本發(fā)明涉及一種污水深度脫氮除磷的方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氮和磷是引起自然水體富營養(yǎng)化的主要元素，因此去除污水中的氮和磷也成為了污水處理廠的兩大主要任務(wù)。目前國內(nèi)污水處理廠已普遍執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，其中TN濃度不得超過15mg/L，TP濃度不得超過0.5mg/L。近年來，我國許多地區(qū)開始執(zhí)行更加嚴(yán)格的地方污水處理標(biāo)準(zhǔn)，如《北京地方水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307-2013)中的A標(biāo)準(zhǔn)將出水總氮和總磷的限值分別降低至10mg/L和0.2mg/L，更高標(biāo)準(zhǔn)的氮磷出水要求已成為污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的重要難題。傳統(tǒng)活性污泥法需要利用碳源進(jìn)行脫氮除磷，但我國城鎮(zhèn)污水處理廠普遍存在進(jìn)水中碳源不足、碳氮比及碳磷比失衡的問題，這對傳統(tǒng)活性污泥法深度脫氮除磷產(chǎn)生巨大挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)一級A標(biāo)準(zhǔn)總氮及總磷的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，大部分污水處理廠要進(jìn)行優(yōu)質(zhì)碳源及除磷藥劑的投加，因而大大增加了運(yùn)行成本。另外，碳源的投加易引起異養(yǎng)菌大量增殖，增加的剩余污泥量將導(dǎo)致污泥處理處置費(fèi)用升高；同時(shí)，由于除磷藥劑價(jià)格昂貴，且會(huì)顯著降低濾布或轉(zhuǎn)盤等深度處理設(shè)備的使用壽命，無疑會(huì)間接提高污水處理廠的運(yùn)行費(fèi)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為更高效的實(shí)現(xiàn)污水中氮磷的去除，同時(shí)降低污水處理廠的運(yùn)行費(fèi)用，擬開發(fā)新型生物吸附/MBR/硫鐵自養(yǎng)反硝化污水處理組合工藝。

本發(fā)明提供了一種污水處理裝置，所述裝置包括生物吸附池、沉淀池、MBR池和硫鐵自養(yǎng)反硝化池，所述生物吸附池與進(jìn)水口連接；所述沉淀池呈倒錐形，下部與生物吸附池雙向連接，上部與MBR池連接；所述MBR池與硫鐵自養(yǎng)反硝化池連接；所述硫鐵自養(yǎng)反硝化池設(shè)置出水口；所述硫鐵自養(yǎng)反硝化池的填料為填充了鐵的硫粒，鐵的填充率為15～25％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述硫鐵自養(yǎng)反硝化池的填料粒徑為2～4mm，孔隙率為50％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述鐵的填充率為20％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述鐵為鐵屑。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述生物吸附池、沉淀池、MBR池和硫自養(yǎng)反硝化池依次連接且有效容積比為1:8:14:3.2。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述生物吸附池、沉淀池、MBR池和硫自養(yǎng)反硝化濾池的有效容積分別為：1.5L、12L、21L和4.8L。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述硫鐵自養(yǎng)反硝化池內(nèi)經(jīng)為10cm，有效高度為60cm。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述MBR池采用0.02μm平板膜。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述硫鐵自養(yǎng)反硝化池自下向上包括石粒、硫鐵混合填料，其中石粒填料高度為10cm，硫鐵混合填料高度為90cm。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種應(yīng)用所述污水處理裝置對污水進(jìn)行深度脫氮的方法，是應(yīng)用所述的污水處理裝置，使污水先經(jīng)過生物吸附池去除顆粒物或有機(jī)物，再經(jīng)過沉淀池沉淀，再在MBR池和硫鐵自養(yǎng)反硝化池中進(jìn)行脫氮除磷。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法是控制生物吸附池水力停留時(shí)間為0.35-0.7h，污泥齡為1.5-3d，DO為0.5-1mg/L，混合液懸浮固體濃度4000-5000mg/L。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法是控制沉淀池水力停留時(shí)間3h。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述方法是控制MBR池膜通量為10L/m².h，HRT為6-8h，SRT為18-22d，DO 5-7mg/L。

