CN105712584A - 分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮方法与装置 - Google Patents

分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮方法与装置 Download PDF

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Abstract

分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮方法与装置属于污水生物处理领域。该装置主要由城市污水原水箱、养殖场沼液废水原水箱、第一中间水箱、生物吸附反应器、除有机物反应器、第二中间水箱、分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器组成。城市污水和养殖场沼液废水按比例混合后进入第一中间水箱，之后进入生物吸附反应器将水中的部分有机物吸附至活性污泥中，通过排出剩余污泥实现资源再利用。再进入除有机物反应器去除大部分的剩余有机物。随后进入第二中间水箱，然后进入分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器。整个系统氨氮去除率高效果好，能耗低，且同步处理了两种废水。

Description

分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮方法与装置
技术领域
本发明涉及一种分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮方法与装置，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
我国经济技术不断进步，人民生活水平不断提高，对净水的需求量也逐渐增加。然而水体富营养化日益严重，引发了大量的水华、赤潮现象，严重影响了人们的日常生活，也给工业、农业造成了很大的直接和间接经济损失。富营养化主要由排入水体的氮磷过剩引起。由此看来污水的脱氮除磷越来越显得重要。
污水处理常面临的废水有两类。一些养殖场废水具有氨氮含量高，有机污染物含量高的特点，这种高氨氮废水的脱氮问题一直是世界水处理界研究和讨论的重点难点。而城市生活污水恰好与之相反，氨氮和有机污染物含量较低。如何恰当处理这两类废水是新工艺需要解决的问题之一。
目前短程硝化与厌氧氨氧化等新型活性污泥法脱氮工艺能够节省曝气能耗，且无需投加外碳源，节省了大量能源，因此受到了大家的热捧。但厌氧氨氧化反应在高氨氮条件下才容易启动，给其应用造成了很大的制约。若能按比例同步处理上述两种废水，则可以达到厌氧氨氧化的进水要求，节省很多前续处理步骤。
发明内容
本发明利用部分短程硝化与厌氧氨氧化相结合的工艺合并处理养殖场沼液废水和城市污水，通过恰当的比例混合两种废水，很容易达到部分短程硝化厌氧氨氧化的进水要求，同时同步处理了两种废水，经济方便。
本发明的目的是通过以下方案解决的：
分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮装置，其特征在于：包括依次连接的城市污水原水箱(1)、养殖场沼液废水原水箱(2)、第一中间水箱(3)、生物吸附反应器(4)、除有机物反应器(5)、第二中间水箱(6)、分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)；其中城市污水原水箱(1)设有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；养殖场沼液废水原水箱(2)设有第二溢流管(2.1)和第二放空管(2.2)；城市污水原水箱(1)和养殖场沼液废水原水箱(2)通过进水泵与第一中间水箱(3)进水管相连接；第一中间水箱(3)设有第三溢流管(3.1)和第三放空管(3.2)；第一中间水箱(3)通过进水泵与生物吸附反应器(4)的进水管相连接；生物吸附反应器设有第一排泥管阀(4.1)、空压机(4.2)、气体流量计(4.3)、气量调节阀(4.4)和曝气头(4.6)；生物吸附反应器(4)通过进水泵与除有机物反应器(5)相连接；除有机物反应器设有曝气头(5.1)、第二排泥管阀(5.2)、气量调节阀(5.3)、搅拌器(5.4)；除有机物反应器(5)通过进水泵与第二中间水箱(6)相连接；第二中间水箱(6)设有第四溢流管(6.1)和第四放空管(6.2)；部分短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)通过进水泵与第二中间水箱连接，共分为六个格室，水流下进上出，格室间用孔径200-300微米的膜相连接；格室从上至下依次为缺氧区、好氧区、缺氧区、好氧区、缺氧区、好氧区，好氧区填充悬浮填料(7.6)，填料填充比为20％-30％，缺氧区填充海绵填料(7.9)，填料填充比为50％；最上方的缺氧区上面设置三相分离器，三相分离器上设有集气罩(7.1)、出水口(7.7)；好氧区设有空压机(7.2)、气体流量计(7.3)、气量调节阀(7.4)和曝气头(7.5)。
装置的处理流程为：城市污水和养殖场沼液废水原水箱按比例混合后进入中间水箱，混匀后进入生物吸附反应器，通过活性污泥吸附作用将水中的有机物吸附至活性污泥，从而将水中有机物富集至污泥中，收集起来达到资源回收的目的。而后进入除有机物反应器去除剩余的有机物，后采用下进上出的方式进入分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器，首先进入好氧格，将部分氨氮转化为亚硝态氮，再进入缺氧格，将转化的亚硝态氮与未转化的氨氮转化为氮气和硝态氮，然后再进入下一好氧格，重复上述反应，直到进入最后一个缺氧格，将转化的亚硝态氮与未转化的氨氮转化为氮气和硝态氮，达到脱氮效果。
