污水生物處理脫氮除磷方法

《污水生物處理脫氮除磷方法》是中冶華天工程技術有限公司於2014年1月21日申請的專利，該專利申請號：2014100281221，專利公布號：CN103739169B，專利公布日：2014年12月10日，發明人是：馮植飛、程寒飛、陳祥宏、姚立榮、程玉潔。

《污水生物處理脫氮除磷方法》公開一種污水生物處理脫氮除磷方法，主要針對傳統的污水處理工藝需要添加化學藥劑，脫氮除磷效率低，運行成本高而設計。該發明污水生物處理脫氮除磷方法所用生物池包括預缺氧段、厭氧段、缺氧段、好氧段和兼氧段，通過增加預缺氧段和兼氧段，多點進水，調整各段的水利停留時間，改變內回流方式，採用高效除磷菌種進行污水的生物脫氮除磷。該發明無需添加化學除磷藥劑，運行成本低，脫氮除磷效率高，能夠使城市污水處理過程中氮和磷的去除率提高到90％，使得污泥減量比達到10％。

2017年12月11日，《污水生物處理脫氮除磷方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《污水生物處理脫氮除磷方法》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：污水生物處理脫氮除磷方法
• 地址：安徽省馬鞍山市湖南西路699號
• 公布號：CN103739169B
• 公布日：2014年12月10日
• Int. CI.：C02F 9/14 (2006.01)
• 申請號：2014100281221
• 申請日：2014年1月21日
• 申請人：中冶華天工程技術有限公司
• 代理人：張岱
• 類別：發明專利
• 發明人：馮植飛、程寒飛、陳祥宏、姚立榮、程玉潔
• 專利代理機構：北京中偉智信專利商標代理事務所

專利背景

水體富營養化與氮、磷的含量以及氮磷含量比率密切相關，治理水體富營養化，首先必須控制排入水體的氮、磷量。2014年前後，中國很多城鎮污水處理廠實行了提標改造，執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，對於減緩水體富營養化起到了重要的作用。城鎮污水處理廠為實現脫氮除磷功能，大多採用氧化溝、CASS、A2/O及其變形工藝，上述工藝受限於脫氮除磷過程中微生物對碳源的競爭以及所需環境條件的差異，脫氮和除磷能力很難同步提升。為此，中國大部分採用上述工藝的城鎮污水處理廠生化工段採用保氮棄磷的方式，對於C/N低的污水還需要投加大量的碳源，從而增加了運行成本；而對於磷的去除一般採用“生物除磷+化學除磷”的方式，更多的是藉助混凝、沉澱、過濾等深度處理方法才能夠使其出水達到相關標準。化學除磷則是依靠投加的諸如聚合氯化鋁、聚合氯化鐵類的藥劑，形成難溶解性磷酸鹽沉澱，使得總磷得以去除。但化學藥劑的投加，不僅增加了城鎮污水處理廠的運行成本，並且產生大量的化學污泥，會進一步增加污泥處理成本。反硝化除磷菌是一類以硝酸鹽氮為電子受體，具有缺氧條件下反硝化脫氮和有氧條件下過量除磷的菌種，自該類菌被發現以來備受關注，成為污水處理領域的研究熱點之一。但由於該菌種受污水中的有機物、硝酸鹽、污泥濃度、厭氧停留時間、溶解氧、亞硝酸鹽等因素的影響，在試驗室中能培養該菌種，小實試模擬中取得了良好的效果，如雙污泥反硝化除磷，但由於工藝複雜、投資成本高，運行操作複雜等原因，未能夠在規模化工程中套用。2014年1月之前的污水處理工程化中很難大規模培養反硝化除磷菌，只有投加化學除磷藥劑才能使出水達到排放標準。

