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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201611149188.1(22)申请日2016.12.14(71)申请人江南大学地址214122江苏省无锡市蠡湖大道1800号(72)发明人李激 王硕 郑凯凯 王东 (74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人彭素琴(51)Int.Cl.C02F9/14(2006.01)C02F101/30(2006.01)C02F101/16(2006.01)(54)发明名称一种污水脱氮除磷装置及其应用(57)摘要本发明公开了一种污水脱氮除磷装置及其应用，属于污水处理技术领域。本发明的污水脱氮除磷装置包括有效容积比为5:40:80:40:16的生物吸附池、第一沉淀池、曝气池、第二沉淀池、和硫铁自养反硝化滤池，依次通过泵和/或管道连接。该装置将硫铁自养反硝化和铁屑作为脱氮除磷的主体，在减少整套组合工艺水力停留时间的同时，无需投加碳源，降低了运行成本。应用该装置进行污水处理，可获得平均总氮浓度3.9mg/L、平均总磷浓度0.32mg/L的出水水质，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准对于出水总氮和总磷的要求。权利要求书1页说明书4页附图5页CN106630410A2017.05.10CN106630410A1.一种污水脱氮除磷装置，其特征在于，包括有效容积比为1:8:16:8:3.2的生物吸附池、第一沉淀池、曝气池、第二沉淀池、和硫铁自养反硝化滤池，依次通过泵和/或管道连接。2.根据权利要求1所述的污水脱氮除磷装置，其特征在于，所述污水脱氮除磷装置中生物吸附池、第一沉淀池、曝气池、第二沉淀池、硫铁自养反硝化滤池的有效容积比为1:8:16:8:3.2；所述生物吸附池前端设置进水泵，底部设置通气管道与风机相连；生物吸附池与第一沉淀池之间设置污泥回流泵；所述第一沉淀池呈倒锥形，下部与生物吸附池双向连接，上部与曝气池连接；曝气池内设置通气管道，管道与风机连接；曝气池和第二沉淀池双相连接，并在二者之间设置污泥回流泵；曝气池与硫铁自养反硝化滤池之间通过硫铁自养反硝化进水泵连接。3.根据权利要求2所述的污水脱氮除磷装置，其特征在于，所述污水脱氮除磷装置中生物吸附池、第一沉淀池、曝气池、第二沉淀池、硫铁自养反硝化滤池的有效容积分别为1.5L、12L、24L、12L和4.8L。4.根据权利要求1-3任一所述的污水脱氮除磷装置，其特征在于，所述硫铁自养反硝化滤池内径10～15cm，底部为10～15cm的承托层，由粒径为5-10mm的石粒组成，承托层上方设置60～70cm的硫粒铁屑混合层，填料为填充铁屑的硫粒，填充率按体积比20％，粒径2-4mm，孔隙率50％的硫粒。5.一种污水处理的方法，其特征在于，应用权利要求1或2所述的污水脱氮除磷装置进行脱氮除磷处理。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述污水包括工业废水、生活污水。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，控制生物吸附池水力停留时间为0.35-0.7h，污泥龄SRT 1.5-3d，溶解氧DO范围0.5-1mg/L，混合液悬浮固体浓度MLSS 4000-5000mg/L；第一沉淀池的HRT 2h；曝气池HRT 6-8h，SRT 18-22d，DO范围2-4mg/L，MLSS维持3500-5000mg/L；第二沉淀池的HRT 3h；硫铁自养反硝化滤池HRT为2-3h。8.权利要求1-3任一所述的污水脱氮除磷装置在环境领域进行尾水处理、污水净化方面的应用。权 利 要 求 书1/1页2CN106630410A2一种污水脱氮除磷装置及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种污水脱氮除磷装置及其应用，属于污水处理技术领域。