CN103787498B

CN103787498B - 一种低温低c/n污水改良a2/o工艺的快速启动方法

Info

Publication number: CN103787498B
Application number: CN201310536187.2A
Authority: CN
Inventors: 李冬; 罗亚红; 曾辉平; 许达; 蔡言安; 杨杰; 张金库; 张�杰
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-11-03
Filing date: 2013-11-03
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2033-11-03
Also published as: CN103787498A

Abstract

一种低温低C/N污水改良A²/O工艺的快速启动方法属于污水处理与资源化领域。其步骤为：首先选择具有空腔结构的柱状聚丙烯悬浮填料和放射状纤维丝悬浮填料，分别投加至反应器的好氧前段1区和好氧后段2区。然后维持反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，通过移动隔板改变反应区比例和控制排泥，逐步培养强化系统内的硝化菌、反硝化菌、聚磷菌，成功实现了低温高负荷启动。本发明通过悬浮填料的选型分区投加，合理利用碳源，优化反应分区功能，提高了好氧区硝化菌和聚磷菌竞争氧气的能力；控制运行条件，快速在系统内富集各类微生物，提高污染物去除效率。本发明方法简单易行，启动速度快，效率高，具有广泛的使用性。

Description

一种低温低C/N污水改良A2/O工艺的快速启动方法

技术领域

本发明属于生活或工业有机废水处理与再生领域。具体涉及专用于低温、低C/N条件下的改良A²/O工艺的启动方法。

背景技术

随着人口的增长和经济的快速发展，水体的污染也越来越严重，尤其是以氮、磷元素造成的富营养化危害最为突出，对自然生态和人类健康产生极大的影响。目前污水厂多采用基于硝化反硝化脱氮以及聚磷菌吸磷的同步生物脱氮除磷工艺，或辅以化学除磷，如A²/O、氧化沟等。然而对于低温条件下，低C/N污水的同步脱氮除磷，由于温度和有机碳源的双重限制，易导致工艺启动慢，氮磷去除率低等问题。

A²/O法是同步脱氮除磷的经典工艺，也是目前我国50%以上污水厂采用的工艺，改良填料A²/O工艺是该工艺的改良，其特点是在传统A²/O反应器的内部投加可供微生物附着生长的填料，形成活性污泥法与生物膜法的复合系统。将悬浮填料投加在反应器的好氧区可起到以下几个作用：（1）为世代周期长的硝化细菌提供生存条件，提升硝化效果；（2）缓解硝化菌和聚磷菌（PAOs）之间泥龄的矛盾，加强系统同步脱氮除磷能力与稳定性；（3）同步硝化反硝化作用。

对于各种改良A²/O工艺，目前研究较多的是针对常温下低氨氮的生活污水或者较高C/N的工业废水，且仅以COD和氨氮的去除率分别高于80%和60%即视为工艺启动成功的标志。而对于低温时，C/N低于3的污水在高负荷连续进水条件下的启动和运行研究甚少。

因此，针对生活污水或某些有机工业废水低C/N比性质，探求如何在低温高负荷条件下，通过控制启动工况条件，实现COD、氨氮、总氮和总磷的同步去除，高效启动改良悬浮填料A²/O工艺，对于该工艺的实际工程应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对低C/N污水，低温高负荷条件下，快速富集强化系统内硝化菌、反硝化菌和聚磷菌，高效启动改良A²/O工艺的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所提供的一种高效启动改良悬浮填料A²/O工艺的方法，是在低温低C/N连续高负荷条件下，以由厌氧区、缺氧区、好氧1区和好氧2区组成的推流式反应器为实验装置如图1所示。好氧1区和好氧2区分别投加具有空腔结构的柱状聚丙烯悬浮填料和放射状纤维丝悬浮填料，各反应区由可移动隔板分区，厌氧区和缺氧区设有搅拌桨，好氧区底部设有曝气装置，由转子流量计控制。试验中主要通过悬浮填料优选分区投加、改变反应器各分区比例和控制排泥，来实现低温低C/N的A²/O工艺的高效启动。

1）首先投加悬浮填料于反应器内：反应器包括厌氧区、缺氧区、好氧1区和好氧2区；选取具有空腔结构的柱状颗粒聚丙烯悬浮填料和放射状纤维丝悬浮填料，以20%的体积填充率分别投加至反应器的好氧1区和好氧2区；

