一種城市汙水深度脫氮除磷的複合處理方法與流程
2023-05-30 01:57:41 3
本發明涉及汙水處理領域，具體涉及一種城市汙水深度脫氮除磷的複合處理方法。
背景技術：
城市汙水中含有大量的氮、磷汙染物質，當汙水排入湖泊、水庫、河口、海灣等緩流水體後，氮、磷逐漸積累下來，使水生生物特別是藻類大量繁殖，最終導致水體生態平衡遭到嚴重破壞，即發生所謂的富營養化現象。富營養化不僅會破壞水體原有的生態系統，還會對漁業、養殖業等造成重大的經濟損失，嚴重時甚至危害到人類健康。為了有效遏制水體富營養化，越來越多的國家和地區制定了嚴格的氮、磷排放標準。但傳統的汙水處理工藝由於在脫氮和除磷之間存在對碳源需求的矛盾，出水氮、磷濃度難以同時達標，這使得汙水脫氮除磷成為了汙水處理領域的熱點和難點。
生物脫氮過程中，異養反硝化菌需要利用有機物作為電子供體還原氧化態氮，包括硝態氮和亞硝態氮。然而，城市汙水處理目前普遍存在進水C/N低，碳源不充足的問題，導致出水TN難以達標。通過投加甲醇等外碳源可以達到良好出水效果，但費用頗大，同時有增大剩餘汙泥產量、打破汙水處理廠原有碳平衡、增加CO2等溫室氣體的排放等問題。生物除磷也需要優質碳源，由於進水碳源的限制，汙水處理廠一般採用後續混凝沉澱，往二沉池出水中投加混凝劑以達到把液相中的磷轉移到固相的目的。雖然取得良好除磷效果，但不可避免地帶來處理成本提高、化學沉澱汙泥量大等問題。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種方法簡單、處理效率高，經濟實用的城市汙水深度脫氮除磷的複合處理方法。
為解決上述問題，本發明提供的技術方法為：
一種城市汙水深度脫氮除磷的複合處理方法，所述的複合處理方法包括以下步驟：
(1)將汙水通入到預處理系統除去大顆粒雜質後在一次沉降池沉降，然後將上層汙水通入到配水井中後平均分成兩部分，一部分流向好氧曝氣池曝氣處理10～12h，另一部分流向厭氧分解池分解處理10～12h；
(2)將處理後的兩部分汙水同時通入到CAST生物反應池中，活性汙泥中的反硝化細菌以汙水中的有機物為碳源，對回流汙泥帶入的大量硝酸鹽進行反硝化脫氮；
(3)將脫氮後的汙水通入到含有生物填料的好氧反應池中，然後按氣液比1L氧氣/噸汙水通入氧氣，進行除磷；
(4)向處理過的汙水中加入相對於處理過的汙水汙水體積量2％的絮凝劑，以200～400r/min的速率攪拌後通入到二次沉降池中沉降，然後將二次沉降池中的上層水以100～120m3/h的速率通入曝氣生物濾池處理後排放。
進一步的，所述的好氧曝氣池中設置有膜組件，該膜組件為孔徑為100～150μm的無紡布膜，所述的曝氣處理時間為10～12h。
進一步的，所述的分解處理的方法為：將相對於沉降的汙泥體積1％的混合菌群與沉降的汙泥混合，然後在45～56℃發酵12～24h形成活性汙泥，然後投入到分解池中，用1000～1200r/min的攪拌機進行攪拌，使大分子有機物作為反硝化細菌的碳源進行分解。
進一步的，所述的混合菌群是由產鹼桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬、無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細菌、反硝化細菌、大腸埃希氏菌混合而成的。微生物加入到汙泥中發酵後可以有效地分解廢水中的有機汙染物。
進一步的，所述的CAST生物反應池中設有旋轉的折流板，轉速為200～300r/min。CAST生物反應池利用循環式活性汙泥法可有效去除有機物和脫氮除磷的功能，同時改善了汙水的可生化性。
