CN106830324A - 一种分段进水a2/o工艺强化生物脱氮除磷的装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种分段进水A²/O工艺强化生物脱氮除磷的装置与方法属于污水处理领域。装置由原水箱(1)、分段进水A²/O池(6)、二沉池(14)顺序连接组成。本方法通过在缺氧区投加挂好厌氧氨氧化菌的填料、控制原水C/N比和缺氧区的平均水力停留时间来实现厌氧区(8)释磷，好氧区(10)吸磷以及第一缺氧区(9)填料上的厌氧氨氧化菌利用硝化液回流中的硝态氮和进水氨氮进行短程反硝化厌氧氨氧化反应脱氮；控制第一好氧区(10)的溶解氧实现半短程硝化，为第二缺氧区(11)发生以亚硝为底物的反硝化以及厌氧氨氧化反应提供底物亚硝，所需氨氮由半短程硝化剩余氨氮和第二段进水提供，好氧区(12)发生全程硝化反应及好氧吸磷反应，实现市政污水的脱氮除磷。

Description

一种分段进水A2/O工艺强化生物脱氮除磷的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种分段进水A²/O工艺强化生物脱氮除磷的方法，属于污水处理领域，适用于城市污水深度脱氮、利于水厂节能降耗。

背景技术

由于化粪池技术的使用，使城镇污水C/N比相对较低，厌氧释磷和反硝化脱氮的碳源不足，大多数城市污水处理厂不能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，关键在于出水TN无法稳定达标。

厌氧氨氧化技术作为新兴的生物脱氮技术，正越来越受到大家的关注。虽然厌氧氨氧化已经成功应用于高氨氮废水，但城市污水中应用厌氧氨氧化技术还有很大的空间，成功应用于污水处理厂必将对节能降耗有重要意义。厌氧氨氧化技术具有以下优点：(1)与传统工艺相比，节约60％的动力费用消耗；(2)自养脱氮，以二氧化碳为无机碳源，不产生N₂O，减少温室气体排放；(3)无需外加碳源，节约成本，并降低二次污染的风险；(4)污泥产率低，降低了污泥处理处置费用。

发明内容

一种分段进水A²/O工艺强化生物脱氮除磷的装置，其特征在于：所用装置包括原水箱(1)、分段进水A²/O池(6)、二沉池(14)；分段进水A²/O池(6)包括依次相互连接的厌氧区(8)、第一缺氧区(9)、第一好氧区(10)、第二缺氧区(11)和第二好氧区(12)，原水箱(1)经由进水泵(2)分别与厌氧区(8)、第二缺氧区(11)连接，第二好氧区(12)与二沉池(14)通过管道(13)连接；二沉池污泥回流和排泥分别通过污泥回流控制闸阀(23)、污泥排泥闸阀(24)控制，污泥回流至首段厌氧区(8)，硝化液经回流泵(21)回流到第一缺氧段(9)；第一好氧区(10)、第二好氧区(12)的曝气量通过鼓风机(20)、电磁阀(18)、转子流量计(19)控制，并经微孔曝气头(17)曝气；第一缺氧区(9)和第二缺氧区(11)挂有填料(16)，均采用直径为25mm的聚乙烯填料，填充比为25％-30％；厌氧区(8)、第一缺氧区(9)、第二缺氧区(11)内安装搅拌器(7)。

一种分段进水A²/O工艺强化生物脱氮除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)原水由原水箱(1)经进水泵(2)进入分段进水A²/O池(6)，经进水干管(3)和第一进水控制闸阀(4)、第二进水控制阀(5)分别进入厌氧区(8)和第二缺氧区(11)，两段进水占原水总体积的分别为60％，40％；好氧区(12)的硝化液经回流泵(21)回流到第一缺氧区(9)，进行短程反硝化厌氧氨氧化脱氮，来自二沉池(14)的污泥通过回流泵(22)被回流到厌氧区(8)，反硝化菌利用原水中的碳源进行反硝化，同时聚磷菌在厌氧区(8)内利用原水中提供的挥发性脂肪酸合成内碳源，同时释磷。

