CN104787886A - 短程硝化耦合双sbr反硝化除磷的装置与方法 - Google Patents

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短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的装置与方法属于污水生物处理领域。该装置包括原水水箱,两个A2/O-SBR反应器,N-SBR反应器。原水首先进入A2/O-SBR反应器I,进行厌氧释磷反应,然后静置沉淀,排水进入N-SBR反应器,进行短程硝化,反应结束后将硝化液回流至A2/O-SBR反应器I,进行缺氧反硝化除磷反应,反应完全后进行短暂曝气,进一步好氧吸磷并吹脱氮气,反应结束后静沉排水;当N-SBR反应器短程硝化反应结束、静沉排水后,A2/O-SBR反应器II启动,其运行方式与A2/O-SBR反应器I相同,可以降低N-SBR反应器的闲置率。本发明节能降耗,污泥产率低,出水悬浮物含量低,同时工艺简洁,布置紧凑,适合处理低C/N生活污水。

Description

短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的装置与方法
技术领域
[0001] 本发明涉及短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的装置与方法,属于污水生物处理技 术领域。
背景技术
[0002] 在传统生物同时脱氮除磷系统中,生物脱氮和除磷是分别由污泥中同时存在的硝 化菌、反硝化菌和聚磷菌等菌群完成的,因此,传统脱氮除磷工艺存在一些缺陷。一方面,由 于这些菌群的世代期不同,工艺设计中为了满足硝化菌的世代期的需要,一般采取较长的 污泥龄,而这影响了生物除磷的效果;另一方面,反硝化菌与聚磷菌存在着对碳源的竞争, 一般城市污水中的BOD不能同时满足两者对碳源的需要,因此,不能同时取得较好的脱氮 除磷效果。而反硝化除磷技术,实现了"一碳两用",克服了传统脱氮除磷工艺碳源不足的缺 点,而且吸磷在缺氧段完成,可节省曝气所需要的能源,剩余污泥量也大大降低。另外,反硝 化除磷工艺采用将硝化菌与反硝化除磷菌分开的双污泥系统,两者可以采用适宜细菌自身 特点的污泥龄,从而可以取得较好的脱氮和除磷效果。
[0003] 然而为实现反硝化除磷,就需要有硝态氮或亚硝态氮作为反应的电子受体。而短 程硝化与全程硝化相比,可节省25%的供氧量,反应时间短,在实际运行中可减少投资与运 行费用。
[0004] 采用活性污泥法不易稳定控制短程硝化,而生物膜是附着式生长,适合培养世代 周期较长的硝化类菌种,此外,生物膜具有一定厚度,膜内部容易形成缺氧环境,使得氨氮 不易转化为硝态氮,利于亚硝态氮的积累,易于实现短程硝化。
[0005] 反硝化除磷颗粒污泥具有良好的沉降性能和抗冲击负荷的能力,同时,由于颗粒 污泥的原因,污水中钙、镁、铁等金属元素容易和磷产生磷酸盐沉淀固化于颗粒污泥内,有 利于磷的去除。
发明内容
[0006] 本发明针对当前生活污水C/N低,传统脱氮除磷工艺脱氮除磷效果不好,能耗大 等问题,将短程硝化与反硝化除磷技术相耦合,可实现氮磷的同步深度去除。
[0007] 短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的装置,其特征在于:包括原水水箱(1)、A 2/ 0-SBR 反应器(I)、A2/〇-SBR 反应器(II)、N-SBR 反应器(III);所述 A2/〇-SBR 反应器(I) 与A2/〇-SBR反应器(II)均设有搅拌器和曝气装置;所述N-SBR反应器(III)内设有曝气 盘(16)和生物填料(17),主要作用是进行短程硝化;所述生物填料呈圆柱状,材质为碳纤 维,比表面积为1000~1500m 2/m3,孔隙率大于95% ;原水泵I (2)连接原水水箱⑴与A2/ 0-SBR反应器(I),原水泵11(3)连接原水水箱⑴与A2/〇-SBR反应器(II) ;N-SBR进水 泵I (4)与回流泵I (5)均连接A2/〇-SBR反应器(I)与N-SBR反应器(III) ;N-SBR进水泵 11(6)与回流泵11(7)均连接A2/〇-SBR反应器⑴与N-SBR反应器(III)。
[0008] 短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的方法,主要包括以下步骤:
