CN105217882B - 好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统深度脱氮除磷的方法 - Google Patents
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Abstract
好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统深度脱氮除磷的方法属于污水生物处理领域。该系统包括城市污水原水水箱，A/O‑SBR反应器，Anammox‑SBR反应器，PLC控制箱，计算机。城市污水首先进入A/O‑SBR反应器，进行厌氧释磷反应，控制DO<0.2mg/L，反应结束后开始曝气，进行好氧吸磷与半短程硝化，通过计算机输出控制硝化过程，反应完成后静置沉淀，排水进入Anammox‑SBR反应器，进行厌氧氨氧化作用，反应结束后静沉排水，采集出水氨氮和亚硝态氮浓度，根据其调整反应时间。本发明充分发挥了颗粒污泥和自养脱氮的优势，通过在线实时控制，优化系统运行，自动化程度高，可控性好，可实现低C/N生活污水的深度脱氮除磷。
Description
技术领域
本发明涉及好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统深度脱氮除磷的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
近年来，由于水体“富营养化”问题愈发突出，污水排放标准日益严格，污水处理技术已经从单一去除有机物为目的的阶段进入到去除有机物的同时脱氮除磷的深度处理阶段。
在传统生物同时脱氮除磷系统中，氮和磷的去除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，而这些菌群在生活习性方面存在一定的差异，如硝化菌的世代期长于聚磷菌，而在工艺设计中为使出水总氮能够达标，一般采取较长的污泥龄，这便影响了磷的去除效果；此外，聚磷菌与反硝化菌会竞争污水中的碳源，而城市污水的C/N一般较低，其中的碳源不能同时满足二者的需要，因此，传统的生物脱氮除磷工艺很难达到良好的脱氮除磷效果。
厌氧氨氧化技术，是指在厌氧条件下，以氨氮为电子供体、亚硝态氮为电子受体，将氨氮与亚硝态氮同时转化为氮气的过程，期间不消耗有机碳源，克服了传统脱氮除磷工艺碳源不足的缺点，而且可以节省曝气所需要的能源，剩余污泥量也大大降低。
然而为实现厌氧氨氧化，就需要有氨氮与亚硝态氮分别作为反应的电子供体与电子受体。本发明通过将聚磷菌和短程硝化菌与厌氧氨氧化菌相分开，创造对其各自有利的微生态环境，并通过实时控制系统实时控制变量，不断优化运行方案，可以稳定的维持半短程硝化，实现氮磷的同步高效去除。
发明内容
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，本发明提供的是一种好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统深度脱氮除磷的方法，在解决传统脱氮除磷工艺碳源不足问题的同时，可以节省曝气所需要的能源，同时采用实时控制，提高装置的可控性和灵活性，实现氮磷的同步深度去除。
好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化深度脱氮除磷的双颗粒污泥系统，其特征在于：包括城市污水原水水箱(1)、A/O-SBR反应器(2)、Anammox-SBR反应器(3)、PLC控制箱(20)、计算机(21)；其中所述城市污水原水水箱(1)通过第一进水泵(4)与A/O-SBR反应器(2)相连接；所述A/O-SBR反应器(2)设有第一搅拌器(6)、气泵(8)、曝气头(9)、气体流量计(10)、第一排水阀(11)、排泥阀(13)、DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)、NO3 -传感器(17)，通过第二进水泵(5)连接Anammox-SBR反应器(3)，主要进行好氧吸磷与半短程硝化反应；所述Anammox-SBR反应器(3)设有第二搅拌器(7)、第二排水阀(12)、第二NH4 +传感器(18)、第二NO2 -传感器(19)，主要进行厌氧氨氧化作用；所述PLC控制箱(20)连接DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)、NO3 -传感器(17)、第二NH4 +传感器(18)、第二NO2 -传感器(19)和计算机(21)；所述计算机(21)实时接收并转化、输出各传感器采集到的信号，在线监测A/O-SBR反应器(2)内的DO浓度、氨氮浓度、亚硝态氮和硝态氮浓度以及Anammox-SBR反应器(3)内的氨氮浓度、亚硝态氮浓度。