背景技术[0002]为减少污水中氮磷元素对环境的负面影响，污水处理厂在脱氮除磷过程中扮演重要角色。目前国内污水处理厂已普遍执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准，其中TN浓度不得超过15mg/L，TP浓度不得超过0.5mg/L。近年来，我国许多地区开始执行更加严格的地方污水处理标准，如《北京地方水污染排放标准》(DB11/307-2013)中的A标准将出水总氮和总磷的限值分别降低至10mg/L和0.2mg/L，更高标准的氮磷出水要求已成为污水处理厂稳定运行所要面临的难题。传统活性污泥法需要利用碳源进行脱氮除磷，然而我国城镇污水处理厂普遍存在进水中碳源不足、碳氮比及碳磷比失衡的问题，这对于传统活性污泥法异养脱氮除磷无疑是巨大挑战。为实现一级A标准总氮及总磷的稳定达标，大部分污水处理厂要进行优质碳源及除磷药剂的投加，因而大大增加了运行成本。发明内容[0003]本发明的第一个目的是提供一种污水脱氮除磷装置，包括有效容积比为1:8:16:8:3.2的生物吸附池、第一沉淀池、曝气池、第二沉淀池、和硫铁自养反硝化滤池，依次通过泵和/或管道连接。[0004]在本发明的一种实施方式中，所述污水处理装置中生物吸附池、第一沉淀池、曝气池、第二沉淀池、硫铁自养反硝化滤池的有效容积分别为1.5L、12L、24L、12L和4.8L；所述生物吸附池前端设置进水泵，底部设置通气管道与风机相连；生物吸附池与第一沉淀池之间设置污泥回流泵；所述第一沉淀池呈倒锥形，下部与生物吸附池双向连接，上部与曝气池连接；曝气池内设置通气管道，管道与风机连接；曝气池和第二沉淀池双相连接，并在二者之间设置污泥回流泵；曝气池与硫铁自养反硝化滤池之间通过硫铁自养反硝化进水泵连接。[0005]在本发明的一种实施方式中，所述硫铁自养反硝化滤池内径10cm，底部为10cm的承托层，由粒径为5-10mm的石粒组成，承托层上方设置60cm的硫粒铁屑混合层，填料为填充铁屑的硫粒，填充率按体积比20％，粒径2-4mm，孔隙率50％的硫粒。[0006]本发明的第二个目的是提供应用所述装置进行污水处理的方法，是控制生物吸附池水力停留时间为0.35-0.7h，污泥龄SRT 1.5-3d，溶解氧DO范围0.5-1mg/L，混合液悬浮固体浓度MLSS 4000-5000mg/L；第一沉淀池的HRT 2h；曝气池HRT 6-8h，SRT 18-22d，DO范围2-4mg/L，MLSS维持3500-5000mg/L；第二沉淀池的HRT 3h；硫铁自养反硝化滤池HRT为2-3h。[0007]本发明的第三个目的是提供所述污水处理装置在环境领域的应用。[0008]本发明的第四个目的是提供所述方法在化工领域对工业废水、生活污水进行脱氮除磷处理方面的应用，所述应用包括尾水处理、污水净化。[0009]有益效果：采用生物吸附/曝气/硫铁自养反硝化组合工艺对污水处理厂原水进行说 明 书1/4页3CN106630410A3实验，实现了污水处理的深度脱氮除磷。在该组合工艺中，生物吸附池在吸附进水中的有机物、减少后续处理单元有机负荷及有毒有害物质影响的同时，产生大量高有机质含量的污泥，可用于厌氧发酵/消化，实现资源化利用；曝气池实现氨氮的完全硝化及剩余COD的去除；硫铁自养反硝化实现硝态氮及磷酸盐的去除，完成脱氮除磷过程。结果表明，自养脱氮、铁屑除磷效率较高，可获得平均总氮浓度3.9mg/L、平均总磷浓度0.32mg/L的出水水质，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准对于出水总氮和总磷的要求。附图说明[0010]图1为污水脱氮除磷装置的工艺图；1，进水泵；2，风机；3，生物吸附池；4，污泥回流泵；5，第一沉淀池；6，风机；7，曝气池；8，污泥回流泵；9，第二沉淀池；10，硫铁自养反硝化进水泵；11，硫铁自养反硝化滤池；12，硫粒铁屑混合层；13，石粒；[0011]图2为生物吸附段对总氮的去除结果；[0012]图3为生物吸附段对氨氮的去除结果；[0013]图4为生物吸附段对总磷的去除结果；[0014]图5为生物吸附段对COD的去除结果；[0015]图6为生物吸附段MLSS及MLVSS/MLSS变化；[0016]图7为污水脱氮除磷装置出水总氮、氨氮、总磷及COD浓度。