CN105967330A - 一种通过控制溶解氧（do）来提高单独脱氮除磷系统中硝化反应的新技术 - Google Patents

一种通过控制溶解氧（do）来提高单独脱氮除磷系统中硝化反应的新技术 Download PDF

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Abstract

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种通过降低溶解氧(DO)浓度，提高硝化反应同时减少生活污水脱氮除磷过程中能量消耗的新工艺。具体为：污水进入序批式反应器后，先后经历前期处理厌氧搅拌‑好氧曝气‑缺氧反应过程；沉淀，排水，在此过程中有一部分污泥在控制游离亚硝酸盐浓度的同时进行污泥回流，排泥以控制污泥浓度；排水结束后，静置。本发明在普通工艺基础上，通过工艺改进形成一种新的氮磷分离去除工艺，通过控制后边的好氧阶段溶解氧浓度，并在好氧阶段加入污泥回流装置，开发出一种在能够实现除磷基础上同时提高硝化反应，从而降低污水处理过程中能量的消化，对我国生活污水的处理和减少资源，具有重要的环境生态意义。

Description

一种通过控制溶解氧(DO)来提高单独脱氮除磷系统中硝化反应的新技术
技术领域
本发明主要涉及到环保技术领域，具体使能够实现除磷基础上同时提高硝化反应，从而降低污水处理过程中能量的消化的新技术的新技术。
技术背景
近些年来，污水处理处理厂的能量消耗以及资源在利用问题得到了大家广泛的关注。对于污水处理厂中，目前主要讨论的是能量利用效率和能量产生技术这两个方面。其中相对于脱氮技术领域中，自养脱氮技术由于其能够消化较少能量，相对于传统的消化反硝化技术来说，自养脱氮在节能资源具有较好的优势。尽管自养脱氮技术在废水厌氧消化处理过程中有广泛的应用，但是在主流自养脱氮技术研究还是比较空缺。
研究表明，自养脱氮主要是由部分硝化反应和厌氧氨氧化过程组成，其中主要作用的微生物是氨氧化微生物(AOB)，AOB在污泥系统中的含量越高对脱氮效率越有利。目前影响主流自养脱氮技术的主要是AOB微生物的低生长率以及在污泥系统中硝酸盐氧化菌(NOB)对厌氧氨氧化菌(AOB)的竞争。由于能源的紧缺，以及国内污水普遍存在碳源不足的问题，自养脱氮技术的成熟越来越重要。考虑到每天生活污水的巨大排放量以及严重的能源紧缺以及自养脱氮技术障碍方面的问题，任何能提高自养脱氮效率，资源再利用的新技术均有明显的生态意义。
研究发现不同的参数(如：pH值，温度，溶解氧浓度，污泥停留时间，自由铵根和游离硝酸盐等)能够影响AOB和NOB的生长动力学。对如何能过通过不同条件实现污泥系统中AOB的比例实现自养脱氮工艺这一棘手问题，国内外研究者展开了大量的研究工作。例如，研究表明，通过控制污水处理过程的溶解氧、pH值、游离亚硝酸盐浓度等方法能够一定程度地提高AOB在污泥系统中的含量。
本发明在普通A/O工艺的基础上加入主流自养脱氮技术的应用的改进，主要是通过对溶解氧的控制，使能够实现除磷基础上同时提高硝化反应，从而降低污水处理过程中能量的消化的新技术的新技术。对我国生活污水的处理，以及现在污水处理厂中资源再利用，具有重要的环境生态意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能够实现除磷基础上同时提高自养硝化反应，从而降低污水处理过程中能量的消化的新技术。
本发明提出的提高自养硝化反应，提高AOB在污泥系统中的比例的新技术的污水处理装置，由三个反应器(4,7,11)，主要有：，进水阀1,6、进水管2,5,18、出水阀19、出水管20、空气压缩机16、流量计15、排泥阀13、排泥管14、搅拌装置3,7,12。
本发明提出的在一种能够实现除磷基础上同时提高自养硝化反应，从而降低污水处理过程中能量的消化的新技术，是在普通A/O厌氧-好氧工艺的基础上，通过工艺改进后得到，提高污泥系统中AOB比例， 实现主流自养脱氮处理技术应用。
本发明的技术方案之一是，该技术工艺流程从前到后由如下6个阶段组成：
(1)、污水首先在反应器3中进行厌氧消除COD及释磷阶段，时间为80-100min；
(2)、沉淀排水排泥阶段，时间为20-40min；
