CN107032488B

CN107032488B - 一种通过污泥双回流aoa工艺实现城市污水短程硝化的方法

Info

Publication number: CN107032488B
Application number: CN201710269330.4A
Authority: CN
Inventors: 彭永臻; 张婷; 王爱杰; 张亮; 丁鹏霖; 王淑莹
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2037-04-24
Also published as: CN107032488A

Abstract

一种通过污泥双回流AOA工艺实现城市污水短程硝化的方法，属于污水处理领域。该装置主要有污水原水箱、厌氧/缺氧/好氧格组成的污泥双回流AOA反应器、沉淀池组成。装置主要包括原水水箱、污泥双回流AOA反应器。所述方法中的污泥双回流AOA反应器的依次分为厌氧段、好氧段和缺氧段；其中，厌氧段利用生活污水中的COD合成内碳源PHAs，同时，进行厌氧释磷；而后混合液进入好氧段，发生短程硝化反应；最后进入缺氧段，发生内碳源反硝化反应。此方法通过逐步加大进水氨氮负荷、长时间的厌/缺氧对NOB进行饥饿处理，实现城市污水短程硝化内源反硝化脱氮，达到深度脱氮除磷的目的。本发明切实可行，可解决连续流短程硝化实现难的问题。

Description

一种通过污泥双回流AOA工艺实现城市污水短程硝化的方法

技术领域

本发明涉及一种通过污泥双回流AOA工艺实现城市污水短程硝化内源反硝化的控制方法，属于连续流活性污泥法应用领域。

背景技术

近年来，水中氮素超标而引起的“水体富营养化”现象愈发严重。由于污水排放标准的日益严格，污水处理领域也领来了重大挑战，污水处理技术已从单一去除COD阶段进入到同步脱碳、深度脱氮除磷的阶段。近年来，我国已投入大量资金治理水体的富营养化的现象。虽然目前已有众多的污水处理工艺，然而要实现污水深度脱氮除磷还需要开发工艺或新方法。

目前，生物脱氮新技术主要有短程硝化反硝化技术、厌氧氨氧化技术。其中厌氧氨氧化技术是在缺氧条件下，利用污水中氨氮与亚硝态氮生成氮气和硝态氮的过程。厌氧氨氧化菌生长缓慢并且其反应过程中无需COD和氧气，因此大大节约了外加碳源、曝气与污泥处置的费用。尽管厌氧氨氧化技术有如此多的优点，其反应底物中的亚硝态氮却很难稳定得到，而且其反应产物仍然存在部分硝态氮，不能完全脱氮。

短程硝化技术是选择性抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长，同时强化氨氧化菌(AOB)的活性得以实现即控制硝化过程只发生到氨氧化阶段。在此过程中，AOB在好氧条件下将氨氮完全氧化为亚硝态氮，NOB活性被抑制因此不能将亚硝态氮完全氧化为硝态氮。因反硝化掉亚硝态氮需要的COD比反硝化掉硝态氮需要的COD少得多，而且短程硝化还能为厌氧氨氧化提供底物，因此，短程硝化技术一直被广泛研究。然而，由于AOB与NOB活性不易控制，在连续流中如何实现短程硝化一直是瓶颈。

内源反硝化技术是利用污泥自身在厌氧阶段贮存的内碳源进行反硝化，其不需要外碳源的投加，节省能耗。但是由于内碳源数量较少，如果反硝化硝态氮将需要大量时间，甚至不能完全反硝化。

因此，在连续流中实现短程硝化，并把短程硝化内源反硝化耦合在一起，可实现节省曝气、节约能源，并且能够达到完全脱氮的目的。

发明内容

针对当前短程硝化启动与维持困难、污水深度脱氮困难的问题。本发明提供了一种通过污泥双回流AOA工艺实现短程硝化内源反硝化的控制方法。为实现连续流短程硝化，污水深度脱氮等提供参考。

