CN103663876B - 缺氧/好氧sbr+厌氧氨氧化+好氧sbr工艺处理低c/n生活污水深度脱氮的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的装置和方法。装置包括:原水箱、缺氧/好氧SBR反应器、空压机、第一水箱、厌氧氨氧化反应器、第二水箱、好氧SBR反应器。其中缺氧/好氧SBR反应器设进水管、搅拌器、曝气装置和排水管;厌氧氨氧化反应器设进水管、排水管;好氧SBR反应器设有进水管、搅拌器、曝气装置和排水管。污水首先进入缺氧/好氧SBR,缺氧下进行反硝化,好氧下进行硝化,硝化液利用下一周期生活污水中的碳源进行反硝化积累NO2 -,随后含有NH4 +和NO2 -的出水进入厌氧氨氧化反应器除去NO2 -,含有NH4 +的出水进入到好氧SBR中进行硝化除去NH4 +。本方法无需外加碳源,利用污水中的碳源得以深度脱氮,降低了运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的装置和方法,属于污水生物处理技术领域。
背景技术
传统的好氧/缺氧SBR工艺处理生活污水时,硝化菌在好氧条件下进行硝化反应,即NH4 +-N被氧化成NO2 --N、NO3 --N,缺氧条件下反硝化菌利用生活污水的碳源进行反硝化,即NO2 --N、NO3 --N被还原成N2,进而去除生活污水中的氮。但是生活污水中碳源不足,反硝化效率低,因此出水总氮依然很高,难以达到一级A标准,要想深度脱氮,需投加外碳源,这无疑增加了运行成本。
随着厌氧氨氧化菌的发现,生物可实现自养脱氮,无需外加碳源。在厌氧条件下,厌氧氨氧化菌利用无机碳源CO2,进行如下反应:1NH4 ++1.32NO2 -+0.066HCO3 -+0.13H+→1.02N2+0.26NO3 -+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O,显然实现厌氧氨氧化的前提需要NO2 -。现有工艺处理生活污水时常常通过好氧条件实现短程积累NO2 -,然而好氧短程的实现受溶解氧、游离氨等因素的影响,因此实现起来比较困难而且NO2 -积累难以维持稳定。
因此缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺有望提出一种新的NO2 -积累的方法,然后利用厌氧氨氧化菌自养脱氮,最终达到既无需外加碳源又能深度脱氮的目的。
发明内容
本发明的目的就是为提高低C/N生活污水脱氮效果,降低运行成本,提出了缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的装置和方法,该装置和方法中污水首先进入缺氧/好氧SBR,缺氧下进行反硝化,好氧下进行硝化,硝化液利用下一周期污水中的碳源进行反硝化积累NO2 -,随后含有NH4 +和NO2 -的出水进入厌氧氨氧化反应器除去NO2 -,最后含有NH4 +的出水进入到好氧SBR中进行硝化反应除去NH4 +。
缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的装置,其特征在于设有城市污水原水箱1、缺氧/好氧SBR2、空压机3、第一水箱4、厌氧氨氧化反应器5、第二水箱6、好氧SBR反应器7;
所述城市污水原水箱1为一敞口箱体,设有溢流管1.1;城市污水原水箱1通过第一进水泵2.1与缺氧/好氧SBR反应器2进水管相连接;
所述缺氧/好氧SBR反应器2为一敞开反应器,设有第一pH探头2.2、ORP探头2.3、第一搅拌器2.4、第一溶解氧探头2.5;通过设置的空压机3、第一气体流量计3.1、第一气量调节阀3.2与第一曝气头3.3组成的曝气系统对缺氧/好氧SBR反应器2进行充氧;缺氧/好氧反应器2通过排水管2.6与第一水箱4连接;