2)混合液从厌氧区(8)进入第一缺氧区(9)，此时低C/N比下，利用原水中的部分COD使硝化液回流中的硝态氮发生短程反硝化反应产生亚硝态氮，为填料上的厌氧氨氧化菌提供底物亚硝态氮，并利用进水氨氮进行厌氧氨氧化脱氮；原水中COD在第一缺氧区(9)内几乎消耗完全。

3)混合液从第一缺氧区(9)流入第一好氧区(10)，在好养条件下发生反应，聚磷菌以PHAs为电子供体，以氧气为电子受体，进行好氧吸磷，去除混合液中剩余的磷；同时发生半短程硝化反应(即部分氨氮转化为亚硝态氮)，氨氧化菌AOB在好氧条件下将部分氨氮转化为亚硝酸盐氮，为厌氧氨氧化反应提供限制性底物。

4)含亚硝酸态氮和部分氨氮的混合液由第一好氧区(10)流入第二缺氧区(11)，该缺氧区悬浮填料上的厌氧氨氧化菌利用40％进水中的氨氮和和第一好氧区(10)剩余的氨氮与第一好氧区(10)产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化脱氮，并发生以亚硝为底物的反硝化脱氮。

5)混合液从第二缺氧区(11)流入第二好氧区(12)，在第二好氧区(12)中发生好氧吸磷反应和全程硝化反应，并将第二缺氧区(11)没反应完的亚硝态氮氧化为硝氮。

6)混合液从第二好氧区(12)经出水管(13)进入二沉池(14)，停留时间2-3h，从而实现泥水分离，回流污泥经回流泵(22)打回到厌氧区(8)首段，硝化液经回流泵(21)打回到第一缺氧区(9)；出水通过溢流堰经出水口(15)排放。

在分段进水A²/O工艺中，厌氧区(8)的功能主要是厌氧释磷和利用污泥回流中的硝态氮进行反硝化脱氮，第一缺氧区(9)的主要功能是利用硝化液回流中的硝态氮进行短程反硝化厌氧氨氧化脱氮，第二缺氧区(11)的主要功能是进行以亚硝为底物的反硝化脱氮及厌氧氨氧化脱氮，储存小分子有机物发生释磷，第一好氧区(10)的功能是去除混合液中的COD、好氧吸磷、进行半短程硝化反应(即部分氨氮转化为亚硝态氮)，第二好氧区(12)的功能是去除混合液的COD、好氧吸磷、进行全程硝化反应；本方法需控制原水C/N比和缺氧区的平均水力停留时间HRT来实现第一缺氧区(9)短程反硝化厌氧氨氧化，形成亚硝的积累，为厌氧氨氧化菌提供反应底物；控制第一好氧区(10)的溶解氧来实现半短程硝化，为第二缺氧区(11)实现厌氧氨氧化提供限制性底物亚硝态氮；在第一缺氧区(9)、第二缺氧区(11)投加直径25mm聚乙烯填料为厌氧氨氧化菌提供生长载体，改变分段进水A²/O工艺中缺氧区的功能：第一缺氧区(9)利用回流的硝态氮进行短程反硝化厌氧氨氧化反应，原水中提供厌氧氨氧化所需的氨氮，第一缺氧区(9)悬浮填料上的厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化脱氮；第二缺氧区(11)发生以亚硝为底物的反硝化反应以及厌氧氨氧化反应，半短程硝化所剩余氨氮与第二段所进原水中提供所需氨氮，第一好氧区(10)发生半短程硝化反应(即部分氨氮转化为亚硝态氮)提供亚硝态氮和部分氨氮给第二缺氧区(11)，该缺氧区内悬浮填料上的厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝态氮发生厌氧氨氧化脱氮，最终实现市政污水的脱氮除磷。

