CN101792233B

CN101792233B - 一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺及装置

Info

Publication number: CN101792233B
Application number: CN2010101288906A
Authority: CN
Inventors: 黄霞; 吴春英; 支霞辉
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-03-18
Also published as: CN101792233A

Abstract

本发明公开了属于生活及工业污水处理技术领域的一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺及装置。在一体化反应的好氧区中设置金属载体床，金属载体床由经过酸洗的铁刨花构成，铁刨花外部用铁丝网罩住。常温低溶解氧的条件下能实现短程硝化同步反硝化除磷：厌氧段完成释磷，好氧段实现短程硝化，缺氧段完成反硝化除磷，快速好氧段去除剩余的氨氮和磷。该发明使用廉价的铁刨花，成本低，能实现稳定的亚硝酸盐积累；具有曝气量小，节省碳源，利用短程硝化产生的亚硝酸盐为电子受体进行反硝化除磷，实现了氮磷的同步去除；避免出水中亚硝酸盐对环境产生的毒性和破坏。本发明最大程度地实现了节能降耗，适用于生活污水的净化和处理的长期连续运行。

Description

一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺及装置

技术领域

本发明属于生活及工业污水处理技术领域，特别涉及一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺及装置。

背景技术

厌氧-缺氧-好氧(A²/O)工艺因其具有较好的脱氮除磷效果而被广泛应用于城市污水处理过程中。但运行成本高、能耗大仍然是城市污水处理厂面临的一个问题。因此研究新型节能降耗A²/O工艺，对于降低污水处理厂的运行成本具有重要意义。短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO₂ ^-的进一步硝化，然后直接进行反硝化。短程硝化反硝化的优越性在于：缩短了反应历程，增大了硝化和反硝化速率；缩短水力停留时间，减小反应器体积；短程硝化的需氧量减少了25％，降低了能耗；能有效地节省40％作为氢供体的碳源；减少了剩余污泥排放量。

由于生物脱氮和生物除磷系统具备相似的缺氧/有氧交替环境，因而在工艺上往往合并。反硝化除磷是用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化聚磷菌(denitrifyingphosphorus removing bacteria，简称DPB)为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。应用反硝化除磷工艺处理城市污水时不仅可节省曝气量，而且还可减少剩余污泥量，即可节省投资和运行费用。

中国发明专利《一种短程脱氮同步反硝化除磷工艺与装置》200810222814.4中，使用了改良的A²/O工艺，即厌氧-好氧-好氧-缺氧-缺氧-缺氧工艺进行了短程硝化同步反硝化除磷，但仍然存在以下不足：亚硝酸盐积累率不高，除磷受到局限，不能有效脱氮除磷。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺及装置。

一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺，该耦合工艺主要由厌氧段、好氧段、缺氧段、快速好氧段构成，厌氧段完成释磷，好氧段实现短程硝化，缺氧段完成反硝化除磷，快速好氧段去除剩余的氨氮和磷，好氧段采用DO自控装置控制溶解氧，快速好氧段出水进入沉淀池，沉淀池中的污泥回流至厌氧反应段(污泥回流比为0.5～0.7)，其特征在于：在好氧段内，加入酸洗的铁刨花用以提高亚硝酸盐积累量。

所述业硝酸盐积累量达到15-25mg/L。

所述好氧段分为第一好氧段和第二好氧段，所述缺氧段分为第一缺氧段和第二缺氧段，其中，第一好氧段DO控制在0.5～1.0mg/L，pH控制在8.0，第二好氧段DO控制在0.3～0.5mg/L。快速好氧段内DO控制在3.0～5.0mg/L。

工艺运行采用分流式进水，所述分流式进水方式如下：一部分原水不经厌氧段，通过进水泵直接进入好氧段，厌氧段出水一部分直接进入第一好氧段，另一部分通过计量泵分流至第一缺氧段，第一缺氧段和第二缺氧段之间不设内循环，第二缺氧段出水进入快速好氧段。

一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合装置，该装置主要由进水管、一体式反应器、沉淀池组成，一体式反应器内部厌氧反应器、第一好氧反应器、第二好氧反应器、第一缺氧反应器、第二缺氧反应器、快速好氧反应器顺次连接，在厌氧反应器、第一缺氧反应器、第二缺氧反应器、快速好氧反应器内分别设置搅拌器，在第一好氧反应器和第二好氧反应器内分别设置溶解氧DO自控仪，第一好氧反应器和第二好氧反应器底部设曝气装置、快速好氧反应器底部设快速曝气装置，采用底部砂条曝气，在厌氧反应器和第一缺氧反应器之间设置分流出水泵，快速好氧反应器与沉淀池相连，在沉淀池和厌氧反应器之间设置污泥回流泵，其特征在于：在一体式反应器的第一好氧反应器和第二好氧反应器的中部分别设置金属载体床。

