CN107010736A - 短程反硝化‑厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的装置与方法 - Google Patents

短程反硝化‑厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的装置与方法 Download PDF

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Abstract

短程反硝化‑厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的装置与方法属于污水处理领域。该装置由厌氧区、缺氧区Ⅰ、好氧区Ⅰ、缺氧区Ⅱ、缺氧区Ⅲ、好氧区Ⅱ、沉淀池组成。进水流量由PLC系统控制,60%的原水进入厌氧区完成厌氧释磷;随后混合液在缺氧区Ⅰ完成反硝化,在好氧区Ⅰ完成吸磷和硝化反应;混合液和40%原水同时进入缺氧区Ⅱ,完成短程反硝化反应;随后混合液进入IFAS方式运行的缺氧区Ⅲ,完成厌氧氨氧化反应,缺氧区Ⅲ的混合液在好氧区进一步完成吸磷、硝化反应。最后混合液进入沉淀池进行泥水分离,上清液直接排出系统外,浓缩污泥经回流泵回流至缺氧区Ⅰ,再经混合液回流泵从缺氧区Ⅰ回流至厌氧区。系统的剩余污泥定期排出系统外,实现同步脱氮除磷。

Description

短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的装置与方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的连续流装置,属于 城市污水处理与资源化领域。
背景技术
[0002]氮,磷是引起湖泊海洋富营养化的主要因素,水体中TN>0.1mg/L、TP>0.02mg/L都 会导致水体富营养化。因此,我国目前污水处理中开始重视氮,磷的去除,城市生活生活污 水中氨氮浓度在50-70mg/L,磷浓度在6_7mg/L。由于硝化细菌和好氧聚磷菌污泥龄不同,污 水中可生物降解的有机碳源有限等原因,氮、磷的去除不能够兼顾。污水处理厂通常采用生 物脱氮、化学除磷的方式运行,这不仅造成污水处理成本的增加,而且投加的化学药剂会对 活性污泥产生影响,增加出水中金属含量和后续消毒副产物。
[0003]传统脱氮主要是硝化反硝化的工艺。氨氮随污水进入曝气池,在曝气池被微生物 氧化为亚硝酸盐,亚硝酸盐继续被氧化成硝酸盐,随后在缺氧条件下,微生物利用原水碳源 将硝酸盐还原为氮气。但生活污水碳源不足,硝化反硝化运行方式既难以达标,又浪费资 源。为了解决以上问题,自养生物脱氮技术越来越受到关注。厌氧氨氧化现象的发现,为自 养脱氮工艺的开发和应用提供了新的方向。随着厌氧氨氧化研究的不断深入,厌氧氨氧化 生物脱氮工艺在实际中逐渐得到应用。
[0004]目前厌氧氨氧化工艺主要以短程硝化-厌氧氨氧化、短程反硝化-厌氧氨氧化等方 式运行。短程硝化-厌氧氨氧化虽可节省62 •5 %的曝气量,但短程硝化在低氨氮的生活污水 中,难以维持长期稳定运行。短程反硝化相对反硝化可节省59.7%的碳源,节省资源;而且 相对于短程硝化更容易实现长期的稳定运行。因此短程反硝化与厌氧氨氧化的耦合工艺具 有显著的应用价值。
[0005]城市污水中磷酸盐的高效去除也是污水处理的重点和难点之一。传统的生物除磷 利用聚磷菌在厌氧条件下释磷,好氧条件下过量吸磷的方式,富集水体中的磷贮存在生物 体内,最后通过剩余污泥实现磷酸盐的有效去除。生活污水的脱氮和除磷过程,在碳源利 用、工艺运行和污泥龄等方面上都存在矛盾。首先,反硝化过程和聚磷菌厌氧释磷过程都需 要原水碳源的参与,原水碳源缺乏会导致难以实现同步脱氮除磷。其次,污泥回流中携带的 硝酸盐也会影响破坏释磷所需要厌氧环境,降低除磷效果。最后,硝化菌属于自养菌,其生 长需要的污泥龄较长,为强化除磷效果需要维持较短的污泥龄,保证剩余污泥及时排放,两 者存在矛盾。
发明内容
