一种低C/N比的污水处理装置及处理方法与流程

一种低c/n比的污水处理装置及处理方法
技术领域
1.本发明涉及水处理技术领域，具体涉及高原上的一种低c/n比的污水处理装置及处理方法。


背景技术：

2.西部高原地区空气稀薄，年平均气温低，缺氧，这些特殊的不利因素给传统的污水处理方式带来了很多困难。现阶段，高原污水处理主要集中在解决低温问题，大多是通过掩埋和增添覆盖物的方式去解决，也有部分是利用高原的清洁能源对污水进行升温。关于低氧问题的研究较为缺乏，主要是通过增加鼓风机和曝气机效率，以及投加增氧试剂(常用过氧化钙、过碳酸钠等)增加溶解氧。但提高曝气强度的同时能耗也相对增大；增氧试剂直接投入水中容易出现增氧不均匀和浪费的现象。
3.硝化作用是氨氮在有氧条件下自养氧化成硝酸盐的过程，其过程分为两个阶段，首先是氨氮在氧氨氧化菌（aob）作用下转化成亚硝酸盐(2nh
4+
+3o2→
2no
2-+4h
+
+2h2o)，接着在亚硝酸盐氧化菌（nob）作用下转化成硝酸盐(2no
2-+o2→
2no
3-)。传统生物脱氮工艺在硝化过程需要大量氧气供应，反硝化过程需要有机物作为碳源，存在能耗与药耗过大的问题，属于能源密集型过程。而短程硝化可以解决这一难点，它利用硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性上存在的固有差异，将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，使其不再进一步转化为硝酸盐氮。短程硝化反硝化技术是在短程硝化的基础上直接进行反硝化反应，相较于传统的全程硝化，它省略了将no
2-(亚硝酸)氧化到no
3-(硝酸)与no
3-反硝化到no
2-的过程，因此具有节省曝气能耗、反硝化碳源、降低污泥产量等优点。短程硝化的标志是有稳定和较高的 no
2-‑
n(亚硝态氮)积累，如何控制aob和nob的生长使硝化停止在no
2-阶段是实现短程硝化的关键，其中会影响亚硝酸积累的因素主要有温度、do浓度、游离氨(fa)浓度、游离亚硝酸(fna)浓度、ph值、泥龄及有机物浓度。
4.传统a2/o(anaerobic anoxic oxic)工艺是依据生物脱氮除磷去除污染物等基础理论而设计的较早的工艺，较为广泛地应用在污水处理中；但如若高原地区的污水的c/n比较低，不能满足缺氧池反硝化对碳源的需求，会有部分no
3-‑
n不能反硝化进入厌氧池，影响聚磷菌释放磷，使得该工艺处理的效果变差，但现有的方法一般都是增加有机物（碳源）而提升c/n比，也有部分考虑改进工艺步骤，主要集中为改善曝气或挂膜以增加停留时间等，但目前的方法处理高原低c/n的污水效果均不理想，因此，急需开发适宜于高原低温环境污水治理的短程硝化技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低c/n比的污水处理装置及处理方法。
6.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种低c/n比的污水处理装置，包括箱体，所述箱体内依次设置调节池、厌氧池、驯化池、好氧池、缺氧池和沉淀池；
所述调节池设置有进水口，池内安装有加热板，调节池与厌氧池连通；所述驯化池与厌氧池、好氧池连通，驯化池和好氧池底部均安装有曝气装置，在驯化池的曝气装置间隙还设置有紫外灯管；所述缺氧池与好氧池、沉淀池连通；所述沉淀池设置有出水口；所述调节池、厌氧池、缺氧池和沉淀池底部还设置有排泥口。
7.进一步地，所述调节池设置有搅拌器。
8.进一步地，所述驯化池设有ph监测仪，驯化池和缺氧池设有do监测仪。
9.进一步地，所述加热板与蓄电池连接，蓄电池与控制器连接，控制器与太阳能板连接。
10.进一步地，所述厌氧池、好氧池和缺氧池的体积比为1:3:1。
11.进一步地，所述曝气装置包括曝气管道和微孔曝气头，曝气管道包括主管道和多个分支管道，所述多个分支管道相互平行排列在主管道的一侧或两侧，并与主管道连通；所述微孔曝气头设置在分支管道上。
12.一种低c/n比的污水处理装置处理污水的方法，包括以下步骤：s1. 水温调节：低c/n比污水通过外置的格栅过滤后从进水口进入调节池，打开加热板，将污水升温至20～25℃；s2. 厌氧处理：将调节水温的污水流入厌氧池中，控制厌氧池的污水停留时间为2.5～3.5 h；s3. 好氧处理：厌氧处理后的污水流入驯化池先进行驯化处理，调节污水的ph值为7～8，打开紫外灯并同时开启驯化池和好氧池内的曝气装置，控制do为1.5～2 mg/l，紫外灯的波长为360～370 nm，辐射强度为0.8
