CN105384247A - 一种通过a/o生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法 - Google Patents

一种通过a/o生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法 Download PDF

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Abstract

一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法,属于市政污水处理技术领域。生活污水和回流硝化液首先进入A/O反应器首端,在缺氧区通过固定填料(5)上的反硝化菌进行部分反硝化反应,反应产生的亚硝酸盐和原水中的氨氮通过固定填料(5)上附着的厌氧氨氧化菌进行厌氧氨氧化反应脱氮,然后混合液中剩余的氨氮进入好氧区(4)进行好氧硝化反应,硝化完成后排放。本发明通过控制缺氧区(3)的HRT和硝化液回流比维持部分反硝化产生亚硝积累,并通过长污泥龄的固定填料附着厌氧氨氧化菌,从而进行厌氧氨氧化反应脱氮,更加节省能源和能耗,适合我国低C/N比生活污水同步深度脱氮除磷难的现状。

Description

一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法
技术领域
本发明涉及的一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法,属于污水处理技术领域,是一种实现低C/N的城市生活污水深度脱氮的行之有效的方法。
背景技术
近几十年来,水中氮等营养元素引起的富营养化问题日益严重,成为水污染治理的重点和难点;同时,随着世界各国污水排放标准的不断提高,许多新建、现存及改造的污水处理厂都面临着更严格的氮排放标准,也就是面临着如何使生物脱氮工艺设计、运行更合理化、科学化而达到排放标准的问题。
废水中氮的去除方法有物理法、化学法和生物法三种,而生物法脱氮又被公认为是一种经济、有效和最有发展前途的方法之一。目前,废水的脱氮处理大多采用活性污泥生物处理法。现有的活性污泥法采用的传统硝化反硝化技术存在诸多弊端:比如污泥龄矛盾、碳源竞争矛盾,能耗高,处理效率低等问题;同时,活性污泥法运行过程中,若管理不当极易出现污泥膨胀、污泥解体、污泥上浮及泡沫问题,从而导致处理效果不佳,出水水质不达标;此外,活性污泥法处理生活污水,会产生大量的剩余污泥,目前污泥的处理是一大难题,不仅处理费用高,而且处置不当会引起二次污染。在氮素污染日趋严重以及治理费用不堪重负的双重压力下,世界各国纷纷加大了对生物脱氮的研究力度,研究和开发高效、经济的污水生物脱氮新工艺成为当前研究的核心和热点。
生物膜法是通过附着在填料表面生长和增殖的细菌等微生物,形成膜状活性生物污泥生物膜,利用生物膜降解污水中的营养物质的生物处理方法。与活性污泥法相比,生物膜法具有操作管理方便、运行费用低廉、微生物多样化、微生物量高的特点,对进水的水质与水量变化有着很强的适应能力,克服了活性污泥法中污泥丝状膨胀的缺点,剩余污泥产量低,节省了污泥处理费用。由于微生物固着于填料的表面,生物固体停留时间与水力停留时间无关,因此世代周期长、增值速度较慢的厌氧氨氧化菌、硝化菌等微生物能够在填料上附着生长繁殖,提高处理工艺的硝化和脱氮效果。
从生物脱氮途径【硝化过程:NH4 +→NO2 -→NO3 -;反硝化过程:NO3 -→NO2 -→NO→N2O→N2】上分析,可以发现:通过控制适宜的运行条件,NO2 -积累不仅发生短程硝化过程中,而且在反硝化过程中也能实现NO2 -积累。已有研究表明:相对于短程硝化而言,部分反硝化(NO3 -还原过程控制在NO2 -阶段)不受DO的影响,更容易稳定的实现较高的NO2 -积累,并且反应过程控制简单,而且在实际污水处理反硝化过程中NO2 -积累的出现十分普遍,特别在处理低C/N比生活污水的反硝化过程中更容易发生,利用缺氧区部分反硝化产生的亚硝和原水中的氨氮进行厌氧氨氧化反应,相对于全程反硝化节省了碳源,且减少了进入到好氧区混合液中氨氮浓度,减少了硝化作用氨氮去除量,进一步节省能源。本发明将部分反硝化耦合厌氧氨氧化技术应用到生物膜法工艺中,充分结合了两者的优点,在节能降耗的同时,实现了深度脱氮。
发明内容
本发明提供的是一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法,此发明解决了原水碳源不足、污泥处置费用高等问题,在节能降耗的同时,实现了深度脱氮。
所用装置主要包括原水水箱(1)和A/O反应器(10);其中A/O反应器(10)依次设有缺氧区(3)和好氧区(4);缺氧区(3)放置有固定填料(5),填料填充率为30~45%,好氧区(4)放置有悬浮填料(6),填充率为30~45%;并且固定填料(5)和悬浮填料(6)均采用直径为25~50mm聚丙烯空心环,其密度为0.98~1.00g/cm3,孔隙率为94~96%;
