CN104230105A - 一种城市生活污水处理装置及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市生活污水处理装置及其运行方法。本发明的技术方案要点为：一种城市生活污水处理装置，生物除磷反应器由隔板分隔成厌氧池和好氧池，生活污水原水箱的出水口与生物除磷反应器的厌氧池通过蠕动泵和连接管道相连接，生物除磷反应器的好氧池与沉淀池通过连接管道相连，自养脱氮反应器的进水口通过连接管道与沉淀池相连接。本发明还公开了该城市生活污水处理装置的运行方法。本发明通过控制操作条件只去除磷和COD，而不发生硝化发应，为后续的自养脱氮提供有利条件，对生活污水的处理，只通过生物法能够同时实现碳、氮和磷去除，与传统硝化反硝化工艺相比，节省碳源，降低了成本，工艺简单，节能降耗优势明显。

Description

一种城市生活污水处理装置及其运行方法

技术领域

本发明属于低碳氮比生活污水处理技术领域，具体涉及一种城市生活污水处理装置及其运行方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，城市规模的不断扩大，城市的用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水的紧张和水质的污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。

近年来，虽然我国污水处理效率不断提高，但是由氮、磷污染引起的水体富营养化问题不仅没有解决，而且有日益严重的趋势。随着水体富营化问题的加剧，污水处理的主要矛盾已由有机污染物的去除转变为氮、磷营养物质的去除。然而，目前我国污水处理厂脱氮除磷普遍存在能耗高、效率低以及运行不稳定的缺点。如何提高脱氮除磷的去除效果，以解决我国日益严重的水污染问题，在我国现阶段无论从节省资金、提高污水处理效果和优化污水脱氮除磷工艺等方面都有重大的理论意义和现实意义。

发明内容

本发明为克服上述技术问题而提供了一种能够高效低能耗同时去除碳、氮、磷的城市生活污水处理装置及其运行方法。

本发明的技术方案为：一种城市生活污水处理装置，其特征在于包括生活污水原水箱、生物除磷反应器、沉淀池和自养脱氮反应器，其中生物除磷反应器为长宽高50cm*25cm*41cm的敞口容器并且其内部由隔板分隔成厌氧池和好氧池，厌氧池与好氧池的体积比为1:1.5并且其底部相连通，厌氧池与好氧池内均设有搅拌器，好氧池内设有曝气装置，生活污水原水箱的出水口与生物除磷反应器的厌氧池通过蠕动泵和连接管道相连接，生物除磷反应器的好氧池与沉淀池通过连接管道相连，自养脱氮反应器的进水口通过连接管道与沉淀池相连接，所述的沉淀池的下方设有排污管道，该排污管道的一侧与外界相通，排污管道的另一侧通过蠕动泵和连接管道与生物除磷反应器的厌氧池相连接，所述的自养脱氮反应器为长宽高40cm*20cm*70cm、有效容积为32L的敞口容器并且其内部分为六个单元，每个单元分为大小两个格室，大格室与小格室的体积比为3:1，所述的大格室与小格室间隔设置且相互串联，每个单元内的大格室与小格室通过底部的导流板相连通，相邻的单元通过大格室与小格室之间的溢流堰相连通，所述的大格室内部放置有填料，该填料是中空塑料圆环周围绑扎的纤维，小格室内部放置有加热棒和微孔曝气装置，用于为后续的大格室提供预曝气和预加热，通过小格室改变水流方向，水流在大格室内向上流动并与填料充分接触，反应产生的N₂随水流方向从自养脱氮反应器的顶部逸出，不易造成气塞。

本发明所述的城市生活污水处理装置的运行方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）生物除磷工艺的启动

以城市生活污水为原水，进水氨氮浓度为40-65mg/L，亚硝酸盐氮浓度小于1mg/L，硝酸盐氮浓度小于2mg/L，COD浓度为200-400mg/L，总磷浓度为3-6mg/L，进水pH为6.8-7.5，温度为22-26℃，向生物除磷反应器中接种污泥，其污泥取自于市政污水处理厂二沉池的回流污泥，接种污泥的浓度为4-6g/L，再向生物除磷反应器中加入城市生活污水，对其闷曝，12h后静置沉淀，换水，再闷曝，如此培养5d，然后通过蠕动泵将城市生活污水连续泵至生物除磷反应器中进行连续培养，连续培养阶段控制生物除磷反应器中污泥浓度为2200-3500mg/L，污泥回流比为70%，污泥泥龄为5-6d，厌氧池水力停留时间为2h，好氧池水力停留时间为3h，好氧池的曝气量为2L/min，当出水COD浓度小于50mg/L，总磷浓度小于0.3mg/L，出水亚硝酸盐氮浓度小于3.5mg/L，出水硝酸盐氮浓度小于2mg/L，氨氮平均去除率为30%，生物除磷反应器成功启动，本生物除磷工艺在溶解氧较低时，主要去除磷和COD，氨氮的去除主要是由于微生物生长所需，大大降低了反应器的能耗，同时为后续的自养脱氮创造了有利条件；