進一步的，所述的生物填料為釋磷菌與硝化細菌按5:4的質量比混合，然後用優質的聚丙烯材料包覆，比表面積750～800。使用聚丙烯材料長時間浸泡在廢水不會降解，也不會對微生物有毒害作用，同時由於具有高的比表面積，單位容積內生物量高，水力停留時間短，脫氮、除磷、分解有機物能力強。
進一步的，所述的絮凝劑為以質量比為5:6:3:2:1的聚合氯化鋁、聚丙烯醯胺、聚氧化乙烯三甲基氯化銨、聚二甲基二烯丙基氯化銨、腐殖酸為原料，加入相對於原料0.1～0.3倍量的過硫酸鉀作為引發劑，然後加入相對於原料5～6倍量的水中，加入PH調節劑調節PH為7～8，然後升高溫度至90～120℃保持5～6h後，即得所述的絮凝劑。
進一步的，所述的通入曝氣生物濾池處理的方法為：將汙水通入到由玻璃纖維超濾膜和中空陶瓷纖維超濾膜與石墨烯超濾膜複合而成的過濾裝置過濾。其複合過程為將玻璃纖維、中空陶瓷纖維與石墨烯置於高壓反應釜中，設置壓力2.5MPa，溫度400～500℃，然後用強紫外線照射使三者完全融合形成一體，然後利用L-S轉化法製備成複合超濾膜。
進一步的，所述的二次沉降池沉降的汙泥可以繼續與微生物混合，加入到步驟(1)中的分解池中分解有機物，循環利用。
本發明的有益效果體現在：本發明的處理汙水的方法引入了生物膜處理方法，克服了單純的利用活性汙泥法的不足，運行管理簡便，抗衝擊負荷能力提高，汙泥產量比較低，汙水處理廠的運行成本也得以降低；有利於汙泥中的微生物分解大分子有機物，同時反硝化細菌能以汙泥中的有機物作為碳源反硝化脫氮，同時利於釋磷菌發揮作用生物除磷；方法簡單，可以提升汙水處理效率，經濟效益顯著。
具體實施方式
實施例1：本實施例提供一種城市汙水深度脫氮除磷的複合處理方法，所述的複合處理方法包括以下步驟：(1)將汙水通入到預處理系統除去大顆粒雜質後在一次沉降池沉降，然後將上層汙水通入到配水井中後平均分成兩部分，一部分流向好氧曝氣池曝氣處理10h，另一部分流向厭氧分解池分解處理10h；(2)將處理後的兩部分汙水同時通入到CAST生物反應池中，活性汙泥中的反硝化細菌以汙水中的有機物為碳源，對回流汙泥帶入的大量硝酸鹽進行反硝化脫氮；(3)將脫氮後的汙水通入到含有生物填料的好氧反應池中，然後按氣液比1L氧氣/噸汙水通入氧氣，進行除磷；(4)向處理過的汙水中加入相對於處理過的汙水汙水體積量2％的絮凝劑，以200r/min的速率攪拌後通入到二次沉降池中沉降，然後將二次沉降池中的上層水以100m3/h的速率通入曝氣生物濾池處理後排放。
其中，所述的好氧曝氣池中設置有膜組件，該膜組件為孔徑為100μm的無紡布膜，所述的曝氣處理時間為10h。
其中，所述的分解處理的方法為：將相對於沉降的汙泥體積1％的混合菌群與沉降的汙泥混合，然後在45℃發酵12h形成活性汙泥，然後投入到分解池中，用1000r/min的攪拌機進行攪拌，使大分子有機物作為反硝化細菌的碳源進行分解。
其中，所述的混合菌群是由產鹼桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬、無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細菌、反硝化細菌、大腸埃希氏菌混合而成的。微生物加入到汙泥中發酵後可以有效地分解廢水中的有機汙染物。
其中，所述的CAST生物反應池中設有旋轉的折流板，轉速為200r/min。CAST生物反應池利用循環式活性汙泥法可有效去除有機物和脫氮除磷的功能，同時改善了汙水的可生化性。
