采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理方法及系統，更具體的說，尤其涉及一種將去除有機物的低碳氮比的污水進行脫氮處理、將含有有機物的無機進行厭氧發酵的污水處理方法及系統。
【背景技術】
[0002]我國城鎮污水中普遍呈現氨氮濃度過高，導致碳氮比低于4的特征。污水生物脫氮過程包括氨化、硝化和反硝化三個過程。氨化和硝化過程需要曝氣達到將有機氮和氨氮完全轉化硝氮的目的，能耗巨大。反硝化過程需要提供足夠多的有機物來使水體中的硝氮轉化為氮氣。并且以往的處理過程，部分氮元素是通過微生物的自身生長需求吸收氨氮去除的，實際上沒有離開污水廠部分，而是被轉移到污泥中，并在污泥處理過程中又釋放入消化液中，消化液返送入污水處理流程，增加了處理負擔。另一方面，由于污水中碳氮比較低，常規工藝往往呈現反硝化不完全，難以將污水中的氮元素完全去除，或者因而投加額外的碳源又增加了污水廠的運行成本。另外，由于需要污水經歷不同的環境，污水在整個處理流程中被不斷分配及回流，控制因素過多，操作過程極為復雜。
【發明內容】
[0003]本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理方法及系統。
[0004]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理方法，其特別之處在于，通過以下步驟來實現:a).污水的預處理，首先對待處理的污水進行曝氣作業，利用污泥中的微生物對污水中的有機物和懸浮物進行吸附；b).污水的沉降，對預處理后的污水進行沉淀，以使污水與污泥相分離，沉降后的部分污泥再返送回至污水預處理階段；c).污水的脫氮，沉降產生的低碳氮比污水進入脫氮階段，污水在微曝氣或間歇曝氣的方式下進行脫氮，在脫氮過程中，亞硝化細菌首先將污水中的氨氮轉化為亞硝氮，進而厭氧氨氧化菌將氨氮和亞硝氮一同轉化為氮氣，實現污水的脫氮處理。
[0005]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理方法，還包括污泥處理步驟，在污泥處理過程中，首先將污水預處理階段排出的污泥進行厭氧發酵，以使污泥中的有機物轉化為生物氣能源，實現對污水廠消耗能源的補充；來至污泥消化池的消化液和來至脫氮池的污泥在脫氮污泥存儲池中混合后，亞硝化細菌利用來至大氣的自然富氧將氨氮轉化為亞硝氮，為厭氧氨氧化菌提供基質，以保持其活性。
[0006]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理方法，污水在預處理階段的停留時間為30min?120min，預處理階段污泥的泥齡選用I?5天；沉降后進入脫氮階段的污水的碳氮比低于2，污水在脫氮階段的停留時間為6h?24h，脫氮階段的泥齡選為50天至120天；脫氮階段如采用微曝氣，污水中的溶解氧控制在0.5以下，如采用間歇曝氣，溶解氧維持在2以下；污水處理階段排出的污泥厭氧發酵的時間為15天至100天。
[0007]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統，其特別之處在于:包括預處理池、預處理沉淀池、脫氮池、鼓風機、控制器以及探測器，預處理池的出口與預處理沉淀池的進口相通，預處理沉淀池的出水口與脫氮池的進口相通；鼓風機實現預處理池和脫氮池的曝氣，探測器對由預處理池流向預處理沉淀池的水質以及脫氮池流出的水質進行檢測，控制器根據探測器對水質的檢測結果控制整個污水處理系統的正常運行；
污水在預處理池中經鼓風機的曝氣作用，污水中的有機物和懸浮物被污泥吸附；在預處理沉淀池中，污泥實現沉降，污泥與污水相分離后，污水經出水口進入脫氮池中，污泥經預處理沉淀池的污泥出口被返送回預處理池中；進入脫氮池的污水，經微曝氣運行或間歇曝氣運行的方式進行脫氮處理，在亞硝化細菌和厭氧氨氧化菌的協同作用下，首先亞硝化細菌將污水中的氨氮轉化為亞硝氮，進而厭氧氨氧化菌將氨氮和亞硝氮一同轉化為氮氣，實現污水中溶解性污染物的去除。
[0008]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統，污水在預處理池中的停留時間在30min?120min之間，預處理池和預處理沉淀池中污泥的泥齡選用I?5天；脫氮池中設置有攪拌裝置，污水在脫氮池中的停留時間在6h?24h之間，脫氮池中污泥的泥齡選用50天至120天。
[0009]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統，包括污泥消化池和脫氮污泥存儲池，污泥消化池的進口與預處理沉淀池的污泥出口相通，以便預處理沉淀池排出的污泥進入污泥消化池中；污泥在污泥消化池中采用厭氧發酵的方式進行穩定，并將有機物質轉化為生物氣能源，污泥消化池中的污泥作為固體廢棄物處置；