分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮方法与装置，其特征包括以下内容：
1)控制中间水箱(3)NH4 +-N和COD浓度：城市生活污水NH4 +-N浓度为60-90mg/L，COD为156-320mg/L，养殖场沼液废水NH4 +-N浓度为800-1000mg/L，COD为8000-10000mg/L，通过控制比例使混合后NH4 +-N为250-350mg/L，COD浓度为1000-1500mg/L。
2)启动生物吸附反应器(4)：接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器(4)，使污泥浓度达到2-3g/L；用配比后的中间水箱(3)作为进水，DO浓度控制在0.4-0.8mg/L，污泥龄控制在2d。
3)启动除有机物反应器(5)：接种城市污水厂活性污泥投加至除有机物反应器(5)，使污泥浓度达到3-4g/L；将生物吸附反应器(4)的出水作为进水，DO浓度控制在2.5-3mg/L，污泥龄10-12d；待出水COD去除率达90％以上，则除有机物反应器启动成功。
4)启动分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)：首先，在三个有悬浮填料的好氧格接种短程硝化污泥，使其附着在悬浮填料上。将第二中间水箱(6)的出水自下而上进入只接种短程硝化污泥的部分短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)，HRT为8h，DO浓度为0.5-1.0mg/L，pH为7.0-8.0，温度25℃，待其出水NO2 --N的积累率达90％以上后缩短HRT为4h，当出水浓度NH4 +-N/NO2 --N的值稳定在1.0-1.2，则半短程启动成功。半短程启动成功后，在剩余的三个缺氧格接种厌氧氨氧化污泥，使其附着在海绵填料上。pH为7.0-8.5，温度30℃。当整体的分段部分硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)的出水NH4 +-N与NO2 --N浓度低于10mg/L且大于0.5mg/L并维持10d以上，则分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器启动成功。
5)当生物吸附反应器(4)、除有机物反应器(5)与分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)启动成功后，将二者通过第二中间水箱(5)连接起来，系统出水的NH4 +-N去除率达95％以上后，则系统启动成功。
系统启动成功后开始运行，运行参数如下：生物吸附反应器污泥浓度2-3g/L，DO浓度0.4-0.8mg/L，污泥龄2d；除有机物反应器污泥浓度3-4g/L，DO浓度2.5-3mg/L，污泥龄10-12d；分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器的好氧格HRT为4h，DO浓度0.5-1.0mg/L，pH为7.0-8.0，温度25℃；缺氧格pH为7.0-8.5，温度30℃。
本发明分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理城市污水与养殖场沼液废水的脱氮方法与装置，具有以下优势：
1)将城市污水与养殖场沼液废水混合，使氨氮浓度适宜，达到短程硝化厌氧氨氧化进水的最适范围；
2)将两种不同类型污水中的有机物通过生物吸附作用富集至污泥中，这样随后可以将富含有机物的活性污泥通过厌氧发酵产甲烷产酸，节省了能源同时又提高了污水能量回收率，防止了资源浪费；
3)主要工艺无污泥回流，操作简单；同时主流脱氮工艺为低溶解氧短程硝化厌氧氨氧化，节约能源，无需外加碳源。
附图说明
图1为本发明分段部分短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮装置结构示意图。
1为城市污水原水箱、2为养殖场沼液废水原水箱、3为第一中间水箱、4为生物吸附反应器、5为除有机物反应器、6为第二中间水箱、7为分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器。1.1为第一溢流管，1.2为第一放空管，1.3为城市污水原水箱进水泵。2.1为第二溢流管，2.2为第二放空管，2.3为养殖场沼液废水原水箱进水泵。3.1为第三溢流管，3.2为第三放空管。4.1为生物吸附反应器排泥管，4.2为空压机，4.3为气体流量计，4.4为气量调节阀，4.5为生物吸附反应器进水泵，4.6为曝气头。5.1为除有机物反应器排泥管，5.2为曝气头，5.3为搅拌器，5.4为除有机物反应器进水泵。6.1为第四溢流管，6.2为第四放空管，6.3为第二中间水箱进水泵。7.1为三相分离器集气罩，7.2为空压机，7.3为气体流量计，7.4为气量调节阀，7.5为曝气头，7.6为悬浮填料，7.7为排水管，7.8为分段部分短程硝化合并厌氧氨氧化反应器进水泵，7.9为海绵填料。
具体实施方式
