專利名稱：：Eh-bfb生化脫氮除磷技術的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種污水處理方法，具體地說，是一種主要用于城巿污水或生活污水脫氮除磷的生物處理方法。
背景技術：
：目前河湖地表水系污染嚴重，經常發生大面積"水華"現象。這與水體中氮磷含量過高有直接關系。氮磷元素流入水體，主要來源于未經處理的城巿污水以及經過處理后沒有脫氮除磷效果的污水。城巿污水處理廠的處理對象包括COD(BOD5)、SS和氮、磷等營養物質。就脫氮與除磷而言，由于各自過程的要求不同，二者之間存在一定的矛盾關系。應用常規的生物處理方法，系統很難同時具有脫氮除磷效果并使出水總氮總磷達到國家要求的排放標準(處理后的出水同時達到TN《15mg/L;TP《0.5mg/L)。傳統的脫氮除磷工藝釆用"厭氧-缺氧-好氧-沉淀"的生物處理方法，其脫氮除磷處理效果不穩定且達標率較低。由于生物脫氮除磷工藝中存在許多相互制約的矛盾，其中污泥齡的控制是最為突出的矛盾。作為硝化過程主體的硝化菌，其特點是繁殖速度慢、世代時間較長，硝化作用所需的泥齡長，在冬季硝化菌繁殖所需世代時間可長達30d以上；即使在夏季，在泥齡小于5d的活性污泥中硝化作用也十分微弱；而聚磷菌多為短世代微生物，聚磷微生物所需的泥齡很短，泥齡在3.0d左右時，系統仍能維持較好的除磷效率。生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥。為了保證系統的除磷效果就不得不維持較高的污泥排放量，系統的泥齡也不得不相應的降低。顯然硝化菌和聚磷菌在泥齡的控制上存在著矛盾，若泥齡太高，不利于磷的去除；泥齡太低，硝化菌無法存活且泥量過大也會影響后續污泥處理。在同一工藝中脫氮效果好，污水中的磷含量一般都大于1.0mg/L,為了達標排放需加一級化學除磷，污泥量增加，造成二次污染。本發明釆用一種生化脫氮除磷技術，不但可以解決上述脫氮除磷工藝的泥齡矛盾，而且脫氮除磷的生物處理效果可同時達到TN《15mg/L;TP《0.5mg/L的標準。
發明內容本發明的目的是提供一種污水脫氮除磷的生物處理方法。本發明所提供的污水脫氮除磷的生物處理方法主要是利用膨脹水解-生物流化床(ExpensionHydrolysis-BiologicalFluidizedBed,簡稱EH-BFB)生化脫氮除磷技術，通過"膨脹水解-缺氧-好氧-沉淀"的生物處理方法，使聚磷菌在膨脹水解過程中充分釋磷后，在好氧單元進行充分吸磷，通過大量排除剩余污泥，達到除磷的目的；同時，在好氧生化池中加入懸浮生物填料，形成好氧生物流化床，硝化菌附著于填料表面，可以不隨混合液回流而流失，故能解決上述脫氮除磷工藝的泥齡矛盾，并且脫氮除磷的生物處理效果可同時達到TN《15mg/L;TP《0.5mg/L的標準。本發明所提供的污水脫氮除磷的生物處理方法，其包括如下步1、膨脹水解設置一水解池，該水解池中設有壓力配水器和攪拌裝置，污水進入水解池后，在壓力配水器和攪拌裝置的作用下，使底部污泥床的表層污泥膨脹懸浮，在厭氧條件下利用微生物將大分子有機物充分水解為小分子有機物，有機氣轉化為氨態氮，水解釋放的能量供聚磷菌釋磷；2、前置反硝化反應設置一缺氧池，經水解池的污水流至缺氧池，同時利用小分子有機物為碳源，通過反硝化菌將后續好氧反應得到的回流混合液中的N03—、N02—還原為N2氣體，并從污水液相中排出；3、好氧反應設置一好氧流化床，在所述流化床中設置固定硝化菌的懸浮填料，經缺氧池的污水流至好氧流化床，在好氧條件下通過硝化菌將氨態氮硝化生成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，同時大部分有機污染物被好氧微生物降解或分解成二氧化碳和水，釋磷后的聚磷菌吸收磷并以聚磷酸鹽的形式貯存，將部分經好氧反應處理后的混合液回流至前置反硝化反應，部分混合液進行后續的沉淀分離；4、沉淀分離設置一沉淀池，經過好氧反應處理后的污水混合液在沉淀池進行固液分離，上清液排出，將部分沉淀的污泥回流至前端水解池和缺氧池，剩余污泥排至污泥處理泉統。上述污水處理過程中，步驟l污水通過提升水泵泵入水解池；步驟3混合液回流與排出的量按體積比為l-3:1;步驟4回流至水解池以及回流至缺氧池中的污泥與沉淀污泥按體積比均為0.25-0.5:1。