本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)，涉及一種增強(qiáng)型硝化降碳污水處理設(shè)備及處理方法。

背景技術(shù)：

1、污水處理行業(yè)是全球十大溫室氣體排放行業(yè)之一，其碳排放量占全球碳排放總量的2%~3%，且仍呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。我國(guó)污水處理廠生化池產(chǎn)生的co2是導(dǎo)致直接碳排放的關(guān)鍵，生化池的好氧區(qū)直接碳排放量最大，另外由電耗和藥耗產(chǎn)生的間接碳排放在總碳排放量中占比也較大，因此是污水處理廠碳減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、另外水體氮污染是引起富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一，近些年來(lái)，國(guó)家對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠出水的氮含量不斷提出更高的要求，目前城市污水處理廠尾水進(jìn)行深度脫氮處理，多采用反硝化濾池，以異養(yǎng)反硝化生物脫氮為主，其工藝具有處理時(shí)間短、處理水量大、易于維護(hù)管理的特點(diǎn)。但需額外添加碳源，操作不當(dāng)可能導(dǎo)致出水cod超標(biāo)，還需水氣混合反洗，能耗需求高，雖然脫氮速率快，但出水氮含量很難達(dá)到更低水平，而且增加間接碳排放。

3、此外，目前所用的污水處理設(shè)備還存在著如下問(wèn)題：

4、其一，目前污水處理設(shè)備所用的潛水?dāng)嚢柩b置通常被固定在池壁或者槽壁上，而當(dāng)潛水?dāng)嚢柩b置出現(xiàn)故障時(shí)，存在著維修困難的問(wèn)題；其二，目前所采用的穿孔管存在著不方便進(jìn)行固定安裝操作的問(wèn)題，并且所用的固定器固定后穩(wěn)定性較差的問(wèn)題；其三，目前所采用的曝氣器在進(jìn)行曝氣時(shí)，由于曝氣管和曝氣器之間的連接密封性較差很容易影響曝氣穩(wěn)定性，并且使得部分水倒流至曝氣管內(nèi)，而對(duì)曝氣造成不良影響；其四，目前所采用的污泥排出方式為沉底收集排出的方式，這種排出方式效率較低；其五，目前在進(jìn)行消毒等步驟操作時(shí)，常通過(guò)直接投入粉末的方式進(jìn)行消毒粉末的投入，并通過(guò)攪拌的方式進(jìn)行混合，這種消毒方式在消毒時(shí)存在著消毒池內(nèi)消毒劑濃度各處不一致的問(wèn)題，從而影響消毒效果，其次，在進(jìn)行消毒粉末投入時(shí)，很容易出現(xiàn)消毒粉末結(jié)塊的問(wèn)題，因此，對(duì)消毒效果造成一定的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)型硝化降碳污水處理設(shè)備及處理方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，在不添加碳源的條件下，進(jìn)一步提高tn、ss的去除效率，同時(shí)避免so42-富集，運(yùn)行費(fèi)用低，出水水質(zhì)高，并且解決了潛水?dāng)嚢柩b置不便維修、穿孔管不便固定及固定穩(wěn)定性較差、曝氣器連接緊密性較差、以及消毒效果不佳的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用以下技術(shù)：

3、一方面提供了一種增強(qiáng)型硝化降碳污水處理設(shè)備，包括：

4、調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池的上部設(shè)有調(diào)節(jié)進(jìn)水口，調(diào)節(jié)進(jìn)水口連接在污水排出口，調(diào)節(jié)池的下部設(shè)有調(diào)節(jié)出水口，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置有多個(gè)潛水?dāng)嚢柩b置，通過(guò)所設(shè)置的調(diào)節(jié)池對(duì)生活污水進(jìn)行收集，并且在收集的過(guò)程中，起到對(duì)不同時(shí)段進(jìn)入的污水進(jìn)行均值均量調(diào)節(jié)，以便后續(xù)進(jìn)行污水的充分處理以及處理設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，而且通過(guò)潛水?dāng)嚢柩b置進(jìn)行混合攪拌，在攪拌的過(guò)程中也能避免顆粒沉降在調(diào)節(jié)池的池底，并且調(diào)節(jié)池內(nèi)的水是通過(guò)原水提升泵并從調(diào)節(jié)出水口中排出。