下面结合附图和实施对本发明做进一步说明：分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮装置，其特征在于：包括依次连接的城市污水原水箱(1)、养殖场沼液废水原水箱(2)、第一中间水箱(3)、生物吸附反应器(4)、除有机物反应器(5)、第二中间水箱(6)、分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)；其中城市污水原水箱(1)设有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；养殖场沼液废水原水箱(2)设有第二溢流管(2.1)和第二放空管(2.2)；城市污水原水箱(1)和养殖场沼液废水原水箱(2)通过进水泵与第一中间水箱(3)进水管相连接；第一中间水箱(3)设有第三溢流管(3.1)和第三放空管(3.2)；第一中间水箱(3)通过进水泵与生物吸附反应器(4)的进水管相连接；生物吸附反应器设有第一排泥管阀(4.1)、空压机(4.2)、气体流量计(4.3)、气量调节阀(4.4)和曝气头(4.6)；生物吸附反应器(4)通过进水泵与除有机物反应器(5)相连接；除有机物反应器设有曝气头(5.1)、第二排泥管阀(5.2)、气量调节阀(5.3)、搅拌器(5.4)；除有机物反应器(5)通过进水泵与第二中间水箱(6)相连接；第二中间水箱(6)设有第四溢流管(6.1)和第四放空管(6.2)；部分短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)通过进水泵与第二中间水箱连接，共分为六个格室，水流下进上出，格室间用孔径200-300微米的膜相连接；格室从上至下依次为缺氧区、好氧区、缺氧区、好氧区、缺氧区、好氧区，好氧区填充悬浮填料(7.6)，填料填充比为20％-30％，缺氧区填充海绵填料(7.9)，填料填充比为50％；最上方的缺氧区上面设置三相分离器，三相分离器上设有集气罩(7.1)、出水口(7.7)；好氧区设有空压机(7.2)、气体流量计(7.3)、气量调节阀(7.4)和曝气头(7.5)。实验采用北京某大学家属区化粪池生活污水，水质如下：NH4 +-N浓度为60-90mg/L，COD为156-320mg/L， 实验用某养殖场沼液废水水质如下：NH4 +-N浓度为800-1000mg/L，COD为8000-10000mg/L。
具体操作如下：
1)控制中间水箱(3)NH4 +-N和COD浓度：城市生活污水NH4 +-N浓度为60-90mg/L，COD为156-320mg/L，养殖场沼液废水NH4 +-N浓度为800-1000mg/L，COD为8000-10000mg/L，通过控制比例使混合后NH4 +-N为250-350mg/L，COD浓度为1000-1500mg/L。
2)启动生物吸附反应器(4)：接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器(4)，使污泥浓度达到2-3g/L；用配比后的中间水箱(3)作为进水，DO浓度控制在0.4-0.8mg/L，污泥龄控制在2d。
3)启动除有机物反应器(5)：接种城市污水厂活性污泥投加至除有机物反应器(5)，使污泥浓度达到3-4g/L；将生物吸附反应器(4)的出水作为进水，DO浓度控制在2.5-3mg/L，污泥龄10d；待出水COD去除率达90％以上，则除有机物反应器启动成功。
4)启动分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)：首先，在三个有30％悬浮填料的好氧格接种短程硝化污泥，使其附着在悬浮填料上。将第二中间水箱(6)的出水自下而上进入只接种短程硝化污泥的部分短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)，HRT为8h，DO浓度为0.5-1.0mg/L，pH为7.0-8.0，温度25℃，待其出水NO2 --N的积累率达90％以上后缩短HRT为4h，当出水浓度NH4 +-N/NO2 --N的值稳定在1.0-1.2，则半短程启动成功。半短程启动成功后，在剩余的三个有50％海绵填料的缺氧格接种厌氧氨氧化污泥，使其附着在海绵填料上。pH为7.0-8.5，温度30℃。当整体的分段部分硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)的出水NH4 +-N与NO2 --N浓度低于10mg/L且大于0.5mg/L并维持10d以上，则分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器启动成功。
5)当生物吸附反应器(4)、除有机物反应器(5)与分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)启动成功后，将二者通过第二中间水箱(5)连接起来，系统出水的NH4 +-N去除率达95％以上后，则系统启动成功。
系统启动成功后开始运行，运行参数如下：生物吸附反应器污泥浓度2-3g/L，DO浓度0.4-0.8mg/L，污泥龄2d；除有机物反应器污泥浓度3-4g/L，DO浓度2.5-3mg/L，污泥龄10d；分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器的好氧格HRT为4h，DO浓度0.5-1.0mg/L，pH为7.0-8.0，温度25℃；缺氧格pH为7.0-8.5，温度30℃。
稳定运行的实验结果表明，除有机物反应器出水COD浓度为50-75mg/L，达到95％的去除率；系统出水NH4 +-N浓度1-10mg/L，NO2 --N浓度为0-1.5mg/L，NO3 --N浓度20-35mg/L，NH4 +-N去除率达到95％以上。且主要的反应器——短程硝化合并厌氧氨氧化反应器实现了低溶解氧反应，节约了能源。