在固定填料(5)上同时富集生长反硝化菌和厌氧氨氧化菌,悬浮填料(4)富集生长硝化菌。其方法为:生活污水和回流硝化液首先进入A/O反应器首端,在缺氧区(3)通过固定填料(5)上的反硝化菌进行部分反硝化反应,反应产生的亚硝酸盐和原水中的氨氮通过固定填料(5)上附着的厌氧氨氧化菌进行厌氧氨氧化反应脱氮,然后混合液中剩余的氨氮进入好氧区(4)进行好氧硝化反应,硝化完成后排放。
本发明提供的是一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)生活污水由原水水箱(1)通过进水泵(2)进入A/O反应器(10)缺氧区(3),在固定填料(5)附着的反硝化菌的作用下,与通过回流泵(5)回流的硝化液充分混合,利用生活污水原水中含有的碳源进行反硝化反应,并通过控制生活污水原水中的有机物浓度(C/N比在2.5~3之间)和缺氧区水力停留时间(HRT=2h)将NO3 --N还原控制在还原为NO2 --N阶段,实现部分反硝化;
2)缺氧区(3)固定填料(5)上附着的反硝化菌部分反硝化作用产生的亚硝酸盐NO2 --N同时与原水中的氨氮在固定填料(5)上附着的厌氧氨氧化菌作用下继续进行厌氧氨氧化反应脱氮,NO2 --N和氨氮被还原为氮气后释放到空气中,反应完全后混合液进入A/O反应器(10)的好氧区。
3)混合液中剩余的氨氮在A/O反应器(10)的好氧区(4)通过悬浮填料(6)上富集生长的硝化菌发生硝化反应,通过曝气泵(8)和曝气头(7)控制A/O反应器(10)好氧区(4)的DO在2~4mg/L范围内,硝化反应完成后出水排放。
4)通过进水泵(2)控制A/O反应器(10)整体水力停留时间HRT为6h,并通过A/O反应器(10)中的隔板,使缺氧区(3)与好氧区(4)容积比为1:2,从而使缺氧区(3)水力停留时间HRT为2h,好氧区(4)水力停留时间HRT为4h。
本发明提供的一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法,具有以下四个优点:
(1)采用部分反硝化耦合厌氧氨氧化技术,节省碳源和能源;
(2)采用生物膜法,克服了活性污泥法中污泥丝状膨胀的缺点,运行管理更加灵活方便,便于推广应用;
(3)采用生物膜工艺,不产生剩余污泥,节省污泥处理费用,而且解决了污泥处理难得问题,不会产生二次污染;
(4)适合低C/N比生活污水,实现深度脱氮;
附图说明
附图1为A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的装置
图1中:1-原水水箱,2-进水泵,3-缺氧区,4-好氧区,5-固定填料,6-悬浮调料,7-曝气头,8-曝气泵,9-回流泵,10-A/O反应器;
具体实施方式
结合附图详细说明本发明的实施方案。A/O反应器(10)总体积为50L,总有效体积为35L,并设有9个格,其中前4格为放置有固定填料(5)的缺氧区(3),填料填充率为30~45%,后5格为放置有悬浮填料(6)的好氧区(4),填充率为30~45%;
1)生活污水由原水水箱(1)通过进水泵(2)进入A/O反应器(10)缺氧区(3),在固定填料(5)附着的反硝化菌的作用下,与通过回流泵(5)回流的硝化液充分混合,利用生活污水原水中含有的碳源进行反硝化反应,并通过控制生活污水原水中的有机物浓度(C/N比在2.5~3之间)和缺氧区水力停留时间(HRT=2h)将NO3 --N还原控制在还原为NO2 --N阶段,实现部分反硝化;
2)缺氧区(3)固定填料(5)上附着的反硝化菌部分反硝化作用产生的亚硝酸盐NO2 --N同时与原水中的氨氮在固定填料(5)上附着的厌氧氨氧化菌作用下继续进行厌氧氨氧化反应脱氮,NO2 --N和氨氮被还原为氮气后释放到空气中,反应完全后混合液进入A/O反应器(10)的好氧区。通过进水泵(2)控制A/O反应器(10)整体水力停留时间HRT为6h,并通过A/O反应器(10)中的隔板,使缺氧区(3)与好氧区(4)容积比为1:2,从而使缺氧区(3)水力停留时间HRT为2h,好氧区(4)水力停留时间HRT为4h。
3)混合液中剩余的氨氮在A/O反应器(10)的好氧区(4)通过悬浮填料(6)上富集生长的硝化菌发生硝化反应,通过曝气泵(8)和曝气头(7)控制A/O反应器(10)好氧区(4)的DO在2~4mg/L范围内,硝化反应完成后出水排放。
以北京某高校家属区生活污水为处理对象,考察了此系统的脱氮性能。实验期间进出水水质和运行参数如下(平均值):
项目名称 COD(mg/L) BOD(mg/L) NH3-N(mg/L) TN(mg/L)
进水水质 248.6 124.9 52.29 58.59
出水水质 34..73 3.4 0.37 12.43
去除率(%) 86.03% 97.3% 99.29% 78.78%
实验期间出水COD、BOD、NH3-N、TN等技术指标均稳定达到国家一级A标准。
以上内容是结合具体的实验实施方式对本发明所做的进一步详细说明,便于该领域技术人员更好地理解和应用本发明,不能认为本发明的具体实施只限于这些说明,因此该领域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)