[0006] 2〇世纪9〇年代,由于反硝化除磷现象的发现,碳,氮,磷能够在同一反应器中去除, 这降低了工艺的复杂性。反硝化除磷菌能够在厌氧条件下储存PHA,同时释磷,缺氧条件下 利用硝酸盐还原为氮气和消耗体内PHA产生的能量,过量吸收水中的磷元素。反硝化除磷实 现了一碳两用,节省资源。
[0007]将新型厌氧氨氧化工艺与反硝化除磷的耦合,可强化城市污水同步脱氮除磷,提 高系统的出水效果。本发明涉及一种短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的连续流 装置与方法,其方法特征及实现步骤如下:
[ooos]短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的装置,其特征在于:
[0009]按照从进水端到出水端的顺序,依次设置进水箱(1)、推流式反应器(2)和沉淀池 ⑶,另配有PLC系统(2¾,推流式反应器⑵分6格,从进水端至出水端依次为厌氧区⑷、缺 氧区I⑸、好氧区I⑹、缺氧区n⑺、缺氧区m⑻、好氧区n⑼;
[0010]原水由进水箱(1)经一号进水泵(12)、二号进水泵(27)分段进入推流式反应器 ⑵,推流式反应器⑵末端设出水口,出水口经管道(17)连通沉淀池⑶;沉淀池⑶的上部 有系统出水口(20),沉淀池底部设有污泥回流管(22);回流污泥经污泥回流栗(1〇)回流至 前端缺氧区I (5),缺氧区I (5)中的混合液再经混合液回流荥(11)回流至厌氧区,剩余污泥 经排泥管(21)排出系统外;其中,PLC系统(¾)由实时在线监测探头(23)、一号控制继电器 (26)、二号控制继电器(¾)组成,用于监测进水水质并控制进水流量;原水的氨氮和原水中 的有机物浓度,通过在线监测探头(23)反馈给PLC控制系统(25),然后将信号传送给一号控 制继电器(26)和二号控制继电器(24),实现一号进水泵(12)和二号进水栗(27)的流量控 制;好氧区I⑹投加聚丙烯填料(15),聚丙烯填料在曝气的作用下处于流化状态,缺氧区瓜 ⑻投加聚氨酯填料;
[0011 ]推流式反应器⑵中厌氧区⑷、缺氧区I⑸、缺氧区n⑺、缺氧区m⑻设有机械 搅拌器(19),好氧区1(6)投加聚丙烯填料(15),好氧区1(6)底部设有曝气盘(18),曝气盘 (18)经流量计(14)与鼓风机(13)相连。
[0012]原水经一号进水泵(12)和二号进水泵(27)分别进入厌氧区(4)、缺氧区n (7),厌 氧区⑷水力停留时间为1-1 _5h,缺氧区I⑸水力停留时间为.5h;混合液依次进入缺氧 区I⑸与好氧区I⑹,好氧区I⑹水力停留时间3-3』h,好氧区I⑹投加聚丙烯填料;好氧 区I⑹的曝气由鼓风机(13)和流量计(14)控制,维持溶解氧在1.5-3mg/L;
[0013]混合液由好氧区I (6)进入缺氧区n (7),同时40%原水由二号进水泵(27)进入缺 氧区n⑺;缺氧区n⑺水力停留时间在i.5-2h;随后混合液进入缺氧区瓜⑻;
[0014]缺氧区ID⑻米用机械搅拌;缺氧区HI⑻水力停留时间在3-4h;缺氧区m⑻出来 的混合液直接进入好氧区n (9),水力停留时间为i-2h;
[0015] 与传统方式相比,本装置与方法适用于低碳氮比城市生活污水的同步脱氮除磷处 理,出水效果好,运行稳定性强。
[0016] 丨、针对生活污水中碳源不足的问题,采用短程反硝化、反硝化除磷、分段进水、厌 氧氨氧化联合运行,高效利用碳源,缓解脱氮和除磷之间的矛盾。
[0017] 2、亚硝酸盐是厌氧氨氧化反应的重要基质,同构短程硝化实现亚硝酸盐的积累, 目前难以长期稳定维持。本发明首先强化全程硝化,利用短程反硝化实现亚硝酸盐的稳定 积累,可显著提高系统的稳定性。
[0018] 3、针对缺氧区n (7)短程反硝化碳源不足、缺氧区瓜(8)厌氧氨氧化氨氮不足,采 用分段进水,充分利用了原水碳源且提高了 TN的去除。
[0019] 4、本装置米用不同类型填料,实现种属优化。缺氧区JJJ⑻采用IFAS运行方式,减 少了菌种的流失,强化了优势菌种的富集。此外,本发明采用新型的填料布置形式。有机玻 积聽,拥于聰雛麵研究。 論^^、缺氧区111⑻后面直接连通好氧区n⑼,进一步的完成好氧吸磷、剩余氨讎 硝化反应。 明协调了除憐菌、反硝化除磷菌、氨氧氨氧化菌、硝化菌在污泥龄和适 宜条件等方麵矛盾,无需外加碳源即可实现城市污水同步臟除磷,既节省能源,又提高 了出水水质。