Claims (2)

1.分段短程硝化合并厌氧氨氧化同步处理养殖场沼液废水与城市污水的脱氮装置，其特征在于：包括依次连接的城市污水原水箱(1)、养殖场沼液废水原水箱(2)、第一中间水箱(3)、生物吸附反应器(4)、除有机物反应器(5)、第二中间水箱(6)、分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)；其中城市污水原水箱(1)设有第一溢流管(1.1)和第一放空管(1.2)；养殖场沼液废水原水箱(2)设有第二溢流管(2.1)和第二放空管(2.2)；城市污水原水箱(1)和养殖场沼液废水原水箱(2)通过进水泵与第一中间水箱(3)进水管相连接；第一中间水箱(3)设有第三溢流管(3.1)和第三放空管(3.2)；第一中间水箱(3)通过进水泵与生物吸附反应器(4)的进水管相连接；生物吸附反应器设有第一排泥管阀(4.1)、空压机(4.2)、气体流量计(4.3)、气量调节阀(4.4)和曝气头(4.6)；生物吸附反应器(4)通过进水泵与除有机物反应器(5)相连接；除有机物反应器设有曝气头(5.1)、第二排泥管阀(5.2)、气量调节阀(5.3)、搅拌器(5.4)；除有机物反应器(5)通过进水泵与第二中间水箱(6)相连接；第二中间水箱(6)设有第四溢流管(6.1)和第四放空管(6.2)；部分短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)通过进水泵与第二中间水箱连接，共分为六个格室，水流下进上出，格室间用孔径200-300微米的膜相连接；格室从上至下依次为缺氧区、好氧区、缺氧区、好氧区、缺氧区、好氧区，好氧区填充悬浮填料(7.6)，填料填充比为20％-30％，缺氧区填充海绵填料(7.9)，填料填充比为50％；最上方的缺氧区上面设置三相分离器，三相分离器上设有集气罩(7.1)、出水口(7.7)；好氧区设有空压机(7.2)、气体流量计(7.3)、气量调节阀(7.4)和曝气头(7.5)。
2.应用如权利要求1所述装置实现污水自养生物脱氮方法，其特征在于步骤如下：
1)控制中间水箱(3)NH4 +-N和COD浓度：城市生活污水NH4 +-N浓度为60-90mg/L，COD为156-320mg/L，养殖场沼液废水NH4 +-N浓度为800-1000mg/L，COD为8000-10000mg/L，通过控制比例使混合后NH4 +-N为250-350mg/L，COD浓度为1000-1500mg/L；
2)启动生物吸附反应器(4)：接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器(4)，使污泥浓度达到2-3g/L；用配比后的中间水箱(3)作为进水，DO浓度控制在0.4-0.8mg/L，污泥龄控制在2d；
3)启动除有机物反应器(5)：接种城市污水厂活性污泥投加至除有机物反应器(5)，使污泥浓度达到3-4g/L；将生物吸附反应器(4)的出水作为进水，DO浓度控制在2.5-3mg/L，污泥龄10-12d；待出水COD去除率达90％以上，则除有机物反应器启动成功；
4)启动分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)：首先，在三个有悬浮填料的好氧格接种短程硝化污泥，使其附着在悬浮填料上；将第二中间水箱(6)的出水自下而上进入只接种短程硝化污泥的部分短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)，HRT为8h，DO浓度为0.5-1.0mg/L，pH为7.0-8.0，温度25℃，待其出水NO2 --N的积累率达90％以上后缩短HRT为4h，当出水浓度NH4 +-N/NO2 --N的值稳定在1.0-1.2，则半短程启动成功；半短程启动成功后，在剩余的三个缺氧格接种厌氧氨氧化污泥，使其附着在海绵填料上；pH为7.0-8.5，温度30℃；当整体的分段部分硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)的出水NH4 +-N与NO2 --N浓度低于10mg/L且大于0.5mg/L并维持10d以上，则分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器启动成功；
5)当生物吸附反应器(4)、除有机物反应器(5)与分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器(7)启动成功后，将二者通过第二中间水箱(5)连接起来，系统出水的NH4 +-N去除率达95％以上后，则系统启动成功；
系统启动成功后开始运行，运行参数如下：生物吸附反应器污泥浓度2-3g/L，DO浓度0.4-0.8mg/L，污泥龄2d；除有机物反应器污泥浓度3-4g/L，DO浓度2.5-3mg/L，污泥龄10-12d；分段短程硝化合并厌氧氨氧化反应器的好氧格HRT为4h，DO浓度0.5-1.0mg/L，pH为7.0-8.0，温度25℃；缺氧格pH为7.0-8.5，温度30℃。
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