CN101880110B - A2/o-曝气生物滤池反硝化除磷装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷装置和方法，属于活性污泥污水处理技术领域。其装置主要由原水水箱(1)、A2/O(2)、二沉池(3)、曝气生物滤池(4)顺序连接组成；方法为：通过缩短A2/O的泥龄到15天，将泥龄长的硝化菌淘洗，泥龄短的DPAOs、反硝化菌等呈悬浮状态生长于A2/O的活性污泥中，泥龄长的硝化菌以固定膜形态生长于曝气生物滤池中的活性生物填料上，A2/O在短泥龄条件下运行，反硝化脱氮除磷；曝气生物滤池在长泥龄条件下运行，进行硝化，同时还为A2/O的缺氧区提供充足的电子受体，为反硝化除磷提供了必要条件。本发明处理效果稳定可靠，并且具有稳定的出水水质和较低的能耗。

Description

A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷装置和方法
技术领域
本发明涉及一种反硝化除磷装置和方法，属于活性污泥法污水处理技术领域，适用于新建污水厂及老污水厂的升级改造、市政污水和工业废水的处理、分散型农村生活污水等污水处理领域。
背景技术
氮磷等营养元素的过量排放是导致水体“富营养化”的重要原因，它给工农业生产和人民生活构成了严重威胁。A2/O作为一种最简单的同步脱氮除磷工艺，具有构造简单、水力停留时间短、设计运行经验成熟、控制复杂性小和不易产生污泥膨胀等一系列优点，是国内外城市污水厂的主体工艺。然而，A2/O中的硝化菌、反硝化菌和DPAOs在有机负荷、泥龄以及碳源需求上的矛盾，很难单一的生化系统中同时获得脱氮除磷的良好效果，阻碍着脱氮除磷技术的应用。曝气生物滤池以其灵活的模块化设计、占地面积小、硝化效果稳定等优点越来越受到人们的青睐，但曝气生物滤池存在工作周期短，反冲洗频率高，容易发生堵塞现象。我国城镇污水天然存在C/N低，加上工艺本身存在的矛盾，导致95％以上的城市污水处理厂出水不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A排放标准。
A2/O-曝气生物滤池集A2/O与曝气生物滤池优势于一体，成功解决了传统工艺中DPAOs、反硝化菌与硝化菌的竞争性矛盾；通过缩短泥龄，将硝化过程从A2/O中分离出去，让曝气生物滤池实现硝化；A2/O在短泥龄条件下运行，不要求有硝化功能，发挥其除磷和反硝化效果好的优点；曝气生物滤池在长泥龄条件下运行，不但不影响系统的除磷效果，反而更有利于硝化效果的稳定和高效；曝气生物滤池回流来的硝酸盐氮为A2/O的缺氧区提供了充足的电子受体，为反硝化除磷提供了必要条件，反硝化除磷技术实现了“一碳两用”，最大限度地缓解了低C/N污水碳源缺乏的难题，同时还可节省30％的曝气量，减少50％的污泥产量。所以，反硝化除磷技术被视为当今最有发展前途的深度脱氮除磷工艺之一。
发明内容
本发明目的是提供一种反硝化除磷装置和方法，通过缩短A2/O的泥龄，将泥龄长的自养型硝化菌淘洗，泥龄短的DPAOs、反硝化菌等异养菌呈悬浮状态生长于A2/O的活性污泥中，泥龄长的硝化菌以固定膜形态生长于曝气生物滤池的活性生物填料上，两者的分离解决传统工艺无法克服的泥龄方面的矛盾。A2/O在短泥龄条件下运行，有利于除磷及反硝化脱氮；曝气生物滤池在长泥龄条件下运行，不但不影响系统的除磷功能，反而更有利于硝化效果的稳定和高效，同时还为A2/O的缺氧区提供充足的电子受体，为反硝化除磷提供了必要条件。城市污水低C/N水质特点有利于DPAOs成为优势菌种，最大限度地缓解了碳源缺乏的技术难题，使处理水质稳定地达到国家一级A排放标准。
A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷装置：
