本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)領域，尤其是涉及一種生物膜法兩級A/O脫氮系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)：

針對含氮濃度較高的廢水，如屠宰廢水、啤酒廢水、毛皮廢水及化工廢水等，需要經(jīng)脫氮處理，達標后才能排放。傳統(tǒng)脫氮采用包括一個缺氧池和一個好氧池的A/O活性污泥池，污水經(jīng)缺氧池上部溢流口進入到好氧池內(nèi)，發(fā)生含碳有機物氧化、含氮有機物氨化和氨氮消化等反應；同時，好氧池中的混合液回流至缺氧池，混合液中所含的NO₃^--N與新鮮污水中所含的含碳有機物發(fā)生反硝化反應，生成氮氣脫出，從而完成脫氮處理。但傳統(tǒng)脫氮工藝由于采用活性污泥法，生物池內(nèi)單位體積微生物量較少，因此，池容一般偏大、工程造價高、且脫氮效率偏低。此外，該工藝產(chǎn)生的污泥較多，容易形成新的污染源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種生物膜法兩級A/O脫氮系統(tǒng)及工藝，目的在于解決現(xiàn)有一級A/O活性污泥池池容偏大、脫氮效率偏低等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的生物膜法兩級A/O脫氮系統(tǒng)，包括A/O生物池，所述A/O生物池包括沿污水流向依次排列的一級缺氧池、一級好氧池、二級缺氧池和二級好氧池，所述一級缺氧池的頂部溢流口與所述一級好氧池相連通，一級好氧池的頂部溢流口與所述二級缺氧池相連通，二級缺氧池的頂部溢流口與所述二級好氧池相連通；一級缺氧池底部連通有進水管，二級好氧池底部連通有出水管，一級好氧池的溢流口位置處設置有回流泵，與所述回流泵相連通的回流管出口設置在一級缺氧池進水口的上方位置處；所述一級缺氧池、一級好氧池、二級缺氧池和二級好氧池內(nèi)分別設置有填充體積為68-72%的組合填料，一級缺氧池和二級缺氧池內(nèi)設置有攪拌器，一級好氧池和二級好氧池底部設置有盤式曝氣器；所述一級缺氧池的容積為一級缺氧池和一級好氧池總?cè)莘e的30-50%，所述二級缺氧池的容積為二級缺氧池和二級好氧池總?cè)莘e的50-60%。

本發(fā)明所述的生物膜法兩級A/O脫氮工藝，具體為：

首先，總氮含量約為150-300mg/L的污水由一級缺氧池底部進水管進入，并從一級缺氧池頂部溢流進入一級好氧池后與附著在一級好氧池內(nèi)組合填料上的硝化菌發(fā)生硝化作用；一級好氧池內(nèi)部分反應混合液通過回流泵回流至一級缺氧池進水口位置附近，回流混合液與附著在一級缺氧池內(nèi)組合填料上的反硝化菌、一級缺氧池內(nèi)的污水發(fā)生一次反硝化反應，產(chǎn)生的氮氣隨污水進入一級好氧池并在一級好氧池底部盤式曝氣器的作用下吹釋而出，其中回流混合液和污水的回流比控制在100-400%；

然后，污水從一級好氧池頂部溢流進入二級缺氧池內(nèi)，與附著在二級缺氧池內(nèi)組合填料上的反硝化菌發(fā)生二次反硝化作用后，從二級缺氧池頂部溢流進入二級好氧池，二次反硝化產(chǎn)生的氮氣在二級好氧池底部盤式曝氣器的作用下吹釋脫出，脫氮完畢的污水則通過二級好氧池底部出水管流出；

其中，污水在一級缺氧池和一級好氧池內(nèi)總的水力停留時間為T1，污水在二級缺氧池和二級好氧池內(nèi)總的水力停留時間為T2，T1： T2=4:1，污水總脫氮率為70-90%。

為了進一步提高脫氮率，可在第二缺氧池內(nèi)加投碳源，使來自一級好氧池內(nèi)的污水與附著在二級缺氧池內(nèi)組合填料上的反硝化菌反應，進一步提高脫氮率，隨后多余碳源隨污水進入二級好氧池，并與附著在二級好氧池組合填料上的好氧菌發(fā)生氧化反應后被去除。上述外加碳源一般為乙酸鈉、甲醇或醋酸等。

