CN103922472A

CN103922472A - 一种a/o工艺强化脱氮与生物除臭的装置及方法

Info

Publication number: CN103922472A
Application number: CN201410149025.8A
Authority: CN
Inventors: 李军; 王盟; 卞伟; 邓海亮; 丁岩; 岳耀东; 张美雪; 侯爱月
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2034-04-14
Also published as: CN103922472B

Abstract

一种A/O工艺强化脱氮与生物除臭的装置及方法，属于污水处理技术领域。装填流离球的A/O工艺不仅能通过SND作用，强化了脱氮效果，而且在流离球内填装具有除臭效果的包埋载体，可以对生物除臭有一定加强效果。A/O反应器共三个区，一个缺氧区AⅠ，两个好氧区OⅠ、OⅡ。每个区的大小相等，原水由缺氧区AⅠ进入，硝化液回流从好氧区OⅡ进入缺氧区AⅠ，回流比为200%。在同步硝化反硝化的同时，通过温度、DO等的控制达到一定的短程效果，还能对臭味物质达到一定的去除效果。

Description

一种A/O工艺强化脱氮与生物除臭的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种A/O工艺强化脱氮与生物除臭的装置及方法。在反应器内的流离球中填充多孔海绵填料和具有除臭效果的包埋填料，通过同步硝化反硝化（SND）强化脱氮效果，同时具有除臭的功能，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着城市建设的不断发展，城市规模不断扩大，污水处理厂的位置越来越靠近居民生活区，污水处理厂在运行过程中散发的臭气严重影响了附近居民的日常生活。采取必要的措施减轻甚至去除污水厂的臭气对周边环境的危害，还附近居民一个舒适安全的环境，已经成为污水处理厂必须面对的问题。同时，由于化肥、洗涤剂和农药的普遍应用，废水中的含氮化合物大量增加。含氮化合物进入水体后，不但会加速水体富营养化，而且能毒害水生生物。此外，氨氮在微生物的作用下发生硝化反应可能会耗尽水中体中的溶解氧，造成严重的水质恶化和水生环境破坏。

在传统的城市污水处理系统以及高浓度有机废水处理设备运行过程中，特别是厌氧处理、污泥浓缩脱水过程中会产生大量的恶臭气体，这些污染物具有易挥发、嗅阈值低等特点，不仅严重污染周边居民的生活环境，危害人体健康，而且对污水处理设备具有强烈腐蚀性。污水处理厂的臭气成分复杂多变，主要由氨、硫化氢、甲醇出水消毒气体等组成，所以污水的臭味散发在大气中，势必会影响到周围地区。现有应用的污水处理设备往往只考虑有机物或氮磷的去除功能，如果能在去除有机物的同时，具有对臭味物质进行去除的效果，对污水处理厂的运行环境和运行效果都有一定的提升。

在反应器的不同反应区中，投加不同比例的流离球，通过控制DO、温度等参数，具有一定的加强脱氮作用。由于硝化反应和反硝化反应需要的环境条件不同，同步硝化反硝化（SND）脱氮是指在同一反应器中同时具有好氧区和缺氧区，同时进行硝化反应和反硝化反应的一种生物脱氮形式，具有pH值稳定、运行简单、投资成本低等优点。流离球中投加多空海绵填料，可以形成复杂环境体系，同时具有好氧区和缺氧区，从而有加强脱氮的效果。由于氨氮氧化菌的氧饱和常数为0.2～0.4mg/L,而亚硝酸氮氧化菌的氧饱和常数为1.2～1.5mg/L所以维持低DO浓度就可以实现充分的硝化反应。因此，通过控制较低的DO、较高的温度等，使环境条件更适合氨氧化菌（AOB）的生长，同时抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的生长，使更多的氨氮被氧化为亚硝酸盐后能直接还原为气态氮，从而达到一定的短程生物脱氮效果。从而把同步硝化反硝化向短程生物脱氮的方向进行控制，达到强化脱氮的效果。

包埋法操作简单，只需将细胞与单体或聚合物一起聚凝，细胞即可被包埋在形成的聚合物中。目前，可用于包埋法的载体很多，主要分为两大类：天然高分子凝胶和合成有机高分子载体。天然高分子凝胶包括海藻酸钠、琼脂、卡拉胶等物质。这些材料具有固化、成形方便，对微生物毒性小，固定化密度高等优点，但它们抗微生物分解性能较差，机械强度较低。合成有机高分子载体包括聚丙烯酞胺（ACAM）、聚乙烯醇（PVA）、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等物质。这些载体抗微生物分解能力强，机械强度高，化学稳定性高。但是，合成有机高分子载体的聚合物网络在形成的过程中反应比较剧烈，对微生物细胞损害较大，而且成形的多样性和可控性较差。

