CN105217786B - 基于deamox强化改良分段进水a2/o工艺生物脱氮除磷的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
基于DEAMOX强化改良分段进水工艺生物脱氮除磷的装置与方法属于活性污泥法污水处理领域。其装置主要由水箱(1)、改良分段进水A2/O(15)、二沉池(17)顺序连接组成；本方法在低C/N比条件下通过控制缺氧区的平均水力停留时间HRT来实现短程反硝化，为厌氧氨氧化菌提供反应底物亚硝态氮；通过在第一缺氧区(4)、第二缺氧区(6)、第三缺氧区(8)投加生物填料为厌氧氨氧化菌提供生长载体，在缺氧区进行反硝化的基础上，增加短程反硝化、Anammox(厌氧氨氧化反应)，厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝态氮进行Anammox脱氮，实现市政污水的脱氮除磷。本发明装置适用于低碳氮比城市污水处理，工艺先进且出水水质稳定，节能降耗优势明显。
Description
技术领域
本发明涉及活性污泥法污水处理技术领域，适用于新建污水厂及已建成污水厂的提标改造、市政污水和工业废水的处理等污水处理技术领域。
背景技术
我国城镇污水存在C/N比相对较低，能够用来进行厌氧释磷和反硝化脱氮的易降解碳源更低，对污水处理提出极大挑战。目前，我国很多污水处理厂不能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准，其尤为关键的是出水TN无法稳定达标。
近年来，厌氧氨氧化技术作为高效低耗的生物脱氮工艺之一逐步得到开发应用。厌氧氨氧化技术无需外加碳源作为电子供体，在节约成本的同时防止了投加碳源产生的二次污染；与传统工艺相比节约60％的供氧动力能耗；反应过程消耗CO2，基本不产生N2O，降低了温室气体排放量；由于厌氧氨氧化的细胞产率远远低于反硝化菌，厌氧氨氧化工艺的污泥产量只有传统脱氮过程的15％，污泥产量明显降低，减轻了污泥处置费用。目前厌氧氨氧化污水自养脱氮工艺的研究，已经成功应用于高氨氮废水的处理中。科研工作者针对城市污水的厌氧氨氧化技术的应用做了大量研究，这必将有益于我国的节能减排工作。
DEAMOX(DEnitrifying AMmonium OXidation)工艺，一种全新的生物脱氮工艺。它是由荷兰Delft大学的Mulder等2006年在厌氧氨氧化工艺的基础上结合异氧反硝化提出的一种新的脱氮工艺，可以有效的去除含有NH4 +-N和NO3 --N废水。即在单一反应器内，同时进行着厌氧氨氧化反应和反硝化反应，并且厌氧氨氧化反应的电子供体来自于反硝化过程产生的NO2 --N。不再需要操控困难的半短程过程，有效的解决厌氧氨氧化过程NO2 --N难以获取的问题，并且可以将厌氧氨氧化过程产生的NO3 --N原位去除，因而相比传统的厌氧氨氧化工艺出水TN浓度可以有效降低。
发明内容
基于DEAMOX强化改良分段进水A2/O工艺生物脱氮除磷的装置主要由水箱1、改良分段进水A2/O15、二沉池17顺序连接组成；水箱1通过进水泵2与厌氧区3连接，厌氧 区3与第一缺氧区4连接，第一缺氧区4与第一好氧区5连接，第一好氧区5与第二缺氧区6连接，第二缺氧区6与第二好氧区7连接，第二好氧区7与第三缺氧区8连接，第三缺氧区8与第三好氧区9连接，第三好氧区9与二沉池17连接；二沉池17底部的活性污泥通过回流闸阀25经污泥回流泵22与厌氧区3连接；鼓风机24分别通过电磁阀21、转子流量计23、微孔曝气头20与第一好氧区5、第二好氧区7、第三好氧区9连接。
基于DEAMOX强化改良分段进水A2/O工艺生物脱氮除磷的装置与方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)生活污水由水箱1经进水泵2、进水干管10通过第一控制闸阀11进入厌氧区3，同步进入的还有来自二沉池17底部经污泥回流泵22抽回的回流污泥，平均水力停留时间HRT控制在1.5～2h，在厌氧区3内进行厌氧释磷反应：聚磷菌利用原水中的挥发性脂肪酸VFAs，合成内碳源PHAs使C/N比降低，同时释放磷。
2)混合液从厌氧区3进入第一缺氧区4，放置生物填料19，其填充比为15％～25％，比表面积为500～800m2/m3，控制水力停留时间为1.5～2h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮，一方面，在低C/N比环境下发生短程反硝化产生亚硝态氮，去除生活污水中部分COD，该缺氧区内生物填料上的厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝态氮进行Anammox脱氮；另一方面，硝态氮也可利用水中碳源进行反硝化脱氮，消耗原水中部分COD，使原水中COD在第一缺氧区4内消耗完全。混合液从第一缺氧区4进入第一好氧区5，控制第一好氧区5的溶解氧浓度为1.5～2.0mg/L、水力停留时间为3～4h，进行好氧吸磷、硝化反应。