污泥消化池的液體出口與脫氮污泥存儲池的進口相通，以便含有高濃度氨氮的消化液進入脫氮污泥存儲池中；脫氮池的污泥出口與脫氮污泥存儲池的污泥進口相通，以便脫氮池中的污泥進入脫氮污泥存儲池中。
[0010]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統，污泥在污泥消化池中的處理時間為15天至100天，脫氮污泥存儲池中設置有攪拌裝置，脫氮污泥存儲池停止攪拌時產生的污水經出水口進入預處理池中；脫氮污泥存儲池產生的污泥用作維持污水廠自身的運行，同時還可作為其它污水廠的接種脫氮污泥。
[0011]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統，所述預處理池的前端還設置有對待處理污水的水質和水量進行調節的預處理池；脫氮池中設置有將大部分污泥截留在脫氮池中的過濾膜組件，實現水體和污泥的完全分離，也保證了脫氮菌的富集。
[0012]本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統，由預處理沉淀池流入脫氮池污水的碳氮比小于2 ;如果脫氮池采用微曝氣處理，污水中的溶解氧控制在0.5以下，如果脫氮池采用間歇曝氣的方法，其中曝氣階段溶解氧維持在2以下。
[0013]本發明的有益效果是:本發明的污水處理系統及方法，根據城鎮污水氨氮濃度含量過高的特點，首先在曝氣的條件下對污水進行預處理，通過微生物對污水中有機物和懸浮物的吸附，使得沉降后的污水具有較低的碳氮比。沉降后的污水在脫氮階段，利用厭氧氨氧化菌具有一定的耐氧性，得以在一個池中進行亞硝化和脫氮過程，亞硝化細菌首先將污水中的氨氮轉化為亞硝氮，進而厭氧氨氧化菌將氨氮和亞硝氮一同轉化為氮氣，實現污水的脫氮處理。
[0014]污泥處理過程中，利用預處理階段排出的污泥有機物含量高，而脫氮階段排出的污泥富含厭氧氨氧化菌的特點，對預處理階段排除的污泥進行厭氧發酵，不僅可產生補充污水處理廠能源消耗的生物氣能源，而且還避免了以往利用菌類的生長來消除污水中有機物所帶來的能量消耗，節能效果顯著；通過將脫氮產生的污泥與厭氧發酵過程中產生的消化液混合，亞利用硝化細菌將氨氮轉化為亞硝氮，為厭氧氨氧化菌提供基質，以保持其活性。
[0015]本發明的污水處理系統及方法，脫氮階段，主要依靠厭氧氨氧化菌的脫氮作用，脫氮階段的氮元素絕大部分被轉化為氮氣，真正離開了水體和污染物。由于微生物的倍增時間長，污泥產量極小，微生物穩定，主要被儲存，杜絕以往污水處理工藝中污泥消化液返回污水處理過程，增加處理負擔的缺點。進水中的有機污染物進入污泥處理階段中，并轉化為能源，能夠為污水廠帶來可觀的自身電量消耗。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統的原理圖。
[0017]圖中:1調節池，2預處理池，3預處理沉淀池，4脫氮池，5過濾膜組件，6污泥消化池，7脫氮污泥存儲池，8鼓風機，9控制器，10探測器。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0019]如圖1所示，給出了本發明的采用預處理和微曝氣兩階段式低能耗污水處理系統的原理圖，其包括調節池1、預處理池2、預處理沉淀池3、脫氮池4、過濾膜組件5、污泥消化池6、脫氮污泥存儲池7、鼓風機8、控制器9以及探測器10，所示的調節池I位于預處理池2的前端，生活污水首先進入調節池I中，調節池I對水質和水量進行調節，減少誤會處理流程水質、水量的波動，協調整個污水處理系統流量的恒定。
[0020]預處理池2的出水口與預處理沉淀池3的進口相通，預處理沉淀池6的出水口與脫氮池4相通，預處理沉淀池3的污泥出口與預處理池2和污泥消化池6相通。脫氮池4的污泥出口與脫氮污泥存儲池7相通，污泥消化池6的出水口與脫氮污泥存儲池7相通，以便產生的消化液進入脫氮污泥存儲池7中。鼓風機8用于對預處理池2和脫氮池4進行曝氣作業，探測器10對預處理池2排出污水的水質和脫氮池4的排水水質進行檢測，控制器9根據探測器10的檢測數據，控制整個污水處理系統的運行。
[0021]由調節池I排除的污水進入預處理池2中，由于經調節的污水含有大量的有機物等極易腐敗的污染物，預處理池2中有機負荷會更高，應通過鼓風機8向預處理池2中提供足夠大的曝氣量，避免供氧不足。在污水預處理階段，主要依靠微生物對污水中有機物和懸浮物進行吸附，達到污水的去營養化目的，以使經預處理后的污水具有較低的碳氮比。
[0022]為了充分去除預處理池2中的有機物和懸浮物，污水在預處理池中的停留時間應在30分鐘到2小時之間，預處理池2中泥齡宜選用1-5天。由預處理池2排出污水的碳氮比應控制在2以內，優選為小于I。
[0023]由預處理池2排出的污水進入預處理沉淀池3中，實現污水與污泥的分離，沉淀后的污水進入脫氮池4中，沉淀后的污泥重新進入預處理池2中或排入污泥消化池6中。由于預處理池2的有機負荷高，不可避免會存在一定