╳
10-6
～0.9
╳
10-6
einstein/(l
•
s)，污水在驯化池的停留时间为1.5～3 h；驯化处理后的污水流入好氧池，控制污水的停留时间为12～15 h；s4. 缺氧处理：好氧处理后污水流入缺氧池，do控制在0.2～0.5 mg/l，污水停留时间为3～4 h；s5. 沉淀处理：缺氧处理的污水流入沉淀池，污水停留时间为1.5～2.5 h，将上清液流出，即为处理后的水。
13.进一步地，所述的污水为高原污水。
14.本发明中：本发明的低c/n比的污水处理装置它在a2/o工艺的基础上为发挥短程硝化优势进行了倒置，以快速实现了短程硝化。pn(partial nitrification)是短程硝化，在好氧段形成，缺氧段反硝化除氮。a2/o(anaerobic anoxic oxic )，即传统厌氧缺氧好氧工艺法，a(anaerobic)是厌氧段，用于除磷，o(oxic)是好氧段，常用于去除水中有机物；a(anoxic)是缺氧段，用于除氮。本发明装置将好氧池放于缺氧池前厌氧池之后，减少了硝化液从好氧池回流至缺氧池这一步骤。其次在好氧池前增加了驯化池，通过长波紫外线照射装置以催化其反应，达到实现和控制短程硝化过程。
15.本发明水温调节步骤对污水温度进行升温至20～25℃，该温度促进aob生长，有利于启动好氧池的短程硝化阶段；厌氧处理步骤聚磷菌消耗大部分碳源进行释磷作用，污水中的部分有机物在这一
区域去除，同时微生物充分进行内碳源的储存；驯化处理步骤在长波紫外线的持续照射下可以提升aob的活性，抑制nob的活性；将ph调节至7～8，在此条件下可以促进aob生长，抑制nob生长；同时ph影响污水中的fa和fna，较高的ph值会使系统内形成高浓度的fa，高fa可以抑制nob的生长。
16.在好氧处理阶段好氧池内去除有机物并进行硝化作用，此时由于aob作为优势菌种，促进了no
2-‑
n积累，形成短程硝化；同时聚磷菌在好氧条件下超量吸磷。
17.在厌氧处理阶段反硝化菌将亚硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出除氮，高原生活污水的c/n比较低。
18.本发明具有以下优点：本发明公开的装置克服了高原低温环境和低c/n比的污水使用现有的污水处理方法不能脱氮除磷的难题，该装置能够快速实现污水的短程硝化过程，结构简单、高度集成的一体化设备，方便高原地区的施工与管理运行，且节约了后期运行和维护管理费用。本发明将传统的a2/o工艺倒置及各步骤重要参数的控制，能够实现快速的短程硝化过程；利用长波紫外线催化促进短程硝化过程形成的同时也达到污水消毒效果，缩短了工艺流程，节约了建设成本和药剂成本；使用本发明工艺，在缺氧区延长水力停留时间，这相较于常规a2/o工艺，减少硝化液回流和曝气，在减少回流污泥中的硝态氮的同时减少了与聚磷菌竞争碳源，避免了出现无法满足缺氧池反硝化对碳源的需求的问题，节约了碳源的添加成本，由于短程硝化的形成，显著提高了脱氮除磷的能力。
附图说明
19.图1为本发明装置平面结构示意图。
20.图2为驯化池内曝气装置和紫外灯管的分布结构示意图。
21.图3为太阳能加热板的连接结构示意图。
22.图中，1-调节池，2-厌氧池，3-驯化池，4-好氧池，5-缺氧池，6-沉淀池，7-进水口，8-加热板，9-搅拌器，10-蓄电池，11-控制器，12-太阳能板，13-紫外灯管，14-ph监测仪，15-出水口，16-排泥口，17-曝气装置，18-微孔曝气头，19-曝气管道，20-do监测仪。
具体实施方式
23.下面结合附图实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：如图1所示，一种低c/n比的污水处理装置，包括箱体，所述箱体内依次设置调节池1、厌氧池2、驯化池3、好氧池4、缺氧池5和沉淀池6；所述调节池1设置有进水口7，池内安装有加热板8，调节池1与厌氧池2连通；为了使水温加热更加均匀，在调节池1设置有搅拌器9，对污水进行搅拌；如图3所示，加热板8与蓄电池10连接，蓄电池10与控制器11连接，控制器11与太阳能板12连接，采用太阳能对加热板8进行加热；所述驯化池3与厌氧池2、好氧池4连通，驯化池3和好氧池4底部均安装有曝气装置17，如图2所示，在驯化池3的曝气装置17间隙还设置有紫外灯管13；驯化池3设有ph监测仪14，驯化池3和缺氧池5设有do监测仪20，可实时监控池内污水的ph值及do值变化，根据检测数值对污水的ph值和do值进行实时调控；