[0009] 1)原水由原水水箱(1)经原水泵1(2)进入A2/〇-SBR反应器(I),进水结束后,搅 拌器I (8)开始搅拌,反硝化聚磷菌利用原水中的有机物合成PHA,同时进行厌氧释磷反应。 控制搅拌器转速为30~50r/min,避免转速过快破坏反硝化除磷颗粒污泥,反应时间2~ 2. 5h ;
[0010] 2)厌氧反应结束后,静置沉淀0. 5h,上清液通过N-SBR进水泵I (4)进入N-SBR 反应器(III),进水结束后,气泵II 1(12)开启,通过气体流量计II 1(15)控制DO为1.0~ 2. 5mg/L,进行短程硝化,反应时间2~3h,氨氮转化为亚硝态氮,反应结束后静置沉淀 0. 5h,通过回流泵I (5)将硝化液注入A2/〇-SBR反应器(I),通过排水阀I (18)与排水阀 III (20)调整硝化液回流比为0. 6~0. 8 ;
[0011] 3) N-SBR反应器(III)内设有生物填料(17),填充率25 %~35 %,氨氮负荷0. 3~ 0. 4kg/m3/d,通过曝气盘(16)曝气,控制DO为1. 0~2. 5mg/L使填料流化,完成短程硝化 反应;
[0012] 4)硝化液回流至A2/〇-SBR反应器(I),反硝化聚磷菌以其中的亚硝态氮为电子受 体,以厌氧段合成的PHA为电子供体,进行缺氧反硝化除磷反应,反应时间3~4h;
[0013] 5)缺氧反应3~4h后,气泵1(10)开启,曝气0.5~lh吹脱反硝化阶段产生的氮 气,通过气体流量计I (13)控制DO为2. 5~3. 5mg/L;
[0014] 6)曝气结束后,气泵1(10)关闭,静置沉淀0.5h,上清液经最终出水阀1(21)排 出,剩余污泥经排泥阀I (23)排出,控制污泥龄15~18d,污泥浓度2500~3000mg/L ;
[0015] 70-581?反应器(111)反应2~311,硝化液回流至六2/〇-581?反应器(1)后,八 2/ 0-SBR反应器(II)启动,原水经原水泵11(3)进入,进水结束后,搅拌器11(9)开始搅拌, 进行厌氧释磷反应,2~2. 5h后反应结束,静置沉淀0. 5h,上清液通过N-SBR进水泵II (6) 进入N-SBR反应器(III),进行短程硝化,2~3h后反应结束,静置沉淀0. 5h后硝化液经回 流泵II (7)回流,进行反硝化除磷反应,3~4h后反应结束,气泵II (11)开启,曝气0. 5~ lh,通过气体流量计II (14)控制DO为2. 5~3. 5mg/L,吹脱反硝化阶段产生的氮气,曝气结 束后,气泵II (11)关闭,静置沉淀0. 5h,上清液经最终出水阀II (22)排出,剩余污泥经排泥 阀11(24)排出,A2/〇-SBR反应器(II)启动后即与A2/〇-SBR反应器⑴重复以上运行方式 不断运行。
[0016] 短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的装置与方法,具有下列优点:
[0017] 1)将硝化菌与反硝化聚磷菌分开,创造适合两种细菌各自生长的环境,有利于深 度脱氮除磷。
[0018] 2)反硝化除磷"一碳两用",节省碳源。
[0019] 3)反硝化除磷污泥为颗粒污泥,具有良好的沉降性能和抗冲击负荷能力,同时由 于颗粒污泥的原因,污水中钙、镁、铁等金属元素容易和磷产生磷酸盐沉淀固化于颗粒污泥 内,有利于磷的去除。
[0020] 4)采用生物膜法实现短程硝化,硝化效率高,且处理效果稳定。
[0021] 5)短程硝化缩短了反应时间,节省曝气量。
[0022] 6)采用两个A2/〇-SBR反应器,降低了 N-SBR反应器的闲置率,同时增大了污水处 理量。
[0023] 7)工艺简洁,布置紧凑,适合处理低C/N生活污水。
[0024] 8)污泥产率低,可降低运行成本。
附图说明
[0025] 图1为短程硝化耦合双SBR反硝化除磷装置图,图2为反应器一个周期运行模式 图。
[0026]图 1 中:I-A2/〇-SBR 反应器;II-A2/〇-SBR 反应器;III-N-SBR 反应器;1-原水水 箱;2-原水泵I ;3_原水泵II ;4-N-SBR进水泵I ;5_回流泵I ;6-N-SBR进水泵II ;7_回流 泵II ;8_搅拌器I ;9_搅拌器II ;10_气泵I ;11_气泵II ;12_气泵III ;13_气体流量计I; 14-气体流量计II ; 15-气体流量计III ; 16-曝气盘;17-生物填料;18-排水阀I ; 19-排 水阀II ;20_排水阀III ;21_最终出水阀I ;22_最终出水阀II ;23_排泥阀I ;24_排泥阀 II。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方案。
