CN104512964A - 一种基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法。城市污水首先进入生物反应器的缺氧区，利用污水中有机物作为反硝化碳源，将回流硝化液中亚硝酸盐氮还原为氮气，而后污水进入好氧区，氨氧化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮；通过每天定期排放剩余污泥控制污泥龄，部分回流污泥采用亚硝酸盐处理后再回流至生物反应器；通过处理部分回流污泥控制活性污泥中亚硝酸盐氧化菌的增长，维持系统稳定短程硝化；最终实现连续流城市污水短程硝化反硝化脱氮，降低污水处理能耗。

Description

一种基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法
技术领域
本发明涉及一种基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
城市污水中氮污染物的去除对于水体富营养化的控制具有重要作用。目前城市污水处理厂大都采用传统硝化反硝化生物脱氮工艺，该工艺的技术原理为在好氧区通过氨氧化菌作用将氨氮转化为硝态氮，而后在缺氧区将硝态氮还原为氮气，从而达到将污水中的氮脱除的目的。最近研究发现在好氧区将氨氮氧化为亚硝态氮，而后在缺氧直接将亚硝态氮还原为氮气的短程硝化反硝化技术，可以节省好氧区的充氧量，同时减少反硝化过程的有机碳源需求量，最终可降低污水处理能耗。
短程硝化反硝化脱氮技术已成功应用于硝化污泥脱水液等高氨氮废水，而在氨氮浓度较低的城市污水处理中应用较少，其原因是城市污水处理系统中的亚硝酸盐氧化菌的增长难以稳定控制。最新研究表明在缺氧条件下，亚硝酸盐对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌有选择性灭活效应，即对亚硝酸盐氧化菌的灭活效果要强于对氨氧化菌的灭活效果。若能基于亚硝酸盐的这种选择性灭菌效应实现亚硝酸盐氧化菌的稳定控制，则有望推进短程硝化反硝化脱氮技术在城市污水处理厂的应用。
发明内容
本发明的目的就是针对现有城市污水处理难以控制亚硝酸盐氧化菌增长问题，基于亚硝酸盐的选择性灭菌效应，提出了一种基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法，该方法首先是反硝化菌在缺氧区利用原水中有机碳源进行反硝化作用将回流硝化液和回流污泥中的亚硝态氮还原为氮气，而后氨氧化菌在好氧区氨氧化反应将污水中氨氮脱除；将部分回流污泥输送至污泥处理反应器，采用亚硝酸盐进行处理，对亚硝酸盐氧化菌进行灭活，从达到控制活性污泥中亚硝酸盐氧化菌数量的目的。
本发明的目的是通过以下解决方案来解决的：基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的装置，其特征在于：设有城市污水原水箱(1)、生物反应器(2)、二沉池(3)、污泥处理反应器(4)；城市污水原水箱(1)为一敞口箱体，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)与生物反应器进水管(2.2)相连接；生物反应器(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；前3个格室为缺氧区，后4个格室为好氧区；缺氧区通过搅拌器(2.10)进行搅拌混合；好氧区通过设有空压机(2.8)、气体流量计(2.9)、气量调节阀(2.11)与曝气头(2.12)的曝气系统进行充氧；通过硝化液回流泵(2.7)将最后一格好氧区与进水管(2.2)相连接，实现硝化液回流；该反应器(2)通过二沉池连接管(2.13)与二沉池(3)连接；二沉池(3)通过污泥回流泵(2.6)与生物反应器进水管(2.2)相连接；污泥回流泵(2.6)与污泥处理反应器进泥管(4.3)相连；污泥处理反应器(4)为一敞口池体，设有放空管(4.1)、进泥管(4.3)、搅拌器(4.4)与加药管(4.5)；污泥处理反应器(4)通过污泥投加泵(4.2)与生物反应器进水管(2.2)相连接。
城市污水在此装置中的处理流程为：城市污水、回流污泥及回流硝化液一起进入生物反应器的缺氧区，反硝化菌在此利用原水中的有机物将回流污泥和回流硝化液中的亚硝态氮还原为氮气；而后污水进入好氧区，氨氧化菌在此将污水中的氨氮氧化，从而达到将污水中的氮脱除的目的。部分回流污泥输送至污泥处理反应器进行处理，利用亚硝酸盐对亚硝酸盐氧化菌的选择性灭菌效应，控制污泥中亚硝酸盐氧化菌的增长，从而避免好氧区亚硝酸盐被氧化为硝酸盐，最终实现稳定的短程硝化反硝化脱氮。
基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法，其具体启动与调控步骤如下：
1)启动系统：接种普通城市污水厂具有硝化活性的污泥投加至生物反应器(2)，使污泥浓度达到2000-4000mg/L；
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物反应器(2)的硝化液回流比控制为100-300％；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-1.0mg/L；该反应器(2)的水力停留时间HRT控制在8-12h；污泥龄控制在15-20天；
2.2)生物反应器(2)回流污泥量为该反应器进水量的0.5-1.5倍，其中污泥回流量的5-10％输送至污泥处理反应器(4)；
2.3)通过向污泥处理反应器(4)投加亚硝酸钠，使反应器内亚硝酸盐氮浓度为200-1500mg/L，并通过投加酸或碱控制污泥处理反应器内pH为5.5-6.5，污泥停留时间为6-24h。
本发明基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法，与现有传统生物脱氮工艺相比具有以下优势：
1)好氧区需氧量低，从而使得系统处理能耗降低；
2)反硝化过程的有机碳源需求量低，减少外碳源量投加量，降低运行费用；
3)污泥产量低，使得系统污泥排放量低，污泥处置费低。
附图说明
图1为本发明基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮装置的结构示意图。
图中1为城市污水原水箱、2为生物反应器、3为二沉池、4为污泥处理反应器；1.1为城市污水原水箱溢流管，1.2为放空管；2.1为进水泵、2.2为生物反应器进水管、2.10为搅拌器、2.7为空压机、2.6为气体流量计、2.5为气量调节阀、2.3为回流污泥管、2.4为缺氧区、2.5为好氧区、2.6为污泥回流泵、2.7为硝化液回流泵、2.8为空压机、2.9为气体流量计、2.10为搅拌器、2.12、曝气头、2.13为二沉池连接管；4.1为放空管、4.2为污泥投加泵、4.3为进泥管、4.4为搅拌器、4.5为加药管。
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：如图1所示，基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮装置设有城市污水原水箱(1)、生物反应器(2)、二沉池(3)、污泥处理反应器(4)；城市污水原水箱(1)为一敞口箱体，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)与生物反应器进水管(2.2)相连接；生物反应器(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；前3个格室为缺氧区，后4个格室为好氧区；缺氧区通过搅拌器(2.10)进行搅拌混合；好氧区通过设有空压机(2.8)、气体流量计(2.9)、气量调节阀(2.11)与曝气头(2.12)的曝气系统进行充氧；通过硝化液回流泵(2.7)将最后一格好氧区与进水管(2.2)相连接，实现硝化液回流；该反应器(2)通过二沉池连接管(2.13)与二沉池(3)连接；二沉池(3)通过污泥回流泵(2.6)与生物反应器进水管(2.2)相连接；污泥回流泵(2.6)与污泥处理反应器进泥管(4.3)相连；污泥处理反应器(4)为一敞口池体，设有放空管(4.1)、进泥管(6.3)、搅拌器(4.4)与加药管(4.5)；污泥处理反应器(4)通过污泥投加泵(4.2)与生物反应器进水管(2.2)相连接。
试验采用某小区生活污水作为原水，具体水质如下：COD浓度为130-280mg/L；浓度为58-84mg/L， NO 2 - - N ≤ 0.5 mg / L , NO 3 - - N ≤ 0.5 mg / L . 试验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，生物反应器有效体积为28L，均分为7个格室。
具体运行操作如下：
1)启动系统：接种普通城市污水厂具有硝化活性的污泥投加至生物反应器(2)，使污泥浓度达到3000mg/L；
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物反应器(2)的硝化液回流比控制为150％；好氧区溶解氧浓度控制在1.0mg/L；该反应器(2)的水力停留时间HRT控制在8-12h；污泥龄控制在15天；
2.2)生物反应器(2)回流污泥量为该反应器进水量的0.5倍，其中污泥回流量的5％输送至污泥处理反应器(4)；
2.3)通过向污泥处理反应器(4)投加亚硝酸钠，使反应器内亚硝酸盐氮浓度为250mg/L，并通过投加酸或碱控制污泥处理反应器内pH为5.5，污泥停留时间为12h。
试验结果表明：运行稳定后，生物反应器出水COD浓度为30-50mg/L,浓度0-5mg/L，浓度为10.5-15.8mg/L,浓度0.5-5.2mg/L，TN低于15mg/L。