具体实施方式[0017]实施例1污水处理装置的设计[0018]污水处理装置的工艺流程如图1所示，所述装置采用亚克力板制成，包括生物吸附池3、第一沉淀池5、曝气池7、第二沉淀池9、硫铁自养反硝化滤池11，有效容积分别为：1.5L、12L、24L、12L和4.8L。所述生物吸附池3前端设置进水泵1，底部设置通气管道与风机2相连；生物吸附池3与第一沉淀池5之间设置污泥回流泵4；所述第一沉淀池5呈倒锥形，下部与生物吸附池3双向连接，上部与曝气池7连接；曝气池7内设置通气管道，管道与风机6连接；曝气池7和第二沉淀池9双相连接，并在二者之间设置污泥回流泵8；曝气池7与第二沉淀池9之间通过硫铁自养反硝化进水泵10连接；硫铁自养反硝化滤池11内径10cm，底部为10cm的承托层，由粒径为5-10mm的石粒13组成，承托层上方设置60cm的硫粒铁屑混合层12，填料为填充铁屑的硫粒，填充率按体积比为20％，粒径2-4mm，孔隙率50％。[0019]该装置将硫铁自养反硝化和铁屑作为脱氮除磷的主体，在减少整套组合工艺水力停留时间的同时，无需投加碳源，降低了运行成本。另外，大部分原水中的碳源被富集在污泥中，采用厌氧发酵产酸或产甲烷的资源化处理方式可产生附加值较高的产品，真正做到污水处理的资源化利用。该组合工艺运行费用较低，同时可产生资源化附加产物，对于探索符合我国国情的污水处理新思路具有重要意义。[0020]实施例2生物吸附段的运行[0021]控制生物吸附池水力停留时间HRT为0.3-0.6h，污泥龄SRT为1-2d，溶解氧DO范围为0.35-0.75mg/L，混合液悬浮固体浓度MLSS为4000-5000mg/L。第一沉淀池的HRT为1.5h。曝气池HRT为6-8h，SRT为15-20d，DO范围为2-5mg/L，MLSS维持在3000-5000mg/L。第二沉淀说 明 书2/4页4CN106630410A4池的HRT为2.5h。硫铁自养反硝化滤池的HRT为2-3h。[0022]如图2-5所示，进水总氮的浓度范围为31.9-49.2mg/L，平均值为36.1mg/L；进水总氮成分中大部分为氨氮，平均占比为82％。由于生物吸附段曝气量较小，氨氮硝化效果较差，平均去除率仅为24.2％。进水总磷浓度范围为1.69-4.9mg/L，平均值为3.04mg/L；生物吸附段可去除一部分颗粒状总磷，平均去除率为23.3％。进水COD为189-469mg/L，平均值为289mg/L。生物吸附段是通过控制较短HRT和SRT，培养适应原水环境、可以实现快速增殖的原核微生物，用以吸附进水中的颗粒态物质，因此生物吸附段对于进水中COD具有良好的去除能力，生物吸附段出水COD范围为66-111mg/L，平均值为88.1mg/L，平均去除率为68.2％。[0023]城市污水管网的不完善致使大量的无机杂质进入到污水中，且预处理段对细小无机杂质的截留无法达到预期效果，导致剩余污泥中的无机质含量较高，严重影响资源化利用。生物吸附段污泥多为进水中颗粒状有机物的集合体，如图6所示，该段污泥有机质含量相比接种污泥明显升高，利于厌氧发酵/消化，生产附加值较高的产品。[0024]实施例3污水处理装置的运行[0025]应用实施例1的污水处理装置，控制生物吸附段水力停留时间HRT为0.3-0.6h，污泥龄SRT为1-2d，溶解氧DO范围为0.35-0.75mg/L，混合液悬浮固体浓度MLSS为4000-5000mg/L。第一沉淀池的HRT为1.5h。曝气池HRT为6-8h，SRT为15-20d，DO范围为2-5mg/L，MLSS维持在3000-5000mg/L。第二沉淀池的HRT为2.5h。硫铁自养反硝化滤池的HRT为2-3h。[0026]在该组合工艺中，曝气池实现氨氮的完全硝化，高浓度硝态氮通过硫铁自养反硝化实现氮的去除。脱氮硫杆菌富集在硫粒表