基于活性污泥工艺的污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷系统及方法

摘要

本发明公开了基于活性污泥工艺的污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷系统及方法，其系统包括原水箱依次通过进水泵、进水流量计与硫铁矿自养反硝化反应器的进水口相连，所述酸碱加药箱通过酸碱加药泵与硫铁矿自养反硝化反应器的第一进药口相连；所述硫铁矿干粉加药箱中设有硫铁矿干粉搅拌器，其通过硫铁矿干粉加药泵与硫铁矿自养反硝化反应器的第二进药口相连，所述硫铁矿自养反硝化反应器的出水口与二沉池进口相连，所述二沉池出口与出水箱相连，二沉池底部通过污泥回流泵连接至硫铁矿自养反硝化反应器的污泥回流口。本发明自动化程度高、无需外加碳源，高效节能，降低了污水的处理费用，优化了资源的配置。

说明书

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，具体涉及基于活性污泥工艺的污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷系统及方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，大量富含氮磷废水未经达标处理排放到水体中，导致水体发生富营养化现象，严重威胁着人类的生产生活，氮磷浓度的超标是其主要成因，因此需要对氮磷污染进行控制。

根据我国现行的城镇污水处理厂污染物排放标准，最高允许排放浓度TN为15mg/L、TP为0.5mg/L，其排放浓度远远大于水体富营养化的指标，而荷兰向敏感水体排放污水的排放标准为TN≤2.2mg/L 和TP≤0.15mg/L，可以看出我国污水排放标准有很大的提升空间。随着环保观念的深入人心与环保技术的突破，环保标准也变得日趋严格，我国对地方污水排放标准(氮磷指标)也提出了更为严格的限制。现行的水处理工艺存在着更新换代需求，转而向更为高效节能的工艺发展，因此这也需要在达到现有处理标准的基础上实现更为经济高效的深度处理手段，满足更高的处理要求。

针对低碳氮比的生化尾水，传统的同步脱氮除磷工艺，外加碳源与投加除磷药剂大大提高了污水的处理成本，同时较大的污泥产量带来了污泥处理负担。因此，如何实现低碳氮比生化尾水经济高效同步脱氮除磷己成为函待解决的问题。

发明内容

针对传统低碳氮比污水同步脱氮除磷方式中存在成本较高问题，本发明提供一种高效、操作简单、运行成本较低的基于活性污泥工艺的污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷系统及方法。

为实现上述目的，本申请提出一种基于活性污泥工艺的污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷系统，包括原水箱、酸碱加药箱、硫铁矿自养反硝化反应器、硫铁矿干粉加药箱、二沉池和出水箱，所述原水箱依次通过进水泵、进水流量计与硫铁矿自养反硝化反应器的进水口相连，所述酸碱加药箱通过酸碱加药泵与硫铁矿自养反硝化反应器的第一进药口相连，在硫铁矿自养反硝化反应器中设有硫铁矿自养反硝化搅拌器，该硫铁矿自养反硝化搅拌器的底部和中部均设有搅拌叶片；所述硫铁矿干粉加药箱中设有硫铁矿干粉搅拌器，其通过硫铁矿干粉加药泵与硫铁矿自养反硝化反应器的第二进药口相连，所述硫铁矿自养反硝化反应器的出水口与二沉池进口相连，所述二沉池出口与出水箱相连，在二沉池上部设有二沉池搅拌器，下部设有刮泥板，二沉池底部通过污泥回流泵连接至硫铁矿自养反硝化反应器的污泥回流口。

进一步的，在所述硫铁矿自养反硝化反应器中设有pH传感器和温度传感器，两者通过pH与温度测定仪与智能终端相连，通过所述智能终端进行在线监测与控制。

进一步的，所述进水泵、酸碱加药泵、硫铁矿干粉加药泵、污泥回流泵、硫铁矿自养反硝化搅拌器、硫铁矿干粉搅拌器、二沉池搅拌器、进水流量计均与智能终端相连，在智能终端上显示各个数据信息，实现在线监测与控制。

进一步的，所述酸碱加药箱中用于调节pH的药剂为氢氧化钠和盐酸，其浓度均为0.01-0.05mol/L。

进一步的，所述搅拌叶片为三叶型推流式搅拌叶片，其与反应器外径比为0.8-0.85。

更进一步的，所述硫铁矿自养反硝化反应器为圆柱状，其高度与直径比值为1.5-1.7。

本发明还提供一种基于活性污泥工艺的污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷方法，包括：

将驯化好的硫自养反硝化污泥投加至硫铁矿自养反硝化反应器内，使接种后的污泥浓度为4000-6000mg/L，将原水箱内污水加入到硫铁矿自养反硝化反应器内；

打开温控探头控制加热装置使反应温度在30-35℃之间，将含硫量≥45％，粒径为50-300目的硫铁矿干粉加入至硫铁矿自养反硝化反应器内，其投加量为理论值的1.2-1.5倍；开启硫铁矿自养反硝化搅拌器，维持搅拌转速为60-120r/min，实现活性污泥与硫铁矿污水的充分混合；所述硫铁矿自养反硝化反应器内pH维持在6.5-7.5之间，当pH低于6.5时酸碱投加泵自动投加碱液，当高于7.5时酸碱投加泵自动投加酸液；

