CN102381818A - 具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的a2n-sbr工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A₂N-SBR工艺，该工艺相比全程硝化反硝化脱氮除磷功能的A₂N-SBR工艺更加节省曝气量与有机碳源量，同时工艺的剩余污泥量也大大降低，节省了运行费用。该工艺包括主反应池（A₂-SBR反应器与N-SBR反应器）、附属设备（包括搅拌设备、曝气设备及溶解氧探测装置、回流泵、pH调节设备及pH探测装置、加热设备及温度探测装置）。该工艺采用两个独立SBR反应器设计，通过控制适当的条件在两个反应器内分别生长亚硝化细菌与反硝化聚磷菌，使NH₄ ⁺-N氧化只进行到NO₂ ^-阶段，然后进行反硝化，大大节省了运行能耗，运行过程中菌种互不影响，菌种生长一直保持较高的活性，同时工艺简洁，布置紧凑，自动化程度高。

Description

具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A2N-SBR工艺

技术领域

本发明为一种新型生物脱氮除磷工艺，该工艺主要用于目前C/N较低的城市生活污水的处理。

背景技术

随着经济发展和人民生活水平的提高，城市生活污水排放量逐年增加，城市生活污水中的大量氮磷等营养元素造成水体的富营养化现象越来越严重，严重影响水体感官及增加给水处理的费用。对于城市生活污水中氮磷等营养物质，目前仍缺乏彻底高效的处理方法。传统技术脱氮除磷效率低，而改进的技术势必增加基建投资与运行费用。因此，必须尽快采取切实可行的措施对城市生活污水中的氮磷等污染物质进行处理。具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A₂N-SBR工艺是一种新型的生物脱氮除磷工艺，该工艺是在双污泥工艺及短程硝化的基础上提出来的，针对双污泥工艺在运行过程中存在的工艺冗长、曝气时间长及需用碳源多等缺点，将短程硝化引入到双污泥工艺中，相比以前的全程硝化反硝化脱氮除磷A₂N-SBR工艺本工艺减少了运行中的曝气量，反硝化所需的有机碳源量也明显降低，更加节省能耗，同时剩余污泥量也明显降低，同时采用两个单独的SBR反应器代替以前的Dephanox复杂工艺，使反应器数目大大减少，通过控制适当的条件在两个单独的SBR反应器内生长亚硝化细菌与反硝化聚磷菌，从而极大地提高了脱氮与除磷效率。该法目前在实验及应用过程中，没有明确的工艺流程及控制条件。本发明在前人研究基础上，通过合理巧妙的反应器组合，采用两个独立的SBR反应器，通过调节各反应器的控制条件，能够充分实现在工艺运行过程中完成高效的脱氮除磷。

发明内容

  本发明目的是针对以上提出的问题，发明具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A₂N-SBR工艺，其目的在于填补目前国内外没有成型的、双污泥工艺与短程硝化反硝化技术相结合的短程硝化反硝化脱氮除磷工艺的空白，促进该工艺在城市生活污水处理中的快速发展和应用。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

    一种具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A₂N-SBR工艺，该工艺可以在工程和试验中做动静态使用。该工艺包括主反应池（A₂-SBR反应器与N-SBR反应器）、附属设备（包括搅拌设备、曝气设备及溶解氧探测装置、回流泵、pH调节设备及pH探测装置、加热设备及温度探测装置），其特征是：（1）具有短程硝化反硝化脱氮除磷的性能，通过控制温度为26～28℃，pH值为7.5～8.0，采用曝气30min/停曝30min间歇曝气的运行方式在N-SBR反应器内驯化生长亚硝化细菌，使工艺运行过程中NH₄ ⁺-N氧化只进行到NO₂ ^--N阶段，相对全程硝化本过程所需曝气量大大减少；通过控制温度为25～26℃，pH值为7.0～8.0，厌氧/缺氧交替的运行方式在A₂-SBR反应器内驯化生长以NO₂ ^--N为电子受体的反硝化聚磷菌，相对以NO₃ ^--N为电子受体进行反硝化除磷的A₂N-SBR全程硝化反硝化工艺本过程所需的有机碳源量明显降低，工艺总体运行更加节省能耗，适宜于目前C/N较低的城市生活污水处理。（2）脱氮除磷效率高，本反应器通过控制适当条件在两个SBR反应器内分别生长以NO₂ ^--N为电子受体的反硝化聚磷菌及亚硝化细菌，运行过程中只进行上清液交换而菌种不相互干扰，可以为菌种生长控制各自的最佳生长条件，使菌种性能大大提高。（3）该工艺通过巧妙设计，在由N-SBR反应器向A₂-SBR反应器回流过程中通过底部进水有效克服了回流过程中溶解氧的混入，保证了绝对的厌氧条件。（4）自动化程度高，本反应器由SBR反应器构成，延续了SBR反应器的优点，同时可以实现DO、pH值、搅拌强度及温度的直观显示及调试，通过直接或间接改变各种控制因素，来达到高效的脱氮除磷效果，使工艺运行过程中自动化程度更高。（5）结构简单，该装置仅采用两个单独的SBR反应器完成脱氮除磷，省去了传统工艺中的二沉池及污泥回流系统，使工艺结构大大简化。