在本發(fā)明提供的生物膜法兩級A/O脫氮系統(tǒng)中，污水依次經(jīng)過一級缺氧池、一級好氧池、二級缺氧池和二級好氧池進行兩級A/O脫氮，通過合理設置回流管道和各脫氮池的體積比，有效提高了脫氮效率和碳源利用率；通過在各脫氮池內(nèi)設置組合填料，使微生物大量附著在填料上，提高了脫氮池的容積負荷、減小了池容，提高了微生物的耐沖擊負荷，有利于降低工程造價、提高脫氮效率；此外，在缺氧池內(nèi)設置攪拌器，提高污泥掛膜效果，使反應物料充分接觸，有利于脫氮反應的進行，在好氧池內(nèi)設置盤式曝氣器，在滿足污水硝化的同時有利于生成氮氣的吹出。綜上所述，本發(fā)明所述的脫氮工藝脫氮效率高，運行成本低，整體裝置結(jié)構(gòu)簡單，占地較小，尤其適合處理總氮濃度較高的有機廢水。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中脫氮系統(tǒng)的頂面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中脫氮系統(tǒng)的底面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的脫氮工藝流程框圖。

其中，1-一級缺氧池，2-一級好氧池，3-二級缺氧池，4-二級好氧池，5-一級缺氧池進水管，6-二級好氧池出水管，7-回流泵，8-回流管，9-組合填料，10-攪拌器，11-盤式曝氣器。

具體實施方式

如圖1-3所示，本發(fā)明所述的生物膜法兩級A/O脫氮系統(tǒng)的A/O生物池為串接相連的二級A/0生物池，包括沿污水流向依次排列的一級缺氧池1、一級好氧池2、二級缺氧池3和二級好氧池4，相鄰污泥池之間均通過上部溢流口相連通，即如圖3所示的，一級缺氧池1頂部設置有通向一級好氧池2的溢流口，一級好氧池2頂部設置有通向二級缺氧池3的溢流口，二級缺氧池3頂部設置有通向二級好氧池4的溢流口。如圖1所示，一級缺氧池1底部連通有進水管5，二級好氧池4底部連通有出水管6，一級好氧池2的溢流口位置處設置有回流泵7，與回流泵7相連通的回流管8出口設置在一級缺氧池1進水口的上方位置處。

如圖3所示，一級缺氧池1、一級好氧池2、二級缺氧池3和二級好氧池5內(nèi)分別設置有填充體積為68-72%的組合填料9。上述組合填料9為市售的適于生物膜法污水處理用填料，為了防止填料發(fā)生漂移和纏繞，填料懸掛繩上下兩端均固定在填料支架上。微生物大量附著在組合填料9上，其好氧泥齡和缺氧泥齡不再受池容的影響；同時，提高了脫氮池內(nèi)的微生物數(shù)量，增大了容積負荷，減小了池容，相對傳統(tǒng)活性污泥法可降低約50%的生物池池容，對于高總氮工業(yè)廢水的脫氮有顯著的優(yōu)勢；此外，附著在組合填料上的微生物，能夠耐受流量較大、總氮濃度較高的污水沖擊負荷，具有良好的脫氮效果。因此，在一級缺氧池1和二級缺氧池3內(nèi)設置有攪拌器10（見圖1、2），以此提高污水和微生物的接觸面積，提高反硝化反應的效率；并在一級好氧池2和二級好氧池4底部設置有盤式曝氣器11（見圖2、3），在滿足污水硝化的同時加快氮氣的吹釋速度。為了加強盤式曝氣器11的曝氣效果，其曝氣頭與組合填料9底部至少相距800mm。

本發(fā)明所述的生物膜法兩級A/O脫氮工藝，主要用于處理總氮含量為150-300mg/L的工業(yè)污水。

具體地，如圖4所示，污水先由一級缺氧池1底部進水管5進入，并從一級缺氧池1頂部溢流進入一級好氧池2后與附著在一級好氧池2內(nèi)組合填料上的硝化菌發(fā)生硝化作用。同時，第一好氧池2內(nèi)的部分混合液通過回流泵7回流至第一缺氧池1進水口位置附近，回流混合液中的NO₃^--N與附著在一級缺氧池1內(nèi)組合填料上的反硝化菌、一級缺氧池1原污水中的碳源物質(zhì)（即含碳有機物）在第一缺氧池1中進行一次反硝化反應。在一次反硝化反應中生成的氮氣隨污水進入一級好氧池2并在一級好氧池3底部盤式曝氣器的作用下吹釋而出。

