CN103936150B

CN103936150B - 连续流低c/n城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮方法

Info

Publication number: CN103936150B
Application number: CN201410144010.2A
Authority: CN
Inventors: 王淑莹; 委燕; 彭永臻; 马斌
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: GUIZHOU ZHUXIN WATER AFFAIRS ENVIRONMENT INDUSTRY Co.,Ltd.
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: CN103936150A

Abstract

连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮方法属于污水领域。城市污水首先进入生物脱氮反应器的缺氧反硝化区，固着在生物填料上的异养反硝化菌利用原水中的有机物作为碳源，将回流出水中的硝态氮还原为氮气，而后进入好氧区发生短程硝化反应，将部分氨氮转化为亚硝态氮，再进入缺氧区，固着在生物填料上的厌氧氨氧化菌将部分氨氮和亚硝态氮转化为氮气；随后再依次进入后续的好氧区和缺氧区，重复上述作用，最终达到将氮从污水中脱除的目的。此技术可在不投加外碳源的条件下，实现低C/N城市污水深度脱氮，且具有脱氮效率高和污泥产率低等特点。

Description

连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮方法

技术领域：

本发明涉及一种连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，污水中氮磷排放逐步增多，水体富营养化日益严重，污水生物脱氮势在必行。传统生物脱氮工艺中，通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮氮，而后通过反硝化作用利用有机物作为电子供体将硝态氮氮还原为氮气，从而达到将氮从污水中去除的目的。反硝化过程是传统生物脱氮的关键步骤，需要充足的有机碳源来保证反硝化效果。近年来由于我国化粪池的普遍设置，导致生活污水中部分有机物在化粪池内被降解，从而造成城市污水有机碳源缺乏，不能满足传统生物脱氮技术对有机碳源的需求。这种情况下城市污水处理厂为了达标排放，一般通过投加外碳源(如，甲醇)来满足生物脱氮除磷对有机碳源的需求，从而造成污水处理费用的大幅增加。

厌氧氨氧化(Anammox)菌的发现使自养生物脱氮技术成为可能。厌氧氨氧化菌利用亚硝态氮作为电子受体氧化氨氮，利用无机碳作为碳源，无需有机物作为碳源，从而实现自养生物脱氮。短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺中，污水中部分氨氮被氧化为亚硝态氮氮，可节省60％的曝气量；无需有机物作为碳源，可节省100％的有机碳源。因此，若能在低C/N城市污水处理工艺中实现厌氧氨氧化自养脱氮，则可以降低生物脱氮对有机碳源的需求量。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决低C/N(COD/TN<3.5)城市污水难以高效脱氮的问题，提出了一种低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化深度脱氮的方法。该方法主要在生物脱氮反应器中缺氧反硝化区充分利用原水中有机物将厌氧氨氧化产生的硝态氮转化为氮气，而后再通过短程硝化和厌氧氨氧化将污水中的氨氮脱除，最终在无外加碳源的条件下实现低C/N城市污水深度脱氮的目的。

连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮装置，其特征在于：设有城市污水原水箱1、生物脱氮反应器2、二沉池3；城市污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2；城市污水原水箱1通过进水泵2.1与生物脱氮反应器2进水管相连接；生物脱氮反应器2分为7个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；格室依次为缺氧反硝化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区；缺氧反硝化区和缺氧厌氧氨氧化区均设有搅拌器2.6，并加入填料2.2；好氧短程硝化区设有空压机2.4、气体流量计2.5、气量调节阀2.7和曝气头2.3；生物脱氮反应器2通过沉淀池连接管3.1与二沉池3连接；二沉池3通过污泥回流泵3.6与生物脱氮反应器2相连接；二沉池3部分出水通过回流泵3.4与生物脱氮反应器2进水管相连接。

低C/N城市污水在此装置中的处理流程为：原水与回流出水一起进入生物脱氮反应器的缺氧反硝化区，附着在生物填料上的反硝化菌利用城市污水中的有机物进行反硝化，将硝态氮还原为氮气；而后进入好氧区，将部分氨氮转化为亚硝态氮，再进入缺氧区，附着在生物填料上的厌氧氨氧化菌将水中的部分氨氮和亚硝态氮转化为氮气和硝态氮；随后再依次进入好氧区和缺氧区，重复以上作用，最终达到将氮从污水中脱除的目的。

本发明提供了连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮装置实现稳定城市污水深度脱氮的方法，其特征在于包括以下内容：

1)启动系统：接种城市污水厂中富集异养菌的生物填料投加生物脱氮反应器的(2)缺氧反硝化区；将城市污水厂中的短程硝化污泥加至生物脱氮反应器(2)的好氧区，且使污泥浓度达到2000-3000mg/L；富集厌氧氨氧化菌的生物填料投加至生物脱氮反应器(2)的缺氧厌氧氨氧化区。

2)运行时调节操作如下：

(1)生物脱氮反应器(2)的污泥回流比控制在50-100％，出水回流比为50-200％，当进水C/N高时出水回流比取大值；水力停留时间HRT控制在6-10h，污泥龄SRT为12-20d；