利用好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统深度脱氮除磷的方法，主要包括以下步骤：
1)城市污水由城市污水原水水箱(1)经第一进水泵(4)进入A/O-SBR反应器(2)，进水结束后，第一搅拌器(6)开始搅拌，控制DO<0.2mg/L，聚磷菌利用城市污水中的有机物合成PHA，同时进行厌氧释磷反应，反应时间90～120min；控制搅拌器转速为60～80r/min，避免转速过快破坏好氧吸磷与半短程硝化颗粒污泥；
2)厌氧反应结束后，第一搅拌器(6)停止搅拌，同时气泵(8)开启，通过气体流量计(10)控制DO为1～3mg/L，聚磷菌以氧气为电子受体，以厌氧段合成的PHA为电子供体进行好氧吸磷，同时短程硝化菌进行半短程硝化反应；DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)和NO3 -传感器(17)将采集到的信号传输至PLC控制箱(20)和计算机(21)；
3)计算机(21)实时接收并转化、输出各传感器采集到的信号，在线监测A/O-SBR反应器(2)内的DO浓度、氨氮浓度、亚硝态氮浓度和硝态氮浓度，当亚硝积累率NO2 -/NOx -≤90％时，减小曝气量，控制DO为1.0～1.5mg/L，当亚硝积累率NO2 -/NOx ->90％时，维持现状即可；当氨氮与亚硝态氮质量浓度之比达到1:1～1:1.32时停止曝气，将硝化过程控制在半短程阶段；
4)曝气结束后，气泵(8)关闭，静置沉淀10min后泥水分离，上清液通过第二进水泵(5)注入Anammox-SBR反应器(3)；剩余污泥经排泥阀(13)排出，控制污泥龄10～12d，污泥浓度2500～3000mg/L；
5)上清液注入Anammox-SBR反应器(3)后，第二搅拌器(7)开始搅拌，Anammox菌将其中的氨氮与亚硝态氮经厌氧氨氧化作用转化为氮气去除，控制搅拌器转速为60～80r/min，避免转速过快破坏厌氧氨氧化颗粒污泥；第二NH4 +传感器(18)和第二NO2 -传感器(19)在线采集氨氮和亚硝态氮浓度，当氨氮或亚硝态氮质量浓度小于1mg/L时停止搅拌；
6)厌氧氨氧化作用结束后，静置沉淀10min进行泥水分离，上清液经第二排水阀(12)排出，排放的水量等于系统最初的进水量。
好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统深度脱氮除磷的方法，具有下列优点：
1)将聚磷菌和短程硝化菌与厌氧氨氧化菌分开，创造适合其各自生长的微环境，有利于深度脱氮除磷。
2)厌氧氨氧化作用为自养脱氮，不消耗有机碳源，有利于解决城市污水碳源不足的问题，且节省曝气能耗。
3)好氧吸磷和半短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥均为颗粒污泥，具有良好的沉降性能和抗冲击负荷能力，污水处理负荷高。
4)采用SBR反应器，运行方式灵活，并通过实时控制，提高系统的可控性，优化系统运行，易于实现并稳定维持半短程硝化和厌氧氨氧化作用，此外，联合好氧吸磷作用，可实现氮磷的同步深度去除。
5)工艺简洁，布置紧凑，适合处理低C/N生活污水。
6)污泥产率低，可降低运行成本。
附图说明
图1为好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化深度脱氮除磷双颗粒污泥系统的结构示意图。
图1中：1-城市污水原水水箱；2-A/O-SBR反应器；3-Anammox-SBR反应器；4-第一进水泵；5-第二进水泵；6-第一搅拌器；7-第二搅拌器；8-气泵；9-曝气头；10-气体流量计；11-第一排水阀；12-第一排水阀；13-排泥阀；14-DO传感器；15-第一NH4 +传感器；16-第一NO2--传感器；17-NO3--传感器；18-第二NH4 +传感器；19-第二NO2 -传感器；20-PLC控制箱；21-计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方案。