1.一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法,其特征在于:所用装置主要包括原水水箱(1)和A/O反应器(10);其中A/O反应器(10)依次设有缺氧区(3)和好氧区(4);缺氧区(3)放置有固定填料(5),填料填充率为30~45%,好氧区(4)放置有悬浮填料(6),填充率为30~45%;并且固定填料(5)和悬浮填料(6)均采用直径为25~50mm聚丙烯空心环,其密度为0.98~1.00g/cm3,孔隙率为94~96%。
2.根据权利要求1所述的一种通过A/O生物膜工艺实现部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)生活污水由原水水箱(1)通过进水泵(2)进入A/O反应器(10)缺氧区(3),在固定填料(5)附着的反硝化菌的作用下,与通过回流泵(5)回流的硝化液充分混合,利用生活污水原水中含有的碳源进行反硝化反应,并通过控制生活污水原水中的C/N比在2.5~3之间和缺氧区水力停留时间HRT=2h,将NO3 --N还原控制在还原为NO2 --N阶段,实现部分反硝化;
2)缺氧区(3)固定填料(5)上附着的反硝化菌部分反硝化作用产生的亚硝酸盐NO2 --N同时与原水中的氨氮在固定填料(5)上附着的厌氧氨氧化菌作用下继续进行厌氧氨氧化反应脱氮,NO2 --N和氨氮被还原为氮气后释放到空气中,反应完全后混合液进入A/O反应器(10)的好氧区;
3)混合液中剩余的氨氮在A/O反应器(10)的好氧区(4)通过悬浮填料(6)上富集生长的硝化菌发生硝化反应,通过曝气泵(8)和曝气头(7)控制A/O反应器(10)好氧区(4)的DO在2~4mg/L范围内,硝化反应完成后出水排放;
4)通过进水泵(2)控制A/O反应器(10)整体水力停留时间HRT为6h,并通过A/O反应器(10)中的隔板,使缺氧区(3)与好氧区(4)容积比为1:2,从而使缺氧区(3)水力停留时间HRT为2h,好氧区(4)水力停留时间HRT为4h。
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