附图说明
[0022]图1为本发明的装置运行示意图,
[0023]图2为缺氧区m⑻IFAS所用填料架示意图。
具体实施方式
[0024]进水箱(1)与在线监测探头(23)连接,用于监测原水中氨氮、原水中有机物的浓 度,在线监测器探头(23)与PLC系统(25)相连接,随后将信号传送至一号控制继电器(26)、 二号控制继电器(24),两者分别与一号进水栗(12)、二号进水泵(27)连接,控制进水流量, 原水进入推流式反应器(2),经一系列反应后,经管道d 7)进入沉淀池(3),沉淀池(3)的上 部有系统出水口(20),沉淀池设有污泥回流管道(2¾,回流污泥经回流栗(1〇)回流至前端 的缺氧区I (5),再经混合液回流泵(11)回流至厌氧区⑷,剩余污泥经排泥管道(21)排出系 统外。其中好氧区I (6)有处于流化状态的聚丙烯填料(15),缺氧区瓜(8)投加1.5X1.5X 1.5cm的聚氨酯填料。
[0025]好氧区I (6)中聚丙烯填料(15)生物膜的挂膜过程:将聚丙烯填料(15)放在硝化反 硝化反应器中,使其处于流化状态,1-2个月的挂膜时间,使其污泥浓度在1500-2000mg/L。 [0026]缺氧区m⑻中聚氨酯填料(16)的挂膜过程:将1.5X1.5X1.5(:111的0.1mm孔径的 聚氨酯填料固定在有机玻璃镂空板(28)上,在IFAS厌氧氨氧化一体化反应器中培养挂膜5-6个月,使填料上的污泥浓度达到0.375-0.5mg/cm2。
[0027]聚丙烯填料(is)和聚氨酯填料(ie)挂膜后,分别投加至好氧区〖(6)和缺氧区m (8) 〇
[0028]反应初期,接种反硝化除磷和厌氧氨氧化絮体污泥,使混合后的污泥浓度在3500-4500mg/L〇
[0029] 运行方式:运行初期,采用生活污水(氨氮浓度50-70mg/L,磷浓度6-7mg/L)与配水 (碳酸氯氨50mg/L、磷15mg/L) 1:1混合放置水箱内,运行l5_2〇d,出水氨氮小于5mg/L、总氮 小于15mg/L总磷小于0.5mg/L为适应期结束,随后逐渐增加生活污水的配比直至进水完全 为生活污水。
[0030] 生活污水进水为分段进水,原水由进水箱⑴经一号进水栗(12)、二号进水泵(27) 分别进入厌氧区⑷、缺氧区n (7)。
[0031] 厌氧区⑷水力停留时间为1-1.5h,缺氧区n⑺水力停留时间为1—i .5h,聚磷菌、 反硝化聚磷菌在厌氧区(4)、缺氧区I (5)中完成厌氧释磷。
[0032] 流经厌氧区(4)、缺氧区I (5)后,混合液进入好氧区I (6),好氧区I (6)水力停留时 间3-3.5h。
[0033] 好氧区I (6)由鼓风机(13)、流量计(14)控制溶解氧在l.5-3mg/L,完成全程硝化反 应和好氧过量吸磷反应。
[0034] 混合液进入缺氧区n (7),缺氧区n⑺水力停留时间在1.5-2h。
[0035] 缺氧区n⑺中通过PLC控制系统(25)控制进水流量和水力停留时间实现短程反 硝化,40%原水由二号进水泵(27)进入缺氧区n (7)中,完成短程反硝化。随后混合液进入 缺氧区m⑻。
[°036] 缺氧区m (8)以IFAS方式运行,采用机械搅拌,此区以厌氧氨氧化菌为优势菌种, 依靠聚氨酯填料对厌氧氨氧化菌吸附、固定。
[0037]缺氧区m⑻水力停留时间在4-4.5h,混合液由缺氧区n⑺进入缺氧区m⑻,在 缺氧区m (8)中完成厌氧氨氧化耦合反硝化反应。
[0038]混合液由缺氧区m (8)直接进入好氧区n (9),水力停留时间为i-2h,在好氧区n (9)中进一步完成剩余氨氮的硝化反应,同时强化好氧吸磷。
[0039]混合液经排水管(17)进入沉淀池(3),泥水混合物经沉淀池(3)分离沉淀后,上清 液由排水管(20)排出系统外。
[0M0]浓缩污泥经回流泵(10)回流至缺氧区I (5),再经混合液回流泵(11)回流至厌氧区 ⑷,回流比均为100%,剩余污泥排出系统。