膨脹水解發生在水解池，其構成為鋼筋混凝土池體、壓力配水器、配水管、配水頭、排泥排渣管、污泥攪拌裝置(污泥膨脹器)、出水管。壓力配水器的底部中央設置進水管，在進水管周圍有規則或無規則地分布壓力出水管接頭，并由壓力配水管和多向配水頭連接，多向配水頭插入池底的污泥層，在壓力配水器的頂部配置有密封蓋。該裝置使池中底部進水速度大于重力進水底部流速，從而使池底布水均勻，再結合攪拌裝置的攪拌，污泥層被攪動托起，形成膨脹污泥，可避開頂部、側面、底部污泥堵塞，有利于原水與池中水解一酸化細菌、兼氧細菌、厭氧細菌形成的污泥的混合接觸。水解池的功能為攔截污水進水中的細小懸浮物并沉淀比水重的細小沙粒，起到初沉池的作用。其應用的主要目的是利用厭氧反應水解、產酸階段的水解酸化細菌，對污水中的細小顆粒物、大分子長鏈有機物及一些不易被生物降解的物質進行分解，水解、產酸階段的產物主要為小分子的有機物，其為有機酸類、醇類、烷烴類或苯酸鹽類中的一種或多種，如甲酸、乙酸、甲醇等易被微生物利用的物質，生物降解性一般較好，改變原污水的可生化性，使污水更適于后續的好氧處理，從而減少后續好氧反應時間和處理的能耗，節省一次性基建投資和運行費用。在水解池中還有將有機氣轉化為氨態氮的功能，特別是針對生活污水中人體排泄物中大量氨基酸、尿素的分解，使污水中有機氣提前氨化，有利于后續的好氧處理，減少后續好氧工藝停留時間及氧的消耗，進一步節省了一次性投資及運行費用；聚磷菌在水解厭氧環境中大量釋磷，而在水解(酸化)過程中，有機污染物在水解產酸菌的作用下產生了大量的揮發性脂肪酸，這對厭氧反應階段中聚磷菌釋放磷很有利。膨脹水解的運行條件為水溫13-25°C、pH值6.0-8.0、溶解氧DO<0.2mg/L、污水停留時間為2.5-3.5h。前置反硝化反應發生在缺氧池，其構成為鋼筋混凝土池體、攪拌裝置、進水管、出水管。缺氧池的功能為脫除污水中的總氮。原理在脫氮工藝中,經過好氧反應過程，大多數氨態氮經過硝化反應轉化為N03—、N02—，在有氫供給體(有機碳源)及DO趨于零的條件下，反硝化菌將N03—、NC^還原為N2氣體，從污水的液相中排出，達到系統脫除總氮的目的。以甲醇作碳源為例具體反應式如下6N03-+2CH3OH—NO2-+2C02+4H20(1)6N02-+3CH3OH—3N2T+3C02+3H20+60H-(2)總反應式(1)+(2)6N03-+5CH3OH—3N2T+5C02+7H20+60H-(3)能作為反硝化過程的碳源有碳水化合物、有機酸類、醇類、垸烴類、苯酸鹽類等，這些化合物往往都是污水中的主要成分。因此，將缺氧池設置在好氧單元前端，將硝化后的污水回流至缺氧池，此過程稱之為前置反硝化過程。可以利用污水中的BOD作為碳源，其反硝化過程可以用下式表示5C(有機碳)+H20+4NO3-—2N2t+5C02+40H-(4)通過反應式可以算出，還原1kgNOrN為N2，消耗CH3OH2.47kg;產生3.57kg堿度(以CaC03計)，產生0.45kgVSS(新細胞)。由式(4)還可以看出①反硝化過程同時還提高了堿度，部分地補充了硝化過程中消化的堿度；②要消耗一定的有機碳源，可以用污水中的BOD，當BOD與總凱式氣TKN之比《3時，需外加碳源。前置反硝化反應的運行條件為水溫15-35°C、pH值6.5-8.0、溶解氧DO<0.5mg/L、BOD/TKN>3。好氧反應發生在好氧生物流化床，其構成為鋼筋混凝土池體、進水管、鼓風機(放置于風機房中)、曝氣管、曝氣頭、生物填料、出水管。好氧反應的生化池中投加了懸浮生物填料，形成好氧生物流化床。懸浮生物填料為多片穿插組合式球形，部分片制成折板樣式，以增加比表面積；其具有偏心結構，能夠在氣、水及重力的作用下在水中翻滾，用于對微生物的捕捉。該填料對污水中的微生物有較高的"捕捉率"；有利于氣、液、固三相介質接觸，避免產生曝氣死角，對氣體產生多次切割，提高氧的利用率；其具有較大的表面積及空隙率，理論比表面積與實際比表面積相一致，不發生污泥凝團等現象；在主料中配以親水基輔料，改變了原材料表面親水性，利于生物體在其表面生長繁殖；表面生長的生物膜均勻而薄，保持良好的透氣性，老化的生物膜易脫落且沉淀性良好；不需支撐，簡化了設計、安裝及運行管理操作；比重配料精確，運行中可均勻遍布整個池體；可根據不同階段的不同要求，改變填料尺寸；并可根據不同負荷要求隨時增減填充量，減少不必要的投資。