CN104370422B - 一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的方法 - Google Patents

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Abstract

一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的装置和方法，属于污水生物领域。城市污水进入A2O-SBR反应器后，聚磷菌利用生活污水中的有机碳源厌氧释磷并合成PHA储存体内，然后N-SBR反应器的一部分硝化液回流到A2O-SBR反应器进行缺氧反应，缺氧反应结束后A2O-SBR反应器进行微曝气完成剩余磷的吸收及吹脱氮气，静置沉淀，A2O-SBR反应器一部分排水进入N-SBR反应器完成短程硝化，短程反应后静置沉淀，上清液一部分回流至A2O-SBR反应器的缺氧段，另一部分与A2O-SBR反应器的另一部分排水进入Anammox-SBR反应器进行厌氧氨氧化反应。本发明节省碳源、曝气量，提高脱氮除磷效率，减少污泥产率，适合低C/N比城市污水，达到同步深度脱氮除磷。

Description

一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的方法
技术领域
本发明涉及一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
目前，污水处理的主要矛盾已由有机污染物的去除转变为氮磷污染物的去除。备受人们关注的由氮磷等污染物引起的富营养化现象，不仅破坏了水环境，还影响到人类健康，所以，解决由氮磷等污染物引起的水环境污染问题迫在眉睫。近年来，各种生物处理法被广泛应用于各种污水处理，然而由于C/N比较低，出水TN浓度过高以及硝化菌和聚磷菌的泥龄矛盾问题，传统的污水处理工艺及技术很难达到同步的深度脱氮除磷。
双污泥短程反硝化除磷及厌氧氨氧化理论技术的提出及发展，为污水的生物深度脱氮除磷领域开辟了新的思路和方法，使得氮磷同步高效去除，解决了低C/N比生活污水碳源不足以及传统工艺出水TN浓度过高的问题。短程反硝化除磷技术是通过厌氧/缺氧交替条件下不断富集DPAOS，它能在厌氧条件下利用原水中的VFAS合成内碳源PHA储存体内，缺氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，体内储存的PHA为电子供体完成过量吸磷反应。厌氧氨氧化技术，是指在厌氧条件下通过厌氧氨氧化菌的作用，以亚硝酸氮为电子受体，氨氮为电子供体，将亚硝酸氮和氨氮同时转化为氮气的过程。
短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化技术，实现“一碳两用”，解决原水碳源不足的问题，节约碳源，节省曝气量，提高出水总氮去除率，减少污泥产率，是一种高效节能的绿色生物脱氮除磷工艺。
发明内容
本发明提供的是一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的装置和方法，此发明解决了原水碳源不足、聚磷菌和硝化菌的泥龄矛盾以及传统脱氮除磷工艺出水TN浓度过高等问题，并节约了运行成本，达到同步的深度脱氮除磷。
本发明的目的是通过一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的装置来实现的，其特征在于，包括城市污水原水水箱(1)、A2O-SBR反应器(2)、调节水箱(3)、中间水箱(4)、N-SBR反应器(5)、Anammox-SBR反应器(6)、出水水箱(7)、计算机(8)、PLC控制箱(9)；其中所述城市污水原水水箱(1)通过第一进水泵(2.1)与A2O-SBR反应器(2)连接；A2O-SBR反应器(2)通过第一排水阀(2.7)与中间水箱(4)连接；N-SBR反应器(5)通过第二进水泵(5.6)与中间水箱(4)连接；N-SBR反应器(5)通过第二排水阀(5.7)与调节水箱(3)连接；A2O-SBR反应器(2)通过回流泵(2.8)与调节水箱(3)连接；Anammox-SBR反应器(6)通过第三进水泵(6.4)和第四进水泵(6.3)分别与调节水箱(3)连接和中间水箱(4)连接；Anammox-SBR反应器(6)通过第三排水阀(6.5)与出水水箱(7)连接；所述计算机(8)与PLC控制箱(9)连接；所述A2O-SBR反应器(2)内置的第一搅拌器(2.2)、第一气体流量计(2.3)、第一pH计(2.6)均与PLC控制箱(9)连接；所述N-SBR反应器(5)内置的第二搅拌器(5.1)、第二气体流量计(5.2)、第二pH计(5.5)均与PLC控制箱(9)连接；所述Anammox-SBR反应器(6)内置的第三搅拌器(6.1)、第三pH计(6.2)均与PLC控制箱(9)连接。