(2)缺氧反硝化区水力停留时间为0.5-2h，填料填充比为30-70％；

(3)好氧短程硝化区，溶解氧浓度控制在0.2-0.5mg/L；

(4)好氧短程硝化区与缺氧厌氧氨氧化区体积比为2:1；

(5)缺氧厌氧氨氧化区填料填充比为30-50％，当缺氧区亚硝态氮浓度>0.5mg/L时，在一定范围内(0.2-0.5mg/L)降低好氧短程硝化区溶解氧浓度。

本发明连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化的方法，与现有工艺相比具有以下优势：

(1)将城市污水中有机物作为反硝化的碳源，一方面降低厌氧氨氧化出水中的硝态氮，另一方面无需曝气去除有机物，节省能耗；

(2)生物脱氮反应器中仅有部分区域需要供氧，且溶解氧浓度在0.2-0.5mg/L范围内，可以实现曝气量的大幅降低，使得污水能耗显著减少；

(3)厌氧氨氧化菌固定在生物膜上，可以通过排泥控制污泥龄来淘洗NOB，进而有利于维持稳定的城市污水短程硝化。

(4)与传统生物脱氮工艺相比，本方法污泥产率低，可减少污泥处理费用。

附图说明：

图1为本装置的结构示意图。

其中1、为城市污水原水箱；2、为生物脱氮反应器；3、为二沉池；1.1、为城市污水原水箱溢流管；1.2、为城市污水原水箱放空管；2.1、为生物脱氮反应器进水泵；2.2、为生物脱氮反应器填料；2.3、为生物脱氮反应器曝气头；2.4、为空压机；2.5、为气体流量计；2.6、为搅拌器；2.7、为气量调节阀；3.1、为沉淀池连接管；3.2、为排泥管阀门；3.3、为出水回流管阀门；3.4、为出水回流泵；3.5、为污泥回流泵管阀门；3.6为污泥回流泵。

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：连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮装置，其特征在于：设有城市污水原水箱1、生物脱氮反应器2、二沉池3；城市污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2；城市污水原水箱1通过进水泵2.1与生物脱氮反应器2进水管相连接；生物脱氮反应器2分为7个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；格室依次为缺氧反硝化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区；缺氧反硝化区和缺氧厌氧氨氧化区均设有搅拌器2.6，并加入填料2.2；好氧短程硝化区设有空压机2.4、气体流量计2.5、气量调节阀2.7和曝气头2.3；生物脱氮反应器2通过沉淀池连接管3.1与二沉池3连接；二沉池3通过污泥回流泵3.6与生物脱氮反应器2相连接；二沉池3部分出水通过回流泵3.4与生物脱氮反应器2进水管相连接。

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100-200mg/L；氨氮浓度为60-90mg/L，亚硝态氮≤0.5mg/L，硝态氮≤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，生物脱氮反应器总有效体积为56L，均分为7个格室，每格室体积为8L。

具体操作如下：

1)启动系统：接种城市污水厂中富集异养菌的生物填料投加生物脱氮反应器的(2)缺氧反硝化区；将城市污水厂中的短程硝化污泥加至生物脱氮反应器(2)的好氧区，且使污泥浓度达到2000-3000mg/L；富集厌氧氨氧化的生物填料投加至生物脱氮反应器(2)的缺氧厌氧氨氧化区。

2)运行时调节操作如下：

(1)生物脱氮反应器(2)的污泥回流比控制在100％，出水回流比为200％，当进水C/N高时出水回流比取大值；水力停留时间HRT控制在10h，污泥龄SRT为15d；

(2)缺氧反硝化区水力停留时间为2h，填料填充比为50％；

(3)好氧短程硝化区，溶解氧浓度控制在0.2-0.5mg/L；

(4)好氧短程硝化区与缺氧厌氧氨氧化区体积比为2:1；

(5)缺氧厌氧氨氧化区填料填充比为50％，当缺氧区亚硝态氮浓度>0.5mg/L时，在一定范围内(0.2-0.5mg/L)降低好氧短程硝化区溶解氧浓度。

试验结果表明：运行稳定后，城市污水首先经缺氧反硝化后的COD浓度为31-67mg/L,氨氮浓度45-75mg/L，亚硝态氮浓度为0.1-4.5mg/L，硝态氮浓度0.1-1.0mg/L；而后经过短程厌氧氨氧化后的出水COD浓度为30-65mg/L，氨氮浓度1-10mg/L，亚硝态氮浓度为0-3.0mg/L，硝态氮浓度1.0-4.0mg/L，TN大可低于15mg/L。

Claims

1.连续流低C/N城市污水短程硝化/厌氧氨氧化+反硝化脱氮方法，应用如下装置，该装置设有城市污水原水箱(1)、生物脱氮反应器(2)、二沉池(3)；城市污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2)；城市污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与生物脱氮反应器(2)进水管相连接；生物脱氮反应器(2)分为7个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；格室依次为缺氧反硝化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区、好氧短程硝化区、缺氧厌氧氨氧化区；缺氧反硝化区和缺氧厌氧氨氧化区均设有搅拌器(2.6)，并加入填料(2.2)；好氧短程硝化区设有空压机(2.4)、气体流量计(2.5)、气量调节阀(2.7)和曝气头(2.3)；生物脱氮反应器(2)通过沉淀池连接管(3.1)与二沉池(3)连接；二沉池(3)通过污泥回流泵(3.6)与生物脱氮反应器(2)相连接；二沉池(3)部分出水通过回流泵(3.4)与生物脱氮反应器(2)进水管相连接；

包括以下步骤：

1)启动系统：接种城市污水厂中富集异养菌的生物填料投加生物脱氮反应器的(2)缺氧反硝化区；将城市污水厂中的短程硝化污泥加至生物脱氮反应器(2)的好氧区，且使污泥浓度达到2000-3000mg/L；富集厌氧氨氧化菌的生物填料投加至生物脱氮反应器(2)的缺氧厌氧氨氧化区；

2)运行时调节操作如下：

(3)好氧短程硝化区，溶解氧浓度控制在0.2-0.5mg/L；

(4)好氧短程硝化区与缺氧厌氧氨氧化区体积比为2:1；

(5)缺氧厌氧氨氧化区填料填充比为30-50％，当缺氧区亚硝态氮浓度>0.5mg/L时，在0.2-0.5mg/L范围内降低好氧短程硝化区溶解氧浓度。