如图1所示，好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化深度脱氮除磷的双颗粒污泥系统，主要包括城市污水原水水箱(1)、A/O-SBR反应器(2)、Anammox-SBR(3)、PLC控制箱(20)、计算机(21)。反应器主体均由有机玻璃制成，有效容积10L。所述城市污水原水水箱(1)通过第一进水泵(4)与A/O-SBR反应器(2)相连接；所述A/O-SBR反应器(2)设有第一搅拌器(6)、气泵(8)、曝气头(9)、气体流量计(10)、第一排水阀(11)、排泥阀(13)、DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)、NO3 -传感器(17)，通过第二进水泵(5)连接Anammox-SBR反应器(3)；所述Anammox-SBR反应器(3)设有第二搅拌器(7)、第二排水阀(12)、第二NH4 +传感器(18)、第二NO2 -传感器(19)；所述PLC控制箱(20)连接DO传感器(14)、NH4 +传感器(15)、NO2 -传感器(16)、NO3 -传感器(17)、第二NH4 +传感器(18)、第二NO2 -传感器(19)和计算机(21)；所述计算机(21)实时接收并转化、输出各传感器采集到的信号，在线监测A/O-SBR反应器(2)内的DO浓度、氨氮浓度、亚硝态氮和硝态氮浓度以及Anammox-SBR反应器(3)内的氨氮浓度、亚硝态氮浓度。
利用好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统进行脱氮除磷的方法，主要包括以下步骤：
1)城市污水首先由城市污水原水水箱(1)经第一进水泵(4)进入A/O-SBR反应器(2)，进水结束后，第一搅拌器(6)开始搅拌，控制DO<0.2mg/L，聚磷菌利用城市污水中的有机物合成PHA，同时进行厌氧释磷反应，反应时间90～120min；控制搅拌器转速为60～80r/min，避免转速过快破坏好氧吸磷与半短程硝化颗粒污泥；
2)厌氧反应结束后，第一搅拌器(6)停止搅拌，同时气泵(8)开启，通过气体流量计(10)控制DO为1～3mg/L，聚磷菌以氧气为电子受体，以厌氧段合成的PHA为电子供体进行好氧吸磷，同时短程硝化菌进行半短程硝化反应；DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)和NO3 -传感器(17)将采集到的信号传输至PLC控制箱(20)和计算机(21)；
3)计算机(21)实时接收并转化、输出各传感器采集到的信号，在线监测A/O-SBR反应器(2)内的DO浓度、氨氮浓度、亚硝态氮浓度和硝态氮浓度，当亚硝积累率NO2 -/NOx -≤90％时，减小曝气量，控制DO为1.0～1.5mg/L，当亚硝积累率NO2 -/NOx ->90％时，维持现状即可；当氨氮与亚硝态氮质量浓度之比达到1:1～1:1.32时停止曝气，将硝化过程控制在半短程阶段；
4)曝气结束后，气泵(8)关闭，静置沉淀10min后泥水分离，上清液通过第二进水泵(5)注入Anammox-SBR反应器(3)；剩余污泥经排泥阀(13)排出，控制污泥龄10～12d，污泥浓度2500～3000mg/L；
5)上清液注入Anammox-SBR反应器(3)后，第二搅拌器(7)开始搅拌，Anammox菌将其中的氨氮与亚硝态氮经厌氧氨氧化作用转化为氮气去除，控制搅拌器转速为60～80r/min，避免转速过快破坏厌氧氨氧化颗粒污泥；第二NH4 +传感器(18)和第二NO2 -传感器(19)在线采集氨氮和亚硝态氮浓度，当氨氮或亚硝态氮质量浓度小于1mg/L时停止搅拌，反应结束；
6)厌氧氨氧化作用结束后，静置沉淀10min进行泥水分离，上清液经第二排水阀(12)排出，排放的水量等于系统最初的进水量。
以实验室周边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。
实验期间进水水质如下：
实验期间运行参数：
A/O-SBR(有效容积10L)
厌氧阶段：进生活污水8L，控制搅拌器转速为60r/min，DO<0.2mg/L，反应时间90min；
好氧阶段：曝气120～180min，控制DO为1～3mg/L；
排水阶段：静置沉淀10min，排水8L至Anammox-SBR反应器，污泥浓度维持在2500～3000mg/L，污泥龄12d。
Anammox-SBR(有效容积10L)
搅拌阶段：进A/O-SBR反应器反应结束后的排水8L，控制搅拌器转速为60r/min，反应时间210～270min；
