CN104787886A

CN104787886A - 短程硝化耦合双sbr反硝化除磷的装置与方法

Info

Publication number: CN104787886A
Application number: CN201510142590.6A
Authority: CN
Inventors: 彭永臻; 张建华; 张淼; 王淑莹; 程军; 王聪
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2015-03-29
Filing date: 2015-03-29
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2035-03-29
Also published as: CN104787886B

Abstract

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]

[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

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。