反应器本身具有缺氧区和好氧区，在流离球形成的复杂环境体系下，好氧区的流离球内部也有缺氧区的存在，为SND效果的出现创造了条件。从而在AO工艺脱氮的基础上，加强了脱氮的效果。在运行控制上，通过低DO和高温度的控制，抑制NOB的生长，更进一步增强了脱氮的效果。流离球的污泥减量效果也有一定的体现。同时由于反应器中有一部分包埋填料填充的流离球，使得包埋有除臭菌的填料，对水中的恶臭物质有一定的去除，从而在生物除臭方面有一定的加强效果。

发明内容

本发明的目的为解决污水处理厂生物脱氮的问题，同时对臭气的处理有一定的效果。从强化脱氮的效果，提高反应运行的除臭效果两方面，研究、发明本装置和工艺，在处理脱氮、污泥减量的同时也可达到较好的除臭效果。

本发明一种A/O工艺强化脱氮与生物除臭的装置，其特征在于，为改进A/O工艺生物脱氮的装置，以流离球装填A/O反应器。采用流离球多孔微生物载体，流离球球壳由PVC注塑而成，球面呈网格状，直径约8cm，球内填充填料，其中，部分流离球填充立方体状的海绵载体，该载体具有亲水性、通透性、高比表面积、良好的物化稳定性的特点。部分流离球填充含有除臭菌的包埋载体，包埋载体的形状与海绵载体一样，均为边长为1.5cm的立方体，流离球内部填料的填充比例是60%～80%。

反应器采用A/O工艺，共有3个串联的区，依次分别为缺氧区AⅠ、好氧区OⅠ、好氧区OⅡ，每个反应区的体积相同，水流均为下进上出，且每个区的池子底部均有排泥口，缺氧区AⅠ填充流离球的比例为80%～90%，好氧区OⅠ、好氧区OⅡ填充流离球的比例均为40%～60%，在缺氧区AⅠ和好氧区OⅡ放入的是填充有立体海绵载体的流离球，在好氧区OⅠ放入的是填充有立体海绵载体的流离球和填充有含有除臭菌包埋载体的流离球，优选立体海绵载体的流离球和含有除臭菌包埋载体的流离球的投放体积比例是2:1，其中，立体海绵载体流离球放在好氧区OⅠ下部，含有除臭菌包埋载体的流离球放在好氧区的上部，这样做的原因是，污水中含有的臭气组分相比其他组分比较少，包埋载体填充的流离球在长期运行过程中，可能由于生物竞争或者其他原因，去除臭气的能力有所减弱。但是包埋填料的好处是储存方便，所以可以将制作好的含特异除臭菌的包埋载体储存起来，当反应器中的除臭菌能力减弱时，放于上部的填充包埋载体的流离球更容易进行更换。流离球在反应器中的摆放按照如下方法：流离球第一层铺满之后，第二层流离球摆放时充分考虑到第一层流离球相互之间的空隙，即第二层中的每个流离球放在第一层相邻两个流离球空隙的上面，依次类推；这样可以阻挡水流流向，加大水流绕流的路程，增强流离作用。这样可以更有效地截留悬浮物质，并形成气、液、固三相和载体内外以及沿程的好氧、缺氧、厌氧的反复多次耦合，从而使废水中的有机物和悬浮固体有机物（包括剩余污泥）得以分解。好氧区OⅡ与缺氧区AⅠ之间设有回流管。

反应器运行工艺参数如下：污水依次经过缺氧区AⅠ、好氧区OⅠ、好氧区OⅡ反应，然后硝化液由好氧区OⅡ回流至缺氧区AⅠ，回流比200%，好氧区OⅠ和好氧区OⅡ的溶解氧浓度DO控制住0.5～1.2mg/L；温度控制在30℃，反应器的整体水力停留时间HRT控制在12～14h之间。

本反应器的污泥产率低于活性污泥法和生物膜法，采用流离球，在反应器中同时存在缺氧区、厌氧区和好氧区。在生物膜上能够生长不同的微生物，且能够生长时代时间比较长的微生物，使得微生物的食物链比较长。能够处理一些难降解有机物和达到污泥减量的效果。且由于投加了包埋了除臭菌的填料，能够处理处理臭味物质，在一定程度上改善污水处理的环境。耐冲击负荷，对水质、水量变动而引起的有机负荷和水力负荷波动的影响较小。

附图说明

图1是本发明一种A/O工艺强化脱氮与生物除臭的装置及方法的工艺原理图。

图中，1—原水箱，2—吸水泵，3—进水管，4—曝气泵，5—曝气管，6—曝气盘，7—回流泵，8—硝化液回流管，9—排泥口，10—流离球，11—出水口，OI、OII—好氧区，AI—缺氧区。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

