CN107512774A - 前置短程反硝化‑厌氧氨氧化处理低c/n城市污水的装置与方法 - Google Patents

前置短程反硝化‑厌氧氨氧化处理低c/n城市污水的装置与方法 Download PDF

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Abstract

前置短程反硝化‑厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。所述装置包括：原水箱、前置短程反硝化反应器、中间水箱、厌氧氨氧化反应器。所述方法是城市污水首先进入前置短程反硝化反应器，利用生活污水中的有机物和上周期残留的硝态氮进行短程反硝化。随后污水进入厌氧氨氧化反应器进行自养脱氮。同时，前置短程反硝化反应器排水后进行好氧曝气以产生硝态氮。本发明能够充分利用生活污水中的碳源进行短程反硝化，并且通过排水比控制厌氧氨氧化底物比例，节约能源，易于控制，稳定性高，为主流厌氧氨氧化工艺的应用及低C/N生活污水的深度脱氮提供有效途径。

Description

前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置与 方法
技术领域
本发明涉及一种低能耗处理低C/N城市污水的方法，属于污水处理的技术领域，尤其涉及一种前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置与方法。
背景技术
随着城市化的不断推进与人民生活水平的不断提高，城市污水排放量大幅度提高，其中由于污水中氮、磷的超标导致城市污水富营养化状况进一步加剧，因此污水处理厂需要通过处理使污水中的氮、磷达标后再排入水体。生物脱氮技术是目前应用最为广泛的脱氮技术，而传统的生物脱氮技术是通过全程的硝化反硝化实现总氮的去除，然而此过程需要大量充足的碳源未反硝化提供电子供体。然而城市生活污水存在C/N较低的问题，污水中原有的有机物无法满足对碳源的需求，需要投加甲醇等外碳源，增加运行成本，另外硝化过程需大量曝气，消耗能源。
厌氧氨氧化的发现为污水脱氮指明了新的思路。该工艺是指在厌氧或缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝作为电子受体，直接将氨氮氧化为氮气的过程。该工艺较传统脱氮工艺更加节约能源，污泥产量更低，是一种经济有效的途径。基质亚硝酸盐的获得是厌氧氨氧化工艺的关键之一，实际工程中往往通过短程硝化实现亚硝积累，即将氨氮氧化控制在亚硝化阶段。然而实际运行中由于控制因素较为复杂，并且硝化菌抑制较为困难，出水中往往会产生硝酸盐的积累，从而影响脱氮效果。
而将硝酸盐的反硝化过程控制在亚硝酸盐阶段能过实现较为稳定的亚硝酸盐积累，从而为厌氧氨氧化提供稳定的基质，能够解决上述亚硝酸盐积累不稳定的问题，提高生物脱氮效率。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提出一种前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置与方法，具体是城市生活污水进入前置短程反硝化反应器，通过缺氧搅拌利用原水中的COD使上周期消化液进行短程反硝化转化为亚硝酸盐，为厌氧氨氧化提供电子受体，出水进入厌氧氨氧化反应器，出水后将反应器内剩余混合液通过曝气全部硝化为硝酸盐，积累的亚硝酸盐与进水中的氨氮通过厌氧氨氧化生成氮气，从而得到去除，稳定实现城市生活污水高效低能耗的脱氮。
通过以下技术方案来实现：
前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置，其特征在于，包括原水箱(1)、前置短程反硝化反应器(2)、中间水箱(3)、厌氧氨氧化UASB反应器(4)；
所述前置短程反硝化反应器(2)设有进水口(2.2)、出水口(2.3)、曝气头(2.4)、气泵(2.5)、电子流量计(2.6)、第一搅拌装置(2.7)、排水阀(2.8)和便携式溶解氧分析仪(2.9)；所述中间水箱(3)设有溢流管(3.1)和放空管(3.2)；所述厌氧氨氧化反应器(4)设有进水口(4.2)、回流管(4.3)、回流泵(4.4)、出水管(4.5)和三相分离器(4.6)；