所述金属载体床是由经过酸洗的铁刨花构成，铁刨花外部用铁丝网罩住，固定在第一好氧反应器和第二好氧反应器的中部。

本发明所用装置的特点是：在进水方式上采用分段进水，一部分进入厌氧反应器，一部分直接进入好氧反应器。厌氧反应器的出水一部分直接进入第一好氧反应器，另一部分分流至第一缺氧反应器。第一、第二好氧反应器利用DO自控仪进行微氧控制，实现短程硝化，累积亚硝酸盐；含亚硝酸盐的出水进入缺氧反应器，在缺氧反应器内实现以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷。缺氧反应器出水进入快速好氧反应器，去除多余氨氮和磷。系统中同时存在生物除磷和化学除磷两种除磷方式。本发明采用的装置能在常温低氧下实现亚硝酸盐的稳定积累，并通过反硝化实现磷的同步去除。

本发明提出在短程硝化同步反硝化除磷反应装置中设置金属载体床，加大好氧区亚硝酸盐的积累量，使亚硝化率明显提高，亚硝酸盐积累量达到了15-25mg/L，高于硝酸盐积累量。并结合静态试验考察金属载体对亚硝酸盐积累和氨氮去除的影响。使氨氮去除率提高到90％以上，出水氨氮在10mg/L以下；同时得到良好的除磷效果，出水总磷在1mg/L以下(一方面生物除磷，另一方面铁离子和磷生成磷酸铁沉淀，实现了化学除磷)。出水氨氮和总磷均达到国家一级A排放标准。

本发明使用廉价的铁刨花，在低溶解氧的好氧段，亚硝酸盐能够稳定积累；在缺氧段实现以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷，且反硝化除磷率高，稳定性好。此工艺能够实现短程硝化同步反硝化除磷，最大程度地实现污水处理的节能降耗。适合长期连续运行；适用于生活和工业污水的处理。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：延长了厌氧段的水力停留时间，使厌氧释磷更加充分；使用廉价的铁刨花，成本低，能实现稳定高效的亚硝酸盐积累，具有曝气量小，节省碳源，利用短程硝化产生的亚硝酸盐为电子受体进行反硝化除磷，实现了氮磷的同步去除；减少反应器容积，省却了内循环步骤，最大限度减少动力消耗；避免出水中亚硝酸盐对环境产生的毒性和破坏。本发明最大程度地实现了节能降耗，适用于生活污水的净化和处理的长期连续运行。

附图说明

图1是本发明装置示意图；

图中标号：1：厌氧反应器；2：第一好氧反应器；3：第二好氧反应器；4：第一缺氧反应器；5：第二缺氧反应器；6：快速好氧反应器；7：沉淀池；8：金属载体床；9、第一搅拌器；10、第二搅拌器；11、第三搅拌器；12：第四搅拌器；13、第一溶解氧DO自控仪14：第二溶解氧DO自控仪；15：曝气装置；16：快速曝气装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合装置，装置示意图如图1所示，该装置主要由进水管、一体式反应器、沉淀池7组成，一体式反应器内部厌氧反应器1、第一好氧反应器2、第二好氧反应器3、第一缺氧反应器4、第二缺氧反应器5、快速好氧反应器6顺次连接，在厌氧反应器1、第一缺氧反应器4、第二缺氧反应器5、快速好氧反应器6内分别设置搅拌器9、10、11、12，在第一好氧反应器2和第二好氧反应器3内分别设置溶解氧DO自控仪13、14，第一好氧反应器2和第二好氧反应器3底部设曝气装置15、快速好氧反应器6底部设快速曝气装置16，采用底部砂条曝气，在厌氧反应器1和第一缺氧反应器4之间设置分流出水泵，快速好氧反应器6与沉淀池7相连，在沉淀池7和厌氧反应器1之间设置污泥回流泵，在一体式反应器的第一好氧反应器2和第二好氧反应器3的中部分别设置金属载体床8。

所述金属载体床8是由经过酸洗的铁刨花构成，铁刨花外部用铁丝网罩住，固定在第一好氧反应器2和第二好氧反应器3的中部。

采用上述装置处理污水，第一好氧反应器2和第二好氧反应器3中分别投加酸洗的铁刨花100g，接种来自城市污水厂二沉池的活性污泥到各反应器内，驯化出适应各阶段处理要求的亚硝酸菌、反硝化除磷菌和大量异养菌。实验进水水量为100L/d左右，水力停留时间为9h，反应器内污泥浓度为2000～4000mg/L，SRT为15～20天，污泥回流比为70％。

