CN102060413B - 反硝化聚糖菌城市污水处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及反硝化聚糖菌城市污水处理装置及处理方法，包括序批式反应池，中间水箱，反应池有A、B厌氧/缺氧池，有效体积为A厌氧/缺氧池有效体积3～5倍的好氧池，中间水箱与好氧池有效体积相同，A、B厌氧/缺氧池的厌氧水出水口连至好氧池好氧池连中间水箱，中间水箱的水分别输送到A、B厌氧/缺氧池；处理方法：各反应池同时运行，A厌氧/缺氧池的运行方式：进污水-厌氧搅拌-沉淀-排水至好氧池-进中间水箱的水-缺氧搅拌-沉淀-由排水口排水；B厌氧/缺氧池的运行方式：进中间水箱的水-缺氧搅拌-沉淀-由排水口排水-进污水-厌氧搅拌-沉淀-排水至好氧池。本发明的优点是：提高脱氮效率，节能、二次污染小，简化工艺。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种反硝化聚糖菌城市污水处理装置及处理方法。
背景技术
聚糖菌(Glycogen Accumulating Organisms GAOs)的典型特征是以糖原作为厌氧代谢能源，表现为厌氧吸收并储存有机物但不释磷，好氧阶段合成糖原而不吸磷。聚糖菌的研究是由生物除磷系统(EBPR)引发，近年来的研究发现，聚糖菌广泛地存在于EBPR系统中。
长期以来，众多研究的主要目的是实现调控EBPR系统中以聚磷菌为优势菌群，而抑制聚糖菌的生长。因此与对聚磷菌的研究比较，对聚糖菌的认识还远远不足。直到近年来研究发现与聚磷菌类似，聚糖菌具有反硝化能力，将其称为反硝化聚糖菌(Denitrifying Glycogen Accumul-ating Organisms，DGAOs)。并且在厌氧-缺氧条件下富集DGAOs。批式试验结果表明该DGAOs能够还原硝酸盐，并且，这一重要结果被研究者广泛认可，这为聚糖菌的应用提供坚实的理论基础。然而，如何发挥聚糖菌的反硝化特征，实现其对污染物的同步高效去除，并建立以聚糖菌为核心的新型污水生物处理工艺具有重要的现实意义。
SBR序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated SludgeProcess)是一种以间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，它的主要特征是SBR反应器在运行上的有序和间歇操作。SBR生化反应的基本工作周期可由进水、反应、沉淀、排水和闲置几个阶段组成。其中反应阶段包括好氧、缺氧及厌氧生化反应阶段。SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池。设计、操作简单，占地面积小；可以积累高浓度的污泥，承受较高的容积负荷及冲击负荷，间歇进水可以改善污泥沉淀性能。总之，由于SBR工艺在时间和空间上的特点形成了其运行操作上的灵活性。如能基于SBR反应池充分利用和发挥聚糖菌反硝化功能，将会建立一种新型、经济、高效的污水处理工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种反硝化聚糖菌城市污水处理装置及处理方法，利用序批式反应器SBR，采用不同的运行方式，即好氧池中以硝化菌为主体，主要完成硝化反应将氨氮转化为硝态氮；厌氧/缺氧池以反硝化聚糖菌为主体，完成污水中有机物的去除和反硝化脱氮，最终实现城市污水的有效净化，达到提高脱氮效率、节能、二次污染小、简化工艺流程、减少运行成本的效果。
本发明的作用原理是：厌氧阶段聚糖菌利用胞内储存糖原为能量来源，将进水中有机物转化为胞内储存物质储存，实现对污水中有机物的去除；缺氧阶段聚糖菌利用胞内储存物质为碳源，将污水中的硝态氮还原为气态产物，实现对污水中氮的去除。这一过程中可以最大限度地利用污水中的有机物实现生物脱氮，而无需像传统工艺那样依靠外加碳源进行脱氮，而浪费了污水原有的有机物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种反硝化聚糖菌城市污水处理装置，包括序批式反应池，中间水箱，其特征在于所述的序批式反应池包括有效体积相同、内设搅拌装置的A厌氧/缺氧池及B厌氧/缺氧池，一个有效体积为A厌氧/缺氧池有效体积3～5倍的好氧池，好氧池底部设置曝气器，所述中间水箱的有效体积与好氧池的有效体积相同，A、B厌氧/缺氧池的厌氧水出水口均连至好氧池上端口，好氧池排水口连至中间水箱上端口，中间水箱内的水分别通过两个潜水泵输送到A厌氧/缺氧池及B厌氧/缺氧池。