（2）自养脱氮工艺的启动

在自养脱氮反应器的大格室中分别放置填料，原水通过蠕动泵泵至自养脱氮反应器上方进水口，通过设置小格室中的加热棒控制自养脱氮反应器中的水温为30-32℃，然后向自养脱氮反应器中接种硝化与厌氧氨氧化混合污泥，采用人工模拟配水的方法控制进水氨氮浓度与亚硝酸盐氮浓度的比值为1:1，水力停留时间为6h，当总氮去除率连续7d达到80%以上，则自养脱氮反应器中的生物膜基本稳定，而后调整配水成分控制进水氨氮的浓度为36-64mg/L，pH为7.3-7.5，在沿进水方向的前三个小格室内分别插入微孔曝气装置，控制曝气量分别为0.45L/min、0.4L/min和0.2L/min，然后依次控制自养脱氮反应器的水力停留时间为12h和6h，通过逐步缩小水力停留时间来实现自养脱氮工艺的启动，当总氮去除率连续10d达到75%以上，自养脱氮反应器成功启动。

（3）生物除磷与自养脱氮的联用

以城市生活污水为原水，进水氨氮浓度为40-65mg/L，亚硝酸盐氮浓度小于1mg/L，硝酸盐氮浓度小于2mg/L，COD浓度为200-400mg/L，总磷浓度为3-6mg/L，进水pH为6.8-7.5，温度为22-26℃，控制生物除磷反应器厌氧池的水力停留时间为2h，好氧池的水力停留时间为3h，好氧池的曝气量为2L/min，好氧池污泥浓度为2200-3500mg/L，污泥回流比为70%，污泥泥龄为5-6d，自养脱氮反应器沿进水方向的第1、2、3、4小格室内部分别放置微孔曝气装置，其曝气量分别为0.35L/min、0.3L/min、0.2L/min和0.2L/min，自养脱氮反应器的水力停留时间为6h。

本发明通过氮磷在两个单元分别去除，其去除效率高；该流程前部的生物除磷反应器通过控制操作条件只去除磷和COD，而不发生硝化发应，为后续的自养脱氮提供有利条件；本发明对生活污水的处理，只通过生物法能够同时实现碳、氮和磷去除；与传统硝化反硝化工艺相比，节省碳源，降低了成本，工艺简单，节能降耗优势明显。

附图说明

图1是本发明城市生活污水处理装置的结构示意图。

图面说明：1、生活污水原水箱，2、生物除磷反应器，3、沉淀池，4、自养脱氮反应器，5、隔板，6、厌氧池，7、好氧池，8、搅拌器，9、曝气装置，10、蠕动泵，11、填料。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

一种城市生活污水处理装置，包括生活污水原水箱1、生物除磷反应器2、沉淀池3和自养脱氮反应器4，其中生物除磷反应器2的材质为有机玻璃，长50cm，宽25cm，高41cm，在高25cm、30cm和35cm处各有一个出水口，本反应器选择高25cm处的出水口，其内部由隔板5分隔成厌氧池6和好氧池7，厌氧池6与好氧池7的体积比为1:1.5并且其底部相连通，厌氧池6与好氧池7内均设有搅拌器8，好氧池7内设有曝气装置9，生活污水原水箱1的出水口与生物除磷反应器2的厌氧池6通过蠕动泵10和连接管道相连接，生物除磷反应器2的好氧池7与沉淀池3通过连接管道相连，自养脱氮反应器4的进水口通过连接管道与沉淀池3相连接，所述的沉淀池3的下方设有排污管道，该排污管道的一侧与外界相通，排污管道的另一侧通过蠕动泵10和连接管道与生物除磷反应器2的厌氧池6相连接，所述的自养脱氮反应器4的材质为有机玻璃，长40cm，宽20cm，高70cm，有效容积为32L，其内部分为六个单元，每个单元分为大小两个格室，大格室与小格室的体积比为3:1，所述的大格室与小格室间隔设置且相互串联，每个单元内的大格室与小格室通过底部的导流板相连通，相邻的单元通过大格室与小格室之间的溢流堰相连通，所述的大格室内部放置有填料11，该填料11是中空塑料圆环周围绑扎的纤维，小格室内部放置有加热棒和微孔曝气装置。

