CN107344755A - 一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺 - Google Patents

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郭立秀
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Abstract

本发明公开了一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺，将厌氧反应器、第一缺氧反应器、第一好氧反应器、第二缺氧反应器、第二好氧反应器顺次连接，接种来自城市污水厂二沉池的活性污泥到各反应器内，一部分原水进入厌氧反应器，另一部分原水通过进水泵直接进入第一好氧反应器，厌氧反应器出水一部分直接进入第一缺氧反应器，另一部分通过计量泵分流至第一好氧反应器，第一好氧反应器DO控制在0.5‑1.0mg/L，pH控制在8.0，第二好氧反应器DO控制在0.3‑0.5mg/L。本发明在常温低氧条件下实现亚硝酸盐的稳定积累，并通过反硝化实现磷的同步去除。在保证出水水质的前提下，大幅度提高污水处理效率。

Description

一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺。
背景技术
传统厌氧/缺氧/好氧(A2/O)工艺因其具有较好的脱氮除磷效果而被广泛应用于城市污水处理过程中。但运行成本高、能耗大仍然是城市污水处理厂面临的主要问题。因此研究新型节能降耗A2/O工艺，对于降低污水处理厂的运行成本具有重要意义。短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO2 -的进一步硝化，然后直接进行反硝化。短程硝化反硝化的优势在于：缩短了反应历程，提高了硝化和反硝化速率；缩短水力停留时间；短程硝化的需氧量减少了25％，降低了能耗；有效地节省40％作为氢供体的碳源；减少了剩余污泥排放量。短程脱氮工艺更适宜处理较高氨氮浓度的废水。其运行也面临一些问题：长期稳定地积累亚硝酸盐氮仍然比较困难，需要对影响亚硝酸盐积累的过程进行更深入的研究，当碳源不足时，需要外加有机碳，增加了处理费用。对工艺条件的要求较高，增加了运行和控制的难度；在很多情况下，维持短程硝化所需要的30～35℃的温度有一定困难。
由于生物脱氮和生物除磷系统具备相似的缺氧/好氧交替环境，因而在工艺上往往合并。反硝化除磷是用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus removingbacteria，简称DPB)为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。应用反硝化除磷工艺处理城市污水时不仅可节省曝气量，而且还可减少剩余污泥量，即可节省投资和运行费用。
中国发明专利《一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺及装置》201010128890.6中，使用了改良的A2/O工艺，即厌氧-好氧1-好氧2-缺氧1-缺氧2-快速好氧工艺进行了短程硝化同步反硝化除磷，但仍然存在以下不足：占地面积大，启动时间长，亚硝酸盐积累不稳定，除磷受到局限，不能有效脱氮除磷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺，采用在线控制溶解氧(DO)和温度，在常温低溶解氧条件下完成工艺运行的快速启动过程，利用低溶解氧控制，刺激了亚硝酸菌的增长，使亚硝酸菌成为优势菌种。实现了稳定的短程硝化，节省了耗氧量，并提高了硝化反应速率。保证短程硝化和以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷同步进行，提高脱氮除磷效率。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺，包括如下步骤：
S1、将厌氧反应器、第一缺氧反应器、第一好氧反应器、第二缺氧反应器、第二好氧反应器顺次连接，在厌氧反应器、第一缺氧反应器、第二缺氧反应器内分别设置搅拌器，在第一好氧反应器和第二好氧反应器内分别设置溶解氧DO自控仪，在第一好氧反应器和第二好氧反应器内分别设置包埋载体床，第一好氧反应器和第二好氧反应器底部设曝气装置，采用底部砂条曝气，在厌氧反应器和第一好氧反应器之间设置分流出水泵，将第二好氧反应器与沉淀池相连，在沉淀池和厌氧反应器之间设置污泥回流泵；
S2、接种来自城市污水厂二沉池的活性污泥到各反应器内，进水水量为100L/d左右，一部分原水进入厌氧反应器，另一部分原水通过进水泵直接进入第一好氧反应器，厌氧反应器出水一部分直接进入第一缺氧反应器，另一部分通过计量泵分流至第一好氧反应器，第一缺氧反应器和第二缺氧反应器之间不设内循环，第一好氧反应器DO控制在0.5-1.0mg/L，pH控制在8.0，第二好氧反应器DO控制在0.3-0.5mg/L，水力停留时间为9h，反应器内污泥浓度为2500～4500mg/L，亚硝酸盐积累量达到15-25mg/L，SRT为15～20天，污泥回流比为70％。