本发明的一种反硝化除磷装置，主要由原水水箱(1)、A2/O(2)、二沉池(3)、曝气生物滤池(4)顺序连接组成，其特征在于：原水水箱(1)通过蠕动泵(5)与厌氧区(6)连接，厌氧区(6)与缺氧区(7)连接，缺氧区(7)与好氧区(8)连接，好氧区(8)与二沉池(3)连接，二沉池(3)的出水通过高压泵(9)与曝气生物滤池(4)连接，曝气生物滤池(4)通过蠕动泵(11)与缺氧区(7)连接，二沉池(3)底部的污泥出口端通过蠕动泵(15)与厌氧区(6)连接，气泵(12)分别通过气体流量计(13)、(14)与好氧区(8)和曝气生物滤池(4)连接，厌氧区(6)和缺氧区(7)内安装搅拌器(17)，DPAOs、反硝化菌呈悬浮状态生长于A2/O的活性污泥中，DPAOs占聚磷菌的比例为68.2％，硝化菌以固定膜形态生长于曝气生物滤池中的活性生物填料上。
A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷方法，包括以下步骤：
(1)原水由原水水箱(1)经蠕动泵(5)进入A2/O的厌氧区(6)，同步进入的还有来自二沉池(3)的回流污泥，回流污泥比为100％，进行厌氧反应；DPAOs利用原水中的挥发性脂肪酸(VFAs)，合成内碳源PHAs，同时释放大量的磷，污水中80％以上的COD得到去除，其中DPAOs占聚磷菌的比例为68.2％。
(2)混合液从厌氧区(6)进入缺氧区(7)，同时进入的还有来自曝气生物滤池(4)的硝化液，DPAOs以硝酸盐氮为电子受体，以内碳源PHAs为电子供体，反硝化除磷。
(3)混合液从缺氧区(7)进入好氧区(8)，进行剩余磷的去除，并去除5％左右的COD。
(4)混合液从好氧区(8)进入二沉池(3)，实现泥水分离，含有氨氮的上清液经高压泵(9)进入曝气生物滤池(4)；回流污泥经蠕动泵(15)回流到厌氧区(6)，剩余污泥从排放口(16)排出。
(5)曝气生物滤池(4)中的活性生物填料上生长着硝化菌，硝化菌在好氧条件下将氨氮氧化为硝酸盐氮，曝气生物滤池(4)出水的100％～400％通过蠕动泵(11)回流到的缺氧区(7)，另一部分从出水口(10)排放。
其中通过缩短A2/O的泥龄到15天，将泥龄长的硝化菌淘洗，泥龄短的DPAOs、反硝化菌等呈悬浮状态生长于A2/O的活性污泥中，泥龄长的硝化菌以固定膜形态生长于曝气生物滤池中的活性生物填料上，泥龄的分离解决了传统工艺无法克服的泥龄方面的矛盾。A2/O在短泥龄条件下运行，有利于除磷及反硝化脱氮；曝气生物滤池在长泥龄条件下运行，不但不影响系统的除磷功能，反而更有利于硝化效果的稳定和高效，同时还为A2/O的缺氧区提供充足的电子受体，为反硝化除磷提供了必要条件。
城市污水中低C/N水质特点有利于DPAOs(DPAOs占聚磷菌的比例为68.2％)成为优势菌种，最大限度地缓解了碳源缺乏的技术难题。
由于A2/O不承担硝化功能，回流污泥中不含有硝酸盐氮，使得厌氧区成为真正意义上的厌氧环境，为DPAOs充分释磷及合成内碳源PHAs提供了最佳的外界环境。
A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷装置和方法还具有5个特点：①实现了低C/N条件下的深度脱氮除磷；②无需化学药剂除磷，节省运行成本；③总的水力停留时间不长，基建费用不高；④曝气生物滤池的模块化设计使占地面积更少，适合我国国情；⑤抗水力负荷能力强，适应不同季节及温差变化，处理效果稳定可靠，并且具有稳定的出水水质和较低的能耗。
附图说明
图1A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷装置和方法示意图
图1中：1-原水水箱；2-A2/O反应器；3-二沉池；4-曝气生物滤池反应器；5-蠕动泵；6-厌氧区；7-缺氧区；8-好氧区；9-高压泵；10-出水口；11-蠕动泵；12-气泵；13-气体流量计；14-气体流量计；15-蠕动泵；16-剩余污泥排放口；17-搅拌器。
图2DPAOs占聚磷菌(PAOs)比例为68.2％的序批试验结果图。
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的实施方案
(1)原水由原水水箱(1)经蠕动泵(5)进入厌氧区(6)，同步进入的还有来自二沉池(3)的回流污泥，DPAOs利用原水中的挥发性脂肪酸(VFAs)，合成内碳源PHAs，同时释放大量的磷，污水中80％以上的COD得到去除。
(2)混合液从厌氧区(6)进入缺氧区(7)，同时进入还有来自曝气生物滤池(4)的硝化液，DPAOs以硝酸盐氮为电子受体，以内碳源PHAs为电子供体，反硝化除磷。