一种采用上述反硝化聚糖菌城市污水处理装置进行城市污水处理的方法，其特征在于采用序批式运行方式，A、B厌氧/缺氧池的污泥浓度为2000～7000mg/L；好氧池的污泥浓度为1500～4000mg/L；所述各反应池的排水体积交换率为60％～80％，污泥泥龄均控制在30～60天；A、B厌氧/缺氧池及好氧池在12～37℃温度范围内同时运行，具体操作如下：
A厌氧/缺氧池的运行方式为：进污水-厌氧搅拌-沉淀-排水至好氧池-进中间水箱的水-缺氧搅拌-沉淀-由排水口排水；
B厌氧/缺氧池的运行方式为：进中间水箱的水-缺氧搅拌-沉淀-由排水口排水-进污水-厌氧搅拌-沉淀-排水至好氧池；
好氧池的运行方式为：进污水，进水体积为A厌氧/缺氧池进水体积的1～2倍-好氧曝气，控制好氧池的溶解氧浓度为2.0～6.0mg/L，好氧曝气过程中进A厌氧/缺氧池的厌氧出水-沉淀-排水至中间水箱-进B厌氧/缺氧池的厌氧出水；
其中：进污水时间为5～20分钟，厌氧搅拌时间为60～120分钟，沉淀时间为10～30分钟，排水至好氧池时间为10～30分钟，进中间水箱水时间为5～20分钟，缺氧搅拌时间为60～180分钟，排水时间为10～30分钟，好氧曝气时间为140～300分钟。
本发明的有益效果是：提供的反硝化聚糖菌城市污水处理装置及采用该装置的处理方法与传统城市污水生物脱氮工艺比较具有如下优势：(1)该装置及其方法有效利用聚糖菌胞内储存机制，可以最大限度地利用污水中碳源进行反硝化，无需外加碳源。另外，有机碳源的合理利用也最大限度地避免了好氧氧化产生的大量二氧化碳等温室效应气体，因此具有节能、二次污染小的特点；(2)该装置及其应用方法将不同代谢功能的菌群分置在不同的反应器中，因此，可充分利用聚糖菌和硝化菌的代谢功能，与常规工艺比较脱氮效率高；脱氮效率通常可达到70-98％；(3)无需污泥回流，减少运行成本，且工艺流程简单，运行自动化程度高，操作简便。
附图说明
图1是反硝化聚糖菌城市污水处理装置的结构示意图。
图中：1A厌氧/缺氧池，10A厌氧/缺氧池排水口，11A厌氧/缺氧池污水进水口，12A厌氧/缺氧池厌氧水出水口，13A厌氧/缺氧池中间水箱水进水口，2B厌氧/缺氧池，20B厌氧/缺氧池排水口，21B厌氧/缺氧池污水进水口，22B厌氧/缺氧池厌氧水出水口，23B厌氧/缺氧池中间水箱水进水口，3好氧池，31好氧池污水进水口，32好氧池排水口，4曝气器，51-52搅拌装置，61-62潜水泵，7中间水箱。
以下结合附图和实施例对本发明详细说明。
具体实施方式
实施例1
图1是反硝化聚糖菌城市污水处理装置的结构示意图。如图所示，是一种反硝化聚糖菌城市污水处理装置，包括序批式反应池，中间水箱，其特征在于上述的序批式反应池包括有效体积相同、分别内设搅拌装置51、52的A厌氧/缺氧池1及B厌氧/缺氧池2及一个有效体积为A厌氧/缺氧池1有效体积3～5倍的好氧池3，好氧池3内底部设置曝气器4，上述中间水箱7的有效体积与好氧池3的有效体积相同，A厌氧/缺氧池1及B厌氧/缺氧池2的厌氧水出水口12、22均连至好氧池3上端口，好氧池排水口32连至中间水箱7上端口，中间水箱7内的水分别通过两个潜水泵61、62输送到A厌氧/缺氧池1中间水箱水进水口13及B厌氧/缺氧池2中间水箱水进水口23，A厌氧/缺氧池1及B厌氧/缺氧池2还分别设有污水进水口11、21及排水口10、20。好氧池3设有污水进水口31。
实施例2-1
本实施例为一种采用实施例1所述的反硝化聚糖菌城市污水处理装置进行城市污水处理的方法。A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2的有效体积均为10升，好氧池3的有效体积为30升，中间水箱有效体积为30升，采用序批式运行方式，A、B厌氧/缺氧池1、2污泥浓度为3000～7000mg/L；好氧池3的污泥浓度为1500～2500mg/L；上述各反应池的排水体积交换率为60％；污泥泥龄均控制在30天；处理某城市污水，按照国家环境保护总局编写、中国环境科学出版社出版的《水和废水监测分析方法(第四版)》规定的国家标准方法进行水质检测，进水以COD计浓度为150～200mg/L，氨氮30～40mg/L，总氮35～50mg/L。A厌氧/缺氧池1、B厌氧/缺氧池2及好氧池3在15～25℃温度范围内同时运行，具体操作如下：