本发明具有以下有益效果：
(1)曝气量减少。通过条件控制，刺激了亚硝酸菌的增长，使亚硝酸菌成为优势菌种。实现了稳定的短程硝化，节省了耗氧量。
(2)提升温度的动力消耗减少。根据热力学计算公式，1吨水升温1℃耗电1.16度。按照本发明专利中工艺的常温处理条件(25℃)以及传统短程硝化反硝化工艺的处理条件(30℃)，以1万吨水计，仅升温动力消耗就节省6万度电。
(3)污泥产量降低。短程硝化反硝化在硝化过程中可少产污泥24-33％，在反硝化过程中可少产污泥50％。
(4)反应速率的提高。短程硝化过程提高了硝化反硝化反应速率；厌氧区出水分流至第一缺氧段，实现以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷，提高了除磷速率。
(5)从设备装置减少占地面积，工艺节省曝气量、减少反硝化碳源等经济方面适合于生活、工业生产高氨氮废水的处理。
附图说明
图1为本发明实施例所使用的反应装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺，包括如下步骤：
S1、按如图1所示的结构组装反应装置，包括一体式反应器和沉淀池6，一体式反应器内部设有厌氧反应器1、第一缺氧反应器2、第一好氧反应器3、第二缺氧反应器4、第二好氧反应器5顺次连接，在厌氧反应器1、第一缺氧反应器2、第二缺氧反应器4内分别设置搅拌器7、8、11，在第一好氧反应器3和第二好氧反应器5内分别设置溶解氧DO自控仪9、12，在第一好氧反应器3和第二好氧反应器5内分别设置包埋载体床10、13，第一好氧反应器3和第二好氧反应器5底部设曝气装置14、15，采用底部砂条曝气，在厌氧反应器1和第一好氧反应器3之间设置分流出水泵，第二好氧反应器5与沉淀池6相连，在沉淀池6和厌氧反应器1之间设置污泥回流泵；所述厌氧反应器1和第一好氧反应器3上均设有进水管；
S2、接种来自城市污水厂二沉池的活性污泥到各反应器内，进水水量为100L/d左右，一部分原水进入厌氧反应器，另一部分原水通过进水泵直接进入第一好氧反应器，厌氧反应器出水一部分直接进入第一缺氧反应器，另一部分通过计量泵分流至第一好氧反应器，第一缺氧反应器和第二缺氧反应器之间不设内循环，第一好氧反应器DO控制在0.5-1.0mg/L，pH控制在8.0，第二好氧反应器DO控制在0.3-0.5mg/L，水力停留时间为9h，反应器内污泥浓度为2500～4500mg/L，亚硝酸盐积累量达到15-25mg/L，SRT为15～20天，污泥回流比为70％。
本发明专利具体实施采用分流式进水，一部分进入厌氧反应器，一部分直接进入第一好氧反应器。由于实现进水分流，进入厌氧反应器内的水量减少，在不改变反应器体积的前提下延长了厌氧区的水力停留时间，使厌氧释磷更加充分。为后续反硝化除磷创造条件；经过充分释磷的厌氧段出水分流一部分至第一缺氧反应器，使第一缺氧段进水中的磷保持较高浓度，在第一缺氧反应器内实现反硝化除磷；在好氧区中添加包埋载体，包埋载体是经过培养驯化的富含亚硝酸菌的污泥通过包埋植入载体之中，制成富含亜硝酸菌的包埋载体，促进亚硝酸盐积累，设两个好氧区，实现分级好氧，两个好氧反应器通过控制不同的DO浓度，一方面在第一好氧反应器内通过短程硝化完成80％氨氮的降解，另一方面又可避免亚硝酸盐在第二好氧段被氧化成硝酸盐，同时动力消耗达到最低；设两个缺氧段，第一缺氧反应器以反硝化除磷为主。反硝化除磷菌利用亚硝酸盐为电子受体，实现亚硝氮和磷的同步去除。第二缺氧反应器主要目的是去除剩余的亚硝酸盐，充分利用废水中的碳源进行反硝化作用，避免出水中亚硝酸盐对环境产生的毒性和破坏。
本发明专利具体实施通过使用包埋载体，实现常温低氧条件下A2/O工艺的短程硝化，并利用短程硝化产生的亚硝酸盐为电子受体进行反硝化除磷，实现了氮磷的同步去除。最大程度的实现了节能降耗。适用于生活及工业废水处理的长期连续运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将厌氧反应器、第一缺氧反应器、第一好氧反应器、第二缺氧反应器、第二好氧反应器顺次连接，在厌氧反应器、第一缺氧反应器、第二缺氧反应器内分别设置搅拌器，在第一好氧反应器和第二好氧反应器内分别设置溶解氧D0自控仪，在第一好氧反应器和第二好氧反应器内分别设置包埋载体床，第一好氧反应器和第二好氧反应器底部设曝气装置，在厌氧反应器和第一好氧反应器之间设置分流出水泵，将第二好氧反应器与沉淀池相连，在沉淀池和厌氧反应器之间设置污泥回流泵；
S2、接种来自城市污水厂二沉池的活性污泥到各反应器内，进水水量为100L/d左右，一部分原水进入厌氧反应器，另一部分原水通过进水泵直接进入第一好氧反应器，厌氧反应器出水一部分直接进入第一缺氧反应器，另一部分通过计量泵分流至第一好氧反应器，第一缺氧反应器和第二缺氧反应器之间不设内循环，第一好氧反应器D0控制在0.5-1.0mg/L，pH控制在8.0，第二好氧反应器D0控制在0.3-0.5mg/L，水力停留时间为9h，反应器内污泥浓度为2500～4500mg/L，亚硝酸盐积累量达到15-25mg/L，SRT为15～20天，污泥回流比为70％。
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