其中，所述的生物填料為釋磷菌與硝化細菌按5:4的質量比混合，然後用優質的聚丙烯材料包覆，比表面積750。使用聚丙烯材料長時間浸泡在廢水不會降解，也不會對微生物有毒害作用，同時由於具有高的比表面積，單位容積內生物量高，水力停留時間短，脫氮、除磷、分解有機物能力強。
其中，所述的絮凝劑為以質量比為5:6:3:2:1的聚合氯化鋁、聚丙烯醯胺、聚氧化乙烯三甲基氯化銨、聚二甲基二烯丙基氯化銨、腐殖酸為原料，加入相對於原料0.1倍量的過硫酸鉀作為引發劑，然後加入相對於原料5倍量的水中，加入PH調節劑調節PH為7，然後升高溫度至90℃保持5h後，即得所述的絮凝劑。
其中，所述的通入曝氣生物濾池處理的方法為：將汙水通入到由玻璃纖維超濾膜和中空陶瓷纖維超濾膜與石墨烯超濾膜複合而成的過濾裝置過濾。其複合過程為將玻璃纖維、中空陶瓷纖維與石墨烯置於高壓反應釜中，設置壓力2.5MPa，溫度400℃，然後用強紫外線照射使三者完全融合形成一體，然後利用L-S轉化法製備成複合超濾膜。
其中，所述的二次沉降池沉降的汙泥可以繼續與微生物混合，加入到步驟(1)中的分解池中分解有機物，循環利用。
實施例2：本實施例提供一種城市汙水深度脫氮除磷的複合處理方法，所述的複合處理方法包括以下步驟：(1)將汙水通入到預處理系統除去大顆粒雜質後在一次沉降池沉降，然後將上層汙水通入到配水井中後平均分成兩部分，一部分流向好氧曝氣池曝氣處理11h，另一部分流向厭氧分解池分解處理11h；(2)將處理後的兩部分汙水同時通入到CAST生物反應池中，活性汙泥中的反硝化細菌以汙水中的有機物為碳源，對回流汙泥帶入的大量硝酸鹽進行反硝化脫氮；(3)將脫氮後的汙水通入到含有生物填料的好氧反應池中，然後按氣液比1L氧氣/噸汙水通入氧氣，進行除磷；(4)向處理過的汙水中加入相對於處理過的汙水汙水體積量2％的絮凝劑，以300r/min的速率攪拌後通入到二次沉降池中沉降，然後將二次沉降池中的上層水以110m3/h的速率通入曝氣生物濾池處理後排放。
其中，所述的好氧曝氣池中設置有膜組件，該膜組件為孔徑為125μm的無紡布膜，所述的曝氣處理時間為11h。
其中，所述的分解處理的方法為：將相對於沉降的汙泥體積1％的混合菌群與沉降的汙泥混合，然後在50.5℃發酵18h形成活性汙泥，然後投入到分解池中，用1100r/min的攪拌機進行攪拌，使大分子有機物作為反硝化細菌的碳源進行分解。
其中，所述的混合菌群是由產鹼桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬、無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細菌、反硝化細菌、大腸埃希氏菌混合而成的。微生物加入到汙泥中發酵後可以有效地分解廢水中的有機汙染物。
其中，所述的CAST生物反應池中設有旋轉的折流板，轉速為250r/min。CAST生物反應池利用循環式活性汙泥法可有效去除有機物和脫氮除磷的功能，同時改善了汙水的可生化性。
其中，所述的生物填料為釋磷菌與硝化細菌按5:4的質量比混合，然後用優質的聚丙烯材料包覆，比表面積775。使用聚丙烯材料長時間浸泡在廢水不會降解，也不會對微生物有毒害作用，同時由於具有高的比表面積，單位容積內生物量高，水力停留時間短，脫氮、除磷、分解有機物能力強。
其中，所述的絮凝劑為以質量比為5:6:3:2:1的聚合氯化鋁、聚丙烯醯胺、聚氧化乙烯三甲基氯化銨、聚二甲基二烯丙基氯化銨、腐殖酸為原料，加入相對於原料0.2倍量的過硫酸鉀作為引發劑，然後加入相對於原料5.5倍量的水中，加入PH調節劑調節PH為7.5，然後升高溫度至115℃保持5.5h後，即得所述的絮凝劑。