所述缺氧池5与好氧池4、沉淀池6连通；所述沉淀池6设置有出水口15；所述调节池1、厌氧池2、缺氧池5和沉淀池6底部还设置有排泥口16，底部的污泥通过此排泥口16排出装置。
24.作为本发明优选的技术方案，厌氧池2、好氧池4和缺氧池5的体积比为1:3:1，该比例能最大程度的实现待处理污水的短程硝化。所述装置中的曝气装置17包括曝气管道19和微孔曝气头18，曝气管道19包括主管道和多个分支管道，所述多个分支管道相互平行排列在主管道的一侧或两侧，并与主管道连通；所述微孔曝气头18设置在分支管道上。在驯化池3中，将所述的紫外灯管13设置在曝气装置17下部，其多个紫外灯管13平行设置，且与曝气管道19的主管道平行。
25.实施例1：一种低c/n比的污水处理装置处理污水的方法，包括以下步骤：s1.水温调节：高原低c/n比污水通过外置的格栅过滤后从进水口7进入调节池1，打开加热板8，将污水升温至20℃；s2.厌氧处理：将调节水温的污水流入厌氧池2中，控制厌氧池2的污水停留时间为3.5h；s3.好氧处理：厌氧处理后的污水流入驯化池3先进行驯化处理，调节污水的ph值为7，打开紫外灯并同时开启驯化池3和好氧池4内的曝气装置17，控制do为1.5mg/l，紫外灯的波长为360nm，辐射强度为0.8
╳
10-6
einstein/(l
•
s)，污水在驯化池的停留时间为1.5h；驯化处理后的污水流入好氧池4，控制污水的停留时间为14h；s4.缺氧处理：好氧处理后污水流入缺氧池5，do控制在0.2mg/l，污水停留时间为4h；s5.沉淀处理：缺氧处理的污水流入沉淀池6，污水停留时间为2h，将上清液流出，即为处理后的水。
26.实施例2：一种低c/n比的污水处理装置处理污水的方法，包括以下步骤：s1.水温调节：高原低c/n比污水通过外置的格栅过滤后从进水口7进入调节池1，打开加热板8，将污水升温至25℃；s2.厌氧处理：将调节水温的污水流入厌氧池2中，控制厌氧池2的污水停留时间为2.5h；s3.好氧处理：厌氧处理后的污水流入驯化池3先进行驯化处理，调节污水的ph值为8，打开紫外灯并同时开启驯化池3和好氧池4内的曝气装置17，控制do为2mg/l，紫外灯的波长为370nm，辐射强度为0.9
╳
10-6
einstein/(l
•
s)，污水在驯化池的停留时间为2h；驯化处理后的污水流入好氧池4，控制污水的停留时间为15h；s4.缺氧处理：好氧处理后污水流入缺氧池5，do控制在0.5mg/l，污水停留时间为3h；s5.沉淀处理：缺氧处理的污水流入沉淀池6，污水停留时间为1.5h，将上清液流出，即为处理后的水。
27.实施例3：一种低c/n比的污水处理装置处理污水的方法，包括以下步骤：s1.水温调节：高原低c/n比污水通过外置的格栅过滤后从进水口7进入调节池1，打开加热板8，将污水升温至23℃；
s2. 厌氧处理：将调节水温的污水流入厌氧池2中，控制厌氧池2的污水停留时间为3 h；s3. 好氧处理：厌氧处理后的污水流入驯化池3先进行驯化处理，调节污水的ph值为7.6，打开紫外灯并同时开启驯化池3和好氧池4内的曝气装置17，控制do为1.8 mg/l，紫外灯的波长为365 nm，辐射强度为0.85
╳
10-6
einstein/(l
•
s)，污水在驯化池的停留时间为3 h；驯化处理后的污水流入好氧池4，控制污水的停留时间为12 h；s4. 缺氧处理：好氧处理后污水流入缺氧池5，do控制在0.3 mg/l，污水停留时间为3.5h；s5. 沉淀处理：缺氧处理的污水流入沉淀池6，污水停留时间为2 .5 h，将上清液流出，即为处理后的水。
28.以下采用实例说明本发明的有益效果：实验污水于四川省甘孜州九龙县某镇(海拔约3000m)污水处理站的生活污水集水池中取得，水温约10℃，污染物含量见下表。
29.采用本发明装置和实施例3所述的方法进行实验，首先将污水接入本发明装置中，待装置稳定后，出水可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918-2002中一级a标准，出水监测结果对比如表1所示：表1 出水监测结果