A厌氧/缺氧池1运行方式为：由污水进水口11进污水5分钟-厌氧搅拌60分钟-沉淀10分钟-由厌氧水出水口12排水至好氧池10分钟-由中间水箱水进水口13进中间水箱7的水5分钟-缺氧搅拌60分钟-沉淀10分钟-由排水口10排水10分钟；
B厌氧/缺氧池2的运行方式为：由中间水箱水进水口23进中间水箱7的水5分钟-缺氧搅拌60分钟-沉淀10分钟-由排水口20排水10分钟-由污水进水口21进污水5分钟-厌氧搅拌60分钟-沉淀10分钟-由厌氧水出水口22排水至好氧池10分钟；
好氧池的运行方式为：由污水进水口31进污水5分钟，进水体积与A厌氧/缺氧池进水体积相同-好氧曝气135分钟，控制好氧池的溶解氧浓度为2.0～6.0mg/L，好氧曝气过程中进A厌氧/缺氧池的厌氧出水-沉淀10分钟-由好氧池排水口32排水至中间水箱10分钟-进B厌氧/缺氧池1的厌氧出水10分钟；
A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2在厌氧搅拌过程中利用胞内糖原降解能量完成对污水中有机物的胞内储存，好氧池3主要是在曝气条件下将氨氮转化为硝态氮。A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2在缺氧搅拌中，聚糖菌利用胞内储存物质完成反硝化反应。出水以COD计浓度为20～40mg/L，氨氮0.1～3.0mg/L，总氮1.5～6.0mg/L。可以看出，脱氮效率达到83～98％。
实施例2-2
本实施例为一种采用实施例1所述的反硝化聚糖菌城市污水处理装置进行城市污水处理的方法。A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2的有效体积均为20升，好氧池3的有效体积为80升，中间水箱有效体积为80升，采用序批式运行方式，A、B厌氧/缺氧池1、2污泥浓度为3000～7000mg/L；好氧池3的污泥浓度为2500～4000mg/L；上述各反应池的排水体积交换率为75％；污泥泥龄均控制在60天；采用某城市污水理厂初沉池出水为进水水源，按照国家环境保护总局编写、中国环境科学出版社出版的《水和废水监测分析方法(第四版)》规定的国家标准方法进行水质检测，进水以COD计浓度为100～200mg/L，氨氮20～30mg/L，总氮25～35mg/L。A厌氧/缺氧池1、B厌氧/缺氧池2及好氧池3在25～35℃温度范围内同时运行，具体操作如下：
A厌氧/缺氧池1运行方式为：由污水进水口11进污水10分钟-厌氧搅拌90分钟-沉淀20分钟-由厌氧水出水口12排水至好氧池20分钟-由中间水箱水进水口13进中间水箱7的水10分钟-缺氧搅拌90分钟-沉淀20分钟-由排水口10排水20分钟；
B厌氧/缺氧池2的运行方式为：由中间水箱水进水口23进中间水箱7的水10分钟-缺氧搅拌90分钟-沉淀20分钟-由排水口20排水20分钟-进污水10分钟-厌氧搅拌90分钟-沉淀20分钟-由厌氧水出水口22排水至好氧池20分钟；
好氧池的运行方式为：由污水进水口31进污水10分钟，进水体积与A厌氧/缺氧池进水体积相同-好氧曝气210分钟，控制好氧池的溶解氧浓度为2.0～6.0mg/L，好氧曝气过程中进A厌氧/缺氧池的厌氧出水-沉淀20分钟-由好氧池排水口32排水至中间水箱20分钟-进B厌氧/缺氧池1的厌氧出水20分钟；
A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2在厌氧搅拌过程中利用胞内糖原降解能量完成对污水中有机物的胞内储存，好氧池3主要是在曝气条件下将氨氮转化为硝态氮。A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2在缺氧搅拌中，聚糖菌利用胞内储存物质完成反硝化反应。出水以COD计浓度30～40mg/L，氨氮0.5～5.0mg/L，总氮4.5～6.0mg/L。可以看出，脱氮效率达到76～87％。
实施例2-3
