CN104961233A - 利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法 - Google Patents

利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法 Download PDF

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本发明公布了利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法。装置包括：城市污水水箱、去除有机物反应器、中间水箱、短程硝化反应器。城市污水水箱设有放空管及溢流管，中间水箱设有放空管，去除有机物反应器设有充氧曝气头及搅拌器，短程硝化反应器设有充氧曝气头、搅拌器、溶解氧测定探头及可编程控制器。短程硝化反应器接种絮状污泥，以中间水箱中去除有机物的城市污水为进水，采用好氧搅拌15min/缺氧搅拌15min的间歇曝气方式运行。第一阶段溶解氧0.2～0.3mg/L，运行30～60天；第二阶段溶解氧1.5～2.0mg/L，逐渐出现亚硝态氮积累，运行培养30天后启动稳定的短程硝化。本发明启动方式简单，短程硝化效果稳定。

Description

利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术：
目前水体富营养化现象日益严重，威胁着宝贵的水资源。不仅造成了巨大的经济损失，还严重影响居民赖以生存的城市水环境。城市污水中所包含的超出正常水平的氨氮物质能够加速水体富营养化现象。因此对于污水中氮的去除是各地城市污水处理厂所要解决的主要问题。活性污泥脱氮技术则是应用最为广泛的城市污水脱氮手段之一。传统的活性污泥法是基于硝化与反硝化原理实现氨氮的去除。在硝化过程需要人为的进行曝气以实现氨氮向硝态氮的转变，在反硝化过程中则需要投加有机碳源以保证硝态氮能够转化为氮气，实现污水中氮的去除。因此，曝气和外加碳源是传统脱氮过程中的主要能源消耗。
为了在保证脱氮效果的同时尽可能的降低能源消耗，许多新型活性污泥法脱氮工艺应运而生。其中，短程硝化反硝化和短程硝化厌氧氨氧化成为节能降耗效果和应用前景较为突出的新型活性污泥法脱氮工艺。而短程硝化的启动和稳定是这些工艺的核心技术。因此，短程硝化的启动装置及方法对于这些新型工艺来说尤为重要。
发明内容
本研究就是为了解决在处理城市污水的新型脱氮工艺中短程硝化启动难的问题，而发明的一种利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法。该方法通过第一阶段低溶解氧耦合间歇曝气方式驯化活性污泥，随后第二阶段调高溶解氧浓度，利用硝化细菌中氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌对溶解氧浓度波动适应能力的不同，启动城市污水短程硝化并维持稳定运行。
为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化装置，其特征在于：设有城市污水水箱(1)、去除有机物反应器(2)、中间水箱(3)、短程硝化反应器(4)；城市污水水箱(1)设有(1.1)放空管和(1.2)溢流管；城市污水水箱(1)通过(2.1)进水泵与去除有机物反应器(2)进水管相连；去除有机物反应器(2)设有搅拌器(2.6)、去除有机物反应器气泵(2.3)、去除有机物反应器气体流量计(2.4)和曝气头(2.2)；去除有机物反应器(2)出水管与中间水箱(3)连接；中间水箱(3)设有(3.1)放空管；中间水箱(3)通过(4.1)进水泵与短程硝化反应器(4)连接；短程硝化反应器(4)设有搅拌器(4.4)、短程硝化反应气泵(4.7)、短程硝化反应器气体流量计(4.8)、曝气头(4.2)、溶解氧在线检测仪(4.5)及可编程控制器(4.6)。溶解氧在线检测仪(4.5)与可编程控制器(4.6)相连接，将在线采集的溶解氧浓度数据传输至可编程控制器(4.6)，可编程控制器(4.6)将信号输出并作用于短程硝化反应器气泵(4.7)，通过控制短程硝化反应器气泵(4.7)以维持反应器溶解氧浓度及控制曝气结束时间。
利用所述装置启动城市污水短程硝化的方法，其特征在于：
1)去除有机物反应器(2)接种絮体活性污泥，污泥浓度控制在2000～4000mg/L，运行方式为：进水10min，曝气40min，静沉45min，排水10min；曝气阶段溶解氧浓度2.0～3.5mg/L污泥龄1～3天；
2)短程硝化反应器(4)接种絮体活性污泥，污泥浓度控制在1000～2000mg/L；
第一阶段运行时间为30～60天，运行方式为：进水阶段10～20min，曝气搅拌15min/缺氧搅拌15min交替运行，曝气阶段溶解氧浓度控制在0.2～0.3mg/L范围内，当1分钟之内骤升至0.6mg/L以上时停止曝气，搅拌30min，静沉45min，排水10min；第二阶段运行时间为30天，运行方式为：进水阶段10～20min，曝气搅拌15min/缺氧搅拌15min交替运行，曝气阶段溶解氧浓度控制在1.5～2.0mg/L范围内，当1分钟之内升至3.5mg/L以上时停止曝气，搅拌30min，静沉45min，排水10min。