一种通过污泥双回流AOA工艺实现短程硝化内源反硝化的系统，其特征在于：包括顺序连接的城市污水箱(1)、污泥双回流AOA反应器(2)、沉淀池(3)；城市污水原水箱(1)包括溢流管(1.1)和放空管(1.2)；城市污水原水箱(1)通过进水管(2.1)和进水泵(2.1)与污泥双回流AOA反应器(2)相连；污泥双回流AOA反应器(2)包括8个格室，按水流方向，共分为两格厌氧段、两格好氧段、四格缺氧段，为防止短流现象的发生，各个格室通过按水流方向上下交错的水流孔连接；好氧段(2.4)采用气泵(2.7)和曝气管(2.8)、曝气头(2.9)持续曝气；污泥双回流AOA反应器(2)除好氧段(2.4)，每格分别设有搅拌器(2.6)；污泥双回流AOA反应器(2)通过出水管(3.1)与沉淀池(3)连接；沉淀池中的一部分污泥通过第一污泥回流管(3.2)与第一污泥回流泵(3.3)回流到污泥双回流AOA反应器(2)的第一格厌氧段(2.3)，一部分污泥第二污泥回流管(3.4)与第二污泥回流泵(3.5)回流到污泥双回流AOA反应器(2)的第一格缺氧段(2.5)。

一种通过污泥双回流AOA工艺实现短程硝化内源反硝化的控制方法，主要包括以下几个步骤：

1)接种城市污水厂全程硝化反硝化污泥于污泥双回流AOA反应器(2)中，保持厌氧段(2.3)、好氧段(2.4)的污泥浓度在2500-3500mg/L；缺氧段(2.5)的污泥浓度在3500-4500mg/L。第一与第二污泥回流比均为100％。在此阶段，控制温度为22℃左右；厌氧区(2.3)体积：好氧区(2.4)体积：缺氧区(2.5)为1：1：2；系统水力停留时间为16-20h；好氧段(2.4)溶解氧浓度一直控制在1.5-2mg/L；运行期间除取样不主动排泥，污泥龄为100-300d。

2)首先，保持氨氮为30-35mg/L的城市污水依次通过污泥双回流AOA反应器的厌氧段、好氧段与缺氧段，分别进行厌氧吸收COD及厌氧释磷、好氧吸磷及硝化反应、内源反硝化反应。直到污泥双回流AOA反应器的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上。

3)然后，增大系统进水氨氮浓度为40-45mg/L。重复连续运行污泥双回流AOA系统，直到系统的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上。

4)最后，持续增大系统进水氨氮浓度为50-60mg/L。通过逐步加大进水氨氮负荷、长时间的厌/缺氧对NOB进行饥饿处理以及溶解氧控制，并耦合系统长期不排泥发生污泥衰亡(发酵)，最终实现城市污水短程硝化内源反硝化脱氮。运行过程中逐步出现亚硝的积累，当亚硝积累率连续稳定大于90％及系统的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上，即可认为污泥双回流AOA短程硝化内源反硝化系统启动成功。

5)城市污水进水氨氮浓度为50-60mg/L，保持厌氧区(2.3)体积：好氧区(2.4)体积：缺氧区(2.5)为1：1：2；好氧区溶解氧浓度为1.5-2mg/L；不主动排泥，污泥龄为100-300d连续运行污泥双回流AOA系统，维持系统长期的短程硝化内源反硝化过程，实现污水脱氮，同时还可为厌氧氨氧化工艺提供基础。

一种通过污泥双回流AOA工艺实现短程硝化内源反硝化的控制方法，主要有以下优点：

(1)通过逐步加大进水氨氮负荷、长时间的厌/缺氧对NOB进行饥饿处理，并耦合系统长期不排泥发生污泥衰亡(发酵)、控制好氧区溶解氧浓度的方法实现了短程硝化，突破了连续流短程硝化实现难的瓶颈。