5、厭氧單元，厭氧單元的上部設(shè)有厭氧進(jìn)水口和污泥回流進(jìn)口，厭氧單元的下部設(shè)有厭氧排水口，厭氧進(jìn)水口與調(diào)節(jié)出水口通過(guò)管道連通，厭氧單元內(nèi)設(shè)置有多個(gè)潛水?dāng)嚢柩b置，厭氧單元通過(guò)其內(nèi)的兼性細(xì)菌即能無(wú)氧和缺氧的條件下適應(yīng)生長(zhǎng)和代謝的細(xì)菌對(duì)污水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行溶解，以使有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸，同時(shí)兼性細(xì)菌中的聚磷菌釋放體內(nèi)貯存的磷，并在進(jìn)行有機(jī)質(zhì)溶解時(shí)通過(guò)攪拌的方式能夠提高有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化量，并且也避免顆粒及厭氧單元內(nèi)的污泥沉底，而影響污水的處理效果。

6、缺氧反硝化單元，缺氧反硝化單元的下部設(shè)有缺氧反硝化進(jìn)水口、混合液回流進(jìn)口及缺氧反硝化進(jìn)氣管，缺氧反硝化單元的上部設(shè)有缺氧反硝化出水口，缺氧反硝化進(jìn)水口與厭氧排水口通過(guò)管道連通，缺氧反硝化單元的內(nèi)部設(shè)有生物填料，生物填料的高度為1.5m，缺氧反硝化進(jìn)水口的內(nèi)側(cè)端連通有進(jìn)水主管，進(jìn)水主管上連通有多根進(jìn)水支管，進(jìn)水支管上開(kāi)設(shè)有多個(gè)穿孔，進(jìn)水支管通過(guò)多個(gè)固定裝置固定于缺氧反硝化單元的下部，缺氧反硝化進(jìn)氣管的內(nèi)側(cè)端連通有進(jìn)氣總管，缺氧反硝化進(jìn)氣管的外側(cè)端與曝氣風(fēng)機(jī)出口連接，進(jìn)氣總管上連通有多根進(jìn)氣支管，進(jìn)氣支管上開(kāi)設(shè)有多個(gè)穿眼，穿眼處設(shè)有曝氣裝置，缺氧反硝化單元中通過(guò)曝氣裝置使溶解氧保持在0.5mg/l左右維持缺氧狀態(tài)，在該單元內(nèi)設(shè)置生物填料，利用該生物填料上生長(zhǎng)的兼氧微生物進(jìn)行異養(yǎng)反硝化作用，以有機(jī)物為電子供體，以硝態(tài)氮為電子受體，將no3--n還原為氣態(tài)n2，實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮和有機(jī)物降解。其中，異養(yǎng)反硝化脫氮反應(yīng)式為(以甲醇為電子供體為例)：6no3-+5ch3oh+6h+→5co2+3n2+13h2o。

7、碳化氨化單元，碳化氨化單元的下部設(shè)有碳化氨化進(jìn)氣口和碳化氨化出水口，碳化氨化單元的上部設(shè)有碳化氨化進(jìn)水口，缺氧反硝化出水口與碳化氨化進(jìn)水口通過(guò)管道連通，碳化氨化進(jìn)氣口的內(nèi)側(cè)端也連接有進(jìn)氣總管上連通有多根進(jìn)氣支管，進(jìn)氣支管上開(kāi)設(shè)有多個(gè)穿眼，穿眼處設(shè)有曝氣裝置，碳化氨化單元的上端設(shè)有集氣罩，集氣罩的上端連通有排氣頭，排氣頭上設(shè)有引風(fēng)機(jī)，通過(guò)引風(fēng)機(jī)方便進(jìn)行所產(chǎn)生廢氣的排出及收集。通過(guò)曝氣裝置向碳化氨化單元進(jìn)行曝氣，使溶解氧保持在不低于2mg/l，最好控制在2~2.5mg/l，ph范圍控制在6.5~8之間，水溫控制在10~30℃，以維持異養(yǎng)型細(xì)菌作為碳化氨化單元13優(yōu)勢(shì)種屬，將污水中有機(jī)氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為co2和水，co2釋放至空氣中，將碳化氨化單元上部氣體進(jìn)行收集并輸送至增強(qiáng)硝化單元。同時(shí)聚磷菌在碳化氨化單元13對(duì)過(guò)量的磷進(jìn)行吸收，并且將磷酸鹽從液相中去除，處理后的污水進(jìn)入增強(qiáng)硝化單元。