有益效果：采用生物吸附/MBR/硫鐵自養(yǎng)反硝化組合工藝對污水處理廠原水進(jìn)行處理，將硫自養(yǎng)反硝化和鐵屑作為脫氮除磷的主體，在減少整套組合工藝水力停留時(shí)間的同時(shí)，無需投加碳源，降低了運(yùn)行成本，大大降低了污水處理廠的運(yùn)行費(fèi)用；在污水處理過程中，大部分原水中的碳源被富集在污泥中，采用厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸或產(chǎn)甲烷的資源化處理方式可產(chǎn)生附加值較高的產(chǎn)品，真正實(shí)現(xiàn)污染物的資源化利用。本發(fā)明具有節(jié)省占地面積、運(yùn)行費(fèi)用較低，可以產(chǎn)生資源化附加產(chǎn)物的優(yōu)勢，對于探索符合我國國情的污水處理新思路具有重要意義。采用本發(fā)明的方法進(jìn)行脫氮除磷效率較高，在HRT為2h時(shí)即可獲得總氮低于6mg/L、總磷低于0.5mg/L的出水水質(zhì)，并且減少了污水處理廠的占地面積。

附圖說明

圖1為本發(fā)明脫氮除磷裝置的工藝圖；1，進(jìn)水泵；2，第一風(fēng)機(jī)；3，生物吸附池；4，污泥回流泵；5，沉淀池；6，第二風(fēng)機(jī)；7，MBR池；8，MBR出水泵；9，硫鐵自養(yǎng)反硝化池；10，硫粒鐵屑混合層；11，石粒層；

圖2生物吸附池對總氮的去除效果；

圖3為生物吸附池對氨氮的去除效果；

圖4為生物吸附池對總磷的去除效果；

圖5為生物吸附池對COD的去除效果；

圖6為生物吸附池MLSS及MLVSS/MLSS變化；

圖7為本發(fā)明的脫單除磷裝置出水總氮、氨氮、總磷及COD濃度。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1脫氮除磷裝置的設(shè)計(jì)

如圖1所示，采用亞克力板制備脫氮除磷裝置，所述脫氮除磷裝置包括生物吸附池3、沉淀池5、MBR池7和硫鐵自養(yǎng)反硝化池9，有效容積分別為1.5L、12L、21L和4.8L；所述生物吸附池3通過進(jìn)水泵1與進(jìn)水口連接，下部與第一風(fēng)機(jī)連接；所述沉淀池5呈倒錐形，下部與生物吸附池3雙向連接，上部與MBR池7連接；所述MBR池7采用0.02μm平板膜，MBR池7內(nèi)設(shè)置通氣管道，管道與第二風(fēng)機(jī)6連接；MBR池7和硫鐵自養(yǎng)反硝化池9之間設(shè)置MBR出水泵8，由此泵從MBR池7抽吸出水，泵入硫鐵自養(yǎng)反硝化池；所述硫鐵自養(yǎng)反硝化池9設(shè)置出水口，所述硫鐵自養(yǎng)反硝化池設(shè)置填料層，填料層自下向上包括石粒層11、硫鐵混合層10，高度分別為10cm和90cm，填料硫粒徑為2～4mm，孔隙率為50％，鐵屑以塑料球包裹的形式填充在硫粒中間，填充率按體積比為20％。

在該裝置中，生物吸附段在吸附進(jìn)水中有機(jī)物、減少后續(xù)處理單元有機(jī)負(fù)荷及有毒有害物質(zhì)影響的同時(shí)，產(chǎn)生大量高有機(jī)質(zhì)含量的污泥，可用于厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸或產(chǎn)甲烷，實(shí)現(xiàn)資源化利用目的。MBR實(shí)現(xiàn)氨氮的完全硝化及剩余COD的去除。硫鐵自養(yǎng)反硝化實(shí)現(xiàn)硝態(tài)氮還原與磷酸鹽的去除，完成脫氮除磷過程。

實(shí)施例2生物吸附段運(yùn)行

如圖2～5所示，試驗(yàn)裝置進(jìn)水總氮成分中大部分為溶解性氨氮，平均占比為85％，進(jìn)水總氮的濃度范圍為29.5～37.3mg/L，平均值為29.3mg/L；進(jìn)水總磷濃度范圍為0.89～5.4mg/L，平均值為2.8mg/L。進(jìn)水COD為150～456mg/L，平均值為288.6mg/L。生物吸附段是通過控制較短HRT和SRT，培養(yǎng)適應(yīng)原水環(huán)境、可以實(shí)現(xiàn)快速增殖的原核微生物，用以吸附進(jìn)水中的顆粒態(tài)物質(zhì)，因此生物吸附段對于進(jìn)水中COD具有良好的去除能力。生物吸附段出水COD范圍為76～102mg/L，平均值為90.2mg/L，平均去除率為66.6％。氨氮和總氮的去除率均較低，平均值為17％，原因?yàn)镠RT較短，氨氮無法實(shí)現(xiàn)有效硝化。生物吸附段對于總磷的平均去除率為13.6％。