好氧生物流化床的功能為r降解有機污染物、去除污水中的氨氮和吸附污水中的磷。在整個污水處理過程中，好氧單元是最為重要的核心部分。污水通過好氧處理，大部分有機污染物(碳)被降解、分解成二氧化碳和水；氨態氮在好氧條件下，通過硝化反應生成亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。其硝化反應式如下NH4++1.502—2N02-+H++1120+能量(5)NO2-+0.5O2—2NC^+能量(6)總反應式(5)+(6)NH4++02—NC^+SI^+SH20+能量(7)由式(7)可以看出，lkgNH4+-N氧化成NOrN需4.6kg02。聚磷菌在好氧環境下從污水中吸收超過其生長所需的磷并以聚磷酸鹽的形式貯存起來，通過排放剩余污泥，被細菌過量攝取的磷也將隨污泥排出系統，因而可獲得相當好的除磷效果。好氧反應的運行條件水溫15-35。C、pH值8.0-8.3、剩余總堿度以CaC03計大于等于100mg/L，溶解氧DO為2-3mg/L、污水停留時間為6-10h,污泥齡為3-5d。沉淀分離過程發生在沉淀池，其構成為鋼筋混凝土池體、進水管、刮渣機、出水堰、出水管、排泥管。沉淀池的功能為將經過處理后的污水混合液進行固液分離。上清液達標排放或進行深度處理，活性污泥回流至前端，剩余污泥排至污泥處理系統進行處理處置。其中，深度處理的方法為絮凝沉淀法、砂濾法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分離法、離子交換法、電解處理、濕式氧化法或蒸發濃縮法。本發明提供的污水脫氮除磷的生物處理方法，其優點在于1、利用水解池代替傳統的厭氧池，不但有很好的厭氧環境還有充足的停留時間保證釋磷(一般為了節省投資厭氧池的停留時間在1.5小時左右，而水解池為2.5-3.5小時)。2、在傳統的靜態水解工藝中，設置攪拌裝置形成膨脹污泥，除了沿襲了水解的原有功能外，還可將充分釋轔后的聚磷菌送入好氧單元進行吸磷，效果超過了單純的厭氧池。3、在好氧生化池中投加了懸浮生物填料，形成好氧生物流化床。由于硝化菌屬附著型微生物，棲息于填料表面，可以不隨混合液回流而流失，故能解決脫氮除磷工藝的泥齡矛盾。同時可在填料上自身形成許多微型的A/0脫氮系統，這種作法的優點是既達到了分離不同泥齡微生物的目的，又維持了常規A々0工藝的簡捷特點。4、不用化學除磷，只通過生物處理方法，解決了傳統工藝中脫氮-除磷的矛盾，同時達到達到TN《15mg/L;TP<0.5mg/L的標準。圖l為本發明污水脫氮除磷生物處理方法的流程圖。圖2為傳統A"0工藝脫氮除磷生物處理方法的流程圖；其中Al為厭氧池；A2為缺氧池。具體實施例方式以下實施例進一步說明本發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發明的范圍。實施例l1、試驗規模:Q=3.6m3/d。2、分析儀器及分析方法COD、BOD5、總堿度、SVI、SV、MLSS均釆用國家規定的標準方法測定。TN、NH4+-N、NCV-N、N02_-N、TP釆用HANNA水質分析儀測定。水溫、DO釆用JPB-607溶氧儀測定。pH值、ORP釆用pHB-4pH計測定。3、試驗進水水質以上莊生活小區排放污水及溫泉太舟塢地區排放污水為試驗原水源，污水原水水質測試結果如表1所示:表1試驗原水水質<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>4、污水處理過程(1)膨脹水解上述污水通過提升水泵以0.15m3/h的流量泵入水解池后，在壓力配水器和攪拌裝置的作用下，使底部表層污泥膨脹懸浮，在水溫18t:、pH值6.6、溶解氧DO〈0.2mg/L的條件下，污水停留3.5h，利用微生物將大分子有機物充分水解為小分子有機物，有機氮轉化為氨態氮，水解釋放的能量供聚磷菌釋磷。(2)前置反硝化反應經水解池的污水流至缺氧池，在水溫17°C、pH值7.0、溶解氧DO<0.5mg/L、BOD/TKN>3的條件下，利用小分子有機物為碳源，通過反硝化菌將后續好氧反應得到的回流混合液中的N03—、N02—還原為N2氣體，并從污水液相中排出。