(2)在无外碳源投加的情况下，系统出水TN小于2mg/L，属于深度脱氮。

(3)系统厌氧区体积：好氧区体积：缺氧区体积＝1:1:2，厌/缺氧区所占体积远远大于好氧区，可对NOB产生饥饿处理，使其活性不能较快恢复，从而实现短程硝化。

(4)系统不主动排泥，不仅减少了污泥产量，节约了污泥处理成本，还可产生污泥原位发酵，发酵的碳源可进一步被反硝化利用，且发酵过程中产生的物质可能对NOB产生抑制，是其被系统淘汰。

附图说明

图1为本发明工艺图。

图2为一种通过污泥双回流AOA工艺实现短程硝化内源反硝化系统的结构示意图。

图2中：1为原水水箱，2为污泥双回流AOA反应器，3为沉淀池，1.1为原水水箱溢流管，1.2为原水水箱放空管，2.1为进水管，2.2为进水泵，2.3为厌氧段，2.4为好氧段，2.5为缺氧段，2.6为搅拌器，2.7为气泵，2.8为曝气管，2.9为曝气头，3.1为出水管，3.2为第一污泥回流管，3.3第一为污泥回流泵，3.4为第二污泥回流管，3.5第二为污泥回流泵。

具体实施方式：

一种通过污泥双回流AOA工艺实现城市污水短程硝化内源反硝化的系统，其特征在于：包括顺序连接的城市污水箱(1)、污泥双回流AOA反应器(2)、沉淀池(3)；城市污水原水箱(1)包括溢流管(1.1)和放空管(1.2)；城市污水原水箱(1)通过进水管(2.1)和进水泵(2.1)与污泥双回流AOA反应器(2)相连；污泥双回流AOA反应器(2)包括8个格室，按水流方向，共分为两格厌氧段、两格好氧段、四格缺氧段，为防止短流现象的发生，各个格室通过按水流方向上下交错的水流孔连接；好氧段(2.4)采用气泵(2.7)和曝气管(2.8)、曝气头(2.9)持续曝气；污泥双回流AOA反应器(2)除好氧段(2.4)，每格分别设有搅拌器(2.6)；污泥双回流AOA反应器(2)通过出水管(3.1)与沉淀池(3)连接；沉淀池中的一部分污泥通过第一污泥回流管(3.2)与第一污泥回流泵(3.3)回流到污泥双回流AOA反应器(2)的第一格厌氧段(2.3)，一部分污泥第二污泥回流管(3.4)与第二污泥回流泵(3.5)回流到污泥双回流AOA反应器(2)的第一格缺氧段(2.5)。

污泥双回流AOA反应器有效容积88.48L，均分为8格，每格有效容积11.06L，反应器均采用有机玻璃制成。

试验期间进水具体水质如下：

项目	COD	NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N	NO<sub>2</sub><sup>-</sup>-N	NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N
					范围mg/L	119.6-258.6	27.9-58.7	0-0.5	0-1.0

具体操作如下：

1)接种城市污水厂全程硝化反硝化污泥于污泥双回流AOA反应器(2)中，保持厌氧段(2.3)、好氧段(2.4)的污泥浓度在2500-3500mg/L；缺氧段(2.5)的污泥浓度在3500-4500mg/L。第一与第二污泥回流比均为100％。在此阶段，控制温度为22℃左右；厌氧区(2.3)体积：好氧区(2.4)体积：缺氧区(2.5)为1：1：2；系统水力停留时间为16-20h；好氧段(2.4)溶解氧浓度一直控制在1.5-2mg/L；运行期间除取样不主动排泥，污泥龄为100d。

2)首先，保持氨氮为30mg/L左右的城市污水依次通过污泥双回流AOA反应器的厌氧段、好氧段与缺氧段，分别进行厌氧吸收COD及厌氧释磷、好氧吸磷及硝化反应、内源反硝化反应。直到污泥双回流AOA反应器的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上。

3)然后，增大系统进水氨氮浓度为40mg/L左右。重复连续运行污泥双回流AOA系统，直到系统的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上。