2）接种污泥于反应器内：反应器所接种的污泥为市政污水处理厂A²/O池内的回流污泥，其浓度为4-5g/L，接种后反应器内污泥浓度为1.8-2g/L；

3）在连续进水负荷为0.45-0.53kgCOD/kgMLSS·d，水温14℃条件下，反应器硝化菌培养的具体方法为：移动反应器内隔板，调整各反应区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=1:1:1:1，不排泥，采用质量浓度C/N=2.5-3的污水，COD质量浓度为250-300mg/L，氨氮质量浓度为80-90mg/L，总氮质量浓度为85-110mg/L，总磷质量浓度为5.5-6.8mg/L，pH为7.36-7.51，分别控制好氧1区和好氧2区溶解氧浓度为3-3.5mg/L和2-2.5mg/L，水力停留时间为6.8h，污泥回流比在50-80%之间以维持反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，硝化液内回流比为250%，当出水中COD去除率大于70%，NO₃ ^--N占TN的比例大于90%时，反应器硝化性能启动成功；

4）通过加大厌氧和缺氧区比例，反应器反硝化菌强化的具体方法为：移动分区隔板，调整各反应区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=2:2:2:1，不排泥，采用质量浓度C/N=2.5-3的污水，COD质量浓度为250-300mg/L，氨氮质量浓度为80-90mg/L，总氮质量浓度为85-110mg/L，总磷质量浓度为5.5-6.8mg/L，pH为7.36-7.51，分别控制好氧1区和好氧2区溶解氧浓度为3-3.5mg/L和2-2.5mg/L，水力停留时间为6.8h，污泥回流比在50-80%之间以维持反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，硝化液内回流比为250%，当系统TN的去除率提高至60%以上，反应器脱氮性能强化完成；

5）通过排泥降低污泥龄和改变反应器分区比例，激活聚磷菌的具体方法为：通过排泥，控制污泥龄为11d，并调整各反应区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V _好氧2=1:2:2:1，采用质量浓度C/N=2.5-3的污水，COD质量浓度为250-300mg/L，氨氮质量浓度为80-90mg/L，总氮质量浓度为85-110mg/L，总磷质量浓度为5.5-6.8mg/L，pH为7.36-7.51，分别控制好氧1区和好氧2区溶解氧浓度为3-3.5mg/L和2-2.5mg/L，水力停留时间为6.8h，污泥回流比在50-80%之间以维持反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，硝化液内回流比为250%，当系统TP的去除率提高至55%以上，反应器除磷性能启动完成，系统内聚磷菌激活。

附图说明：

图1是本发明采用的改良悬浮填料A²/O试验装置示意图。

图2是采用本发明方法的A²/O反应器在启动阶段的进水负荷与氨氮、COD、TN和TP去除率的变化。

图3是采用本发明方法的启动阶段反应器沿程污染物去除效果变化。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于此。

本发明低温低C/N改良悬浮填料A²/O工艺的高负荷启动方法，其思路为：首先通过悬浮填料的优选分区投加，充分利用碳源，优化脱氮除磷性能。在改良悬浮填料A²/O反应器的好氧前段1区投加具有空腔结构的柱状聚丙烯填料，空腔的缺氧微环境和此段尚存的剩余碳源，有利于硝化的同时同步反硝化脱氮，提高总氮去除率。选择放射状纤维丝悬浮填料投加至A²/O反应器的好氧后段2区，此段有机碳源已消耗完全，仅进行硝化和除磷，填料结构利于氧扩散，从而强化硝化与吸磷。其次，启动过程中通过对反应器分区的调整和排泥的控制，适时改变各区的水力停留时间及污泥龄，从而逐步培养强化了硝化菌、反硝化菌和聚磷菌，快速在系统内富集了适合该实验废水的各类微生物菌群，最终实现了改良填料A²/O工艺在低温高负荷条件下的启动。