8、碳化反應(yīng)式：cxhyoz+(x+y/4-z/2)o2→xco2+y/2h2o+能量

9、氨化反應(yīng)式：rchnh2cooh+o2→rcooh+co2+nh3。

10、增強(qiáng)硝化單元，增強(qiáng)硝化單元的下部設(shè)有增強(qiáng)硝化進(jìn)水口、增強(qiáng)硝化回收氣進(jìn)口及增強(qiáng)硝化入氣口，增強(qiáng)硝化單元的上部設(shè)有增強(qiáng)硝化出水口和混合液回流出水口，混合液回流出水口與混合液回流進(jìn)口通過(guò)管道連通，增強(qiáng)硝化回收氣進(jìn)口與排氣頭通過(guò)管道連通，增強(qiáng)硝化進(jìn)水口與碳化氨化出水口通過(guò)管道連通，增強(qiáng)硝化回收氣進(jìn)口的內(nèi)側(cè)端連通有穿孔管組，增強(qiáng)硝化入氣口內(nèi)側(cè)端連通有進(jìn)氣總管，進(jìn)氣總管上連通有多根進(jìn)氣支管，進(jìn)氣支管上開(kāi)設(shè)有多個(gè)穿眼，穿眼處設(shè)有曝氣裝置，曝氣裝置向增強(qiáng)硝化單元進(jìn)行曝氣，并且碳化氨化單元中所收集的廢氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)送至增強(qiáng)硝化單元，在處理時(shí)，溶解氧保持在不低于1mg/l，最好控制在1~1.5mg/l，ph范圍控制在8~8.5之間，水溫控制在10~30℃，以維持自養(yǎng)型硝化細(xì)菌作為本反應(yīng)單元優(yōu)勢(shì)種屬。在增強(qiáng)硝化單元14內(nèi)設(shè)置生物填料，利用該生物填料上生長(zhǎng)的自養(yǎng)型硝化細(xì)菌使本單元主要以硝化反應(yīng)為主，以碳化氨化單元反應(yīng)產(chǎn)生的co2為碳源，將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，在硝態(tài)氮經(jīng)混合液回流至缺氧區(qū)，同時(shí)生化后的污水進(jìn)入沉淀單元。

11、硝化反應(yīng)的總反應(yīng)式：

12、nh4++1.86o2+0.1co2→0.02c5h7o2n+0.98no3-+0.94h2o+1.98h+。

13、沉淀單元，沉淀單元的上部設(shè)有沉淀進(jìn)水口和沉淀排水口，沉淀單元的下部設(shè)有污泥排出管，污泥排出管上連接有污泥泵，污泥泵上連接有第一排泥管和第二排泥管，第一排泥管與污泥回流進(jìn)口通過(guò)管道連通，沉淀進(jìn)水口與增強(qiáng)硝化出水口通過(guò)管道連通，沉淀單元的上部設(shè)有斜管組，斜管組的下方設(shè)有污泥吸取裝置，污泥排出管連接于污泥吸取裝置上，沉淀過(guò)程中通過(guò)斜管分離的方式對(duì)污水中的污泥進(jìn)行沉淀，提高了污泥沉底的效率，同時(shí)所得的污泥一部分通過(guò)第一排泥管輸送至厭氧單元內(nèi)，而另外一部分污泥將被排出，而所得的上清液將進(jìn)入自養(yǎng)反硝化單元中。