(3)、从反应器3中处理的废水进入反应器7中，并在反应器7中完成反应好氧硝化阶段，时间为170-190min；
(4)、沉淀排水排泥阶段，时间为20-40min；
(5)、从反应器7中沉淀的废水在回流到反应器3中，在反应器3中完成反硝化吸磷阶段80min-100min；
(6)、在运行的过程中反应器7中1/5的污泥进入反应器11中完成部分污泥硝化驯化及回流阶段，反应器驯化时间为14h；
本发明的技术方案之二：
在运行过程中通过控制反应器7中溶解氧的浓度为1.2-1.4ml/L，且控制反应器7中pH为7.3-7.5之间。
本发明的技术方案之三：
在反应器11中驯化污泥用2.08mg/L的游离硝酸盐(FNA)，驯化14h，总驯化时间是6个月，使反应器7在反应系统具有稳定硝化反应。反应器11装置的pH控制在7.1-7.3，温度维持在25℃-27℃。在反应器11中每次完成驯化，从反应器7取出1/5的污泥放进反应器11中进行污泥硝化驯化，把驯化的污泥在回流到反应器7中。
本发明的技术方案之四是，每个周期的运行方法具体步骤如下：
(1)、打开反应器3的进水阀1，污水从进水管2进入反应器主体装置3，待进水完毕后，关闭进水阀1；
(2)、进水完毕后，打开搅拌装置3使反应器中泥水充分混合，搅拌转速为1000-1200r·min-1，厌氧搅拌时间为80-100min；
(3)、厌氧结束后，关闭搅拌装置3，沉淀20-40min，以实现泥水分离；
(4)、反应器4中泥水分离完成后，打开反应器7进水阀6，待反应器3中水全部进入后，关闭进水阀6，打开空气压缩机16，反应器单位体积(m3)的空气流量为1.2-1.4mg/L，好氧曝气时间为170-190min；
(5)、好氧结束后，关闭空气压缩机12结束曝气，沉淀20-40min，以实现泥水分离；
(6)、沉淀结束后，打开进水阀17，使得反应器7中污水进入反应器3中后关闭进水阀17，打开搅拌中装置3，转速控制在1000-1200r·min-1，反应时间为80-100min；
(7)、反应结束后，关闭搅拌装置3，沉淀20-40min，实现泥水分离，打开排水阀19进行排水；
(8)、每次在反应器7好氧结束后，取1/5的污泥放入反应器11中，加入2.08mg/L的FNA，打开搅拌装置12，转速100r·min-1，驯化14h后把污泥回流到反应器7中。
上述运行方法不仅可以显著降低污水中磷含量，而且还能保持良好的脱氮效果，对污泥系统中AOB富集具有良好效果。
附图说明
附图是本发明采用的生活污水处理装置的一种实施例结构示意图。
图中标号：反应器4,8,11，进水阀1,6,9,17、进水管2,5,18,10、出水阀19、出水管20、空气压缩机16、流量计15、排泥阀13、排泥管14、搅拌装置3,7,12。
具体实施例
下面以模拟城市生活污水和实际污水处理厂市政废水的处理为例对本发明加以说明。
实施例1：
分别用普通传统的A/O工艺与上述运行方法在上述运行装置中处理模拟城市生活污水。碳源主要采用乙酸钠，以氯化铵模拟污水中氨氮，以磷酸二氢钾模拟污水中溶解性磷酸盐，进水COD为250-300mg·L-1，TN为25-30mg·L-1，TP为10-14mg·L-1。污泥驯化稳定运行后，结果如下：TN和TP的去除率分别为89.89±1.4％和96.1±0.4％，在污泥反应系统中AOB占20％左右，NOB约有76.4％±0.7％。本发明采用的运行方法结果如下：TN和TP的去除率分别为98.56±0.7％和98.5±0.3％，在最终污泥反应系统中AOB占约78％，NOB约占23.65±0.5％。可见，采用本发明所述的运行方法时，通过控制主流中溶解氧浓度，污泥系统中AOB富集率达到58％，TN去除高出8.56±0.3％，同时TP的去除效果均没有明显影响。
实施例2：
按实施例1所述装置与所述方法分别处理实际污水处理厂市政废水。进水COD为150～170mg·L-1，TN为26.2～36.8mg·L-1，TP为6.7～8.1mg·L-1。稳定运行后，普通序批式多级厌氧-好氧-缺氧工艺结果如下：TN和TP的去除率分别为46.1±2.1％和72.2±3.1％。本发明采用的运行方法结果如下：TN和TP的去除率分别为88.2±2.3％和70.4±0.1％。可见，采用本发明所述的运行方法时，TN的去除率提高了42％左右，同时TP的去除效果均没有明显影响。