一种分段进水A²/O工艺强化生物脱氮除磷的装置与方法，与A²/O工艺相比具有以下优势：1)节省曝气量，节省碳源投加量；2)短程硝化厌氧氨氧化、短程反硝化厌氧氨氧化反应过程为部分自养脱氮，所以污泥产量会有所降低，有利于降低污泥处置费用，节能降耗。

附图说明

图1为一种分段进水A²/O工艺强化生物脱氮除磷的装置。

图1中：1-原水箱；2-进水泵；3-进水干管；4-第一进水控制闸阀；5-第二进水控制闸阀；6-分段进水A²/O；7-搅拌器；8-厌氧区；9-第一缺氧区；10-第一好氧区；11-第二缺氧区；12-第二好氧区；13-出水管；14-二沉池；15-出水口；16-聚乙烯悬浮填料；17-微孔曝气头；18-电磁阀；19-转子流量计；20-鼓风机；21-硝化液回流泵；22-污泥回流泵；23-污泥回流控制闸阀；24-污泥排泥闸阀。

具体实施方式

结合图1，详细说明本发明的实施方案：

1)原水由原水箱(1)经进水泵(2)进入分段进水A²/O池(6)，经进水干管(3)和控制闸阀(4)(5)分别进入厌氧区(8)和第二缺氧区(11)，两段进水占原水总量的体积分别为60％，40％；好氧区(12)的硝化液经回流泵(21)回流到第一缺氧区(9)，进行短程反硝化厌氧氨氧化脱氮，来自二沉池(14)的污泥通过回流泵(22)被回流到厌氧区(8)，反硝化菌利用原水中的碳源进行反硝化，同时聚磷菌在厌氧区(8)内利用原水中提供的挥发性脂肪酸合成内碳源，同时释磷。

2)混合液从厌氧区(8)进入第一缺氧区(9)，此时低C/N比下，利用原水中的部分COD使硝化液回流中的硝态氮发生短程反硝化反应产生亚硝态氮，为填料上的厌氧氨氧化菌提供底物亚硝态氮，并利用进水氨氮进行厌氧氨氧化脱氮；原水中COD在第一缺氧区(9)内几乎消耗完全。

3)混合液从第一缺氧区(9)流入第一好氧区(10)，在好养条件下发生反应，聚磷菌以PHAs为电子供体，以氧气为电子受体，进行好氧吸磷，去除混合液中剩余的磷；同时发生半短程硝化反应(即部分氨氮转化为亚硝态氮)，氨氧化菌AOB在好氧条件下将部分氨氮转化为亚硝酸盐氮，为厌氧氨氧化反应提供底物。

4)含亚硝酸态氮和部分氨氮的混合液由第一好氧区(10)流入第二缺氧区(11)，该缺氧区悬浮填料上的厌氧氨氧化菌利用40％进水中的氨氮和和第一好氧区(10)剩余的氨氮与第一好氧区(10)产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化脱氮，并发生以亚硝为底物的反硝化脱氮。

5)混合液从第二缺氧区(11)流入第二好氧区(12)，在第二好氧区(12)中发生好氧吸磷反应和全程硝化反应，并将第二缺氧区(11)没反应完的亚硝态氮氧化为硝氮。

6)混合液从第二好氧区(12)经出水管(13)进入二沉池(14)，停留时间2-3h，从而实现泥水分离，回流污泥经回流泵(22)打回到厌氧区(8)首段，硝化液经回流泵(21)打回到第一缺氧区(9)；出水通过溢流堰经出水口(15)排放。

具体操作如下：

1)系统启动：接种城市污水处理厂二沉池回流污泥投加至分段进水A²/O池(6)中，并培养使污泥浓度达到3500mg/L，再接种挂好厌氧氨氧化生物膜的聚乙烯填料至分段进水A²/O池(6)中的第一缺氧区(9)和第二缺氧区(11)中，填充比为25％。