本发明提供的是一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的方法，该方法主要包括以下步骤：
1)将城市污水加入城市污水原水水箱(1)，经第一进水泵(2.1)进入A2O-SBR反应器(2)，进水比为0.2～0.3，通过第一搅拌器(2.2)厌氧搅拌90～120min，聚磷菌利用原水中的有机碳源合成内碳源PHA，同时释磷，此过程大部分COD被去除；
2)厌氧结束后，通过回流泵(2.8)注入N-SBR反应器(5)排至调节水箱(3)的硝化液，回流比为200％～300％，通过第一搅拌器(2.2)缺氧搅拌180～210min，DPAOS以回流的亚硝态氮为电子受体，厌氧段储存的PHA为电子供体，进行缺氧反硝化除磷反应，此过程大部分亚硝态氮和磷被去除；
3)缺氧反应结束后，第一气泵(2.4)开启，通过第一气体流量计(2.3)调节气体流量进行微曝气，控制DO＝2～3mg/L，反应时间30min，完成剩余磷的吸收及吹脱氮气；
4)曝气结束后，关闭第一气泵(2.4)，静置沉淀30min后泥水分离，通过第一排水阀(2.7)将上清液排至中间水箱(4)中，同时排泥，控制污泥龄10～15d，污泥浓度2800～4000mg/L；
5)N-SBR反应器(5)经第二进水泵(5.6)注入中间水箱(4)中的上清液，进水比为0.5～0.6，第二气泵(5.3)开启，通过第二气体流量计(5.2)调节曝气量，控制DO＝2～4mg/L，通过第二pH计(5.5)的DO探头和pH探头将信号传给计算机(8)和PLC控制箱(9)，当pH曲线上出现“氨谷”或DO曲线上出现“氨氮突跃点”时停止曝气，即当pH曲线上出现拐点或DO曲线上出现拐点时停止曝气，将硝化控制在短程阶段，氨氮转化为亚硝态氮，静置沉淀30min后泥水分离，通过第二排水阀(5.7)将上清液排至调节水箱(3)中，同时排泥，控制污泥龄15～25d，污泥浓度2800～4000mg/L；
6)将A2O-SBR反应器(2)排至中间水箱(4)的上清液和N-SBR反应器(5)排至调节水箱(3)的上清液分别通过第四进水泵(6.3)和第三进水泵(6.4)按体积比为1:1.32的比例一同注入Anammox-SBR反应器(6)，进水比为0.2～0.3，通过第三搅拌器(6.1)厌氧搅拌180min～210min，通过第三pH计(6.2)的DO探头控制DO在0～0.2mg/L，Anammox菌将其中的氨氮和亚硝态氮转化为氮气，反应结束后，静置沉淀30min后排水，排放的水量等于系统最初进水量。
本发明的一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的装置和方法，具有以下7个优点：
1)反硝化除磷实现“一碳两用”，节省碳源，适合低C/N比生活污水
2)创造聚磷菌和硝化菌各自的最佳生长环境，解决泥龄矛盾。
3)短程硝化，节约曝气量，降低运行成本。
4)聚磷污泥为颗粒污泥，沉降性能好，泥水分离效果好。
5)耦合厌氧氨氧化技术解决了传统反硝化除磷工艺出水TN浓度过高的问题。
6)SBR反应器运行方式灵活，有利于实时过程控制。
7)污泥产率低，系统稳定性好，运行管理方便，能耗低、效率高。
附图说明
图1为短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化装置的结构示意图。
图中：1为城市污水原水水箱；2为A2O-SBR反应器；3为调节水箱；4为中间水箱；5为N-SBR反应器；6为Anammox-SBR反应器；7为出水水箱；8为计算机；9为PLC控制箱；2.1、5.6、6.4、6.3分别为第一、第二、第三、第四进水泵；2.2、5.1、6.1分别为第一、第二、第三搅拌器；2.3、5.2分别为第一、第二为气体流量计；2.4、5.3分别为第一、第二气泵；2.5、5.4分别为第一、第二曝气头；2.6、5.5、6.2分别为第一、第二、第三pH计；2.7、5.7分别为第一、第二排水阀；2.8为回流泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请专利作进一步说明：