本发明装置具体见图1，的具体操作步骤在发明内容已经有详述，该处不再赘述。A/O反应器共三个区，一个缺氧区AⅠ，两个好氧区OⅠ、OⅡ。原水由缺氧区AⅠ进入，硝化液回流从OⅡ进入AⅠ。在本实验中采用有机玻璃反应器，每个池子的体积为12L，以连续流运行反应器。污水处理厂的臭气成分复杂多变，其中无机物有H₂S、NH₃等，绝大多数恶臭气体产生原物质为有机物质，这些物质对人体健康危害较大。本实验选取H2S为具体研究对象。

通过比较各类包埋载体的性能、参考之前研究者的成果。综合选择固定较易、机械强度好、无生物毒性、耐生物分解性能好、传质性能好的聚乙烯醇（PVA）作为包埋材料。控制菌泥浓度为15%，PVA浓度为8%，加其他添加剂进行细菌包埋。通过实验判断填充包埋材料的流离球放在好氧区OⅡ的上部、中部、下部等不同位置对反应器运行效果的影响。在达到同步硝化反硝化效果的同时，通过反应器运行的温度、pH、DO、HRT等参数的选取和变化，达到抑制NOB的生长，使部分硝化反应停留在亚硝化阶段，达到一定的短程脱氮效果，从而达到增强脱氮和生物除臭的效果。

本发明已应用于北京工业大学家属区污水处理方面，运行条件：硝化液由好氧区OⅡ回流至缺氧区AⅠ，回流比200%，好氧区OⅠ和好氧区OⅡ的溶解氧浓度DO控制住0.5～1.2mg/L。温度控制在30℃，水力停留时间HRT控制在12～14h之间。

处理生活污水的COD浓度为：210～280mg/L；总氮TN为：105～125mg/L；氨氮浓度为：70～85mg/L；总磷为：3～8mg/L；悬浮物浓度SS为：75～155mg/L。经过处理，出水COD浓度为：30～50mg/L；氨氮浓度：10～15mg/L；总氮浓度：30～40mg/L。达到了比较好的处理效果，对臭味的去除在感官上也有一定的效果。

Claims

1.一种A/O工艺强化脱氮与生物除臭的装置，其特征在于，为改进A/O工艺生物脱氮的装置，反应器采用A/O工艺，共有3个串联的区，依次分别为缺氧区AⅠ、好氧区OⅠ、好氧区OⅡ，每个反应区的体积相同，水流均为下进上出，且每个区的池子底部均有排泥口，缺氧区AⅠ填充流离球的比例为80%～90%，好氧区OⅠ、好氧区OⅡ填充流离球的比例均为40%～60%，在缺氧区AⅠ和好氧区OⅡ放入的是填充有立体海绵载体的流离球，在好氧区OⅠ放入的是填充有立体海绵载体的流离球和填充有含有除臭菌包埋载体的流离球，其中，立体海绵载体流离球放在好氧区OⅠ下部，含有除臭菌包埋载体的流离球放在好氧区的上部；流离球在反应器中的摆放按照如下方法：流离球第一层铺满之后，第二层流离球摆放时充分考虑到第一层流离球相互之间的空隙，即第二层中的每个流离球放在第一层相邻两个流离球空隙的上面，依次类推；好氧区OⅡ与缺氧区AⅠ之间设有回流管。

2.按照权利要求1的装置，其特征在于，以流离球装填A/O反应器，采用流离球多孔微生物载体，流离球球壳由PVC注塑而成，球面呈网格状，直径8cm，球内填充填料，其中，部分流离球填充立方体状的海绵载体，部分流离球填充含有除臭菌的包埋载体，流离球内部填料的填充比例是60%～80%。

3.按照权利要求2的装置，其特征在于，包埋载体的形状与海绵载体一样，均为边长为1.5cm的立方体。

4.按照权利要求1的装置，其特征在于，好氧区OⅠ中立体海绵载体的流离球和含有除臭菌包埋载体的流离球的投放体积比例是2:1。

5.利用权利要求1-4的任一装置进行强化脱氮与生物除臭的工艺，其特征在于，污水依次经过缺氧区AⅠ、好氧区OⅠ、好氧区OⅡ反应，然后硝化液由好氧区OⅡ回流至缺氧区AⅠ，回流比200%，好氧区OⅠ和好氧区OⅡ的溶解氧浓度DO控制住0.5～1.2mg/L；温度控制在30℃，反应器的整体水力停留时间HRT控制在12～14h之间。