Claims (2)

1. 短程反硝化-厌氧氨氧化脱氮耦合生物除磷的装置,其特征在于: 按照从进水端到出水端的顺序,依次设置进水箱(1)、推流式反应器(2)和沉淀池(3), 另配有PLC系统(25),推流式反应器(2)分6格,从进水端至出水端依次为厌氧区(4)、缺氧区 I⑸、好氧区I⑹、缺氧区n⑺、缺氧区m⑻、好氧区n⑼; 原水由进水箱(1)经一号进水泵(1¾、二号进水泵(27)分段进入推流式反应器(2),推 流式反应器⑵末端设出水口,出水口经管道(17)连通沉淀池(3);沉淀池⑶的上部有系统 出水口(20),沉淀池底部设有污泥回流管(22);回流污泥经污泥回流栗(10)回流至前端缺 氧区I (5),缺氧区I (5)中的混合液再经混合液回流栗(11)回流至厌氧区,剩余污泥经排泥 管(21)排出系统外;其中,PLC系统(25)由实时在线监测探头(23)、一号控制继电器(26)、二 号控制继电器(24)组成,用于监测进水水质并控制进水流量;原水的氨氮和原水中的有机 物浓度,通过在线监测探头(23)反馈给PLC控制系统(25),然后将信号传送给一号控制继电 器(26)和二号控制继电器(24),实现一号进水泵(12)和二号进水栗(27)的流量控制;好氧 区I⑹投加聚丙烯填料(15),聚丙烯填料在曝气的作用下处于流化状态,缺氧区m⑻投加 聚氨酯填料; 推流式反应器⑵中厌氧区⑷、缺氧区I (5)、缺氧区n (7)、缺氧区m⑻设有机械搅拌 器(19),好氧区I⑹投加聚丙烯填料(I5),好氧区I⑹底部设有曝气盘(18),曝气盘(18)经 流量计(14)与鼓风机(13)相连。
2. 应用如权利要求1所述装置的方法,其特征在于,原水经一号进水泵(12)和二号进水 泵(27)分别进入厌氧区(4)、缺氧区II (7),厌氧区⑷水力停留时间为1-1.5h,缺氧区I (5) 水力停留时间为1-1.5h;混合液依次进入缺氧区I (5)与好氧区I (6),好氧区I (6)水力停留 时间3-3.5h,好氧区I (6)投加聚丙烯填料;好氧区I (6)的曝气由鼓风机(13)和流量计(14) 控制,维持溶解氧在1 • 5-3mg/L; 混合液由好氧区I (6)进入缺氧区n C7),同时40%原水由二号进水泵(27)进入缺氧区 n (7);缺氧区n⑺水力停留时间在I.5-2h;随后混合液进入缺氧区m(8); 缺氧区m⑻采用机械搅拌;缺氧区ni⑻水力停留时间在3-4h;缺氧区m⑻出来的混 合液直接进入好氧区n⑼,水力停留时间为l-a。
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