發明內容

專利目的

《污水生物處理脫氮除磷方法》提供一種無需添加化學除磷藥劑、脫氮除磷效率高、運行成本低的污水生物處理脫氮除磷方法。

技術方案

《污水生物處理脫氮除磷方法》原污水依次進入生物池和二沉池進行處理，所述生物池包括預缺氧段、厭氧段、缺氧段、好氧段和兼氧段，在原污水進入所述生物池和所述二沉池進行處理的過程中，不斷有原污水進行補充，使原污水總量保持不變，具體方法如下：

1、將原污水總量的35％的原污水與來自二沉池的回流污泥進行混合後進入預缺氧段進行處理，水力停留時間為1小時，在預缺氧段通過反硝化作用去除回流污泥中的硝酸鹽和進水中的溶解性有機物，經過預缺氧段處理後的出水進入到厭氧段將預缺氧段的出水與原污水總量的35％的原污水進行混合後進入厭氧段進行處理，水力停留時間為2小時，在厭氧段通過聚磷菌和反硝化除磷菌進行釋磷，經過厭氧段處理後的出水進入到缺氧段。

2、將厭氧段的出水與來自好氧段的回流液進行混合後進入缺氧段進行處理，所述回流液的回流量是原污水總量的1.5倍，水力停留時間為3小時，在缺氧段通過反硝化菌進行脫氮，通過反硝化除磷菌進行同步除磷，經過缺氧段處理後的出水進入到好氧段。

3、將缺氧段的出水與原污水總量的20％的原污水進行混合後進入好氧段進行處理，水力停留時間為5小時，在好氧段通過好氧菌的作用分解污水中的有機物，把氨氮轉化成硝酸鹽，並吸附磷酸鹽，經過好氧段處理後的出水，其中有原污水總量1.5倍的出水作為回流液回流到缺氧段，其餘的出水進入到兼氧段。

4、將好氧段出水與原污水總量的10％的原污水通過推流式混合後進入兼氧段進行處理，水力停留時間為1.5小時，在兼氧段通過反硝化菌的作用，並利用原污水中的有機物去除硝酸鹽，經過兼氧段處理後的出水進入到二沉池。

5、將兼氧段的出水進入到二沉池進行沉澱分離處理，其中經過沉澱分離出的出水進入後段消毒工序，經過沉澱分離出的污泥回流到預缺氧段，回流污泥的回流量在50％至100％，剩餘污泥外排至污泥處理系統。

6、具體地，在兼氧段的出水溶解氧濃度為0.5毫克/升至2毫克/升。

7、具體地，在厭氧段污泥濃度為9000毫克/至12000毫克/升。

改善效果

《污水生物處理脫氮除磷方法》在傳統的A2/O工藝中增加了預缺氧段和兼氧段，通過多點進水，調整各段的水利停留時間，改變內回流方式，採用高效除磷菌種進行污水的生物脫氮除磷。與傳統污水處理工藝相比，該發明無需添加化學除磷藥劑，運行成本低，脫氮除磷效率高。該發明能夠使城市污水處理過程中氮和磷的去除率提高到90％，使得污泥減量比達到10％。

附圖說明

圖1是《污水生物處理脫氮除磷方法》的工藝流程圖。

圖一

技術領域

《污水生物處理脫氮除磷方法》涉及環境工程以及污水處理領域，尤其涉及一種污水生物處理脫氮除磷方法。

權利要求

1.一種污水生物處理脫氮除磷方法，其特徵在於，原污水依次進入生物池和二沉池進行處理，所述生物池包括預缺氧段、厭氧段、缺氧段、好氧段和兼氧段，在原污水進入所述生物池和所述二沉池進行處理的過程中，不斷有原污水進行補充，使原污水總量保持不變，具體方法如下：

