一種一體式多級同時硝化反硝化生物膜系統脫氮方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種一體式多級同時硝化反硝化生物膜系統脫氮方法及裝置，屬于污水生物處理【技術領域】，該裝置依次由調節區、多級同時硝化反硝化區、導流區及沉淀區一體化構建而成。其中，多級同時硝化反硝化區呈多槽推流式，且各反應槽均設有曝氣系統及分段進水裝置；沉淀區設有溢流口與斜板沉淀池；分段進水管將調節區與同時硝化反硝化區各反應槽相連；本發明充分利用了同時硝化反硝化的優點，通過控制運行條件，將硝化和反硝化集中于一個反應區內，無需投加額外堿度，無需攪拌、硝化液回流及污泥回流系統，節能降耗，同時多級推流式構造增強了系統的抗沖擊負荷，而多段進水設計增強了系統反硝化作用，脫氮除碳效果穩定，維護管理方便。
【專利說明】-種一體式多級同時硝化反硝化生物膜系統脫氮方法及裝 置
【技術領域】
[0001] 本發明屬于污水生物處理【技術領域】，尤其設及一種一體式多級同時硝化反硝化生 物膜系統脫氮方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 我國農村人口眾多，生活污水排放量大，大部分都未經過有效處理而直接排放到 水體中，導致了嚴重的水環境污染問題。農村村落集鎮分散，將污水集中輸送到污水處理廠 進行處理存在一定難度；而目前在國內得到廣泛關注的±地處理技術、生物生態組合技術 等污水處理系統占地面積大，受季節、區域等環境影響大，處理效果不穩定。因此高效率、低 投資、低運行成本、操作維護簡單的污水處理技術的符合農村污水處理方法和裝置丞待開 發。
[0003] 一體式污水處理設備作為農村污水處理的有效手段，具有占地小、見效快、操作管 理方便等特點。好氧移動床生物膜系統MBBR是一種高效污水處理技術，該系統是活性污 泥與生物膜的共存體系，生物量大，具有脫氮效果好、能耗低、不堵塞、不需反沖洗的優點， 但缺點是填料容易流失；凈化槽具有高效去除有機物和營養鹽、安裝方便、操作簡單等優 點，其主要工藝是厭氧濾床與接觸氧化，厭氧濾床在實際運行過程中容易發生堵塞，需要進 行定期反沖洗，操作復雜；而現有的AAO及AO生物接觸氧化脫氮一體化裝置是通過硝化和 反硝化兩個獨立的過程來實現的，分別由硝化菌和反硝化菌在兩個不同的反應器中進行， 該種工藝脫氮除磯效果佳，運行穩定，但是該工藝需設置單獨的攬拌裝置；此外凈化槽、AAO 及AO生物接觸氧化脫氮一體化裝置均需設置硝化液回流及污泥回流動力裝置，增加運行 管理費用，在實際應用推廣上存在一定困難。
[0004] 本發明多級同時硝化反硝化（略稱SND)脫氮一體化裝置，正是針對現有一體化裝 置存在的問題上，充分發揮同時硝化反硝化的優點而開發的一種新型的處理工藝。首先該 工藝同時硝化反硝化區各反應槽內置了生物填料，通過控制運行條件，使硝化與反硝化過 程在同一個反應區中得W實現，無需投加額外堿度；其次，多段推流式設計使各反應槽形成 不同負荷及環境，增強了系統的抗沖擊負荷能力；同時分段進水增強了系統反硝化作用，使 碳源得到高效利用。該裝置總水力停留時間較短，污泥產率低，無需反沖洗、攬拌及污泥回 流設備，經濟實用，是處理農村生活污水的一種有效裝置。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種新型的一體式裝置，針對現有的一體式裝置在農村生 活污水處理過程中存在運行維護復雜、能耗大的問題，給出了一套新工藝和新思路，是一種 經濟高效的脫氮除碳的裝置與方法。