静沉阶段：静置沉淀10min，最终排水8L。
在该运行条件下，出水平均COD、NH4 +-N、NO2 --N、NO3 --N、TN、TP分别为35.24、0.72、0.98、4.61、6.63、0.21mg/L，各出水指标均稳定达到一级A标准。
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。
该系统应用好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化理论技术，在最大程度节省碳源与曝气量的同时，采用实时控制，根据实时监测数据，合理调整运行参数，可实现低C/N生活污水氮磷的同步深度去除，应用前景十分广阔。
Claims (2)
1.好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化深度脱氮除磷的双颗粒污泥系统，其特征在于：
包括城市污水原水水箱(1)、A/O-SBR反应器(2)、Anammox-SBR反应器(3)、PLC控制箱(20)、计算机(21)；其中所述城市污水原水水箱(1)通过第一进水泵(4)与A/O-SBR反应器(2)相连接；所述A/O-SBR反应器(2)设有第一搅拌器(6)、气泵(8)、曝气头(9)、气体流量计(10)、第一排水阀(11)、排泥阀(13)、DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)、NO3 -传感器(17)，通过第二进水泵(5)连接Anammox-SBR反应器(3)；所述Anammox-SBR反应器(3)设有第二搅拌器(7)、第二排水阀(12)、第二NH4 +传感器(18)、第二NO2 -传感器(19)；所述PLC控制箱(20)连接DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)、NO3 -传感器(17)、第二NH4 +传感器(18)、第二NO2 -传感器(19)和计算机(21)；所述计算机(21)实时接收并转化、输出各传感器采集到的信号，在线监测A/O-SBR反应器(2)内的DO浓度、氨氮浓度、亚硝态氮和硝态氮浓度以及Anammox-SBR反应器(3)内的氨氮浓度、亚硝态氮浓度。
2.应用权利要求1所述的好氧吸磷与半短程硝化耦合厌氧氨氧化双颗粒污泥系统深度脱氮除磷的方法，其特征在于：
1)城市污水由城市污水原水水箱(1)经第一进水泵(4)进入A/O-SBR反应器(2)，进水结束后，第一搅拌器(6)开始搅拌，进行厌氧释磷反应，控制DO<0.2mg/L，搅拌器转速为60～80r/min，避免转速过快破坏好氧吸磷与半短程硝化颗粒污泥，厌氧反应90～120min；
2)厌氧反应结束后，第一搅拌器(6)停止搅拌，气泵(8)开启，通过气体流量计(10)控制DO为1～3mg/L，进行好氧吸磷与半短程硝化反应；DO传感器(14)、第一NH4 +传感器(15)、第一NO2 -传感器(16)和NO3 -传感器(17)将采集到的信号传输至PLC控制箱(20)和计算机(21)；
3)计算机(21)实时接收并转化、输出各传感器采集到的信号，在线监测A/O-SBR反应器(2)内的DO浓度、氨氮浓度、亚硝态氮浓度和硝态氮浓度，根据监测数据，实时调整运行参数、控制硝化过程，当氨氮与亚硝态氮质量浓度之比为1:1～1:1.32时停止曝气，将硝化控制在半短程阶段；
4)曝气结束后，气泵(8)关闭，静置沉淀10min后泥水分离，上清液通过第二进水泵(5)注入Anammox-SBR反应器(3)；剩余污泥经排泥阀(13)排出，控制污泥龄10～12d，污泥浓度2500～3000mg/L；
5)上清液注入Anammox-SBR反应器(3)后，第二搅拌器(7)开始搅拌，Anammox菌将其中的氨氮与亚硝态氮经厌氧氨氧化作用转化为氮气去除，控制搅拌器转速为60～80r/min，避免转速过快破坏厌氧氨氧化颗粒污泥；第二NH4 +传感器(18)和第二NO2 -传感器(19)在线采集氨氮和亚硝态氮浓度，当氨氮或亚硝态氮质量浓度小于1mg/L时停止搅拌，反应结束；
6)厌氧氨氧化作用结束后，静置沉淀10min进行泥水分离，上清液经第二排水阀(12)排出。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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