原水箱(1)通过第一蠕动泵(2.1)与前置短程反硝化反应器(2)进水口(2.2)相连；前置短程反硝化反应器(2)出水排入中间水箱(3)；中间水箱(3)通过第二蠕动泵(4.1)与厌氧氨氧化UASB反应器(4)进水口(4.2)相连。
前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的方法，其特征在于，包括以下过程：
1)启动系统：城市污水厂剩余污泥在氨氮存在的条件下好氧曝气处理7-14d后，将其和具有不完全反硝化特征的反硝化污泥按照体积比为1:1投加至前置短程反硝化反应器(2)中，控制反应器内污泥浓度MLSS＝3000～4000mg/L，其中，接种的具有不完全反硝化特征的反硝化污泥的亚硝酸盐积累率达到80～100％；将具有厌氧氨氧化活性的污泥投加至厌氧氨化反应器(4)中，使反应器内污泥浓度MLSS＝2000～5000mg/L；
2)运行时调节操作如下：
2.1)低C/N城市生活污水收集到原水箱中，然后通过第一蠕动泵进入前置短程反硝化反应器，进水时间为10min，进水结束后缺氧搅拌0.5～1h，沉淀排水20～30min,将含有氨氮和亚硝的混合液排出至中间水箱，排水比为30％～40％；排水后好氧曝气1～2h，溶解氧浓度控制在2.0～4.0mg/L；
2.2)中间水箱中的废水通过第二蠕动泵进入厌氧氨氧化反应器。控制厌氧氨氧化反应器回流比为2～3，控制水力停留时间为5～8h。
综上，提供的前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置和方法，其处理城市污水的流程为：低C/N城市污水首先进入前置短程反硝化反应器，通过缺氧搅拌，具有不完全反硝化特征的污泥利用生活污水中的COD将上周期硝化生成的硝酸盐转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐积累率达到80％～100％，出水同时含有亚硝酸盐和原水中的氨氮，出水比例为30～40％，出水后反应器内好氧曝气，硝化菌将剩余混合液全部硝化为硝酸盐，通过出水比例控制氨氮和亚硝酸盐比例为1:1～1:1.5；厌氧氨氧化UASB反应器内接种厌氧氨氧化污泥，进水中的氨氮与亚硝酸盐通过厌氧氨氧化菌作用生成氮气，从而实现城市生活污水的脱氮。
本发明涉及的前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的工艺与方法具有以下优点：
1)通过控制前置短程反硝化反应器的排水比来控制氨氮与亚硝酸盐的比例，控制操作简单，效果稳定，保证了厌氧氨氧化的稳定运行；
2)短程反硝化前置，有利于避免曝气硝化过程对COD的消耗，能够充分利用原水中COD，节约能耗，降低运行费用；
3)COD被利用于短程反硝化，能够避免有机物对厌氧氨氧化作用的抑制，有利于维持其稳定性；
4)通过不完全反硝化实现亚硝酸盐积累，积累率高且效果稳定，更易实现稳定维持；
附图说明
图1是前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
所述前置短程反硝化反应器(2)设有进水口(2.2)、出水口(2.3)、曝气头(2.4)、气泵(2.5)、电子流量计(2.6)、第一搅拌装置(2.7)、排水阀(2.8)和便携式溶解氧分析仪(2.9)；所述中间水箱(3)设有溢流管(3.1)和放空管(3.2)；所述厌氧氨氧化反应器(4)设有进水口(4.2)、回流管(4.3)、回流泵(4.4)、出水管(4.5)和三相分离器(4.6)；原水箱(1)通过第一蠕动泵(2.1)与前置短程反硝化反应器(2)进水口(2.2)相连；前置短程反硝化反应器(2)出水排入中间水箱(3)；中间水箱(3)通过第二蠕动泵(4.1)与厌氧氨氧化反应器(4)进水口(4.2)相连。
前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置和方法处理城市污水的流程为：低C/N城市污水首先进入前置短程反硝化反应器，通过缺氧搅拌，具有不完全反硝化特征的污泥利用生活污水中的COD将上周期硝化生成的硝酸盐转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐积累率达到80％～100％，出水同时含有亚硝酸盐和原水中的氨氮，出水比例为30～40％，出水后反应器内好氧曝气，硝化菌将剩余混合液全部硝化为硝酸盐，通过出水比例控制氨氮和亚硝酸盐比例为1:1～1:1.5；厌氧氨氧化UASB反应器内接种厌氧氨氧化污泥，进水中的氨氮与亚硝酸盐通过厌氧氨氧化菌作用生成氮气，从而实现城市生活污水的脱氮。