本发明好氧区分为前段1区和后段2区，分别投加不同构型的悬浮填料。在改良悬浮填料A²/O反应器的好氧1区投加具有空腔结构的柱状颗粒聚丙烯填料，空腔内部存在大量氧气难以扩散的缺氧微环境，此条件下反硝化菌可利用来自缺氧区的少量剩余有机碳源进行反硝化，进一步提高总氮的去除率，降解COD。在反应器的好氧2区投加放射状纤维丝悬浮填料，该填料的丝状结构较利于溶解氧的扩散传递，并且由于废水的低C/N比特性，此段的有机碳源已基本耗尽，无异养菌与硝化菌和聚磷菌竞争氧气，该段仅用于进一步硝化和聚磷菌吸磷。由于好氧1区和2区投加填料类型以及反应区功能目的的不同，控制溶解氧条件也不同。好氧1区填料存在空腔结构，目的是实现同步硝化反硝化，溶解氧可稍高。好氧2区在不存在异养菌与硝化菌、聚磷菌竞争氧气的条件下，且填料氧扩散性能较好，可控制溶解氧在较低水平，同时也有利于降低回流硝化液所携带溶解氧的浓度，利于缺氧区反硝化。本实验控制好氧1区溶解氧为3-3.5mg/L，好氧2区溶解氧为2-2.5mg/L。

本发明基于的思路是调节反应器的分区比例和排泥条件，逐步培养强化系统中的硝化菌、反硝化菌和聚磷菌，快速形成适合实验废水的各类功能菌群。由于接种的回流污泥中存在着大量的硝化细菌，且硝化菌世代周期较长，低温条件下难富集，可首先培养驯化硝化细菌。硝化菌培养阶段，移动反应器分区的隔板，加大好氧区的比例，调整V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=1:1:1:1，控制系统不排泥，使好氧水力停留时间增长，污泥龄延长。当出水中NO₃ ^--N占TN的比例大于90%时，认为硝化性能启动成功。反硝化菌培养阶段，移动反应器分区的隔板，加大厌氧区和缺氧区的比例，调整V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=2:2:2:1，控制系统不排泥。增大的厌氧区不仅可去除回流污泥中携带的上一硝化工况大量积累的NO₃ ^--N，降低了缺氧区的脱氮压力，还有利于部分难降解COD的降解，为缺氧区提供更多可用碳源。增大的缺氧区为反硝化菌的富集提供环境条件。聚磷菌激活阶段，减少厌氧区比例，加大缺氧区比例，调整V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=1:2:2:1，开始排泥，控制污泥龄为11d。在上一工况的基础上，反硝化性能强化后，回流污泥中NO₃ ^--N浓度已大幅度降低，消耗厌氧区碳源量减少，此时适当缩短厌氧区水力停留时间可提升该区COD浓度，聚磷菌可竞争到更多的碳源，激活聚磷菌除磷功能。进一步扩大的缺氧区，可强化系统的脱氮效果。整个过程中控制条件：污泥浓度为1.8-2g/L，消化液回流比为250%，污泥回流50-80%，好氧1区溶解氧浓度为3-3.5mg/L，好氧2区溶解氧浓度为2-2.5mg/L，氨氮质量浓度为80-90mg/L，TN质量浓度为90-110mg/L，C/N为2-3，进水COD负荷为0.49-0.53kgCOD/kgMLSS·d。

以20%的体积填充率，将柱状颗粒聚丙烯填料和纤维丝填料分别投加于A²/O反应器的好氧1区和好氧2区。接种北京市某市政污水处理厂的二沉池回流污泥于反应器中，接种污泥浓度为4-5g/L，最终反应器内混合污泥浓度为1.8-2g/L。实验用水为北京某高校家属区化粪池出水与（NH₄）₂SO₄配制而成。具体水质如下：

COD质量浓度为250-300mg/L；BOD₅质量浓度为200-250mg/L；氨氮质量浓度为80-90mg/L；总凯氏氮质量浓度为95-113mg/L；总磷质量浓度为5-7mg/L；C/N为2-3；pH为7.0-7.5。

反应器由塑钢材料制成，长、宽、高分别为100cm、30cm和50cm，总体积150L，有效体积120L，由可移动的隔板隔开，分为厌氧区、缺氧区、好氧1区和好氧2区。好氧区底部设有微孔曝气盘与空压机相连，由转子流量计控制曝气量。厌氧区和缺氧区使用机械搅拌桨持续搅拌防止污泥沉淀。沉淀池采用竖流式沉淀池，底部设排泥管和污泥回流管。