    3.A₂N-SBR短程硝化反硝化脱氮除磷反应器的优点及效果：

（1）具有短程硝化反硝化脱氮除磷的功能，通过控制适当的条件在N-SBR反应器与A₂-SBR反应器内分别生长亚硝化细菌与以NO₂ ^--N为电子受体的反硝化聚磷菌，运行过程中将NH₄ ⁺-N氧化只进行到NO₂ ^--N阶段，之后通过A₂-SBR反应器内生长的以NO₂ ^--N为电子受体的反硝化聚磷菌完成反硝化，同时过量吸磷，极大地节省了有机碳源与曝气量，相比全程硝化反硝化脱氮除磷A₂N-SBR工艺可以节省有机碳源约50%左右，曝气量约30%左右，同时剩余污泥量也降低50%左右。

（2）该工艺通过巧妙设计，在由N-SBR反应器向A₂-SBR反应器回流过程中通过底部进水有效克服了回流过程中溶解氧的混入，保证了绝对的厌氧条件。

（3）脱氮除磷效率高，本反应器采用两个独立的SBR反应器，通过控制适当条件分别生长不同的菌种，运行过程中只进行上清液交换而菌种不相互干扰，可以为菌种生长提供较好的生长环境，反应器运行过程中菌种活性一直较高，可以获得较高的脱氮除磷效率。

（4）自动化程度高，操作管理简单：该装置将各种设备、仪表及调节开关都集中接入计算机，由计算机统一调控，结构上十分紧凑，通入废水后，运行过程中只需轻松启动各个环节即可达到对城市生活污水高效脱氮除磷的目的。

（5）工艺简洁：本反应器省去了二沉池及回流系统，使工艺运行更加简洁，节省占地，降低基建投资费用。

附图说明

图1为具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A2N-SBR工艺流程图。

 1,2-计算机；3-蠕动泵Ⅰ；4-蠕动泵Ⅱ；5-曝气泵；6-搅拌器；7,8，9,10-电磁阀；11,12,13,14-1/4水阀。注：本工艺可以由1台计算机控制，为便于识图，显示为2台，11、12、13、14四支1/4水阀为工艺取样口，由人工控制，其余设备均有计算机控制。       

具体实施方式

本发明专利主要是在双污泥工艺与短程硝化反硝化技术的基础上研究开发的，该工艺将双污泥工艺与短程硝化技术巧妙地结合在一起，工艺的开发将会使脱氮除磷更加节省能耗，运行过程更加简洁，极大的促进双污泥理论与短程硝化反硝化技术在城市生活污水处理中的应用。

该工艺的流程图见附图1。

下面结合附图对本发明专利加以具体描述： 

本装置由A₂-SBR反应器（厌氧/缺氧反应器）和N-SBR反应器（好氧反应器）两个相同的反应器组成，反应器内径为15cm，高为200cm，有效容积为20L，分别用以生长反硝化聚磷菌和亚硝化细菌，整个反应器主体通过ORP检测仪控制反应器内的厌氧与缺氧条件、通过酸度计与NaHCO₃缓冲溶液溶液控制反应器内适宜的pH值、通过曝气泵、溶解氧仪与加热棒控制反应器内溶解氧浓度及温度，整个过程由计算机自动调节控制。运行过程中周期控制为8h，周期开始污水通过电磁阀进入A₂-SBR反应器，通过加热棒调控温度为25～26℃，通过1mol/L的NaHCO₃缓冲溶液溶液、酸度计调节pH值为7.0～8.0，通过ORP检测仪控制为厌氧条件，通过搅拌器使活性污泥与进水充分混合，反应器内反硝化聚磷菌微生物在该控制条件下吸收污水中的有机物转化为体内的PHB作为内碳源储存起来，同时释放出体内的磷，此阶段控制为2h，之后该反应器停止运行，静沉1h后上清液由蠕动泵Ⅰ打入N-SBR反应器，启动N-SBR反应器，此反应器通过曝气泵与流量计控制为间歇曝气条件，曝气量为1L/min，通过加热棒调控温度控制为26～28℃，通过1mol/L的NaHCO₃缓冲溶液、酸度计调节pH值为7.5～8.0，通过曝气搅拌亚硝化细菌微生物与混合液充分混合，在该控制条件下反应器内亚硝化细菌将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐，由于该阶段氧化过程中没有有机物的干扰，因此亚硝化细菌能够一直保持较高的活性，此反应阶段控制为4h。之后该反应器停止运行，静沉1h之后上清液由蠕动泵Ⅱ再打回A₂-SBR反应器，此时该反应器通过ORP检测仪控制为缺氧条件，通过加热棒调控温度控制为25～26℃，通过1mol/L的NaHCO₃缓冲溶液、酸度计调节pH值为7.0～8.0，同时通过搅拌器使反硝化聚磷微生物与回流液充分混合，在该控制条件下反硝化聚磷菌利用体内储存的PHB为电子供体，污水中的亚硝酸盐为电子受体进行反硝化，同时过量吸收污水中的磷，达到氮和磷的同时去除，此反应阶段控制为3h，之后该反应器停止运行，静沉1h之后上清液通过电磁阀外排。工艺运行过程中所有装置与设备均通过计算机控制。