我國城市污水管網(wǎng)的不完善致使進(jìn)水中含有大量的無機(jī)雜質(zhì)，導(dǎo)致剩余污泥中的無機(jī)質(zhì)含量較高，嚴(yán)重影響資源化利用。生物吸附段污泥多為進(jìn)水中顆粒態(tài)有機(jī)物的集合體，如圖6所示，該段污泥有機(jī)質(zhì)含量相比接種污泥明顯升高，利于厭氧發(fā)酵/消化，生產(chǎn)附加值較高的產(chǎn)品。

實(shí)施例3除磷脫氮裝置處理污水

運(yùn)行實(shí)施例1的裝置，控制生物吸附段水力停留時(shí)間(HRT)為0.35-0.7h，污泥齡(SRT)為1.5-3d，溶解氧(DO)范圍為0.5-1mg/L，混合液懸浮固體濃度(MLSS)為4000-5000mg/L(圖6)。沉淀池HRT為2-3h。MBR采用0.02μm平板膜，膜通量為8-12L/m².h，HRT為6-8h，SRT為18-22d，DO范圍為5-7mg/L，MLSS維持在6500-8000mg/L；硫鐵自養(yǎng)反硝化濾池內(nèi)徑為10cm，有效高度為60cm，控制HRT范圍為2-3h。

在上述運(yùn)行方法保持不變的情況下，采用不同的鐵屑填充比進(jìn)行污水處理，如表1所示，鐵填充比例的越高，出水總磷濃度越低；但當(dāng)鐵的填充比例為25％時(shí)，出水呈棕紅色，原因?yàn)槌鏊需F銹過多。因此將鐵的填充比例設(shè)定為20％。MBR對于剩余COD有較好的去除效果，出水COD的范圍為18-48mg/L，平均值為35.3mg/L。

表1不同鐵的填充率對出水的影響

在本實(shí)施例的方法中，生物吸附段去除了大部分的COD及少部分氮磷，減少了MBR反應(yīng)池的有機(jī)負(fù)荷及有毒有害物質(zhì)的影響。MBR池以膜過濾取代傳統(tǒng)生物處理工藝的二沉池設(shè)計(jì)，其較高的污泥濃度可有效減少污水處理設(shè)施的占地面積。除此之外，MBR的完全截留有利于富集世代時(shí)間較長的硝化菌和后生動(dòng)物，有助于實(shí)現(xiàn)進(jìn)水中氨氮的硝化及剩余COD的降解。MBR出水含有高濃度硝態(tài)氮，可通過硫自養(yǎng)反硝化實(shí)現(xiàn)氮的去除。脫氮硫桿菌在硫粒表面富集，形成生物膜，該自養(yǎng)菌以單質(zhì)硫作為電子供體，硝態(tài)氮作為受體，實(shí)現(xiàn)氮的深度去除。如圖7所示，試驗(yàn)裝置出水氨氮范圍為0.1-5.7mg/L，平均值為1.44mg/L，硝化作用良好；出水總氮平均值為4.1mg/L，表明硫自養(yǎng)反硝化濾池有較高的硝態(tài)氮還原能力，在縮短了整個(gè)處理工藝HRT條件下，節(jié)省了碳源投加的成本。鐵屑的加入一方面可中和自養(yǎng)反硝化過程所產(chǎn)生的H⁺，維持系統(tǒng)pH穩(wěn)定，保證反硝化的正常進(jìn)行；另一方面，鐵屑為純鐵和碳化鐵的合金，碳化鐵和雜質(zhì)以極小的顆粒形式分散在鐵屑中，當(dāng)鐵屑浸沒在溶液中時(shí)，能構(gòu)成完整的微電池回路，形成無數(shù)個(gè)腐蝕微電池，從而產(chǎn)生Fe³⁺/Fe²⁺，F(xiàn)e³⁺/Fe²⁺與PO₄^3-結(jié)合生成沉淀，從而實(shí)現(xiàn)污水中磷的深度去除。如圖7所示，出水磷酸鹽濃度范圍為0.22-0.48mg/L，平均值為0.37mg/L，達(dá)到了優(yōu)于一級A標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。