[0028]1.如图1所示,短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的装置,主要包括原水水箱(1)、 A2/〇-SBR反应器(I)、A2/〇-SBR反应器(II)、N-SBR反应器(III)。反应器主体均由有机玻 璃制成,有效容积15L。其中,两个A 2/〇-SBR反应器均设有搅拌器和曝气装置,底部设有排 泥阀;N-SBR反应器(III)内设有曝气盘(16)和生物填料(17),该生物填料呈圆柱状,材质 为碳纤维,孔隙率大于95%,比表面积为1000~1500m 2/m3;N-SBR反应器(III)通过N-SBR 进水泵I (4)与回流泵I (5)连接A2/〇-SBR反应器(I),通过N-SBR进水泵II (6)与回流泵 II (7)连接 A2/〇-SBR 反应器(II)。
[0029] 2.短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的方法,主要包括以下步骤:
[0030] 1)原水由原水水箱(1)经原水泵1(2)进入A2/〇-SBR反应器(I),进水结束后,搅 拌器I (8)开始搅拌,反硝化聚磷菌利用原水中的有机物合成PHA,同时进行厌氧释磷反应。 控制搅拌器转速为30~50r/min,避免转速过快破坏反硝化除磷颗粒污泥,反应时间2~ 2. 5h;
[0031] 2)厌氧反应结束后,静置沉淀0. 5h,上清液通过N-SBR进水泵I (4)进入N-SBR 反应器(III),进水结束后,气泵II 1(12)开启,通过气体流量计II 1(15)控制DO为1.0~ 2. 5mg/L,进行短程硝化,氨氮转化为亚硝态氮,反应时间2~3h,反应结束后静置沉淀 0. 5h,通过回流泵I (5)将硝化液注入A2/〇-SBR反应器(I),通过排水阀I (18)与排水阀 III (20)调整硝化液回流比为0. 6~0. 8 ;
[0032]3)N-SBR反应器(III)内设有生物填料(17),填充率25%~35%,氨氮负荷0•3~ 0. 4kg/m3/d,通过曝气盘(16)曝气,控制DO为1. 0~2. 5mg/L使填料流化,完成短程硝化 反应;
[0033] 4)硝化液回流至A2/〇-SBR反应器(I),反硝化聚磷菌以其中的亚硝态氮为电子受 体,以厌氧段合成的PHA为电子供体,进行缺氧反硝化除磷反应,反应时间3~4h;
[0034] 5)缺氧反应3~4h后,气泵1(10)开启,曝气0.5~lh吹脱反硝化阶段产生的氮 气,通过气体流量计I (13)控制DO为2. 5~3. 5mg/L;
[0035] 6)曝气结束后,气泵1(10)关闭,静置沉淀0.5h,上清液经最终出水阀1(21)排 出,剩余污泥经排泥阀I (23)排出,控制污泥龄15~18d,污泥浓度2500~3000mg/L ;
[0036] 7)N-SBR反应器(III)反应2~3h,硝化液回流至A2/〇-SBR反应器(I)后,A 2/ 0-SBR反应器(II)启动,原水经原水泵11(3)进入,进水结束后,搅拌器11(9)开始搅拌, 进行厌氧释磷反应,2~2. 5h后反应结束,静置沉淀0. 5h,上清液通过N-SBR进水泵II (6) 进入N-SBR反应器(III),进行短程硝化,2~3h后反应结束,静置沉淀0. 5h后硝化液经 回流泵II (7)回流,进行缺氧反硝化除磷反应,3~4h后反应结束,气泵II (11)开启,曝气 0. 5~lh,通过气体流量计II (14)控制DO为2. 5~3. 5mg/L,吹脱反硝化阶段产生的氮气, 曝气结束后,气泵II (11)关闭,静置沉淀0. 5h,上清液经最终出水阀II (22)排出,剩余污泥 经排泥阀11(24)排出,A2/〇-SBR反应器(II)启动后即与A2/〇-SBR反应器(I)重复以上运 行方式不断运行。
[0037] 以北京市某住宅小区生活污水为处理对象,考察该系统的脱氮除磷性能。
[0038] 实验期间进水水质如下:
[0039]
Figure CN104787886AD00061
[0040] 实验期间运行参数:
[0041] A2/〇-SBR(有效容积 15L)
[0042] 厌氧阶段:进原水5L,搅拌器转速为30r/min,反应时间2h ;
[0043] 静沉阶段:静置沉淀0. 5h,排水12L至N-SBR反应器;
[0044] 缺氧阶段:硝化液回流12L,搅拌器转速为30r/min,反应时间3. 5h ;
[0045] 好氧阶段:曝气45min,控制DO为2. 5~3. 5mg/L;
[0046] 排水阶段:静置沉淀0. 5h,排水5L,污泥浓度维持在2500~3000mg/L,污泥龄 16d〇