本发明所述的城市生活污水处理装置的运行方法，包括以下步骤：

（1）生物除磷工艺的启动

以城市生活污水为原水，进水氨氮浓度为40-65mg/L，亚硝酸盐氮浓度小于1mg/L，硝酸盐氮浓度小于2mg/L，COD浓度为200-400mg/L，总磷浓度为3-6mg/L，进水pH为6.8-7.5，温度为22-26℃，向生物除磷反应器中接种污泥，其污泥取自于市政污水处理厂二沉池的回流污泥，接种污泥的浓度为4-6g/L，再向生物除磷反应器中加入城市生活污水，对其闷曝，12h后静置沉淀，换水，再闷曝，如此培养5d，然后通过蠕动泵将城市生活污水连续泵至生物除磷反应器中进行连续培养，连续培养阶段控制生物除磷反应器中污泥浓度为2200-3500mg/L，污泥回流比为70%，污泥泥龄为5-6d，厌氧池水力停留时间为2h，好氧池水力停留时间为3h，好氧池的曝气量为2L/min，当出水COD浓度小于50mg/L，总磷浓度小于0.3mg/L，出水亚硝酸盐氮浓度小于3.5mg/L，出水硝酸盐氮浓度小于2mg/L，氨氮平均去除率为30%，生物除磷反应器成功启动，本生物除磷工艺在溶解氧较低时，主要去除磷和COD，氨氮的去除主要是由于微生物生长所需，大大降低了反应器的能耗，同时为后续的自养脱氮创造了有利条件。

（2）自养脱氮工艺的启动

在自养脱氮反应器的大格室中分别放置填料，原水通过蠕动泵泵至自养脱氮反应器上方进水口，通过设置小格室中的加热棒控制自养脱氮反应器中的水温为30-32℃，然后向自养脱氮反应器中接种硝化与厌氧氨氧化混合污泥，采用人工模拟配水的方法控制进水氨氮浓度与亚硝酸盐氮浓度的比值为1:1，水力停留时间为6h，当总氮去除率连续7d达到80%以上，则自养脱氮反应器中的生物膜基本稳定，而后调整配水成分控制进水氨氮的浓度为36-64mg/L，pH为7.3-7.5，在沿进水方向前三个小格室内分别插入微孔曝气装置，控制曝气量分别为0.45L/min、0.4L/min和0.2L/min，然后依次控制自养脱氮反应器的水力停留时间为12h和6h，通过逐步缩小水力停留时间来实现自养脱氮工艺的启动，当总氮去除率连续10d达到75%以上，自养脱氮反应器成功启动。

在自养脱氮反应器稳定运行阶段，向进水中投加有机物，同时改变曝气格室，由前三小格室曝气改为第1、2、3、4小格室曝气，曝气量分别为0.35L/min、0.3L/min、0.2L/min和0.2L/min，控制进水COD浓度为40-60mg/L，氨氮浓度为30-50mg/L，温度30-32℃，pH为7.3-7.5，水力停留时间为6h，待出水浓度稳定后，即出水氨氮、TN和COD的平均浓度分别在2mg/L、6mg/L及15mg/L以下，说明本装置对少量的COD具有一定的耐受性。由于本装置前两个单元对COD起到了缓冲与去除作用，这样保证了装置后程不受COD的影响，有利于后程的自养脱氮能够顺利进行。

（3）生物除磷与自养脱氮的联用

以城市生活污水为原水，进水氨氮浓度为40-65mg/L，亚硝酸盐氮浓度小于1mg/L，硝酸盐氮浓度小于2mg/L，COD浓度为200-400mg/L，总磷浓度为3-6mg/L，进水pH为6.8-7.5，温度为22-26℃，控制生物除磷反应器厌氧池的水力停留时间为2h，好氧池的水力停留时间为3h，好氧池的曝气量为2L/min，好氧池污泥浓度为2200-3500mg/L，污泥回流比为70%，污泥泥龄为5-6d，自养脱氮反应器沿进水方向的第1、2、3、4小格室内部放置有微孔曝气装置，其曝气量分别为0.35L/min、0.3L/min、0.2L/min和0.2L/min，由于生物除磷反应器出水中含有少量COD，所以改变自养脱氮反应器的曝气格室，有利于此装置前两个单元对COD起到缓冲与去除作用，这样保证了此装置后程不受COD的影响，自养脱氮能顺利进行，自养脱氮反应器的水力停留时间为6h。

生物除磷反应器的沉淀池出水氨氮、COD及总磷的平均浓度分别为35mg/L、50mg/L和0.3mg/L，经自养脱氮反应器后，最终出水平均氨氮浓度小于2mg/L，总氮浓度小于9mg/L，COD浓度小于20mg/L，总磷浓度小于0.3mg/L，氨氮与总氮的平均去除率分别为96%与85%，COD平均去除率为93%，总磷的平均去除率为95%。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (2)