所述第一水箱4为一敞口箱体,设有溢流管4.1;第一水箱4通过第二进水泵5.1与厌氧氨氧化反应器5进水管相连接;
所述厌氧氨氧化反应器5为一密闭反应器,设有温度探头5.2,外加热带5.3;厌氧氨氧化反应器5通过排水管5.4与第二水箱6连接;
所述第二水箱6为一敞口箱体,设有溢流管6.1;第二水箱6通过第三进水泵7.1与好氧SBR反应器7进水管相连接;
所述好氧SBR反应器7为一敞开反应器,设有第二溶解氧探头7.2,第二pH探头7.3、第二搅拌器7.4;通过设置的空压机3、第二气体流量计3.4、第二气量调节阀3.5与第二曝气头3.6组成的曝气系统对好氧SBR反应器7进行充氧;好氧SBR反应器7通过排水管7.5排水。
应用所述装置处理低C/N生活污水深度脱氮的方法,其特征在于包含以下内容:
1)启动系统:接种硝化反硝化污泥至缺氧/好氧SBR反应器,使污泥浓度达到1500mg/L-3500mg/L,接种厌氧氨氧化颗粒污泥至厌氧氨氧化反应器,接种硝化污泥至好氧SBR反应器,使污泥浓度达到1500mg/L-3500mg/L;
2)运行阶段:
2.1)原水进入缺氧/好氧SBR反应器后,首先缺氧搅拌,利用pH、ORP探头在线监测反硝化过程中pH和ORP的变化,当pH或ORP出现拐点时停止搅拌,接着静置排水至第一水箱,排水比在0.3-0.6,然后反应器开始曝气同时搅拌,曝气过程中溶解氧浓度控制在2-4mg/L,利用pH探头在线监测硝化过程中的pH变化,当pH下降到不再变化时,表明“氨谷”出现,停止曝气并闲置,接着进入下个周期,通过排泥控制反应器污泥浓度在1500mg/L-3500mg/L;
第一水箱的水进入厌氧氨氧化反应器,水力停留时间0.5-2h,厌氧氨氧化反应器的出水排至第二水箱,该厌氧氨氧化反应器温度控制在25-30℃;
第二水箱的水进入好氧SBR反应器,首先曝气同时搅拌,硝化过程中溶解氧浓度控制在2-4mg/L,利用pH探头在线监测硝化过程中的pH变化,当pH下降到不再变化时,表明“氨谷”出现,停止曝气,然后静置排水,排水比在0.3-0.6,通过排泥控制反应器污泥浓度在1500mg/L-3500mg/L
本发明缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的装置和方法具有以下优点:
1)与短程硝化积累NO2 -相比,本发明在反硝化过程中实现NO2 -的积累,不受溶解氧的影响;
2)本发明利用pH、ORP指示反硝化过程中NO2 -的积累,能很好地把握NO2 -最大值的出现点;利用pH指示硝化过程是否结束,据此可做出是否停止曝气,以节约曝气量降低污水处理成本;
3)与传统生物脱氮工艺相比,本装置与方法通过充分利用原水中的碳源实现深度脱氮,无需外加碳源,降低了污水处理能耗;
4)污水首先经过缺氧/好氧SBR,其中的碳源已被微生物充分利用,出水几乎没有可利用的碳源,当进入厌氧氨氧化反应器时避免了反硝化菌的滋生,厌氧氨氧化菌可很好地生长。
附图说明
图1为本发明缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的装置结构示意图。