本发明所述的利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化的装置及方法的有益效果是：
1)通过溶解氧调节耦合间歇曝气实现的短程硝化，启动方式简单，短程硝化效果稳定。
2)短程硝化成功启动后，可应用于新型脱氮工艺(短程硝化反硝化、短程硝化厌氧氨氧化)。与传统脱氮工艺相比，应用短程硝化的新型脱氮工艺可降低污水处理能耗。
3)本发明中去除有机物反应器将有机物吸附去除，可以对富含有机物的活性污泥进行发酵等处理实现能源回收。
附图说明：
图1为本发明利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化装置的结构示意图。
图2为应用本发明的溶解氧控制耦合间歇曝气控制后，短程硝化反应器中阶段一和阶段二的进出水水质情况。
图中1为城市污水水箱、2为去除有机物反应器、3为中间水箱、4为短程硝化反应器；1.1为城市污水水箱放空管、1.2为城市污水水箱溢流管；2.1为去除有机物反应器进水泵、2.2为去除有机物反应器曝气头、2.3为去除有机物气泵、2.4为去除有机物气体流量计、2.5为去除有机物反应器气量调节阀、2.6为去除有机物反应器搅拌器；3.1为中间水箱放空管；4.1为短程硝化反应器进水泵、4.2为短程硝化反应器曝气头、4.3为短程硝化反应器气量调节阀、4.4为短程硝化反应器搅拌器、4.5为短程硝化反应器溶解氧检测探头、4.6为短程硝化反应器可编程控制装置、4.7为短程硝化反应器气泵、4.8为短程硝化反应器气体流量计。
具体实施方式
下面结合附图及具体案例对本发明进行进一步说明：利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动短程硝化装置设有城市污水水箱(1)、去除有机物反应器(2)、中间水箱(3)、短程硝化反应器(4)；污水箱(1)和中间水箱(3)的有效容积均为25L，试验所用的去除有机物和短程硝化装置(2)和(4)均为采用有机玻璃制成的SBR反应器，有效容积均为10L。城市污水水箱(1)设有(1.1)放空管和(1.2)溢流管；城市污水水箱(1)通过(2.1)进水泵与去除有机物反应器(2)进水管相连；去除有机物反应器(2)设有搅拌器(2.6)、去除有机物反应器气泵(2.3)、去除有机物反应器气体流量计(2.4)、和曝气头(2.2)；去除有机物反应器(2)出水管与中间水箱(3)连接；中间水箱(3)设有(3.1)放空管；中间水箱(3)通过(4.1)进水泵与短程硝化反应器(4)连接；短程硝化反应器(4)设有搅拌器(4.4)、短程硝化反应器气泵(4.7)、短程硝化反应器气体流量计(4.8)、曝气头(4.2)、溶解氧在线检测仪(4.5)及可编程控制器(4.6)。溶解氧在线检测仪(4.5)与可编程控制器(4.6)相连接，将在线采集的溶解氧浓度数据传输至可编程控制器(4.6)，可编程控制器(4.6)将信号输出并作用于短程硝化反应器气泵(4.7)，通过控制气泵短程硝化反应器(4.7)以维持反应器溶解氧浓度及控制曝气结束时间。
采用上述装置利用溶解氧控制耦合间歇曝气启动并稳定维持短程硝化的方法，其步骤如下：
1)污水水箱1的污水经过进水泵进入去除有机物反应器，在曝气和搅拌作用下，异养菌去除污水中的有机物。去除有机物反应器单周期的运行方式为：进水10min，曝气40min，静沉45min，排水10min。曝气阶段溶解氧浓度维持在2.0～3.5mg/L范围内，去除有机物的污水排入中间水箱。去除有机物反应器(2)接种絮体活性污泥，浓度为3000mg/L，污泥龄为2天。
2)去除有机物后的污水经过中间水箱进入短程硝化反应器，在曝气和搅拌作用下，自养硝化细菌完成硝化过程。短程硝化反应器(4)接种絮体活性污泥，污泥浓度为1500mg/L，污泥龄为30天。
第一阶段运行45天，运行方式为：进水10min，，曝气搅拌15min/缺氧搅拌15min交替运行，曝气阶段的溶解氧浓度为0.2～0.3mg/L，当反应器中底物被完全转化，微生物不再利用溶解氧，反应器中溶解氧浓度会出现迅速上升现象，当其骤升至0.6mg/L以上时停止曝气，搅拌30min，静沉45min，排水10min。第二阶段运行时间为30天，运行方式为：进水阶段10～20min，曝气搅拌15min/缺氧搅拌15min交替运行，溶解氧浓度控制在1.5～2.0mg/L范围内，当反应器中底物被完全转化，微生物不再利用溶解氧，反应器中溶解氧浓度会出现迅速上升现象，当其骤升至3.5mg/L以上时停止曝气，搅拌30min，静沉45min，排水10min。
连续运行试验结果如下：以北京工业大学家属区化粪池生活污水为处理对象，其水质指标为：COD浓度为100～195mg/L；NH4 +-N浓度为55～85mg/L，NO2 —-N≤0.5mg/L，NO3 —-N≤0.5mg/L。运行结果为：去除有机物反应器出水平均COD浓度为43±2.4mg/L，氨氮浓度为61±1.4mg/L，短程硝化反应器阶段一出水和阶段二出水水质情况如图2所示，第二阶段运行28天后，实现稳定短程硝化，出水中NO2 —-N浓度为30mg/L，亚硝积累率为98％。