[0047] N-SBR(有效容积15L,填料填充率30 % )
[0048] 曝气阶段:曝气3h,控制DO为1. 0~2. 5mg/L;
[0049] 静沉阶段:静置沉淀0. 5h,排水12L至A2/〇-SBR反应器。
[0050]在该运行条件下,出水平均 COD、NH4+-N、N(V-N、N(V-N、TN、TP 分别为 36. 12、4. 84、 3. 51、1. 77、11. 25、0. 26mg/L,各出水指标均稳定达到一级A标准。相信通过实时控制,可以 实现更高的氮磷去除率。
[0051] 以上是本发明的具体实施例,便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本 发明,本发明的实施不限于此,因此该技术领域的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 (2)

1. 短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的装置,其特征在于: 包括原水水箱(1)、AVO-SBR反应器(I)、AVO-SBR反应器(II)、N-SBR反应器(III); 所述AVO-SBR反应器⑴与AVO-SBR反应器(II)均设有搅拌器和曝气装置;所述N-SBR 反应器(III)内设有曝气盘(16)和生物填料(17);所述生物填料呈圆柱状,材质为碳纤 维,比表面积为1000~1500m2/m3,孔隙率大于95% ;原水泵I(2)连接原水水箱⑴与A2/ O-SBR反应器(I),原水泵11(3)连接原水水箱⑴与AVO-SBR反应器(II) ;N-SBR进水 泵I(4)与回流泵I(5)均连接AVO-SBR反应器(I)与N-SBR反应器(III) ;N-SBR进水泵 11(6)与回流泵11(7)均连接AVO-SBR反应器⑴与N-SBR反应器(III)。
2. 应用权利要求1所述的短程硝化耦合双SBR反硝化除磷的方法,其特征在于: 1) 原水由原水水箱(1)经原水泵1(2)进入AVO-SBR反应器(I),进水结束后,搅拌器 I(8)开始搅拌,控制搅拌器转速为30~50r/min,避免转速过快破坏反硝化除磷颗粒污泥, 2~2. 5h后厌氧搅拌结束; 2) 搅拌结束后,静置沉淀0. 5h,上清液通过N-SBR进水泵I(4)进入N-SBR反应器 (III),进水结束后,气泵111(12)开启,通过气体流量计111(15)控制DO为I. 0~2. 5mg/L,进行短程硝化,反应时间2~3h,反应结束后静置沉淀0. 5h,通过回流泵I(5)将硝化液 注入AVO-SBR反应器(I),通过排水阀I(18)与排水阀III(20)调整硝化液回流比为0. 6~ 0. 8 ; 3. N-SBR反应器(III)内设有生物填料(17),填充率25 %~35%,氨氮负荷0.3~ 0. 4kg/m3/d,通过曝气盘(16)曝气,控制DO为I. 0~2. 5mg/L使填料流化,完成短程硝化 反应; 4) 硝化液回流至AVO-SBR反应器(I),反硝化聚磷菌以其中的亚硝态氮为电子受体, 以厌氧段合成的PHA为电子供体,进行反硝化除磷反应,反应时间3~4h; 5) 反硝化除磷反应3~4h后,气泵I(10)开启,曝气0. 5~lh,通过气体流量计I(13) 控制DO为 2. 5 ~3. 5mg/L; 6) 曝气结束后,气泵1(10)关闭,静置沉淀0.5h,上清液经最终出水阀1(21)排出,剩 余污泥经排泥阀(23)排出,控制污泥龄15~18d,污泥浓度2500~3000mg/L; 7)N-SBR反应器(III)反应2~3h,硝化液回流至AVO-SBR反应器(I)后,AVO-SBR反 应器(II)启动,原水经原水泵II(3)进入,进水结束后,搅拌器II(9)开始搅拌,2~2. 5h 后搅拌结束,静置沉淀〇. 5h,上清液通过N-SBR进水泵II(6)进入N-SBR反应器(III),进行 短程硝化,2~3h后反应结束,静置沉淀0. 5h后硝化液经回流泵II(7)回流,进行反硝化 除磷反应,3~4h后反应结束,气泵II(11)开启,曝气0. 5~lh,通过气体流量计II(14)控 制DO为2. 5~3. 5mg/L,曝气结束后,气泵II(11)关闭,静置沉淀0. 5h,上清液经最终出水 阀11(22)排出,剩余污泥经排泥阀(24)排出,AVO-SBR反应器(II)启动后即与AVO-SBR 反应器(I)重复以上运行方式不断运行。
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