本發(fā)明專利涉及一種強(qiáng)化生物脫氮的污水處理工藝，具體屬于一種水處理技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的發(fā)展與居民生活水平的不斷提高，城市污水與工業(yè)廢水中的污染物種類日趨增多，其中對(duì)環(huán)境影響很大且普遍存在的兩類污染物是氮和磷。水中有機(jī)氮和氨氮會(huì)消耗水中的溶解氧，使水體發(fā)黑、發(fā)臭；水體中的氮和磷過多，會(huì)造成水體富營養(yǎng)化，使水水環(huán)境惡化。因此，必須去除污水中的氮和磷。

目前，針對(duì)污染物種類及排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠多采用生物脫氮除磷工藝。經(jīng)過多年的發(fā)展已形成諸如A/A/O系列、氧化溝系列及其他工藝。以A/A/O工藝為例，其中的A/A是英文anaerobic-anoxic的簡稱，是A/O工藝的改進(jìn)。污水與回流污泥先進(jìn)入?yún)捬醭兀―O＜0.5mg/L）完全混合，經(jīng)一定時(shí)間（1-2h）的厭氧分解后，去除其中的部分BOD，污泥中部分含氮化合物轉(zhuǎn)化成N₂（反硝化）而釋放出來，回流污泥中的聚磷微生物釋放出磷。然后，混合液流入缺氧池，該池中的反硝化細(xì)菌以污水中的含碳有機(jī)物為碳源，將好氧池通過內(nèi)循環(huán)回流進(jìn)來的NO₃^-還原為N₂而釋放出來。接著污水流入好氧池，水中的NH₃-H進(jìn)行硝化反應(yīng)生成NO₃^-，同時(shí)水中有機(jī)物氧化分解供給吸磷微生物以能量，微生物從水中吸收磷，磷進(jìn)入細(xì)胞組織，經(jīng)沉淀池分離后以富磷污泥的形式從系統(tǒng)中排出。

生物脫氮機(jī)理描述

污水生物脫氮除磷工藝中生物脫氮包括硝化和脫氮兩個(gè)階段。其中，硝化是用于描述氨（NH₄⁺-N）被氧化為亞硝酸鹽（NO₂-N）及亞硝酸鹽被氧化為硝酸鹽（NO₃-N）這一階段生物過程的術(shù)語，脫氮是通過微生物還原作用將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮、一氧化二氮和氮?dú)獾倪^程。

硝化

硝化細(xì)菌屬專性好氧的自養(yǎng)型細(xì)菌，繁殖較慢，只有當(dāng)溶氧充足，污泥齡較長時(shí)，才有利于硝化菌的積累。首先，由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽：

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然后，再由硝酸菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽：

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總的反應(yīng)為：

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硝化作用的速度，與以下因素有關(guān)：

（1）pH值：當(dāng)pH值為8.4時(shí)（20℃），硝化作用速度最快。

（2）溫度：溫度高時(shí)，硝化速率快。30℃時(shí)的硝化速度為17℃時(shí)的一倍。

（3）DO值：需較高的DO值，當(dāng)DO由2mg/L下降到0.5mg/L時(shí)，硝化速度由0.09下降到0.045kgNH₄⁺/（kg MLSS?d）。

（4）氨濃度：當(dāng)氨濃度小于2.5mg/L時(shí)，硝化速度急劇下降。

脫氮

在缺氧條件下（DO不可大于0.5mg/L），NO₃^-可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮：

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在生物反應(yīng)過程中硝酸鹽有兩種轉(zhuǎn)化模式，分別被稱為硝酸鹽同化還原作用和硝酸鹽異化還原作用。硝酸鹽同化還原涉及將硝酸鹽還原為氨提供細(xì)胞合成，同化作用發(fā)生在缺少可利用的NH₄⁺-N且不依賴于DO濃度的條件下。另一方面，硝酸鹽的異化還原或生物脫氮過程中伴隨著呼吸作用電子傳遞鏈的發(fā)生，并以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為各種有機(jī)或無機(jī)電子供體氧化反應(yīng)的電子受體。

生物脫氮除磷系統(tǒng)中厭氧、缺氧、好氧過程可以在不同的設(shè)備中進(jìn)行，也可以在同一設(shè)備的不同部位完成。一般污水處理廠在該種同步脫氮除磷工藝運(yùn)行時(shí)，由于受多種外界因素的影響，尤其冬季低溫的影響，脫氮效果較差，難以滿足當(dāng)前日益提高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

如何能在保證其他功能不變的基礎(chǔ)上，提高脫氮效率，一直是我們努力的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)生物脫氮原理，利用膜生物反應(yīng)器的污泥截留作用，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化生物脫氮污水處理工藝。