然后，污水從一級好氧池2頂部溢流進入二級缺氧池3內(nèi)，與附著在二級缺氧池3內(nèi)組合填料上的反硝化菌發(fā)生二次反硝化反應后，從二級缺氧池3頂部溢流進入二級好氧池4，二次反硝化產(chǎn)生的氮氣在二級好氧池4底部盤式曝氣器的作用下吹釋脫出，脫氮完畢的污水則通過二級好氧池4底部出水管6流出。

由于一次反硝化反應時，污水中所含的碳源大部分已被消耗，在二級缺氧池3內(nèi)發(fā)生二次反硝化反應，主要利用反硝化菌自身所儲存的內(nèi)源代謝物質(zhì)作為反硝化反應的碳源，其數(shù)量有限，因此，若需進一步提高系統(tǒng)的脫氮率，可在第二缺氧池3內(nèi)投加乙酸鈉、甲醇或醋酸等外部碳源，促進二次反硝化反應的進行，進一步去除污水中的總氮。二次反硝化反應后多余的碳源則通與二級好氧池4內(nèi)組合填料上附著的好氧菌發(fā)生氧化分解反應去除。

上述在一級脫氮裝置中設置的回流管路，使一級好氧池2內(nèi)的泥水混合液回流與一級缺氧池1內(nèi)的污水發(fā)生的反硝化反應，能夠充分利用碳源，減少外加碳源的投入，降低運行成本。本發(fā)明中，回流混合液和污水的回流比控制在100-400%最為適宜。

本發(fā)明的二級脫氮工藝中，當對污水的混合液內(nèi)回流量、污水在各缺氧池及好氧池中的停留時間，以及一級A/O生物池容積占整個脫氮系統(tǒng)A/O生物池總?cè)莘e的比例進行適當?shù)目刂?，可有效提高系統(tǒng)整體的脫氮效率。通過理論設計和大量實驗修正后，發(fā)現(xiàn)當一級缺氧池1的容積為一級缺氧池1和一級好氧池2總?cè)莘e的30-50%，二級缺氧池3的容積為二級缺氧池3和二級好氧池4總?cè)莘e的50-60%，T1：T2=4:1時，系統(tǒng)的脫氮效率最好，可以達到70-90%的脫氮率。其中，T1為污水在一級缺氧池和一級好氧池內(nèi)總的水力停留時間，T2為污水在二級缺氧池和二級好氧池內(nèi)總的水力停留時間。

實施例1：

某屠宰及肉類加工廠的廢水工程中每條生物膜法兩級A/O脫氮系統(tǒng)均包括一級缺氧池、一級好氧池、二級缺氧池和二級好氧池，每條脫氮線的生物池池容分別是一級缺氧池593m³、一級好氧池2184m³、二級缺氧池333m³和二級好氧池354m³，其內(nèi)均填充有組合填料?150×80mm，組合填料的體積分別為一級缺氧池415m³、一級好氧池1530m³、二級缺氧池233m³和二級好氧池250m³，一級好氧池內(nèi)設置有通往一級缺氧池的回流管。一級缺氧池進水中BOD5≤2000mg/L，CODCr ≤4000mg/ L，TN≤250mg/L，進水量為10000m³/d，進行上述生物膜法兩級A/O脫氮處理時，T1：T2=4:1，一級好氧池的回流混合液與污水的回流比為300%，二級好氧池出水總氮約35~45mg/L。

本發(fā)明總體工藝簡單，脫氮效率高、池容小，運行方便可靠，裝置工程造價低。本發(fā)明的脫氮池內(nèi)部設置了固定式的組合填料，能夠積累大量微生物，使脫氮池具有較高的容積負荷及耐沖擊負荷能力，具有較高的可靠性；本發(fā)明脫氮池的污泥掛膜效果好，污泥濃度高，泥水混合均勻，無需污泥回流且污泥產(chǎn)量低；尤其適合處理進水總氮濃度高、C/N比較低的廢水，能夠滿足大中小型工業(yè)廢水脫氮的使用要求。