Claims (1)

1.一种基于污泥旁侧处理实现城市污水短程脱氮的方法，其特征在于应用如下装置：设有城市污水原水箱(1)、生物反应器(2)、二沉池(3)、污泥处理反应器(4)；城市污水原水箱(1)为一敞口箱体，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)与生物反应器进水管(2.2)相连接；生物反应器(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；前3个格室为缺氧区，后4个格室为好氧区；缺氧区通过搅拌器(2.10)进行搅拌混合；好氧区通过设有空压机(2.8)、气体流量计(2.9)、气量调节阀(2.11)与曝气头(2.12)的曝气系统进行充氧；通过硝化液回流泵(2.7)将最后一格好氧区与进水管(2.2)相连接，实现硝化液回流；该反应器(2)通过二沉池连接管(2.13)与二沉池(3)连接；二沉池(3)通过污泥回流泵(2.6)与生物反应器进水管(2.2)相连接；污泥回流泵(2.6)与污泥处理反应器进泥管(4.3)相连；污泥处理反应器(4)为一敞口池体，设有放空管(4.1)、进泥管(6.3)、搅拌器(4.4)与加药管(4.5)；污泥处理反应器(4)通过污泥投加泵(4.2)与生物反应器进水管(2.2)相连接；
方法的步骤为：
1)启动系统：接种普通城市污水厂具有硝化活性的污泥投加至生物反应器(2)，使污泥浓度达到2000-4000mg/L；
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物反应器(2)的硝化液回流比控制为100-300％；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-1.0mg/L；该反应器(2)的水力停留时间HRT控制在8-12h；污泥龄控制在15-20天；
2.2)生物反应器(2)回流污泥量为该反应器进水量的0.5-1.5倍，其中污泥回流量的5-10％输送至污泥处理反应器(4)；
2.3)通过向污泥处理反应器(4)投加亚硝酸钠，使反应器内亚硝酸盐氮浓度为200-1500mg/L，并通过投加酸或碱控制污泥处理反应器内pH为5.5-6.5，污泥停留时间为6-24h。
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