[0006] 多級同時硝化反硝化生物膜系統一體化脫氮方法及裝置，其特征在于：基于調節 區A、多級同時硝化反硝化區B、導流區C、和沉淀區D -體化禪合而構建。所述調節區A與 多級同時硝化反硝化區B通過上部設有孔口的隔板隔開；多級同時硝化反硝化區B通過導 流區C與沉淀區D相連；多級同時硝化反硝化區共分3槽，各槽通過上部設有出流口、下部 回流口的擋板隔開，各槽均設有生物填料9、分段進水管及曝氣裝置；導流區C與沉淀區D 底部連通。
[0007] 一體式多級同時硝化反硝化脫氮的方法，主要包括W下步驟：
[000引 （1)待處理廢水W流量Q = 33. 3?66. 7LA進入多級同時硝化反硝化脫氮反應器 (4)調節區A中；
[0009] (2)調節區A廢水首先進入到多級同時硝化反硝化區Bi反應槽內，該反應槽溶解 氧DO為1. 5?3. Omg/L，懸浮污泥及填料（9)上生物膜表面的氨氧化細菌（AOB菌）將畑4+ 氧化為NCV，亞硝酸鹽氧化菌（NOB菌）將NCV進一步氧化為NO 3;生物膜內部及懸浮液中污 泥絮體內部缺氧條件下反硝化細菌W NCV為電子受體，COD為電子供體進行的部分反硝化 脫氮，此外生物膜表面及懸浮液中好氧反硝同樣對COD有代謝作用，該階段主要完成氨氮 的硝化及部分反硝化；
[0010] (3)經Bi反應槽處理后的混合液在水流推力作用下進入B2反應槽，同時進入B2反 應槽的還有經分段進水管（1)流入的原水，該反應槽進水DO控制在1. 0?2. Omg/l，原水及 從Bi反應槽流入的硝化液在該槽進行充分的硝化及反硝化，
[ocm] (4)經B2反應槽處理后的混合液與分段進水管（1)進入的原水同時進入B3反應 槽進行最終的硝化及反硝化，該反應槽DO控制在0. 5?1. 5mg/L ;多級同時硝化反硝化區 的總水力停留時間為6. 0?12. Oh ;
[0012] (5)多級同時硝化反硝化區B3反應槽處理后的混合液經導流區C進入沉淀區D ;
[0013] (6)混合液在沉淀區D進行泥水分離，沉淀時間為1. 5?3.化，上清液經溢流口排 出，下沉的活性污泥經斜板滑至導流區底部回流口處，在Bs反應槽曝氣產生的氣水混合流 作用下回流至多級同時硝化反硝化區，通過調節污泥回流可調式擋板高度調節污泥回流口
[11] 大小，最后，利用機械排泥方式定期排除沉淀池中剩余污泥。
[0014] (7)分段進水階段：在進水累的抽吸作用下，調節區（A)中廢水經分段進水管 (1)進入同時硝化反硝化區Bi、B2、Bs反應槽底部，通過調節閥（3)控制各反應槽的進水流 量，控制不同進水流量分配比，，Bi、B2、Bs分別對應的流量分配比為Q 1 ;Q 2;Q 3= 3:2:1和 3: (3 - 4) :3。該階段主要是提升系統的反硝化脫氮效率。
[0015] 本發明中污泥回流口（11)大小的調節，W及填料的布置，W及不同進水流量分配 比的調節，是為了對應于不同的進水但只要滿足出水要求即可。
[0016] 本發明跟現有一體化裝置相比，該反應裝置的設計具有W下優點：
[0017] (1) 一體式多級同時硝化反硝化生物膜脫氮裝置，操作管理簡便，衛生環保；
[0018] (2)多級同時硝化反硝化區的合理分格，創造了反應區內的推流狀態，提高反應速 率，增加抗沖擊負荷能力；
[0019] 做本發明使硝化與反硝化在同一個反應器中進行，無需外加碳源與堿度，無需攬 拌及硝化夜回流設備，節省資源；
[0020] (4)本發明由于在B區各隔板下部設置回流口，利用曝氣作用即可實現污泥的回 流，無需單獨設置污泥回流系統，節省設備造價及運行處理成本；