其中，所述的通入曝氣生物濾池處理的方法為：將汙水通入到由玻璃纖維超濾膜和中空陶瓷纖維超濾膜與石墨烯超濾膜複合而成的過濾裝置過濾。其複合過程為將玻璃纖維、中空陶瓷纖維與石墨烯置於高壓反應釜中，設置壓力2.5MPa，溫度450℃，然後用強紫外線照射使三者完全融合形成一體，然後利用L-S轉化法製備成複合超濾膜。
其中，所述的二次沉降池沉降的汙泥可以繼續與微生物混合，加入到步驟(1)中的分解池中分解有機物，循環利用
實施例3：本實施例提供一種城市汙水深度脫氮除磷的複合處理方法，所述的複合處理方法包括以下步驟：(1)將汙水通入到預處理系統除去大顆粒雜質後在一次沉降池沉降，然後將上層汙水通入到配水井中後平均分成兩部分，一部分流向好氧曝氣池曝氣處理12h，另一部分流向厭氧分解池分解處理12h；(2)將處理後的兩部分汙水同時通入到CAST生物反應池中，活性汙泥中的反硝化細菌以汙水中的有機物為碳源，對回流汙泥帶入的大量硝酸鹽進行反硝化脫氮；(3)將脫氮後的汙水通入到含有生物填料的好氧反應池中，然後按氣液比1L氧氣/噸汙水通入氧氣，進行除磷；(4)向處理過的汙水中加入相對於處理過的汙水汙水體積量2％的絮凝劑，以400r/min的速率攪拌後通入到二次沉降池中沉降，然後將二次沉降池中的上層水以120m3/h的速率通入曝氣生物濾池處理後排放。
其中，所述的好氧曝氣池中設置有膜組件，該膜組件為孔徑為150μm的無紡布膜，所述的曝氣處理時間為12h。
其中，所述的分解處理的方法為：將相對於沉降的汙泥體積1％的混合菌群與沉降的汙泥混合，然後在56℃發酵24h形成活性汙泥，然後投入到分解池中，用1200r/min的攪拌機進行攪拌，使大分子有機物作為反硝化細菌的碳源進行分解。
其中，所述的混合菌群是由產鹼桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬、無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細菌、反硝化細菌、大腸埃希氏菌混合而成的。微生物加入到汙泥中發酵後可以有效地分解廢水中的有機汙染物。
其中，所述的CAST生物反應池中設有旋轉的折流板，轉速為300r/min。CAST生物反應池利用循環式活性汙泥法可有效去除有機物和脫氮除磷的功能，同時改善了汙水的可生化性。
其中，所述的生物填料為釋磷菌與硝化細菌按5:4的質量比混合，然後用優質的聚丙烯材料包覆，比表面積800。使用聚丙烯材料長時間浸泡在廢水不會降解，也不會對微生物有毒害作用，同時由於具有高的比表面積，單位容積內生物量高，水力停留時間短，脫氮、除磷、分解有機物能力強。
其中，所述的絮凝劑為以質量比為5:6:3:2:1的聚合氯化鋁、聚丙烯醯胺、聚氧化乙烯三甲基氯化銨、聚二甲基二烯丙基氯化銨、腐殖酸為原料，加入相對於原料0.3倍量的過硫酸鉀作為引發劑，然後加入相對於原料6倍量的水中，加入PH調節劑調節PH為8，然後升高溫度至120℃保持6h後，即得所述的絮凝劑。
其中，所述的通入曝氣生物濾池處理的方法為：將汙水通入到由玻璃纖維超濾膜和中空陶瓷纖維超濾膜與石墨烯超濾膜複合而成的過濾裝置過濾。其複合過程為將玻璃纖維、中空陶瓷纖維與石墨烯置於高壓反應釜中，設置壓力2.5MPa，溫度500℃，然後用強紫外線照射使三者完全融合形成一體，然後利用L-S轉化法製備成複合超濾膜。
其中，所述的二次沉降池沉降的汙泥可以繼續與微生物混合，加入到步驟(1)中的分解池中分解有機物，循環利用
最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範圍。