將原污水總量的35％的原污水與來自二沉池的回流污泥進行混合後進入預缺氧段進行處理，水力停留時間為1小時，在預缺氧段通過反硝化作用去除回流污泥中的硝酸鹽和進水中的溶解性有機物，經過預缺氧段處理後的出水進入到厭氧段；將預缺氧段的出水與原污水總量的35％的原污水進行混合後進入厭氧段進行處理，水力停留時間為2小時，在厭氧段通過聚磷菌和反硝化除磷菌進行釋磷，經過厭氧段處理後的出水進入到缺氧段；將厭氧段的出水與來自好氧段的回流液進行混合後進入缺氧段進行處理，所述回流液的回流量是原污水總量的1.5倍，水力停留時間為3小時，在缺氧段通過反硝化菌進行脫氮，通過反硝化除磷菌進行同步除磷，經過缺氧段處理後的出水進入到好氧段；將缺氧段的出水與原污水總量的20％的原污水進行混合後進入好氧段進行處理，水力停留時間為5小時，在好氧段通過好氧菌的作用分解污水中的有機物，把氨氮轉化成硝酸鹽，並吸附磷酸鹽，經過好氧段處理後的出水，其中有原污水總量1.5倍的出水作為回流液回流到缺氧段，其餘的出水進入到兼氧段；將好氧段出水與原污水總量的10％的原污水通過推流式混合後進入兼氧段進行處理，水力停留時間為1.5小時，在兼氧段通過反硝化菌的作用，並利用原污水中的有機物去除硝酸鹽，經過兼氧段處理後的出水進入到二沉池；將兼氧段的出水進入到二沉池進行沉澱分離處理，其中經過沉澱分離出的出水進入後段消毒工序，經過沉澱分離出的污泥回流到預缺氧段，回流污泥的回流量在50％至100％，剩餘污泥外排至污泥處理系統。

2.根據權利要求1所述的污水生物處理脫氮除磷方法，其特徵在於，在兼氧段的出水溶解氧濃度為0.5毫克/升至2毫克/升。

3.根據權利要求1所述的污水生物處理脫氮除磷方法，其特徵在於，在厭氧段污泥濃度為9000毫克/升至12000毫克/升。

實施方式

如圖1所示為《污水生物處理脫氮除磷方法》的工藝流程圖，原污水依次進入生物池和二沉池進行處理，所述生物池包括預缺氧段、厭氧段、缺氧段、好氧段和兼氧段，在原污水進入所述生物池和所述二沉池進行處理的過程中，不斷有原污水進行補充，使原污水總量保持不變，污水處理具體過程如下：

1、首先將經過格柵、沉砂等預處理的原污水總量的35％的原污水（該值可根據進水濃度進行調整）與來自二沉池的回流污泥進行充分混合後進入預缺氧段進行處理，在預缺氧段的水力停留時間約為1小時，回流污泥裡面的硝酸鹽與進水中溶解性有機物在反硝化作用下得以去除，從而減少回流污泥中所含有的硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，其中來自二沉池的回流污泥的污泥濃度為8000毫克/升，用以對有機物的快速吸附，經過預缺氧段處理後的出水進入到厭氧段。

2、將預缺氧段的出水與原污水總量的35％的原污水進行充分混合後進入厭氧段進行處理，在厭氧段的水力停留時間約為2小時，在厭氧段聚磷菌和反硝化除磷菌的作用下充分釋磷，在厭氧段污泥濃度能夠達到9000毫克/升至12000毫克/升之間，經過厭氧段處理後的出水進入到缺氧段。

3、將厭氧段的出水與來自好氧段的回流液進行充分混合後進入缺氧段進行處理，所述回流液的回流量是原污水總量的1.5倍，在缺氧段的水力停留時間約為3小時，在缺氧段通過反硝化菌進行脫氮，反硝化除磷菌利用硝酸鹽進行吸附磷酸鹽，實現同步脫氮除磷，經過缺氧段處理後的出水進入到好氧段。

4、將缺氧段的出水與原污水總量的20％的原污水進行充分混合後進入好氧段進行處理，在好氧段的水力停留時間約為5小時，在好氧段通過好氧菌的作用分解污水中的有機物、把氨氮轉換成硝酸鹽和吸附餘下的磷酸鹽，控制好氧段出水溶解氧濃度在2毫克/升左右，為硝化菌提供環境，將氨氮轉化為硝態氮，從而為缺氧段反硝化除磷菌提供硝酸鹽，經過好氧段處理後的出水，其中有原污水總量1.5倍的出水作為回流液回流到缺氧段，其餘的出水進入到兼氧段。