Claims (4)

1.一种在能够实现除磷基础上同时提高硝化反应，从而降低污水处理过程中能量的消化的新技术，主要有由三个反应器(4,7,11)，主要有：进水阀1,6、进水管2,5,18、出水阀19、出水管20、空气压缩机16、流量计15、排泥阀13、排泥管14、搅拌装置3,7,12。其特征是，该技术工艺流程从前到后由如下6个阶段组成：
(1)、污水首先在反应器4中进行厌氧消除COD及释磷阶段，时间为80-100min；
(2)、沉淀排水排泥阶段，时间为20-40min；
(3)、从反应器3中处理的废水进入反应器7中，并在反应器7中完成反应好氧硝化阶段，时间为170-190min；
(4)、沉淀排水排泥阶段，时间为20-40min；
(5)、从反应器7中沉淀的废水在回流到反应器3中，在反应器3中完成反硝化吸磷阶段80min-100min；
(6)、在运行的过程中反应器7中1/5的污泥进入反应器11中完成部分污泥硝化驯化及回流阶段，反应器驯化时间为14h。
2.在运行过程中通过控制反应器7中溶解氧的浓度为1.2-1.4ml/L，且控制反应器7中pH为7.3-7.5之间。
3.在反应器11中驯化污泥用2.08mg/L的游离硝酸盐(FNA)，驯化14h，总驯化时间是6个月，使反应器7在反应系统具有稳定硝化反应。反应器11装置的pH控制在7.1-7.3，温度维持在25℃-27℃。在反应器11中每次完成驯化，从反应器7取出1/5的污泥放进反应器11中进行污泥硝化驯化，把驯化的污泥在回流到反应器7中。
4.一种在能够实现除磷基础上同时提高硝化反应，从而降低污水处理过程中能量消化的新技术，采用有三个反应装置(4,8,17)按如下步骤进行：
(1)、打开反应器3的进水阀1，污水从进水管2进入反应器主体装置3，待进水完毕后，关闭进水阀1；
(2)、进水完毕后，打开搅拌装置3使反应器中泥水充分混合，搅拌转速为1000-1200r·min-1，厌氧搅拌时间为80-100min；
(3)、厌氧结束后，关闭搅拌装置3，沉淀20-40min，以实现泥水分离；
(4)、反应器4中泥水分离完成后，打开反应器7进水阀6，待反应器3中水全部进入后，关闭进水阀6，打开空气压缩机16，反应器单位体积(m3)的空气流量为1.2-1.4mg/L，好氧曝气时间为170-190min；
(5)、好氧结束后，关闭空气压缩机12结束曝气，沉淀20-40min，以实现泥水分离；
(6)、沉淀结束后，打开进水阀17，使得反应器7中污水进入反应器3中后关闭进水阀17，打开搅拌中装置3，转速控制在1000-1200r·min-1，反应时间为80-100min；
(7)、反应结束后，关闭搅拌装置3，沉淀20-40min，实现泥水分离，打开排水阀19进行排水；
(8)、每次在反应器7好氧结束后，取1/5的污泥放入反应器11中，加入2.08mg/L的FNA，打开搅拌装置12，转速100r·min-1，驯化14h后把污泥回流到反应器7中。
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