(3)混合液从缺氧区(7)进入好氧区(8)，进行剩余磷的去除，并去除5％左右的COD。
(4)混合液从好氧区(8)进入二沉池(3)，实现泥水分离，含有氨氮的上清液经高压泵(9)进入曝气生物滤池(4)；回流污泥经蠕动泵(15)回流到厌氧区(6)，剩余污泥从排放口(16)排出。
(5)曝气生物滤池(4)中的活性生物填料上生长着硝化菌，硝化菌在好氧条件下将氨氮氧化为硝酸盐氮。曝气生物滤池(4)出水的一部分通过蠕动泵(11)回流到的缺氧区(7)，另一部分从出水口(10)排放；泥龄短的DPAOs、反硝化菌等呈悬浮状态生长于A2/O的活性污泥中，泥龄长的硝化菌以固定膜形态生长于曝气生物滤池中的活性生物填料上。
以北京某大学教工住宅小区化粪池生活污水为原水，水质特点如表1
表1原水水质特点
用A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷试验装置和方法对该污水进行处理，具体的工艺条件见表2。
表2工艺运行条件
Figure BSA00000176523100062
硝化液回流比(R)从100％提高到400％，每种回流比条件下运行1个SRT，中间稳定0.5个SRT之后，再进行下一个回流比的测定，处理效果见表3。
表3不同回流比工况下各污染物的去除效果
Figure BSA00000176523100071
在回流比为300％和400％时，出水中COD、NH4+-N、NO3--N、TN、TP等技术指标均稳定地达到国家一级A排放标准。

Claims (3)

1.一种反硝化除磷装置，主要由原水水箱(1)、A2/O(2)、二沉池(3)、曝气生物滤池(4)顺序连接组成，其特征在于：原水水箱(1)通过蠕动泵(5)与厌氧区(6)连接，厌氧区(6)与缺氧区(7)连接，缺氧区(7)与好氧区(8)连接，好氧区(8)与二沉池(3)连接，二沉池(3)的出水通过高压泵(9)与曝气生物滤池(4)连接，曝气生物滤池(4)通过蠕动泵(11)与缺氧区(7)连接，二沉池(3)底部的污泥出口端通过蠕动泵(15)与厌氧区(6)连接，气泵(12)分别通过气体流量计(13)、(14)与好氧区(8)和曝气生物滤池(4)连接；使厌氧区、缺氧区和好氧区的水力停留时间分别为0.8h、5h、1.7h，进水流量96L·d-1；DPAOs、反硝化菌呈悬浮状态生长于A2/O的活性污泥中，DPAOs占聚磷菌的比例为68.2％，硝化菌以固定膜形态生长于曝气生物滤池中的活性生物填料上。
2.权利要求1的一种反硝化除磷装置，其特征在于，厌氧区(6)和缺氧区(7)内安装搅拌器(17)。
3.利用权利要求1的反硝化除磷装置进行A2/O-曝气生物滤池反硝化除磷方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原水由原水水箱(1)经蠕动泵(5)进入A2/O的厌氧区(6)，同步进入的还有来自二沉池(3)的回流污泥，回流污泥比为100％，进行厌氧反应；DPAOs利用原水中的挥发性脂肪酸(VFAs)，合成内碳源PHAs，同时释放磷，其中DPAOs占聚磷菌的比例为68.2％；
(2)混合液从厌氧区(6)进入缺氧区(7)，同时进入的还有来自曝气生物滤池(4)的硝化液，DPAOs以硝酸盐氮为电子受体，以内碳源PHAs为电子供体，反硝化除磷；
(3)混合液从缺氧区(7)进入好氧区(8)，进行剩余磷的去除；
(4)混合液从好氧区(8)进入二沉池(3)，实现泥水分离，含有氨氮的上清液经高压泵(9)进入曝气生物滤池(4)，回流污泥经蠕动泵(15)回流到厌氧区(6)，剩余污泥从排放口(16)排出；
(5)曝气生物滤池(4)中的活性生物填料上生长着硝化菌，硝化菌在好氧条件下将氨氮氧化为硝酸盐氮，曝气生物滤池(4)出水的100％～400％通过蠕动泵(11)回流到的缺氧区(7)，另一部分从出水口(10)排放；
缩短A2/O的泥龄到15天，DPAOs、反硝化菌呈悬浮状态生长于A2/O的活性污泥中，硝化菌以固定膜形态生长于曝气生物滤池中的活性生物填料上。
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