應1小時～12小時；

（2）除磷、除碳、除懸浮物反應：經膜泥耦合池淨化後出水進入化學除磷池；通過投加化學除磷藥劑聚合氯化鋁PAC、聚丙烯醯胺PAM，去除污水中的總磷、有機物和懸浮物，產生化學污泥則通過排泥管定期排出，經過泥水分離的出水中的懸浮物濃度小於70毫克/升，經過泥水分離淨化後的出水作為好氧硝化生物濾池的進水；

（3）硝化、除碳反應：經化學除磷池處理後的出水進入好氧硝化生物濾池，溶解氧為3.0～8.0毫克/升，水力停留時間為0.5小時～12小時；經好氧硝化生物濾池處理後的污水流入清水池，清水池的部分出水作為硝化液回流用水，部分出水作為達標外排出水。

6.根據權利5所述的高效脫氮除磷污水處理裝置的污水處理工藝，其特徵是膜泥耦合池內的水解酸化微生物的胞外黏膜可將原水自帶的有機物和懸浮物吸附，細胞內胞外酶將其水解成小分子後在進入細胞內代謝，不完全的代謝的懸浮物（SS）可以成為小分子易於降解的有機物，專性反硝化微生物則利用原污水中的有機物和轉化後的溶解性有機物作為碳源，將來自於清水池的回流硝化液中的硝酸鹽氮還原為氮氣，從而實現脫氮和去除大部分有機物的目的。

實施方式

• 實施例1

某生活污水處理廠，處理量1萬立方米/天，進水COD濃度為240毫克/升，TP12毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為40毫克/升，TN（總氮）60毫克/升，懸浮物（SS）135毫克/升。污水依次經過流動式膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。流動式膜泥耦合池水力停留時間為1小時，攪拌裝置4組，載體填充率為50％，硝化液回流比為100％；好氧硝化生物濾池溶解氧為5.0毫克/升，水力停留時間為1小時。最終出水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A排放標準。

• 實施例2

某化工廢水處理廠，處理量0.3萬立方米/天，進水COD濃度為2240毫克/升，TP42毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為90毫克/升，TN（總氮）600毫克/升，懸浮物（SS）635毫克/升。廢水依次經過膜泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。膜泥耦合池水力停留時間為10小時，攪拌裝置5組，載體填充率為60％，硝化液回流比為300％；好氧硝化生物濾池溶解氧為6.0毫克/升，水力停留時間為12小時。最終出水COD濃度為150毫克/升，TP0.02毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為2毫克/升，TN（總氮）65毫克/升，懸浮物（SS）8毫克/升。

• 實施例3

某生活污水處理廠，處理量1萬立方米/天，進水COD濃度為240毫克/升，TP12毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為40毫克/升，TN（總氮）60毫克/升，懸浮物（SS）135毫克/升。污水依次經過固定式膜-泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。固定式膜-泥耦合池水力停留時間為2小時，硝化液回流比為150％；好氧硝化生物濾池溶解氧為4.0毫克/升，水力停留時間為3小時。最終出水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A排放標準。

• 實施例4

某化工廢水處理廠，處理量0.3萬立方米/天，進水COD濃度為2240毫克/升，TP42毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為90毫克/升，TN（總氮）600毫克/升，懸浮物（SS）635毫克/升。廢水依次經過固定式膜-泥耦合池、化學除磷池、好氧硝化生物濾池、清水池處理。固定式膜-泥耦合池水力停留時間為10小時，硝化液回流比為280％；好氧硝化生物濾池溶解氧為6.0毫克/升，水力停留時間為12小時。最終出水COD濃度為130毫克/升，TP0.03毫克/升，NH3-N（氨氮）濃度為3毫克/升，TN（總氮）63毫克/升，懸浮物（SS）10毫克/升。

榮譽表彰

2020年7月17日，《一種高效脫氮除磷污水處理工藝及其裝置》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。