图中1为城市污水原水箱、2为缺氧/好氧SBR、3为空压机、4为第一水箱、5为厌氧氨氧化反应器、6为第二水箱、7;1.1为城市污水原水箱溢流管;2.1为第一进水泵,2.2为第一pH探头,2.3为ORP探头,2.4为第一搅拌器,2.5为第一溶解氧探头,2.6为缺氧/好氧SBR排水管;3.1为第一气体流量计,3.2为第一气量调节阀,3.3为第一曝气头,3.4为第二气体流量计,3.5为第二气量调节阀;4.1第一水箱溢流管;5.1为厌氧氨氧化反应器进水泵,5.2为温度探头,5.3为加热带,5.4为厌氧氨氧化反应器排水管;6.1为第三水箱溢流管;7.1为好氧SBR进水泵,7.2为第二溶解氧探头,7.3为第二pH探头,7.4为第二搅拌器,7.5为好氧SBR排水管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的装置,其特征在于设有城市污水原水箱1、缺氧/好氧SBR2、空压机3、第一水箱4、厌氧氨氧化反应器5、第二水箱6、好氧SBR反应器7;
所述城市污水原水箱1为一敞口箱体,设有溢流管1.1;城市污水原水箱1通过第一进水泵2.1与缺氧/好氧SBR反应器2进水管相连接;
所述缺氧/好氧SBR反应器2为一敞开反应器,设有第一pH探头2.2、ORP探头2.3、第一搅拌器2.4、第一溶解氧探头2.5;通过设置的空压机3、第一气体流量计3.1、第一气量调节阀3.2与第一曝气头3.3组成的曝气系统对缺氧/好氧SBR反应器2进行充氧;缺氧/好氧反应器2通过排水管2.6与第一水箱4连接;
所述第一水箱4为一敞口箱体,设有溢流管4.1;第一水箱4通过第二进水泵5.1与厌氧氨氧化反应器5进水管相连接;
所述厌氧氨氧化反应器5为一密闭反应器,设有温度探头5.2,外加热带5.3;厌氧氨氧化反应器5通过排水管5.4与第二水箱6连接;
所述第二水箱6为一敞口箱体,设有溢流管6.1;第二水箱6通过第三进水泵7.1与好氧SBR反应器7进水管相连接;
所述好氧SBR反应器7为一敞开反应器,设有第二溶解氧探头7.2,第二pH探头7.3、第二搅拌器7.4;通过设置的空压机3、第二气体流量计3.4、第二气量调节阀3.5与第二曝气头3.6组成的曝气系统对好氧SBR反应器7进行充氧;好氧SBR反应器7通过排水管7.5排水。
试验采用北京工业大学家属区生活污水作为原水,具体水质如下:COD浓度为120-200mg/L;-N浓度为59-77mg/L,-N≤0.5mg/L,-N≤0.5mg/L。试验系统如图1所示,各反应器均采用有机玻璃制成,缺氧/好氧SBR有效体积为15L,厌氧氨氧化反应器有效容积为10L,好氧SBR有效体积为15L。
具体操作如下:
1)启动系统:接种硝化反硝化污泥至缺氧/好氧SBR反应器,使污泥浓度达到3000mg/L,接种厌氧氨氧化颗粒污泥至厌氧氨氧化反应器,接种硝化污泥至好氧SBR反应器,使污泥浓度达到3000mg/L。
2)运行阶段:
2.1)缺氧/好氧SBR反应器:原水进入缺氧/好氧SBR反应器后,首先缺氧搅拌,利用pH、ORP探头在线监测反硝化过程中pH和ORP的变化,当pH或ORP出现拐点时停止搅拌,接着静置排水至第一水箱,排水比在0.4,然后反应器开始曝气同时搅拌,曝气过程中溶解氧浓度控制在2-4mg/L,利用pH探头在线监测硝化过程中的pH变化,当pH下降到不再变化时,表明“氨谷”出现,停止曝气并闲置,接着进入下个周期,通过排泥控制反应器污泥浓度在3000mg/L。
2.2)厌氧氨氧化反应器:第一水箱的水进入厌氧氨氧化反应器,水力停留时间1h,厌氧氨氧化反应器的出水排至第二水箱,该反应器温度控制在25-30℃。
2.3)好氧SBR反应器:第二水箱的水进入好氧SBR,首先曝气同时搅拌,硝化过程中溶解氧浓度控制在2-4mg/L,利用pH探头在线监测硝化过程中的pH变化,当pH下降到不再变化时,表明“氨谷”出现,停止曝气,然后静置排水,排水比在0.4,通过排泥控制反应器污泥浓度在3000mg/L。