本实施例中具体实验用水为北京工业大学家属院生活污水，主要参数为：COD＝200～300mg/L，NH4 +-N＝60～80mg/L，TN＝60～90mg/L；其中COD与氨氮质量浓度之比在2.2至3.5之间，属于典型的低C/N生活污水原水收集到原水箱中。
具体操作过程如下：
1)将短程反硝化和硝化污泥投入前置短程反硝化反应器中，将厌氧氨氧化污泥投入厌氧氨氧化UASB反应器中，投加后各反应器内混合液污泥浓度为3.2g/L和5g/L；
2)将原水泵入前置短程反硝化反应器，反应器体积为10L，进水时间为10min，打开搅拌器，缺氧搅拌40min，静置10min，排水至中间水箱，排水比为35％，将排水后反应器内混合液进行曝气搅拌60min后静置，控制溶解氧浓度4mg/L，每天运行4个周期，控制反应器污泥龄为30d；
3)将前置短程反硝化出水即中间水箱内废水以1.5L/h流速泵入厌氧氨氧化UASB反应器，反应器体积为8L，控制反应器回流比为3.0。
试验结果表明：
前置短程反硝化-厌氧氨氧化工艺在室温下运行(20～28℃)，进水氨氮浓度为60±10mg/L，控制前置短程反硝化污泥浓度为40天时，系统能够长时间稳定运行，实现生活污水总氮的去除，系统出水平均总氮去除率为90％以上，出水平均总氮浓度小于7mg/L，可广泛应用于城市生活污水的处理。
以上对本发明所提供的前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N生活污水的装置与方法进行了详细介绍，并运用具体个例对本发明的原理及实施办法进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的装置，其特征在于:设有原水箱(1)、前置短程反硝化反应器(2)、中间水箱(3)和厌氧氨氧化UASB反应器(4)；
所述前置短程反硝化反应器(2)设有进水口(2.2)、出水口(2.3)、曝气头(2.4)、气泵(2.5)、电子流量计(2.6)、第一搅拌装置(2.7)、排水阀(2.8)和便携式溶解氧分析仪(2.9)；所述中间水箱(3)设有溢流管(3.1)和放空管(3.2)；所述厌氧氨氧化反应器(4)设有进水口(4.2)、回流管(4.3)、回流泵(4.4)、出水管(4.5)和三相分离器(4.6)；
原水箱(1)通过第一蠕动泵(2.1)与前置短程反硝化反应器(2)进水口(2.2)相连；前置短程反硝化反应器(2)出水排入中间水箱(3)；中间水箱(3)通过第二蠕动泵(4.1)与厌氧氨氧化UASB反应器(4)进水口(4.2)相连。
2.进行前置短程反硝化-厌氧氨氧化处理低C/N城市污水的方法，其具体启动与调控步骤如下：
1)启动系统：城市污水厂剩余污泥在浓度为20～30mg/L氨氮存在的条件下好氧曝气处理7-14d，控制溶解氧浓度为2～4mg/L，然后将其和亚硝积累率在80％以上的具有不完全反硝化特征的反硝化污泥按照体积比为1:1～1:1.5投加至前置短程反硝化反应器(2)中，控制前置短程反硝化反应器内污泥浓度MLSS＝3000～4000mg/L，将具有厌氧氨氧化活性的污泥投加至厌氧氨氧化反应器(4)中，使反应器内污泥浓度MLSS＝2000～5000mg/L；
2)运行时调节操作如下：
2.1)C/N为2～3城市生活污水收集到原水箱中，然后通过第一蠕动泵进入前置短程反硝化反应器，进水时间为10min，进水结束后缺氧搅拌0.5～1h，静置10～20min后将含有氨氮和亚硝的混合液排出至中间水箱，排水比为30％～40％；排水后好氧曝气1～2h，溶解氧浓度控制在2.0～4.0mg/L，每天运行4个周期，控制反应器污泥龄为30d；
2.2)中间水箱中的废水通过第二蠕动泵进入厌氧氨氧化反应器，控制厌氧氨氧化反应器回流比为2～3，控制水力停留时间为5～8h。
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