(3)好氧反應經缺氧池的污水流至好氧流化床，在水溫25。C、pH值8.0、剩余總堿度以CaC03計為100mg/L，溶解氧DO為2.5mg/L、污水停留8h,污泥齡為4d的條件下，通過硝化菌將氨態氮硝化生成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，同時大部分有機污染物被好氧微生物降解或分解成二氧化碳和水，釋磷后的聚磷菌吸收嫌并以聚磷酸鹽的形式]ifc存，以0.3m3/h的流量將好氧反應處理后的混合液部分回流至前置反硝化反應，以0.15mVh的流量將部分混合液進行后續的沉淀分離。(4)沉淀分離經過好氧反應處理后的污水混合液在沉淀池進行固液分離，上清液排出，將75%的沉淀的污泥回流至前端水解池和缺氧池，剩余污泥排至污泥處理系統。5、試驗出水水質本試驗出水水質目標為國家標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中的一級A標準。主要水質指標及出水水質測定結果如表2所示:表2《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準及試驗出水水質<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>6、結論利用本發明污水脫氣除磷的生物處理方法，解決了傳統工藝中脫氮-除磷的矛盾，同時達到TN《15mg/L;TP《0.5mg/L的標準。實施例21、試驗規模Q=4000m3/d。2、分析儀器及分析方法COD、BOD5、總堿度、SVI、SV、MLSS均釆用國家規定的標準方法測定。TN、NH4+-N、N(V-N、N02、N、TP采用HANNA水質分析儀測定。水溫、DO釆用JPB-607溶氧儀測定。pH值、ORP釆用pHB-4pH計測定。3、本發明污水處理方法實施于海淀區溫泉鎮太舟塢污水處理廠的工程設計建設中，污水原水水質測試結果如表3所示表3試驗原水水質<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>4、污水處理過程(1)膨脹水解上述污水通過提升水泵以166mVh的流量泵入水解池后，在壓力配水器和攪拌裝置的作用下，使底部表層污泥膨脹懸浮，在水溫15。C、pH值6.5、溶解氧DO<0.2mg/L的條件下，污水停留3.5h，利用微生物將大分子有機物充分水解為小分子有機物，有機氮轉化為氨態氮，水解釋放的能量供聚磷菌釋磷。(2)前置反硝化反應經水解池的污水流至缺氧池，在水溫15°C、pH值7.0、溶解氧DO<0.5mg/L、BOD/TKN〉3的條件下，利用小分子有機物為碳源，通過反硝化菌將后續好氧反應得到的回流混合液中的N03—、N02—還原為N2氣體，并從污水液相中排出。(3)好氧反應經缺氧池的污水流至好氧流化床，在水溫22'C、pH值8.0、剩余總堿度以CaC03計為100mg/L,溶解氧DO為2.5mg/L、污水停留9h，污泥齡為4d的條件下，通過硝化菌將氨態氮硝化生成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，同時大部分有機污染物被好氧微生物降解或分解成二氧化碳和水，釋磷后的聚嫌菌吸收磷并以聚嫌酸鹽的形式貯存，以300mVh的流量將好氧反應處理后的混合液部分回流至前置反硝化反應，以166mVh的流量將部分混合液進行后續的沉淀分離。(4)沉淀分離經過好氧反應處理后的污水混合液在沉淀池進行固液分離，上清液排出，將70%的沉淀的污泥回流至前端水解池和缺氧池，剩余污泥排至污泥處理系統。5、試驗出水水質本試驗出水水質目標為國家標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中的一級A標準。主要水質指標及出水水質測定結果如表2所示表4《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準及試驗出水水質<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>6、結論利用本發明污水脫氮除磷的生物處理方法實施于海淀區溫泉鎮太舟塢污水處理廠的工程設計建設中，其脫氣除磷效果，同時達到TN<15mg/L;TP<0.5mg/L的標準。