如图1所示，短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化装置，主要包括城市污水原水水箱(1)、A2O-SBR反应器(2)、调节水箱(3)、中间水箱(4)、N-SBR反应器(5)、Anammox-SBR反应器(6)、出水水箱(7)、计算机(8)、PLC控制箱(9)；其中所述城市污水原水水箱(1)通过第一进水泵(2.1)与A2O-SBR反应器(2)连接；A2O-SBR反应器(2)通过第一排水阀(2.7)与中间水箱(4)连接；N-SBR反应器(5)通过第二进水泵(5.6)与中间水箱(4)连接；N-SBR反应器(5)通过第二排水阀(5.7)与调节水箱(3)连接；A2O-SBR反应器(2)通过回流泵(2.8)与调节水箱(3)连接；Anammox-SBR反应器(6)通过第三进水泵(6.4)和第四进水泵(6.3)分别与调节水箱(3)连接和中间水箱(4)连接；Anammox-SBR反应器(6)通过第三排水阀(6.5)与出水水箱(7)连接；所述计算机(8)与PLC控制箱(9)连接；所述A2O-SBR反应器(2)内置的第一搅拌器(2.2)、第一气体流量计(2.3)、第一pH计(2.6)均与PLC控制箱(9)连接；所述N-SBR反应器(5)内置的第二搅拌器(5.1)、第二气体流量计(5.2)、第二pH计(5.5)均与PLC控制箱(9)连接；所述Anammox-SBR反应器(6)内置的第三搅拌器(6.1)、第三pH计(6.2)均与PLC控制箱(9)连接。
试验期间，试验用水取自某教工住宅小区化粪池的生活污水，其水质特点如下：COD浓度为258～326mg/L，NH4 +-N浓度为51.6～70.5mg/L，NO2 -浓度<1mg/L，NO3 -浓度为0.1～1.35mg/L，PO4 3--P浓度为4.5～6.3mg/L，C/N比约为4.5，C/P比约为53.8。试验装置如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制作，A2O-SBR反应器(2)、N-SBR反应器(5)和Anammox-SBR反应器(6)有效容积均为10L。
试验期间系统具体运行操作如下：
1)将城市污水加入城市污水原水水箱(1)，经第一进水泵(2.1)进入A2O-SBR反应器(2)，进水比为0.2，通过第一搅拌器(2.2)厌氧搅拌120min，聚磷菌利用原水中的有机碳源合成内碳源PHA，同时释磷，此过程约80％COD被去除；
2)厌氧结束后，通过回流泵(2.8)注入N-SBR反应器(5)排至调节水箱(3)的硝化液，回流比为200％，通过第一搅拌器(2.2)缺氧搅拌210min，DPAOS以回流的亚硝态氮为电子受体，厌氧段储存的PHA为电子供体，进行缺氧反硝化除磷反应，此过程大部分亚硝态氮和磷被去除；
3)缺氧反应结束后，第一气泵(2.4)开启，通过第一气体流量计(2.3)调节气体流量进行微曝气，控制DO＝2～3mg/L，反应时间30min，完成剩余磷的吸收及吹脱氮气；
4)曝气结束后，关闭第一气泵(2.4)，静置沉淀30min后泥水分离，通过第一排水阀(2.7)将上清液排至中间水箱(4)中，同时排泥，控制污泥龄12d，污泥浓度3300mg/L左右；
5)N-SBR反应器(5)经第二进水泵(5.6)注入中间水箱(4)中的上清液，进水比为0.52，第二气泵(5.3)开启，通过第二气体流量计(5.2)调节曝气量，控制DO＝2～4mg/L，通过第二pH计(5.5)的DO探头和pH探头将信号传给计算机(8)和PLC控制箱(9)，当pH曲线上出现“氨谷”或DO曲线上出现“氨氮突跃点”时停止曝气，将硝化控制在短程阶段，氨氮转化为亚硝态氮，静置沉淀30min后泥水分离，通过第二排水阀(5.7)将上清液排至调节水箱(3)中，同时排泥，控制污泥龄20d，污泥浓度3300mg/L左右；
6)将A2O-SBR反应器(2)排至中间水箱(4)的上清液和N-SBR反应器(5)排至调节水箱(3)的上清液分别通过第四进水泵(6.3)和第三进水泵(6.4)按约为1:1.32的比例一同注入Anammox-SBR反应器(6)，进水比为0.2，通过第三搅拌器(6.1)厌氧搅拌210min，通过第三pH计(6.2)的DO探头控制DO在0～0.2mg/L，Anammox菌将其中的氨氮和亚硝态氮转化为氮气，反应结束后，静置沉淀30min后排水，排放的水量等于系统最初进水量。
试验结果表明：运行稳定后，Anammox-SBR反应器出水COD浓度为33～50mg/L、NH4 +-N浓度<2mg/L、NO2 --N浓度<1mg/L、NO3 --N浓度<1mg/L、TP浓度<2mg/L、TN浓度<6mg/L，稳定达到国家一级A标准。
以上内容是结合具体的试验实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该领域技术人员更好的理解和应用本发明，不能认为本发明的具体实施方式只限于这些，因此该领域技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明保护范围之内。