硫铁矿自养反硝化反应器处理后的污水进入二沉池完成固液分离，分离出的活性污泥回流至硫铁矿自养反硝化反应器内。

进一步的，所述二沉池内的二沉池搅拌器间歇运行，每2小时运行3分钟，二沉池底部坡度设置为45-60°。

进一步的，所述二沉池内污泥回流比为0.5-0.7，保证反应器内污泥浓度，排泥时采用旋流分离器将磷酸盐沉淀与污泥分离排出，保留活性污泥。

进一步的，所述硫铁矿自养反硝化反应器水力停留时间为 12-72h。

本发明采用的以上技术方案，与现有技术相比，具有的优点是：

(1)本发明的系统应用活性污泥法通过硫铁矿自养反硝化工艺同时去除城市生活污水中氮磷污染物，其各装置结构简单、自动化程度高、可操作性强，能在线实时监测各项指标并进行控制；

(2)本发明的方法将来源广泛的硫铁矿应用于污水处理，使得废弃的硫铁矿资源重新得到利用，优化了资源的合理配置；无需外加碳源，高效节能，降低了污水的处理费用。

(3)本发明真正实现了城市生活污水二沉尾水中氮磷污染物同时去除，且去除效率高，处理后的出水氮磷浓度可以实现达标排放，为污水处理厂生化尾水深度脱氮除磷提供了一种解决方案。

附图说明

图1为污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷系统原理图；

图中序号说明：1原水箱；2进水流量计；3进水泵；4酸碱加药箱；5酸碱加药泵；6智能终端；7pH与温度测定仪；8硫铁矿自养反硝化反应器；9硫铁矿自养反硝化搅拌器；10pH传感器；11温度传感器；12搅拌叶片；13硫铁矿干粉搅拌器；14硫铁矿干粉加药箱； 15硫铁矿干粉加药泵；16二沉池；17二沉池搅拌器；18刮泥板；19 污泥回流泵；20出水箱。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于活性污泥工艺的污水处理厂生化尾水深度自养脱氮除磷系统，包括原水箱、酸碱加药箱、硫铁矿自养反硝化反应器、硫铁矿干粉加药箱、二沉池和出水箱，所述原水箱依次通过进水泵、进水流量计与硫铁矿自养反硝化反应器四周的进水口相连，进水流量计用于调节监测进水流量；所述酸碱加药箱通过酸碱加药泵与硫铁矿自养反硝化反应器的第一进药口相连，在硫铁矿自养反硝化反应器中设有硫铁矿自养反硝化搅拌器、pH传感器和温度传感器，所述pH传感器和温度传感器通过pH与温度测定仪与智能终端(可以为手机、笔记本等带显示屏的电子设备)相连，通过所述智能终端实现pH与温度的实时监测，在硫铁矿自养反硝化搅拌器的底部和中部均设有搅拌叶片；所述硫铁矿干粉加药箱中设有硫铁矿干粉搅拌器，其通过硫铁矿干粉加药泵与硫铁矿自养反硝化反应器的第二进药口相连，所述硫铁矿自养反硝化反应器的出水口与二沉池进口相连，所述二沉池出口与出水箱相连，在二沉池上部设有二沉池搅拌器，下部设有刮泥板，二沉池底部通过污泥回流泵连接至硫铁矿自养反硝化反应器的污泥回流口，在硫铁矿自养反硝化反应器侧壁上设有保温层。

所述进水泵、酸碱加药泵、硫铁矿干粉加药泵、污泥回流泵、硫铁矿自养反硝化搅拌器、硫铁矿干粉搅拌器、二沉池搅拌器、进水流量计均与智能终端相连，在智能终端上显示各个数据信息，实现在线监测与控制。

实例选取大连某城市污水二沉池后尾水，具体水质：pH为 7.0±0.5，COD为47.4±3.2mg/L，总氮15.7±1.2mg/L，其中硝氮13.85 ±0.58mg/L，亚硝氮0.13±0.05mg/L，氨氮0.48±0.13mg/L，总磷4.54 ±1.27mg/L；反应器有效容积为6L，高径比为1.6。应用本发明上述系统，具体操作步骤如下：

步骤1：将驯化好的硫自养反硝化污泥投加至硫铁矿自养反硝化反应器内，使接种后的污泥浓度为5000mg/L，将原水箱内污水加入到硫铁矿自养反硝化反应器内；

步骤2：打开温控探头控制加热装置使反应温度为33℃左右，将含硫量≥45％，粒径为100目的硫铁矿干粉加入至硫铁矿自养反硝化反应器内，其投加量为理论值的1.3倍；开启硫铁矿自养反硝化搅拌器，维持搅拌转速为100r/min，实现活性污泥与硫铁矿污水的充分混合；所述硫铁矿自养反硝化反应器内pH维持在6.5-7.5之间，当pH 低于6.5时酸碱投加泵自动投加碱液，当高于7.5时酸碱投加泵自动投加酸液；

步骤3：硫铁矿自养反硝化反应器处理后的污水进入二沉池完成固液分离，分离出的活性污泥回流至硫铁矿自养反硝化反应器内。

试验结果表明：硫铁矿自养反硝化反应器出水总氮浓度为3.24 ±2.31mg/L，总磷浓度为0.43±0.26mg/L.，总氮与总磷的去除率分别为80.0±14.7％和90.5±5.7％，实现了生化尾水深度脱氮除磷。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。