權利要求1、一種污水脫氮除磷的生物處理方法，其特征在于，包括如下步驟(1)膨脹水解設置一水解池，該水解池中設有壓力配水器和攪拌裝置，污水進入水解池后，在壓力配水器和攪拌裝置的作用下，使底部污泥床的表層污泥膨脹懸浮，在厭氧條件下利用微生物將大分子有機物充分水解為小分子有機物，有機氮轉化為氨態氮，水解釋放的能量供聚磷菌釋磷；(2)前置反硝化反應設置一缺氧池，經水解池的污水流至缺氧池，同時利用小分子有機物為碳源，通過反硝化菌將后續好氧反應得到的回流混合液中的NO3-、NO2-還原為N2氣體，并從污水液相中排出；(3)好氧反應設置一好氧流化床，在所述流化床中設置固定硝化菌的懸浮填料，經缺氧池的污水流至好氧流化床，在好氧條件下通過硝化菌將氨態氮硝化生成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，同時大部分有機污染物被好氧微生物降解或分解成二氧化碳和水，釋磷后的聚磷菌吸收磷并以聚磷酸鹽的形式貯存，將部分經好氧反應處理后的混合液回流至前置反硝化反應，部分混合液進行后續的沉淀分離；(4)沉淀分離設置一沉淀池，經過好氧反應處理后的污水混合液在沉淀池進行固液分離，上清液排出，將部分沉淀的污泥回流至前端水解池和缺氧池，剩余污泥排至污泥處理系統。2、如權利要求l所述的生物處理方法，其特征在于，步驟(l)污水通過提升水泵泵入水解池；步驟(3)混合液回流與排出的量按體積比為1-3:1;步驟(4)回流至水解池以及回流至缺氧池中的污泥與沉淀污泥按體積比均為0.25-0.5:1。3、如權利要求1所述的生物處理方法，其特征在于，所述懸浮生物填料為多片穿插組合式球形，部分片制成折板樣式，以增加比表面積；其具有偏心結構，能夠在氣、水及重力的作用下在水中翻滾，用于對微生物的捕捉。4、如權利要求1-3任一所述的生物處理方法，其特征在于，所述膨脹水解過程的運行條件為水溫13-25X:、pH值6.0-8.0、溶解氧DO<0.2mg/L、污水停留時間為2.5-3.5h。5、如權利要求1-3任一所述的生物處理方法，其特征在于，所述前置反硝化脫氮過程的運行條件為水溫15-35"C、pH值6.5-8.0、溶解氧DO<0.5mg/L、BOD/TKN>3。6、如權利要求1-3任一所述的生物處理方法，其特征在于，所述好氧反應過程的運行條件為水溫15-35。C、pH值8.0-8.3、剩余總堿度以CaC03計大于等于100mg/L,溶解氧DO為2-3mg/L、污水的停留時間為6-10h，污泥齡為3-5d。7、如權利要求1-3任一所述的生物處理方法，其特征在于，所述沉淀分離過程的深度處理的方法為絮凝沉淀法、砂濾法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分離法、離子交換法、電解處理、濕式氧化法或蒸發濃縮法。8、如權利要求1-3任一所述的生物處理方法，其特征在于，所述膨化水解的產物小分子有機物為有機酸類、醇類、烷烴類或苯酸鹽類中的一種或多種。全文摘要本發明涉及一種污水脫氮除磷的生物處理方法，其包括膨脹水解、前置反硝化反應、好氧反應、沉淀分離等過程。在膨脹水解過程中，利用水解池代替傳統的厭氧池，并設有壓力配水器和攪拌裝置，不但有很好的厭氧環境和充足的停留時間保證釋磷，還更有效地輸送充分釋磷后的聚磷菌進入好氧反應進行吸磷；在好氧反應過程中投加了懸浮生物填料，形成好氧生物流化床，固定硝化菌，解決脫氮除磷的泥齡矛盾，同時填料自身形成許多微型的A/O脫氮系統，既分離了不同泥齡的微生物，又維持了常規A<sup>2</sup>/O工藝的簡捷特點；不用化學除磷，只通過生物處理方法，解決了傳統工藝中脫氮-除磷的矛盾，同時達到TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L的標準。文檔編號C02F9/14GK101357815SQ20081021018公開日2009年2月4日申請日期2008年8月29日優先權日2008年8月14日發明者鄒朝亮,蓓陳申請人:北京環利科環境工程技術有限公司