3)生活污水经过进水干管10和第二控制闸阀13进入第二缺氧区6，放置生物填料19，其填充比为25％～35％，比表面积为500～800m2/m3，控制水力停留时间为1～1.5h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮。混合液从第二缺氧区6进入第二好氧区7，控制第二好氧区7的溶解氧浓度为2.0～2.5mg/L、水力停留时间为2～3h，进行好氧吸磷、硝化反应。
4)生活污水经过进水干管10和第三控制闸阀14进入第三缺氧区8，放置生物填料19，其填充比为35％～50％，比表面积为500～800m2/m3，控制水力停留时间为1～1.5h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮。混合液从第三缺氧区8进入第三好氧区9，控 制第三好氧区9的溶解氧浓度为2.5～3.5mg/L、水力停留时间为2～3h，进行好氧吸磷、去除COD、硝化反应。
5)混合液从第三好氧区9经出水口16流入二沉池17，实现泥水分离，底部污泥经污泥回流泵22抽回到厌氧区3，其污泥回流比为75％～125％，上部澄清的水通过溢流堰经出水口18排放。
6)通过控制剩余污泥闸阀26来控制剩余污泥的排放量，控制改良分段进水A2/O15中絮体污泥的污泥龄为14～16d。
基于DEAMOX强化改良分段进水A2/O工艺生物脱氮除磷的装置与方法，其特征在于，通过控制缺氧区的HRT来实现短程反硝化，为厌氧氨氧化菌提供反应底物亚硝态氮；通过在缺氧区投加活性生物载体悬浮填料，改变传统A2/O工艺中缺氧区的功能：进行短程反硝化、反硝化、Anammox，即污水经过厌氧区进入缺氧区含有氨氮，从好氧区回流的硝化液含有硝态氮，发生短程反硝化产生亚硝态氮，缺氧区内的生物载体悬浮填料上的厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝态氮进行Anammox脱氮。
基于DEAMOX强化改良分段进水A2/O工艺生物脱氮除磷的装置与方法，与传统A2/O工艺相比具有以下优势：
1)节省50％曝气量，传统A2/O工艺去除1gNH4 +-N理论上消耗4.57gO2，本工艺理论上消耗2.285gO2，极大节省了曝气量。
2)节省60％碳源投加量，传统A2/O工艺去除1gNH4 +-N理论上须提供2.86gCOD，本工艺理论上须提供1.14gCOD，极大节省了碳源投加量。
3)因为DEAMOX反应过程为部分自养脱氮，所以污泥产量会有效降低，有利于降低污泥处置费用，节能降耗。
4)对已建成水厂进行升级改造简单，易于推广应用。
附图说明
图1为基于DEAMOX强化改良分段进水A2/O工艺生物脱氮除磷的装置。
图1中：1-水箱；2-进水泵；3-厌氧区；4-第一缺氧区；5-第一好氧区；6-第二缺氧区；7-第二好氧区；8-第三缺氧区；9-第三好氧区；10-进水干管；11-第一控制闸阀；12-搅拌器；13-第二控制闸阀；14-第三控制闸阀；15-改良分段进水A2/O；16-出水口；17-二沉池；18-出水口；19-生物填料；20-微孔曝气头；21-电磁阀；22-污泥回流泵；23-转子流量计；24-鼓风机；25-回流闸阀；26-剩余污泥闸阀。
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的实施方案：
1)接种传统污水处理厂活性污泥，其MLSS>8000mg/L、MLVSS/MLSS>0.65、SV<45％，投加至改良分段进水A2/O15中，使厌氧区3污泥浓度为5000mg/L。
2)生活污水经过进水干管10，通过第一控制闸阀11进入厌氧区3、第二控制闸阀13进入第二缺氧区6、第三控制闸阀14进入第三缺氧区8，进水占原水总量的比例分别为40％、30％、30％。
3)生活污水由水箱1经进水泵2、进水干管10通过第一控制闸阀11进入厌氧区3，同步进入的还有来自二沉池17底部经污泥回流泵22抽回的回流污泥，平均水力停留时间HRT控制在1.5h，在厌氧区3内进行厌氧释磷反应。
4)混合液从厌氧区3进入第一缺氧区4，放置生物填料19，其填充比为15％，比表面积为500m2/m3，控制第一缺氧区4水力停留时间为1.5h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮。混合液从第一缺氧区4进入第一好氧区5，控制第一好氧区5的溶解氧浓度为2.0mg/L、水力停留时间为3h，进行好氧吸磷、硝化反应。