2)运行操作：控制污泥回流比在100％；控制电磁阀(18)的开启和转子流量计(19)调控好氧区的充氧量，控制第一好氧区(10)的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L，第二好氧区(12)的溶解氧浓度为2.0～4.0mg/L；两处进水分别占原水总体积的60％、40％；分段进水A²/O池(6)的平均水力停留时间HRT控制在11h，HRT_厌氧、HRT_缺氧、HRT_好氧分别为1h、4h、6h；通过污泥排放闸阀(24)控制剩余污泥排放，控制反应器中絮体污泥的污泥龄在14d。

3)试验结果表明：系统运行稳定后，出水COD浓度为10～49mg/L，NH₄ ⁺-N浓度为0～2mg/L，NO₃ ^--N浓度为0～10mg/L，TN浓度为7～12mg/L。

Claims (2)

1.一种分段进水A²/O工艺强化生物脱氮除磷的装置，其特征在于：所用装置包括原水箱(1)、分段进水A²/O池(6)、二沉池(14)；分段进水A²/O池(6)包括依次相互连接的厌氧区(8)、第一缺氧区(9)、第一好氧区(10)、第二缺氧区(11)和第二好氧区(12)，原水箱(1)经由进水泵(2)分别与厌氧区(8)、第二缺氧区(11)连接，第二好氧区(12)与二沉池(14)通过管道(13)连接；二沉池污泥回流和排泥分别通过污泥回流控制闸阀(23)、污泥排泥闸阀(24)控制，污泥回流至首段厌氧区(8)，硝化液经回流泵(21)回流到第一缺氧段(9)；第一好氧区(10)、第二好氧区(12)的曝气量通过鼓风机(20)、电磁阀(18)、转子流量计(19)控制，并经微孔曝气头(17)曝气；第一缺氧区(9)和第二缺氧区(11)挂有填料(16)，均采用直径为25mm的聚乙烯填料，填充比为25％-30％；厌氧区(8)、第一缺氧区(9)、第二缺氧区(11)内安装搅拌器(7)。

2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于：

1)接种城市污水处理厂二沉池回流污泥投加至分段进水A²/O池(6)中，并培养使污泥浓度达到2500～4000mg/L，再接种挂好厌氧氨氧化生物膜的聚乙烯填料至分段进水A²/O池(6)中的第一缺氧区(9)和第二缺氧区(11)中，填充比为25％～30％；

2)原水由原水箱(1)经进水泵(2)进入分段进水A²/O池(6)，经进水干管(3)和第一进水控制闸阀(4)、第二进水控制闸阀(5)分别进入厌氧区(8)和第二缺氧区(11)，两段进水占原水总体积的60％，40％；第二好氧区(12)的硝化液经硝化液回流泵(21)回流到第一缺氧区(9)，进行短程反硝化厌氧氨氧化脱氮，来自二沉池(14)的污泥通过污泥回流泵(22)被回流到厌氧区(8)，控制污泥回流比在70％-120％；混合液从厌氧区(8)进入第一缺氧区(9)，从第一缺氧区(9)流入第一好氧区(10)，由第一好氧区(10)流入第二缺氧区(11)，再经第二缺氧区(11)流入第二好氧区(12)，从第二好氧区(12)经出水管(13)进入二沉池(14)，停留时间2-3h，从而实现泥水分离，回流污泥经污泥回流泵(22)打回到厌氧区(8)，硝化液经硝化液回流泵(21)打回到第一缺氧区(9)，出水通过溢流堰经出水口(15)排放；

3)控制电磁阀(18)的开启和转子流量计(19)调控好氧区的充氧量，控制第一好氧区(10)的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L，第二好氧区(12)的溶解氧浓度为2.0～4.0mg/L；

4)分段进水A²/O池(6)的平均水力停留时间HRT控制在11～14h，HRT_厌氧：HRT_缺氧：HRT_好氧＝1:4:6；通过污泥排放闸阀(24)控制剩余污泥排放，控制反应器中絮体污泥的污泥龄在14～16d。