1.一种城市生活污水处理装置，其特征在于包括生活污水原水箱、生物除磷反应器、沉淀池和自养脱氮反应器，其中生物除磷反应器为长宽高50cm*25cm*41cm的敞口容器并且其内部由隔板分隔成厌氧池和好氧池，厌氧池与好氧池的体积比为1:1.5并且其底部相连通，厌氧池与好氧池内均设有搅拌器，好氧池内设有曝气装置，生活污水原水箱的出水口与生物除磷反应器的厌氧池通过蠕动泵和连接管道相连接，生物除磷反应器的好氧池与沉淀池通过连接管道相连，自养脱氮反应器的进水口通过连接管道与沉淀池相连接，所述的沉淀池的下方设有排污管道，该排污管道的一侧与外界相通，排污管道的另一侧通过蠕动泵和连接管道与生物除磷反应器的厌氧池相连接，所述的自养脱氮反应器为长宽高40cm*20cm*70cm、有效容积为32L的敞口容器并且其内部分为六个单元，每个单元分为大小两个格室，大格室与小格室的体积比为3:1，所述的大格室与小格室间隔设置且相互串联，每个单元内的大格室与小格室通过底部的导流板相连通，相邻的单元通过大格室与小格室之间的溢流堰相连通，所述的大格室内部放置有填料，该填料是中空塑料圆环周围绑扎的纤维，小格室内部放置有加热棒和微孔曝气装置，用于为后续的大格室提供预曝气和预加热，通过小格室改变水流方向，水流在大格室内向上流动并与填料充分接触，反应产生的N₂随水流方向从自养脱氮反应器的顶部逸出。

2.权利要求1所述的城市生活污水处理装置的运行方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）生物除磷工艺的启动

以城市生活污水为原水，进水氨氮浓度为40-65mg/L，亚硝酸盐氮浓度小于1mg/L，硝酸盐氮浓度小于2mg/L，COD浓度为200-400mg/L，总磷浓度为3-6mg/L，进水pH为6.8-7.5，温度为22-26℃，向生物除磷反应器中接种污泥，其污泥取自于市政污水处理厂二沉池的回流污泥，接种污泥的浓度为4-6g/L，再向生物除磷反应器中加入城市生活污水，对其闷曝，12h后静置沉淀，换水，再闷曝，如此培养5d，然后通过蠕动泵将城市生活污水连续泵至生物除磷反应器中进行连续培养，连续培养阶段控制生物除磷反应器中污泥浓度为2200-3500mg/L，污泥回流比为70%，污泥泥龄为5-6d，厌氧池水力停留时间为2h，好氧池水力停留时间为3h，好氧池的曝气量为2L/min，当出水COD浓度小于50mg/L，总磷浓度小于0.3mg/L，出水亚硝酸盐氮浓度小于3.5mg/L，出水硝酸盐氮浓度小于2mg/L，氨氮平均去除率为30%，生物除磷反应器成功启动；

（2）自养脱氮工艺的启动

在自养脱氮反应器的大格室中分别放置填料，原水通过蠕动泵泵至自养脱氮反应器上方进水口，通过设置小格室中的加热棒控制自养脱氮反应器中的水温为30-32℃，然后向自养脱氮反应器中接种硝化与厌氧氨氧化混合污泥，采用人工模拟配水的方法控制进水氨氮浓度与亚硝酸盐氮浓度的比值为1:1，水力停留时间为6h，当总氮去除率连续7d达到80%以上，则自养脱氮反应器中的生物膜基本稳定，而后调整配水成分控制进水氨氮浓度为36-64mg/L，pH为7.3-7.5，在沿进水方向的前三个小格室内分别插入微孔曝气装置，控制曝气量分别为0.45L/min、0.4L/min和0.2L/min，然后依次控制自养脱氮反应器的水力停留时间为12h和6h，通过逐步缩小水力停留时间来实现自养脱氮工艺的启动，当总氮去除率连续10d达到75%以上，自养脱氮反应器成功启动；

（3）生物除磷与自养脱氮的联用

以城市生活污水为原水，进水氨氮浓度为40-65mg/L，亚硝酸盐氮浓度小于1mg/L，硝酸盐氮浓度小于2mg/L，COD浓度为200-400mg/L，总磷浓度为3-6mg/L，进水pH为6.8-7.5，温度为22-26℃，控制生物除磷反应器厌氧池的水力停留时间为2h，好氧池的水力停留时间为3h，好氧池的曝气量为2L/min，好氧池污泥浓度为2200-3500mg/L，污泥回流比为70%，污泥泥龄为5-6d，自养脱氮反应器沿进水方向的第1、2、3、4小格室内部分别放置微孔曝气装置，其曝气量分别为0.35L/min、0.3L/min、0.2L/min和0.2L/min，自养脱氮反应器的水力停留时间为6h。