5)城市污水进水氨氮浓度为50-60mg/L，保持厌氧区(2.3)体积：好氧区(2.4)体积：缺氧区(2.5)为1：1：2；好氧区溶解氧浓度为1.5-2mg/L；不主动排泥，污泥龄为100d连续运行污泥双回流AOA系统，维持系统长期的短程硝化内源反硝化过程，实现污水脱氮，同时还可为厌氧氨氧化工艺提供基础。

试验结果表明：系统运行20天后，逐步出现亚硝积累；最后系统亚硝积累稳定高达93％。城市污水通过污泥双回流AOA短程硝化内源反硝化系统出水：COD为40-50mg/L，NH₄ ⁺为0-0.5mg/L，NO₃ ^-为0-1mg/L，NO₂ ^-为0-0.5mg/L，实现了深度脱氮除磷的目的。试验期间效果如图2所示：

以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明的范围之内。

Claims

1.一种通过污泥双回流AOA工艺实现城市污水短程硝化的方法，所应用装置包括顺序连接的城市污水原水箱(1)、污泥双回流AOA反应器(2)、沉淀池(3)；城市污水原水箱(1)包括溢流管(1.1)和放空管(1.2)；城市污水原水箱(1)通过进水管和进水泵与污泥双回流AOA反应器(2)相连；污泥双回流AOA反应器(2)包括8个格室，按水流方向，分为两格厌氧区、两格好氧区、四格缺氧区，各个格室通过按水流方向上下交错的水流孔连接；好氧区(2.4)采用气泵(2.7)和曝气管(2.8)、曝气头(2.9)持续曝气；污泥双回流AOA反应器(2)除好氧区(2.4)，每格分别设有搅拌器(2.6)；污泥双回流AOA反应器(2)通过出水管(3.1)与沉淀池(3)连接；沉淀池中的一部分污泥通过第一污泥回流管(3.2)与第一污泥回流泵(3.3)回流到污泥双回流AOA反应器(2)的厌氧区(2.3)，一部分污泥从第二污泥回流管(3.4)与第二污泥回流泵(3.5)回流到污泥双回流AOA反应器(2)的缺氧区(2.5)；

其特征在于，污泥双回流AOA反应器有效容积88.48L，均分为8格，每格有效容积11.06L，反应器均采用有机玻璃制成；

包括以下步骤：

1)接种城市污水厂全程硝化反硝化污泥于污泥双回流AOA反应器(2)中，保持厌氧区(2.3)、好氧区(2.4)的污泥浓度在2500-3500mg/L；缺氧区(2.5)的污泥浓度在3500-4500mg/L；第一与第二污泥回流比均为100％；在此阶段，控制温度为22℃；厌氧区(2.3)体积∶好氧区(2.4)体积∶缺氧区(2.5)体积为1∶1∶2；系统水力停留时间为16-20h；好氧区(2.4)溶解氧浓度一直控制在1.5-2mg/L；污泥龄为100-300d；

2)首先，保持氨氮为30-35mg/L的城市污水依次通过污泥双回流AOA反应器的厌氧区、好氧区与缺氧区，分别进行厌氧吸收COD及厌氧释磷、好氧吸磷及硝化反应、内源反硝化反应；直到污泥双回流AOA反应器的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上；

3)然后，增大系统进水氨氮浓度为40-45mg/L；重复连续运行污泥双回流AOA系统，直到系统的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上；

4)最后，持续增大系统进水氨氮浓度为50-60mg/L；重复连续运行污泥双回流AOA系统；运行过程中逐步出现亚硝氮的积累，当亚硝氮积累率连续稳定大于90％及系统的COD、总氮去除率分别达到80％，90％以上，即认为污泥双回流AOA短程硝化内源反硝化系统启动成功；

5)城市污水进水氨氮浓度为50-60mg/L，保持厌氧区(2.3)体积∶好氧区(2.4)体积∶缺氧区(2.5)体积为1∶1∶2；好氧区溶解氧浓度为1.5-2mg/L；污泥龄为100-300d连续运行污泥双回流AOA系统。