在原有生物脫氮除磷水處理工藝中新增了一套污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR），通過SMBR對(duì)部分二沉池的回流活性污泥進(jìn)行延時(shí)曝氣，并投加部分高氨氮的污泥濃縮池上清液作為營養(yǎng)，使SMBR中硝化細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)地位，再將富含硝化細(xì)菌的污泥回流至好氧池，增強(qiáng)硝化效果，硝化液回流至缺氧區(qū)或廠內(nèi)進(jìn)行回用。

有益效果：

（1）污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR）中的純好氧環(huán)境，較高的溶解氧促進(jìn)硝化細(xì)菌的生長；

（2）污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR）的污泥截留作用，使水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）徹底分開，保證足夠長的污泥停留時(shí)間（SRT），有利于硝化細(xì)菌的截留；

（3）采用污泥濃縮池上清液作為營養(yǎng)源，利用其氨氮底物濃度高，促進(jìn)硝化細(xì)菌生長；

（4）污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR）較長的污泥停留時(shí)間（SRT），污泥處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，低COD負(fù)荷，高氨氮狀態(tài)下促進(jìn)硝化細(xì)菌生長；

（5）內(nèi)源呼吸為放熱反應(yīng)，有利于維持污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR）較高的反應(yīng)溫度，有利于硝化細(xì)菌的生長；

（6）新增的硝化污泥回流至好氧池，使擴(kuò)培的硝化污泥始終處于好氧環(huán)境下，有利于專性好氧的硝化細(xì)菌生長；

（7）本技術(shù)的硝化細(xì)菌源于生化系統(tǒng)本身，并隨水質(zhì)及環(huán)境的變化而變化，其菌種對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性好；

（8）污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR）的硝化細(xì)菌附著于活性污泥上，回流至好氧池中與池中的活性污泥相容性好，硝化細(xì)菌不易流失。而某些單純投加硝化細(xì)菌的技術(shù)，由于硝化菌缺乏附著的載體，流失嚴(yán)重，須不斷投加；

（9）由于污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR）系統(tǒng)與主體生化系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，其耐沖擊性及沖擊后的恢復(fù)能力較強(qiáng)，可提升脫氮系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性；

（10）由于硝化效率的提升，可縮短好氧池停留時(shí)間，對(duì)于新建項(xiàng)目可減少工程建設(shè)投資，對(duì)改造項(xiàng)目可提標(biāo)或增容；

（11）污泥內(nèi)源呼吸，剩余污泥量減少，減少污泥處理系統(tǒng)的成本；

膜生物反應(yīng)器一般多用于污水處理末端，提高出水各項(xiàng)水質(zhì)，本發(fā)明創(chuàng)造性地提出將膜生物反應(yīng)器作為一種連續(xù)培養(yǎng)硝化細(xì)菌的模塊，可以大大提高傳統(tǒng)生物脫氮工藝中的脫氮效率，并可以一定程度上減少污泥產(chǎn)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

附圖1是現(xiàn)有生物脫氮除磷工藝系統(tǒng)（以傳統(tǒng)A²/O為例）；

附圖2是本發(fā)明工藝流程圖（以傳統(tǒng)A²/O改造為例）。

其中，如附圖中所示：1、厭氧池；2、缺氧池；3、好氧池；4、沉淀池；5、污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR）；6、進(jìn)水管線；7、內(nèi)循環(huán)管線；8、出水管線；9、回流污泥；10、剩余污泥；11、污泥回流泵；12、硝化液回流泵。

具體實(shí)施方式

參考附圖2，在傳統(tǒng)生物脫氮除磷系統(tǒng)（以A²/O工藝為例）中增加一套污泥膜生物反應(yīng)器（SMBR），通過SMBR對(duì)部分二沉池的回流活性污泥進(jìn)行延時(shí)曝氣，并投加部分高氨氮的污泥濃縮池上清液作為營養(yǎng)，創(chuàng)造一個(gè)適于硝化細(xì)菌生長的環(huán)境，使SMBR中硝化細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)地位，再將富含硝化細(xì)菌的污泥回流至好氧池增強(qiáng)硝化效果，硝化液回流至缺氧區(qū)或廠內(nèi)進(jìn)行回用。

當(dāng)然，所描述的實(shí)例僅是本發(fā)明一個(gè)實(shí)例，并非代表全部，也非對(duì)本發(fā)明的保護(hù)限定，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通專業(yè)技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前，依據(jù)本實(shí)施例的設(shè)計(jì)思路所做的同能變化，所獲得的其他實(shí)施例，均落入本案的保護(hù)范圍。