Claims (4)

1.具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A₂N-SBR工艺，其特征在于：在A₂-SBR反应器与N-SBR反应器内分别生长目标菌种，N-SBR反应器通过控制温度为26～28℃，pH值为7.5～8.0，采用曝气30min/停曝30min间歇曝气的运行方式在N-SBR反应器内驯化生长亚硝化细菌，在A₂-SBR反应器内通过控制温度为25～26℃，pH值为7.0～8.0，厌氧/缺氧交替的运行方式驯化生长。

2.   根据权利要求1所述的具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A2N-SBR工艺，其特征在于：在N-SBR反应器与A₂-SBR反应器内分别生长亚硝化细菌与以NO₂ ^--N为电子受体的反硝化聚磷菌，运行过程中通过N-SBR反应器内的亚硝化细菌将NH₄ ⁺-N氧化只进行到NO₂ ^--N阶段，之后通过A₂-SBR反应器内生长的以NO₂ ^--N为电子受体的反硝化聚磷菌完成反硝化，同时完成过量吸磷，极大地节省了有机碳源与曝气量。

3.根据权利要求1所述的具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A2N-SBR工艺，其特征在于： A₂-SBR反应器和N-SBR反应器分别用以生长反硝化聚磷菌和亚硝化细菌，整个反应器主体通过ORP检测仪控制反应器内的厌氧与缺氧条件、通过酸度计与NaHCO₃缓冲溶液溶液控制反应器内适宜的pH值、通过曝气泵、溶解氧仪与加热棒控制反应器内溶解氧浓度及温度，整个过程由计算机自动调节控制；运行过程中周期控制为8h，周期开始污水通过电磁阀进入A₂-SBR反应器，通过加热棒调控温度为25～26℃，通过1mol/L的NaHCO₃缓冲溶液溶液、酸度计调节pH值为7.0～8.0，通过ORP检测仪控制为厌氧条件，通过搅拌器使活性污泥与进水充分混合，反应器内反硝化聚磷菌微生物在该控制条件下吸收污水中的有机物转化为体内的PHB作为内碳源储存起来，同时释放出体内的磷，此阶段控制为2h，之后该反应器停止运行，静沉1h后上清液由蠕动泵Ⅰ打入N-SBR反应器，启动N-SBR反应器，此反应器通过曝气泵与流量计控制为间歇曝气条件，曝气量为1L/min，通过加热棒调控温度控制为26～28℃，通过1mol/L的NaHCO₃缓冲溶液、酸度计调节pH值为7.5～8.0，通过曝气搅拌亚硝化细菌微生物与混合液充分混合，在该控制条件下反应器内亚硝化细菌将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐，由于该阶段氧化过程中没有有机物的干扰，因此亚硝化细菌能够一直保持较高的活性，此反应阶段控制为4h；之后该反应器停止运行，静沉1h之后上清液由蠕动泵Ⅱ再打回A₂-SBR反应器，此时该反应器通过ORP检测仪控制为缺氧条件，通过加热棒调控温度控制为25～26℃，通过1mol/L的NaHCO₃缓冲溶液、酸度计调节pH值为7.0～8.0，同时通过搅拌器使反硝化聚磷微生物与回流液充分混合，在该控制条件下反硝化聚磷菌利用体内储存的PHB为电子供体，污水中的亚硝酸盐为电子受体进行反硝化，同时过量吸收污水中的磷，达到氮和磷的同时去除，此反应阶段控制为3h，之后该反应器停止运行，静沉1h之后上清液通过电磁阀外排；工艺运行过程中所有装置与设备均通过计算机控制。

4.  根据权利要求3所述的具有短程硝化反硝化脱氮除磷功能的A2N-SBR工艺，其特征在于：所述的装置包括主反应池A₂-SBR反应器与N-SBR反应器和附属设备，所述附属设备由搅拌设备、曝气设备、溶解氧探测装置、回流泵、pH调节设备、pH探测装置、加热设备及温度探测装置组成。

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