5、將好氧段出水與原污水總量的10％的原污水通過推流式充分混合後進入兼氧段進行處理，在兼氧段的水力停留時間約為1.5小時，在兼氧段利用原污水中的有機物作為反硝化碳源去除剩餘的硝酸鹽，增加脫氮效率，並控制兼氧段出水溶解氧濃度在0.5毫克/升至2毫克/升之間，當兼氧段的出水中氨氮或有機物濃度過高時，則需進行間歇充氧，經過兼氧段處理後的出水進入到二沉池。

6、將兼氧段的出水進入二沉池進行沉澱分離處理，其中經過沉澱分離出的出水進入後段消毒工序，經過沉澱分離出的污泥回流到預缺氧段，回流污泥的回流量在50％至100％，剩餘污泥外排至污泥處理系統。與傳統的生物池相比，該發明對生物池進行了最佳化，所用生物池增加了預缺氧段和兼氧段，其中預缺氧段主要是去除回流污泥裡面多餘硝酸鹽，增加厭氧釋磷的效果；兼氧段根據原污水濃度進行工藝調整，在濃度低的情況下實現缺氧反硝化脫氮，在濃度高的情況下曝氣去除多餘的有機物和氨氮，並增加內回流提高脫氮效果。該發明採用多點進水且比例式分配的方式，使得工藝的適應性與靈活性更強。對預缺氧段、厭氧段、好氧段和兼氧段按比例分配進水，通過改變進水分配比例對預缺氧段的污泥濃度進行調整，提高污泥在厭氧段吸附污水中有機物的能力。該發明中好氧段含有很高的硝酸鹽氮，硝化液回流到缺氧池，同時通過多點進水方式，減少了缺氧段有機物的含量，促使反硝化菌和反硝化除磷菌大量生長，同步進行脫氮除磷。在缺氧段磷的去除率達到70％以上，減少了好氧吸磷所需氧量，也減少了好氧吸磷負荷，提高了磷的去除率。該發明污水生物處理脫氮除磷的工藝，在未添加化學除磷藥劑的情況下，僅依靠生物除磷作用，培養高效除磷菌種，創造適合反硝化除磷菌生長繁殖的微環境，通過污水處理運行調整使得脫氮除磷相協調，取得氮磷生物去除效率的最大化，在污水處理過程中氮和磷的去除率提高到90％，使得最終出水可以完全達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級的A標準，出水總磷穩定在0.2-0.3毫克/升，同時使得污泥減量達10％以上。

下面以某城市污水處理廠為例，表1中為該廠的實際運行數據，採用《污水生物處理脫氮除磷方法》進行處理後，總磷和總氮的去除率相比其他同類污水處理廠分別提高到95％以上和80％以上，在未加化學藥劑情況下，出水完全達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級的A標準。

表1運行情況表：

時間	進出水	進、出水水質平均值指標（毫克/升）
		CODcr	NH3-N	TP	TN
2012年10月	進水	245.3	30.5	2.3	36.9
	出水	25.7	2.6	0.2	12.8
2012年11月	進水	215.8	33.5	2.7	39.2
	出水	30.4	3.4	0.18	13.8
2013年1月	進水	218.4	33.7	2.3	38.8
	出水	28.5	3.4	0.3	10.2
2012年12月	進水	236	31.5	2.8	39.4
	出水	24.6	3.4	0.2	11.3
2013年1月	進水	223	27.6	2.7	37.1
	出水	38.8	3.9	0.1	10.6
2013年2月	進水	302	30.7	2.6	39.8
	出水	31.2	4.7	0.1	10.3

榮譽表彰

2017年12月11日，《污水生物處理脫氮除磷方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。