14、自養(yǎng)反硝化單元，自養(yǎng)反硝化單元的下部設(shè)有自養(yǎng)反硝化進(jìn)水口和反沖洗排水口，自養(yǎng)反硝化單元的上部設(shè)有反沖洗進(jìn)水口和自養(yǎng)反硝化出水口，自養(yǎng)反硝化進(jìn)水口與沉淀排水口通過(guò)管道連通，自養(yǎng)反硝化進(jìn)水口的內(nèi)側(cè)端連通有進(jìn)水主管，進(jìn)水主管上連通有多根進(jìn)水支管，進(jìn)水支管上開(kāi)設(shè)有多個(gè)穿孔，進(jìn)水支管通過(guò)多個(gè)固定裝置固定于自養(yǎng)反硝化單元的底部，自養(yǎng)反硝化單元的下部設(shè)有復(fù)合生物載體層，復(fù)合生物載體層的上部設(shè)有保安過(guò)濾層，反沖洗進(jìn)水口的內(nèi)側(cè)端連通有反沖洗管組，反沖洗管組位于保安過(guò)濾層的上方，自養(yǎng)反硝化單元的下部也設(shè)置有進(jìn)氣總管上連通有多根進(jìn)氣支管，進(jìn)氣支管上開(kāi)設(shè)有多個(gè)穿眼，穿眼處設(shè)有曝氣裝置，通過(guò)曝氣裝置以使自養(yǎng)反硝化單元內(nèi)的溶解氧保持在低于1mg/l，此外，ph范圍控制在7~8之間，水溫控制在20~30℃，以維持硫自養(yǎng)反硝化脫氮菌作為本反應(yīng)單元優(yōu)勢(shì)種屬。復(fù)合生物載體上生長(zhǎng)的硫自養(yǎng)反硝化脫氮菌利用載體上單質(zhì)硫作為電子供體，以no3–-n為電子受體，以載體上無(wú)機(jī)碳作為碳源，將其還原為氮?dú)?，?shí)現(xiàn)自養(yǎng)反硝化。復(fù)合生物載體主要由單質(zhì)硫、石灰石組成，在上接種硫自養(yǎng)反硝化脫氮菌，載體中的石灰石不僅能提供無(wú)機(jī)碳源，而且能截留一部分水中的so42-，降低鹽類在水中的富集。在復(fù)合生物載體上方設(shè)置一層保安過(guò)濾層，進(jìn)一步攔截水中無(wú)機(jī)顆粒物，自養(yǎng)反硝化脫氮反應(yīng)式：

15、1.1s0+no3-+0.76h2o+0.40co2+0.08nh4+→0.08c5h7o2n+0.5n2+1.1so42-+1.28h+

16、caco3+2h+→ca2++h2o+co2

17、ca2++so42-→caso4。

18、消毒單元的上部設(shè)有消毒進(jìn)水口，消毒單元的下部設(shè)有消毒出水口，消毒進(jìn)水口與自養(yǎng)反硝化出水口通過(guò)管道連通，消毒單元的上部設(shè)有預(yù)溶解裝置，并通過(guò)次氯酸鈣、漂白粉等對(duì)污水最后進(jìn)行消毒操作。

19、另一方面提供了一種增強(qiáng)型硝化降碳污水處理方法，采用增強(qiáng)型硝化降碳污水處理設(shè)備進(jìn)行污水處理，包括步驟：

20、步驟01，通過(guò)調(diào)節(jié)池進(jìn)行污水的水量均衡及水質(zhì)均化。

21、步驟02，通過(guò)厭氧單元內(nèi)，并在厭氧的狀態(tài)下，以通過(guò)兼性細(xì)菌降解污水中的有機(jī)質(zhì)，以使有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸，并通過(guò)聚磷菌釋放體內(nèi)貯存的磷。

22、步驟03，在缺氧反硝化單元內(nèi)，在0.5mg/l溶解氧的缺氧狀態(tài)下，通過(guò)生物填料上的兼氧微生物進(jìn)行異養(yǎng)反硝化作用，以污水中的有機(jī)質(zhì)為電子供體，以硝態(tài)氮為電子受體，將no3--n還原為n2。

23、步驟04，在碳化氨化單元內(nèi)，在2~2.5mg/l含氧量、ph為6.5~8、水溫為10~30℃下，以通過(guò)異養(yǎng)型細(xì)菌對(duì)污水中有機(jī)氮化合物進(jìn)行分解以及對(duì)污水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化所得的co2通過(guò)排氣頭排出。

24、步驟05，在增強(qiáng)硝化單元內(nèi)，在1~1.5mg/l含氧量、ph為8~8.5、水溫為10~30℃下，通過(guò)自養(yǎng)型硝化細(xì)菌并利用步驟04缺氧反硝化單元所產(chǎn)生的co2對(duì)污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，所得的硝態(tài)氮混合液將回流至步驟03中的缺氧反硝化單元內(nèi)。