试验结果表明:运行稳定后,缺氧/好氧SBR反应器出水COD浓度为36-53mg/L,-N浓度21-24mg/L,-N浓度为15-21mg/L,-N浓度低于0.1mg/L;厌氧氨氧化反应器出水COD浓度为35-50mg/L,-N浓度5-8mg/L,-N浓度低于0.1mg/L,-N浓度2.8-3.7;好氧SBR反应器出水COD浓度为35-48mg/L,-N浓度0.2-0.5mg/L,-N浓度低于0.1mg/L,-N浓度7-12mg/L,TN低于15mg/L。
Claims (1)
1.缺氧/好氧SBR+厌氧氨氧化+好氧SBR工艺处理低C/N生活污水深度脱氮的方法,应用如下装置:该装置设有城市污水原水箱(1)、缺氧/好氧SBR反应器(2)、空压机(3)、第一水箱(4)、厌氧氨氧化反应器(5)、第二水箱(6)、好氧SBR反应器(7);
所述城市污水原水箱(1)为一敞口箱体,设有第一溢流管(1.1);城市污水原水箱(1)通过第一进水泵(2.1)与缺氧/好氧SBR反应器(2)进水管相连接;
所述缺氧/好氧SBR反应器(2)为一敞开反应器,设有第一pH探头(2.2)、ORP探头(2.3)、第一搅拌器(2.4)、第一溶解氧探头(2.5);通过设置的空压机(3)、第一气体流量计(3.1)、第一气量调节阀(3.2)与第一曝气头(3.3)组成的曝气系统对缺氧/好氧SBR反应器(2)进行充氧;缺氧/好氧SBR反应器(2)通过第一排水管(2.6)与第一水箱(4)连接;
所述第一水箱(4)为一敞口箱体,设有第二溢流管(4.1);第一水箱(4)通过第二进水泵(5.1)与厌氧氨氧化反应器(5)进水管相连接;
所述厌氧氨氧化反应器(5)为一密闭反应器,设有温度探头(5.2),外加热带(5.3);厌氧氨氧化反应器(5)通过第二排水管(5.4)与第二水箱(6)连接;
所述第二水箱(6)为一敞口箱体,设有第三溢流管(6.1);第二水箱(6)通过第三进水泵(7.1)与好氧SBR反应器(7)进水管相连接;
所述好氧SBR反应器(7)为一敞开反应器,设有第二溶解氧探头(7.2),第二pH探头(7.3)、第二搅拌器(7.4);通过设置的空压机(3)、第二气体流量计(3.4)、第二气量调节阀(3.5)与第二曝气头(3.6)组成的曝气系统对好氧SBR反应器(7)进行充氧;好氧SBR反应器(7)通过第三排水管(7.5)排水;
该方法包含以下步骤:
1)启动系统:接种硝化反硝化污泥至缺氧/好氧SBR反应器,使污泥浓度达到1500mg/L-3500mg/L,接种厌氧氨氧化颗粒污泥至厌氧氨氧化反应器,接种硝化污泥至好氧SBR反应器,使污泥浓度达到1500mg/L-3500mg/L;
2)运行阶段:
原水进入缺氧/好氧SBR反应器后,首先缺氧搅拌,利用pH、ORP探头在线监测反硝化过程中pH和ORP的变化,当pH或ORP出现拐点时停止搅拌,接着静置排水至第一水箱,排水比在0.3-0.6,然后反应器开始曝气同时搅拌,曝气过程中溶解氧浓度控制在2-4mg/L,利用pH探头在线监测硝化过程中的pH变化,当pH下降到不再变化时,表明“氨谷”出现,停止曝气并闲置,接着进入下个周期,通过排泥控制反应器污泥浓度在1500mg/L-3500mg/L;
第一水箱的水进入厌氧氨氧化反应器,水力停留时间0.5-2h,厌氧氨氧化反应器的出水排至第二水箱,该厌氧氨氧化反应器温度控制在25-30℃;
第二水箱的水进入好氧SBR反应器,首先曝气同时搅拌,硝化过程中溶解氧浓度控制在2-4mg/L,利用pH探头在线监测硝化过程中的pH变化,当pH下降到不再变化时,表明“氨谷”出现,停止曝气,然后静置排水,排水比在0.3-0.6,通过排泥控制反应器污泥浓度在1500mg/L-3500mg/L。
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