Claims (1)

1.一种短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化的方法，应用如下装置，该装置包括城市污水原水水箱(1)、A2O-SBR反应器(2)、调节水箱(3)、中间水箱(4)、N-SBR反应器(5)、Anammox-SBR反应器(6)、出水水箱(7)、计算机(8)、PLC控制箱(9)；其中所述城市污水原水水箱(1)通过第一进水泵(2.1)与A2O-SBR反应器(2)连接；A2O-SBR反应器(2)通过第一排水阀(2.7)与中间水箱(4)连接；N-SBR反应器(5)通过第二进水泵(5.6)与中间水箱(4)连接；N-SBR反应器(5)通过第二排水阀(5.7)与调节水箱(3)连接；A2O-SBR反应器(2)通过回流泵(2.8)与调节水箱(3)连接；Anammox-SBR反应器(6)通过第三进水泵(6.4)和第四进水泵(6.3)分别与调节水箱(3)连接和中间水箱(4)连接；Anammox-SBR反应器(6)通过第三排水阀(6.5)与出水水箱(7)连接；所述计算机(8)与PLC控制箱(9)连接；所述A2O-SBR反应器(2)内置的第一搅拌器(2.2)、第一气体流量计(2.3)、第一pH计(2.6)均与PLC控制箱(9)连接；所述N-SBR反应器(5)内置的第二搅拌器(5.1)、第二气体流量计(5.2)、第二pH计(5.5)均与PLC控制箱(9)连接；所述Anammox-SBR反应器(6)内置的第三搅拌器(6.1)、第三pH计(6.2)均与PLC控制箱(9)连接；
其特征在于，包括以下内容：
1)将城市污水加入城市污水原水水箱(1)，经第一进水泵(2.1)进入A2O-SBR反应器(2)，进水比为0.2～0.3，通过第一搅拌器(2.2)厌氧搅拌90～120min，聚磷菌利用原水中的有机碳源合成内碳源PHA，同时释磷；
2)厌氧结束后，通过回流泵(2.8)注入N-SBR反应器(5)排至调节水箱(3)的硝化液，回流比为200％～300％，通过第一搅拌器(2.2)缺氧搅拌180～210min，DPAOS以回流的亚硝态氮为电子受体，厌氧段储存的PHA为电子供体，进行缺氧反硝化除磷反应；
3)缺氧反应结束后，第一气泵(2.4)开启，通过第一气体流量计(2.3)调节气体流量进行微曝气，控制DO＝2～3mg/L，反应时间30min，完成剩余磷的吸收及吹脱氮气；
4)曝气结束后，关闭第一气泵(2.4)，静置沉淀30min后泥水分离，通过第一排水阀(2.7)将上清液排至中间水箱(4)中，同时排泥，控制污泥龄10～15d，污泥浓度2800～4000mg/L；
5)N-SBR反应器(5)经第二进水泵(5.6)注入中间水箱(4)中的上清液，进水比为0.5～0.6，第二气泵(5.3)开启，通过第二气体流量计(5.2)调节曝气量，控制DO＝2～4mg/L，通过第二pH计(5.5)的DO探头和pH探头将信号传给计算机(8)和PLC控制箱(9)，当pH曲线上出现“氨谷”或DO曲线上出现“氨氮突跃点”时停止曝气，将硝化控制在短程阶段，氨氮转化为亚硝态氮，静置沉淀30min后泥水分离，通过第二排水阀(5.7)将上清液排至调节水箱(3)中，同时排泥，控制污泥龄15～25d，污泥浓度2800～4000mg/L；
6)将A2O-SBR反应器(2)排至中间水箱(4)的上清液和N-SBR反应器(5)排至调节水箱(3)的上清液分别通过第四进水泵(6.3)和第三进水泵(6.4)按1:1.32的比例一同注入Anammox-SBR反应器(6)，进水比为0.2～0.3，通过第三搅拌器(6.1)厌氧搅拌180min～210min，通过第三pH计(6.2)的DO探头控制DO在0～0.2mg/L，Anammox菌将其中的氨氮和亚硝态氮转化为氮气，反应结束后，静置沉淀30min后排水，排放的水量等于系统最初进水量。
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CN103663863A (zh) * 2013-11-25 2014-03-26 北京工业大学 低cn比污水反硝化除磷与分段式短程硝化接厌氧氨氧化脱氮的装置和方法
CN103663862A (zh) * 2013-11-25 2014-03-26 北京工业大学 亚硝化与厌氧氨氧化耦合反硝化除磷强化低cn比城市污水脱氮除磷的装置和方法

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