本实施例为一种采用实施例1所述的反硝化聚糖菌城市污水处理装置进行城市污水处理的方法。A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2的有效体积均为10升，好氧池3的有效体积为50升，中间水箱有效体积为50升，采用序批式运行方式，A、B厌氧/缺氧池1、2污泥浓度为3000～7000mg/L；好氧池3的污泥浓度为3000～4000mg/L；上述各反应池的排水体积交换率为70％，污泥泥龄均控制在45天；采用某城市污水处理厂初沉池出水为进水水源，按照国家环境保护总局编写、中国环境科学出版社出版的《水和废水监测分析方法(第四版)》规定的国家标准方法进行水质检测，进水以COD计浓度为100～200mg/L，氨氮20～30mg/L，总氮25～35mg/L。A厌氧/缺氧池1、B厌氧/缺氧池2及好氧池3在20～30℃温度范围内同时运行，具体操作如下：
A厌氧/缺氧池1运行方式为：由污水进水口11进污水20分钟-厌氧搅拌120分钟-沉淀30分钟-由厌氧水出水口12排水至好氧池30分钟-由中间水箱水进水口13进中间水箱7的水20分钟-缺氧搅拌170分钟-沉淀30分钟-由排水口10排水30分钟；
B厌氧/缺氧池2的运行方式为：由中间水箱水进水口23进中间水箱7的水20分钟-缺氧搅拌170分钟-沉淀30分钟-由排水口20排水30分钟-由污水进水口21进污水20分钟-厌氧搅拌120分钟-沉淀30分钟-由厌氧水出水口22排水至好氧池30分钟；
好氧池的运行方式为：由污水进水口31进污水20分钟，进水体积与A厌氧/缺氧池进水体积相同-好氧曝气290分钟，控制好氧池的溶解氧浓度为2.0～6.0mg/L，好氧曝气过程中进A厌氧/缺氧池的厌氧出水-沉淀30分钟-由好氧池排水口32排水至中间水箱30分钟-进B厌氧/缺氧池1的厌氧出水30分钟。
A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2在厌氧搅拌过程中利用胞内糖原降解能量完成对污水中有机物的胞内储存，好氧池3主要是在曝气条件下将氨氮转化为硝态氮。A厌氧/缺氧池1和B厌氧/缺氧池2在缺氧搅拌中，聚糖菌利用胞内储存物质完成反硝化反应。出水以COD计浓度30～40mg/L，氨氮0.2～2.0mg/L，总氮3.5～6.0mg/L。可以看出，脱氮效率达到76～90％。
以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明的内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种反硝化聚糖菌城市污水处理装置，包括序批式反应池，中间水箱，其特征在于所述的序批式反应池包括有效体积相同、内设搅拌装置的A厌氧/缺氧池及B厌氧/缺氧池，一个有效体积为A厌氧/缺氧池有效体积3～5倍的好氧池，好氧池底部设置曝气器，所述中间水箱的有效体积与好氧池的有效体积相同，A、B厌氧/缺氧池的厌氧水出水口均连至好氧池上端口，好氧池排水口连至中间水箱上端口，中间水箱内的水分别通过两个潜水泵输送到A厌氧/缺氧池及B厌氧/缺氧池。
2.一种采用如权利要求1所述的反硝化聚糖菌城市污水处理装置进行城市污水处理的方法，其特征在于采用序批式运行方式，A、B厌氧/缺氧池的污泥浓度为2000～7000mg/L；好氧池的污泥浓度为1500～4000mg/L；所述各反应池的排水体积交换率为60％～80％，污泥泥龄均控制在30～60天；A、B厌氧/缺氧池及好氧池在12～37℃温度范围内同时运行，具体操作如下：
A厌氧/缺氧池的运行方式为：进污水-厌氧搅拌-沉淀-排水至好氧池-进中间水箱的水-缺氧搅拌-沉淀-由排水口排水；
B厌氧/缺氧池的运行方式为：进中间水箱的水-缺氧搅拌-沉淀-由排水口排水-进污水-厌氧搅拌-沉淀-排水至好氧池；
好氧池的运行方式为：进污水，进水体积为A厌氧/缺氧池进水体积的1～2倍-好氧曝气，控制好氧池的溶解氧浓度为2.0～6.0mg/L，好氧曝气过程中进A厌氧/缺氧池的厌氧出水-沉淀-排水至中间水箱-进B厌氧/缺氧池的厌氧出水；
其中：进污水时间为5～20分钟，厌氧搅拌时间为60～120分钟，沉淀时间为10～30分钟，排水至好氧池时间为10～30分钟，进中间水箱水时间为5～20分钟，缺氧搅拌时间为60～180分钟，排水时间为10～30分钟，好氧曝气时间为140～300分钟。
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