25、步驟06，通過(guò)沉淀單元對(duì)步驟05所得的生化水進(jìn)行沉淀，所得的污泥部分通入步驟02的厭氧單元內(nèi)，以維持厭氧單元內(nèi)的污泥濃度。

26、步驟07，通過(guò)自養(yǎng)反硝化單元對(duì)步驟06中所得的上清液在大于1mg/l含氧量、ph為7~8、水溫為20~30℃的條件下，通過(guò)硫自養(yǎng)反硝化脫氮菌對(duì)上清液進(jìn)行處理，通過(guò)處理的上清液通過(guò)保安過(guò)濾層對(duì)無(wú)機(jī)顆粒物進(jìn)行攔截。

27、步驟08，通過(guò)消毒單元對(duì)自養(yǎng)反硝化單元所得水進(jìn)行消毒，使水質(zhì)達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放。

28、上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：

29、1、本發(fā)明將氮提標(biāo)、碳減排的需求相結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)出水總氮排放的同時(shí)，降低污水處理過(guò)程中直接碳排放和間接碳排放。

30、2、本發(fā)明通過(guò)精準(zhǔn)控制反應(yīng)單元中的溶解氧、ph等反應(yīng)條件，對(duì)菌種進(jìn)行馴化，將傳統(tǒng)好氧反應(yīng)的碳化氨化與硝化反應(yīng)分離，使異養(yǎng)型細(xì)菌、硝化菌分別成為各反應(yīng)單元的優(yōu)勢(shì)菌種，在碳化氨化單元提高bod去除效率和氨化轉(zhuǎn)化效率，降低污水中有機(jī)物對(duì)硝化菌的抑制作用，增強(qiáng)硝化反應(yīng)，以利于提高總氮去除效率。

31、3、本發(fā)明碳化氨化單元溶解氧保持在不低于2mg/l，最好控制在2~2.5mg/l，ph范圍控制在6.5~8之間，水溫控制在10~30℃，以維持異養(yǎng)型細(xì)菌作為本反應(yīng)單元優(yōu)勢(shì)種屬。

32、4、本發(fā)明將增強(qiáng)硝化單元溶解氧保持在不低于1mg/l，最好控制在1~1.5mg/l，ph范圍控制在8~8.5之間，水溫控制在20~30℃，以維持自養(yǎng)型硝化細(xì)菌作為本反應(yīng)單元優(yōu)勢(shì)種屬。

33、5、本發(fā)明將碳化氨化單元產(chǎn)生氣體收集至增強(qiáng)硝化單元，氣體中co2為硝化反應(yīng)提供所需要的碳源，在增強(qiáng)硝化反應(yīng)提高污水中總氮去除率的基礎(chǔ)上，可以降低污水處理系統(tǒng)直接碳排放。

34、6、本發(fā)明采用復(fù)合生物載體通過(guò)硫自養(yǎng)反硝化脫氮菌進(jìn)一步降低污水中的總氮排放，不需要外加碳源，采用氣體反沖洗，能耗藥耗低，間接碳排放低。

35、7、本發(fā)明復(fù)合生物載體主要由單質(zhì)硫、石灰石組成，載體中的石灰石不僅能提供無(wú)機(jī)碳源，而且能截留一部分水中的so42-，降低鹽類在水中的富集。

36、8、本發(fā)明在復(fù)合生物載體上方設(shè)置一層保安過(guò)濾層，進(jìn)一步攔截水中無(wú)機(jī)顆粒物。

37、9、本發(fā)明自養(yǎng)反硝化脫氮單元污水由下至上經(jīng)過(guò)復(fù)合生物載體，便于將反應(yīng)產(chǎn)生的氮?dú)鈳С觥?/p>

38、10、本發(fā)明自養(yǎng)反硝化脫氮單元復(fù)合生物載體層粒徑6-8mm，厚度1~1.5m；保安過(guò)濾層粒徑2-3mm，厚度0.5~1m；本反應(yīng)單元水力停留時(shí)間3~4h。

39、11、本發(fā)明方便進(jìn)行潛水?dāng)嚢柩b置的維修操作、方便進(jìn)行穿孔管的固定、提高曝氣器連接后的密封效果、以高效的方式進(jìn)行污泥的排出、方便進(jìn)行消毒液的預(yù)配置操作。