30.其中，ss的测量方法采用gb11901-89重量法测定，cod值的测量方法采用hj 828-2017的重铬酸钾法测定，bod5值的测量方法采用hj 505-2009的稀释与接种法测定，氨氮的测量方法采用hj 535-2009的纳氏试剂分光光度法，总磷的监测方法用gb 11893-89的钼酸铵分光光度法。
31.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低c/n比的污水处理装置，包括箱体，其特征在于，所述箱体内依次设置调节池（1）、厌氧池（2）、驯化池（3）、好氧池（4）、缺氧池（5）和沉淀池（6）；所述调节池（1）设置有进水口（7），池内安装有加热板（8），调节池（1）与厌氧池（2）连通；所述驯化池（3）与厌氧池（2）、好氧池（4）连通，驯化池（3）和好氧池（4）底部均安装有曝气装置（17），在驯化池（3）的曝气装置（17）间隙还设置有紫外灯管（13）；所述缺氧池（5）与好氧池（4）、沉淀池（6）连通；所述沉淀池（6）设置有出水口（15）；所述调节池（1）、厌氧池（2）、缺氧池（5）和沉淀池（6）底部还设置有排泥口（16）。2.根据权利要求1所述的一种低c/n比的污水处理装置，其特征在于，所述调节池（1）设置有搅拌器（9）。3.根据权利要求1所述的一种低c/n比的污水处理装置，其特征在于，所述驯化池（3）设有ph监测仪（14），驯化池（3）和缺氧池（5）设有do监测仪（20）。4.根据权利要求1所述的一种低c/n比的污水处理装置，其特征在于，所述加热板（8）与蓄电池（10）连接，蓄电池（10）与控制器（11）连接，控制器（11）与太阳能板（12）连接。5.根据权利要求1所述的一种低c/n比的污水处理装置，其特征在于，所述厌氧池（2）、好氧池（4）和缺氧池（5）的体积比为1:3:1。6.根据权利要求1所述的一种低c/n比的污水处理装置，其特征在于，所述曝气装置（17）包括曝气管道（19）和微孔曝气头（18），曝气管道（19）包括主管道和多个分支管道，所述多个分支管道相互平行排列在主管道的一侧或两侧，并与主管道连通；所述微孔曝气头（18）设置在分支管道上。7.根据权利要求1所述的一种低c/n比的污水处理装置处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1. 水温调节：低c/n比污水通过外置的格栅过滤后从进水口（7）进入调节池（1），打开加热板（8），将污水升温至20～25℃；s2. 厌氧处理：将调节水温的污水流入厌氧池（2）中，控制厌氧池（2）的污水停留时间为2.5～3.5 h；s3. 好氧处理：厌氧处理后的污水流入驯化池（3）先进行驯化处理，调节污水的ph值为7～8，打开紫外灯并同时开启驯化池（3）和好氧池（4）内的曝气装置（17），控制do为1.5～2 mg/l，紫外灯的波长为360～370 nm，辐射强度为0.8
╳
10-6
～0.9
╳
10-6 einstein/(l
•
s)，污水在驯化池的停留时间为1.5～3 h；驯化处理后的污水流入好氧池（4），控制污水的停留时间为12～15 h；s4. 缺氧处理：好氧处理后污水流入缺氧池（5），do控制在0.2～0.5 mg/l，污水停留时间为3～4 h；s5. 沉淀处理：缺氧处理的污水流入沉淀池（6），污水停留时间为1.5～2.5 h，将上清液流出，即为处理后的水。8.根据权利要求7所述的一种低c/n比的污水处理装置处理污水的方法，其特征在于，所述的污水为高原污水。

技术总结
本发明公开了一种低C/N比的污水处理装置及处理方法，包括箱体，箱体内依次设置调节池、厌氧池、驯化池、好氧池、缺氧池和沉淀池；所述调节池设置有进水口，池内安装有加热板，调节池与厌氧池连通；所述驯化池与厌氧池、好氧池连通，驯化池和好氧池底部均安装有曝气装置，在驯化池的曝气装置间隙还设置有紫外灯管；所述缺氧池与好氧池、沉淀池连通；沉淀池设置有出水口；所述调节池、厌氧池、缺氧池和沉淀池底部还设置有排泥口。污水处理方法包括水温调节、厌氧处理、好氧处理、缺氧处理和沉淀处理。本发明装置和方法能够快速实现污水的短程硝化过程，节约了碳源的添加成本，显著提高了脱氮除磷的能力。氮除磷的能力。氮除磷的能力。


技术研发人员：胡健 陈琳 陈纯 杨川
受保护的技术使用者：四川优尼柯环保科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/14