Claims (2)

1.一种利用溶解氧调节耦合间歇曝气启动城市污水短程硝化装置，其特征在于：设有城市污水水箱(1)、去除有机物反应器(2)、中间水箱(3)、短程硝化反应器(4)；城市污水水箱(1)设有(1.1)放空管和(1.2)溢流管；城市污水水箱(1)通过(2.1)进水泵与去除有机物反应器(2)进水管相连；去除有机物反应器(2)设有搅拌器(2.6)、去除有机物反应器气泵(2.3)、去除有机物反应器气体流量计(2.4)和曝气头(2.2)；去除有机物反应器(2)出水管与中间水箱(3)连接；中间水箱(3)设有(3.1)放空管；中间水箱(3)通过(4.1)进水泵与短程硝化反应器(4)连接；短程硝化反应器(4)设有搅拌器(4.4)、短程硝化反应气泵(4.7)、短程硝化反应器气体流量计(4.8)、曝气头(4.2)、溶解氧在线检测仪(4.5)及可编程控制器(4.6)。溶解氧在线检测仪(4.5)与可编程控制器(4.6)相连接，将在线采集的溶解氧浓度数据传输至可编程控制器(4.6)，可编程控制器(4.6)将信号输出并作用于短程硝化反应器气泵(4.7)，通过控制短程硝化反应器气泵(4.7)以维持反应器溶解氧浓度及控制曝气结束时间。
2.利用权利要求1所述装置启动城市污水短程硝化的方法，其特征在于：
1)去除有机物反应器(2)接种絮体活性污泥，污泥浓度控制在2000～4000mg/L，运行方式为：进水10min，曝气40min，静沉45min，排水10min；曝气阶段溶解氧浓度2.0～3.5mg/L污泥龄1～3天；
2)短程硝化反应器(4)接种絮体活性污泥，污泥浓度控制在1000～2000mg/L；
第一阶段运行时间为30～60天，运行方式为：进水阶段10～20min，曝气搅拌15min/缺氧搅拌15min交替运行，曝气阶段溶解氧浓度控制在0.2～0.3mg/L范围内，当1分钟之内骤升至0.6mg/L以上时停止曝气，搅拌30min，静沉45min，排水10min；第二阶段运行时间为30天，运行方式为：进水阶段10～20min，曝气搅拌15min/缺氧搅拌15min交替运行，曝气阶段溶解氧浓度控制在1.5～2.0mg/L范围内，当1分钟之内升至3.5mg/L以上时停止曝气，搅拌30min，静沉45min，排水10min。
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