[0021] (5)多級同時硝化反硝化區內由于設置親水性的生物填料，生物量多，處理效率 高，無需反沖洗，通過合理控制各曝氣反應槽DO濃度，可優化系統脫氮效果，處理效果穩 定，節能降耗；
[0022] 做多段進水設置減少系統中COD的損失，使得參與反硝化脫氮的碳源得到充分 利用，提高反硝化效能；
[0023] (7)裝置內的高生物量縮短了水力停留時間，污泥產率低，節約基建費用及運行成 本；
[0024] (8) -體化構建，運行管理方便，利于實際工程的推廣和應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明提供的一種一體式多級同時硝化反硝化生物膜系統脫氮裝置示意 圖。
[0026] 圖中；1-分段進水管；2-進水累；3-調節閥；4-多級同時硝化反硝化脫氮反應器； 5-氣累；6-氣體流量計；7-輸氣管；8-曝氣頭；9-填料；10-出流口； 11-回流口； 12-污泥 回流可調式擋板；13-斜板沉淀池；A-調節區；B-多級同時硝化反硝化區；C-導流區；D-沉 淀區。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖及實施例對本申請作進一步的說明。
[002引裝置見圖1，本發明所提供的一種一體式多級同時硝化反硝化生物膜系統脫氮裝 置，該系統主要由分段進水管1、進水累2、調節閥3、多級同時硝化反硝化脫氮反應器4、氣 累5、氣體流量計6、輸氣管7、曝氣頭8、填料9、出流口 10、回流口 11、污泥回流可調式擋板 12、斜板沉淀池13 ;其中多級同時硝化反硝化脫氮反應器4從左至右依次由調節區A、多級 同時硝化反硝化區B、導流區C、沉淀區D禪合構建而成；分段進水管1設置在調節池底部， 多級同時硝化反硝化區由3個反應槽形成多級串聯結構，相鄰兩個反應槽采用設有上部設 有出流口 10下部設有回流口 11的隔板分開，其中回流口大小可通過可調式移動擋板12進 行調節，各反應槽的體積之比為1 ;1 ;1，各反應槽內均設有曝氣頭8、填料9,其中填料的填 充率為35 - 50 %，采用漸減曝氣的方式運行，S槽溶解氧濃度分別控制在1. 5?3. Omg/L、 1. 0?2. 0mg/L、0. 5?1. 5mg/L，總水力停留時間為6. 0?12. Oh ;污泥回流口高度為Hi = 5畑1、&= 10cm和Hs= 15cm;分段進水流量分配比為Qi;Q2;Q3= 3:2:1、和3: (3 -4) :3 ;分 段進水管1與進水累2、調節閥3分別相連；氣累5、氣體流量計6、輸氣管7、曝氣頭8依次 相連；斜板14、溢流口 15均設置于沉淀區D，斜板14與水平夾角為45°?60°。
[0029] 利用該裝置實現同時硝化反硝化脫氮的目的，具體過程如下：
[0030] 步驟一：多級同時硝化反硝化區的掛膜啟動。
[0031] 首先對生物泳動填料接種活性污泥，污泥取自污水處理廠的回流污泥，接種污泥 MLSS為3000mg/l，多級同時硝化反硝化區接種污泥初始MLSS為600mg/L，接種后，反應器 采用"補充原水一悶曝1她一靜沉化一快速排除上清液一補充原水"的方式，重復4個循環 后，進行連續進水，W動態的自然培養法掛膜。并根據處理效果逐漸加大進水負荷直至設計 流量，當COD去除率>80%，NH/ - N去除率>85%，標志生物膜掛膜基本完成。
[0032] 步驟二：一體式多級同時硝化反硝化裝置的正式運行。