5)生活污水经过进水干管10和第二控制闸阀13进入第二缺氧区6，放置生物填料19，其填充比为25％，比表面积为500m2/m3，控制第二缺氧区6水力停留时间为1h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮。混合液从第二缺氧区6进入第二好氧区7，控制第二好氧区7的溶解氧浓度为2.5mg/L、水力停留时间为2h，进行好氧吸磷、去除COD、硝化反应。
6)生活污水经过进水干管10和第三控制闸阀14进入第三缺氧区8，放置生物填料19，其填充比为40％，比表面积为500m2/m3，控制第三缺氧区8水力停留时间为1h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮。混合液从第三缺氧区8进入第三好氧区9，控制第三好氧区9的溶解氧浓度为3mg/L、水力停留时间为2h，进行好氧吸磷、去除COD、硝化反应。
7)混合液从第三好氧区9经出水口16流入二沉池17，实现泥水分离，底部污泥经污泥回流泵22抽回到厌氧区3，其污泥回流比为100％，上部澄清的水通过溢流堰经出水口18排放。
8)通过控制剩余污泥闸阀26来控制剩余污泥的排放量，控制改良分段进水A2/O15中絮体污泥的污泥龄为15d。
9)试验结果表明：系统运行稳定后，出水COD浓度为9～49mg/L，NH4 +-N浓度为0～2mg/L，NO3 --N浓度为0～12mg/L，TN浓度为7～13.6mg/L。
Claims (1)
1.基于DEAMOX强化改良分段进水工艺生物脱氮除磷的方法，其特征在于，应用如下装置：该装置包括水箱(1)、改良分段进水A2/O(15)、二沉池(17)顺序连接而成；水箱(1)通过进水泵(2)与厌氧区(3)连接，厌氧区(3)与第一缺氧区(4)连接，第一缺氧区(4)与第一好氧区(5)连接，第一好氧区(5)与第二缺氧区(6)连接，第二缺氧区(6)与第二好氧区(7)连接，第二好氧区(7)与第三缺氧区(8)连接，第三缺氧区(8)与第三好氧区(9)连接，第三好氧区(9)与二沉池(17)连接；二沉池(17)底部通过污泥通过回流闸阀(25)经污泥回流泵(22)与厌氧区(3)连接；第一好氧区(5)、第二好氧区(7)、第三好氧区(9)均连接有曝气装置；厌氧区(3)、第一缺氧区(4)、第二缺氧区(6)、第三缺氧区(8)内安装搅拌器(12)；
包括如下步骤：
1)生活污水由水箱(1)经进水泵(2)、进水干管(10)通过第一控制闸阀(11)进入厌氧区(3)，同步进入的还有来自二沉池(17)底部经污泥回流泵(22)抽回的回流污泥，平均水力停留时间HRT控制在1.5～2h，在厌氧区(3)内进行厌氧释磷反应；
生活污水经过进水干管(10)，通过第一控制闸阀(11)进入厌氧区(3)、第二控制闸阀(13)进入第二缺氧区(6)、第三控制闸阀(14)进入第三缺氧区(8)，这三部分进水占原水总量的比例分别为40％、30％、30％；
2)混合液从厌氧区(3)进入第一缺氧区(4)，放置生物填料(19)，其填充比为15％～25％，比表面积为500～800m2/m3，控制水力停留时间为1.5～2h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮；混合液从第一缺氧区(4)进入第一好氧区(5)，控制第一好氧区(5)的溶解氧浓度为1.5～2.0mg/L、水力停留时间为3～4h，进行好氧吸磷、硝化反应；
3)生活污水经过进水干管(10)和第二控制闸阀(13)进入第二缺氧区(6)，放置生物填料(19)，其填充比为25％～35％，比表面积为500～800m2/m3，控制水力停留时间为1～1.5h，进行反硝化、短程反硝化、Anammox脱氮；混合液从第二缺氧区(6)进入第二好氧区(7)，控制第二好氧区(7)的溶解氧浓度为2.0～2.5mg/L、水力停留时间为2～3h，进行好氧吸磷、硝化反应；
4)生活污水经过进水干管(10)和第三控制闸阀(14)进入第三缺氧区(8)，放置生物填料(19)，其填充比为35％～50％，比表面积为500～800m2/m3，控制水力停留时间为1～1.5h；混合液从第三缺氧区(8)进入第三好氧区(9)，控制第三好氧区(9)的溶解氧浓度为2.5～3.5mg/L、水力停留时间为2～3h，进行好氧吸磷、硝化反应；
5)混合液从第三好氧区(9)经出水口(16)流入二沉池(17)，实现泥水分离，底部污泥经污泥回流泵(22)抽回到厌氧区(3)，其污泥回流比为75％～125％，上部澄清的水通过溢流堰经出水口(18)排放；
6)通过控制剩余污泥闸阀(26)来控制剩余污泥的排放量，控制改良分段进水A2/O(15)中絮体污泥的污泥龄为14～16d。
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