该耦合工艺主要由厌氧段、好氧段、缺氧段、快速好氧段构成，厌氧段完成释磷，好氧段实现短程硝化，缺氧段完成反硝化除磷，快速好氧段去除剩余的氨氮和磷，好氧段采用DO自控装置控制溶解氧，快速好氧段出水进入沉淀池，沉淀池中的污泥回流至厌氧反应段，在好氧段内，加入酸洗的铁刨花用以提高亚硝酸盐积累量。所述好氧段分为第一好氧段和第二好氧段，所述缺氧段分为第一缺氧段和第二缺氧段。

原污水分两部分进入该工艺装置：50％进入厌氧反应器1，50％不经厌氧反应器1直接进入第一好氧反应器2，厌氧反应器内进行厌氧释磷，水力停留时间2.0～3.0小时；厌氧反应器出水的50％直接进入第一好氧反应器2，另一部分分流至第一缺氧反应器4，第一好氧反应器2中的DO控制在0.5mg/L，pH控制在8.0左右，以保证该反应器内进行短程硝化反应，积累亚硝酸盐；第二好氧反应器3的DO控制在0.3mg/L，保证前段产生的亚硝酸盐不被氧化成硝酸盐，使好氧段的亚硝酸菌逐步成为优势菌，从而使第二好氧反应器3出水中有稳定的亚硝酸盐的积累，亚硝酸盐积累量达到25mg/L；第二好氧反应器3出水进入第一缺氧反应器4，另外厌氧反应器1也有一部分水厌氧释磷后进入第一缺氧反应器4，第一缺氧反应器4内在碳源不足的情况下完成以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷，实现亚硝酸盐和磷的同步去除；第一缺氧反应器4的出水进入第二缺氧反应器5，该段发生反硝化反应，该段设置的目的是去除剩余的亚硝酸盐，以免出水中含有亚硝酸盐，对环境产生毒害作用；第二缺氧反应器5的出水进入快速好氧反应器6，快速好氧反应器6内DO控制在3.0mg/L，主要去除厌氧段进入缺氧段的分流中的氨氮，由于这部分氨氮浓度比较小，所以在快速好氧反应器6中可以实现完全去除；快速好氧反应器6出水进入沉淀池，进行泥水分离，上清液外排，沉淀时间为0.5～1.0h，沉淀池设污泥回流管，污泥回流至厌氧反应器1，污泥回流比为0.7。

Claims

1.一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺，该耦合工艺主要由厌氧段、好氧段、缺氧段、快速好氧段构成，厌氧段完成释磷，好氧段实现短程硝化，缺氧段完成反硝化除磷，快速好氧段去除剩余的氨氮和磷，好氧段采用DO自控装置控制溶解氧，快速好氧段出水进入沉淀池，沉淀池中的污泥回流至厌氧段，其特征在于：在好氧段内，加入酸洗的铁刨花用以提高亚硝酸盐积累量；

所述好氧段分为第一好氧段和第二好氧段，所述缺氧段分为第一缺氧段和第二缺氧段；

2.根据权利要求1所述的一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺，其特征在于：所述亚硝酸盐积累量达到15～25mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺，其特征在于：所述快速好氧段内DO控制在3.0～5.0mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺，其特征在于：第一好氧段DO控制在0.5～1.0mg/L，pH控制在8.0，第二好氧段DO控制在0.3～0.5mg/L。

5.一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合装置，该装置主要由进水管、一体式反应器、沉淀池(7)组成，一体式反应器内部厌氧反应器(1)、第一好氧反应器(2)、第二好氧反应器(3)、第一缺氧反应器(4)、第二缺氧反应器(5)、快速好氧反应器(6)顺次连接，在厌氧反应器(1)、第一缺氧反应器(4)、第二缺氧反应器(5)、快速好氧反应器(6)内分别设置搅拌器(9、10、11、12)，在第一好氧反应器(2)和第二好氧反应器(3)内分别设置溶解氧DO自控仪(13、14)，第一好氧反应器(2)和第二好氧反应器(3)底部设曝气装置(15)、快速好氧反应器(6)底部设快速曝气装置(16)，采用底部砂条曝气，在厌氧反应器(1)和第一缺氧反应器(4)之间设置分流出水泵，快速好氧反应器(6)与沉淀池(7)相连，在沉淀池(7)和厌氧反应器(1)之间设置污泥回流泵，其特征在于：在一体式反应器的第一好氧反应器(2)和第二好氧反应器(3)的中部分别设置金属载体床(8)，所述金属载体床(8)是由经过酸洗的铁刨花构成。

6.根据权利要求5所述的一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合装置，其特征在于：铁刨花外部用铁丝网罩住，固定在第一好氧反应器(2)和第二好氧反应器(3)的中部。