[0033] 掛膜成功后，反應器進入正式運行階段。進入調節區中的廢水在水累作用下，W流 量Q = 33. 3?66. 7LA經分段進水管進入到多級同時硝化反硝化區B各反應槽內，其中Bi 反應槽中的混合液在水流推力作用下，依次進入B2、B3反應槽，經B 3反應槽最終處理后的混 合液經導流區進入沉淀區；混合液在沉淀區D進行泥水分離，上清液經溢流口排出，下沉的 活性污泥經斜板滑至導流區底部回流口處，在Bs反應槽曝氣產生的氣水混合流作用下回流 至多級同時硝化反硝化區。
[0034] 原水取自北京工業大學西區教工生活小區化糞池上清液，其水質特點見下表：
[0035]
【權利要求】
1. 一種一體式多級同時硝化反硝化生物膜系統脫氮裝置，其特征在于： 它包括：分段進水管（1)、進水泵（2)、調節閥（3)、多級同時硝化反硝化脫氮反應器 (4)、氣泵（5)、氣體流量計（6)、輸氣管（7)、曝氣頭（8)、填料（9)、出流口（10)、回流口 (11)、污泥回流可調式擋板（12)、斜板沉淀池（13);其中多級同時硝化反硝化脫氮反應器 從左至右依次由調節區A、多級同時硝化反硝化區B、導流區C、沉淀區D耦合構建；所述調 節區A與多級同時硝化反硝化區B通過上部設有孔口的隔板隔開；多級同時硝化反硝化區 等距設置有&、B2、B3三個反應槽，相鄰兩個反應槽采用上部設有出流口（10)、下部設有回 流口（11)的隔板分隔開，Bi、B2、B3三個反應槽底部均設有曝氣裝置，并設有親水性聚丙烯 酸纖維絲填料（9)，各反應槽均設有分段進水管；導流區C與沉淀區D采用上端封閉下端連 通的擋板隔開，所述沉淀區D設有45度斜板（14)、及溢流口（15)。
2. 應用權利要求1所述的一體式多級同時硝化反硝化生物膜系統脫氮裝置的方法，其 特征在于： (1) 待處理廢水進入多級同時硝化反硝化脫氮反應器的調節區A中； (2) 從調節區A流出的廢水首先進入多級同時硝化反硝化區&反應槽內，在曝氣作用 下與活性污泥及填料（9)上生物膜進行充分接觸，在水流推力作用下經上部出流口（10)依 次流入B 2、B3反應槽，多級同時硝化反硝化區的污泥濃度為2800?6000mg/L ;通過調節污 泥回流可調式擋板（12)高度的方式調節回流口（11)大小，；采用漸減曝氣的方式運行，三 槽溶解氧DO分別控制在1. 5?3. 0mg/L、l. 0?2. 0mg/L、0. 5?1. 5mg/L ;多級同時硝化反 硝化區B的總水力停留時間為6. 0?12. Oh ; (3) 在多級同時硝化反硝化區進行充分處理后的混合液經導流區C進入沉淀區D; (4) 混合液在沉淀區D進行泥水分離，沉淀時間為1. 5?3. 0h，上清液經溢流口（15) 排出，活性污泥在重力作用下經斜板（14)滑至導流區C底部回流口（11)處，在B3反應槽 曝氣產生的氣水混合流作用下首先回流至多級同時硝化反硝化區民反應槽，而后經各槽間 的污泥回流口（11)回流至氏、8 1反應槽中，以達到污泥回流的目的；利用機械排泥方式定 期排除沉淀池中剩余活性污泥； (5) 分段進水階段：進水管口設置于調節區底部，在進水泵的抽吸作用下，廢水經分段 進水管（1)進入同時硝化反硝化區Bi、B2、B3反應槽底部，各出水管段均設置調節閥（3)，通 過調節閥控制各反應槽的進水流量，BpB2、B3分別對應的流量分配比為Q1:Q2:Q3= 3:2:1 和 3: (3-4):3〇
【文檔編號】C02F3/30GK104512963SQ201410713790
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年11月29日 優先權日:2014年11月29日
【發明者】張巖, 甘志明, 陳敬, 孫鳳俠, 史揚, 王修平, 謝杭冀 申請人:北京工業大學