硝化菌培养阶段：将反应器各反应区比例调为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=1:1:1:1，系统不排泥，控制进水负荷为0.45-0.53kgCOD/kgMLSS·d，好氧1 区溶解氧质量浓度为3-3.5mg/L，好氧2区溶解氧质量浓度为2-2.5mg/L，水力停留时间为6.8h，调整污泥回流比在50-80%之间，控制反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，硝化液内回流比为250%，出水中COD和氨氮的去除率逐渐升高，当分别大于70%和90%时，认为硝化性能启动成功，历时17d。

反硝化菌强化阶段：调整反应器各区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=2:2:2:1，系统不排泥。通过改变污泥回流比为50-80%以控制反应器内污泥浓度为1.8-2g/L左右。系统COD和氨氮的去除率基本不变，但去除位置发生改变。TN去除率由上一阶段的46%逐渐升高至65%左右，出水TN浓度降至39mg/L左右，系统反硝化性能明显提高，历时11d。

聚磷菌激活阶段：调整反应器各区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2=1:2:2:1，系统排泥使SRT=11d。该阶段系统对TP的去除率逐渐升高，由初始的20%升高到56%。最终在该阶段末，COD、氨氮、TN和TP的去除率分别稳定在88%、98.8%、66.8%和56%以上，系统经过37d实现了高负荷连续进水的低温启动。

Claims

1.一种低温低C/N污水改良A²/O工艺的快速启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先投加悬浮填料于反应器内：反应器包括厌氧区、缺氧区、好氧1区和好氧2区；选取具有空腔结构的柱状颗粒聚丙烯悬浮填料，以20％的体积填充率投加至反应器的好氧1区，并选取放射状纤维丝悬浮填料，以20％的体积填充率投加至好氧2区；

2)接种污泥于反应器内：反应器所接种的污泥为市政污水处理厂A²/O池内的回流污泥，其浓度为4-5g/L，接种后反应器内污泥浓度为1.8-2g/L；

3)在连续进水负荷为0.45-0.53kgCOD/kgMLSS·d，水温14℃条件下，反应器硝化菌培养的具体方法为：移动反应器内隔板，调整各反应区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2＝1:1:1:1，不排泥，采用质量浓度C/N＝2.5-3的污水，COD质量浓度为250-300mg/L，氨氮质量浓度为80-90mg/L，总氮质量浓度为85-110mg/L，总磷质量浓度为5.5-6.8mg/L，pH为7.36-7.51，分别控制好氧1区和好氧2区溶解氧浓度为3-3.5mg/L和2-2.5mg/L，水力停留时间为6.8h，污泥回流比在50-80％之间以维持反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，硝化液内回流比为250％，当出水中COD去除率大于70％，NO₃ ^--N占TN的比例大于90％时，反应器硝化性能启动成功；

4)通过加大厌氧和缺氧区比例，反应器反硝化菌强化的具体方法为：移动分区隔板，调整各反应区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧 ₂＝2:2:2:1，不排泥，采用质量浓度C/N＝2.5-3的污水，COD质量浓度为250-300mg/L，氨氮质量浓度为80-90mg/L，总氮质量浓度为85-110mg/L，总磷质量浓度为5.5-6.8mg/L，pH为7.36-7.51，分别控制好氧1区和好氧2区溶解氧浓度为3-3.5mg/L和2-2.5mg/L，水力停留时间为6.8h，污泥回流比在50-80％之间以维持反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，硝化液内回流比为250％，当系统TN的去除率提高至60％以上，反应器脱氮性能强化完成；

5)通过排泥降低污泥龄和改变反应器分区比例，激活聚磷菌的具体方法为：通过排泥，控制污泥龄为11d，并调整各反应区比例为V_厌氧:V_缺氧:V_好氧1:V_好氧2＝1:2:2:1，采用质量浓度C/N＝2.5-3的污水，COD质量浓度为250-300mg/L，氨氮质量浓度为80-90mg/L，总氮质量浓度为85-110mg/L，总磷质量浓度为5.5-6.8mg/L，pH为7.36-7.51，分别控制好氧1区和好氧2区溶解氧浓度为3-3.5mg/L和2-2.5mg/L，水力停留时间为6.8h，污泥回流比在50-80％之间以维持反应器内污泥浓度为1.8-2g/L，硝化液内回流比为250％，当系统TP的去除率提高至55％以上，反应器除磷性能启动完成，系统内聚磷菌激活。