CN108298762A - 一种结合snad工艺与光生物反应器自曝气脱氮除磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种结合SNAD工艺与光生物反应器自曝气脱氮除磷的方法，属于水处理技术领域。采用SNAD与藻类光生物反应器联合工艺技术，利用光生物反应器光合作用脱氮除磷,出水携带一定量的溶解氧回流至SNAD反应器，对进水进行脱氮除碳，污水经SNAD反应器后，氨氮去除率60‑70％，为藻类光生物反应器去除剩余的氨氮以及磷酸盐创造了适宜条件，实现了自曝气高效脱氮除磷，本发明的效果与传统SNAD工艺相比，在实现脱氮除碳的同时可以节省40％‑50％的动力消耗，提高磷去除效率，是一种可持续污水处理技术，具有广阔应用前景。

Description

一种结合SNAD工艺与光生物反应器自曝气脱氮除磷的方法
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，涉及一种结合SNAD(SimultaneouslyNitritation Anammox and Denitrification)与藻类光生物反应器联合工艺技术，针对污泥消化液进行除氮脱磷。
背景技术
污泥消化液是一种典型的高氨氮废水，主要指在污泥厌氧处理过程中排放的废水，以消化污泥脱水液为主，还包括污泥浓缩池上清液和污泥消化池上清液。污泥厌氧消化技术具有诸多优点。但是污泥消化液对城市污水处理厂的运行有显著影响。厌氧消化过程中污泥中的有机氮经氨化作用转化成氨氮释放到水相中，使得污泥消化液的氨氮浓度高达500～1300mg/L，磷酸盐浓度也可达200mg/L。污泥消化液与污水处理厂进水相对应，称为支流输入。虽然其水量仅占整个污水处理厂2％左右，但是其产生的氨氮负荷可占污水处理厂氨氮总负荷的15～25％，磷酸盐的负荷可占总负荷的20～80％。因此城市污水处理厂必须重视污泥消化液中氨氮和磷酸盐负荷的影响。目前针对污泥厌氧消化技术的研究中，对厌氧消化的最终产物如生物固体和排放液体的处理和处置的重视程度不够。污泥消化液由于氨氮浓度高、底物抑制、进水碱度不足、反硝化碳源缺乏等特点，是生物脱氮处理领域的难点。
随着生物脱氮在理论和技术上的不断发展与突破，新型脱氮工艺如：SHARON-ANAMMOX、CANON、OLAND、DEAMOX等以“短程硝化”和“厌氧氨氧化”为主，具有占地小、能耗低、产泥量少等优势，可极大提高废水脱氮负荷与效率，降低废水处理成本，但是，机械曝气在反应器中的花费成本过高，此外，以上工艺仅仅对氨氮有着高效的去除率，对污泥消化液中磷去除效率低。因此，如何有效地经济地同时去除污水中氨氮与磷酸盐，成为此新型脱氮除磷工艺的技术瓶颈。
为此，本课题将研究一项结合SNAD工艺与光生物反应器耦合产能技术，利用光生物反应器光合作用脱氮除磷,出水携带一定量的溶解氧回流至SNAD反应器，对进水进行脱氮除碳，污水经SNAD反应器后，氨氮去除率60-70％，为藻类光生物反应器去除剩余的氨氮以及磷酸盐创造了适宜条件，实现了自曝气高效脱氮除磷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是确定适合SNAD-藻类光生物反应器联合工艺过程的主要参数，建立一种SNAD-藻类光生物反应器耦合脱氮工艺技术。
本发明的技术方案：
一种结合SNAD工艺与光生物反应器自曝气脱氮除磷的方法，该方法采用的系统包括蠕动泵2、SNAD反应器3、光生物反应器4、CO2气瓶6、LED灯8和沉淀池；进水桶1中的污水通过蠕动泵2泵入至SNAD反应器3内，发生亚硝化、厌氧氨氧化及反硝化反应；SNAD反应器3内的出水进入第一沉淀池5，第一沉淀池5内的出水通过蠕动泵2从SNAD反应器3底部泵入至SNAD反应器3内；第一沉淀池5内的出水通过蠕动泵2送入至光生物反应器4中，在光生物反应器4中发生光合反应脱氮除磷后，出水进入第二沉淀池9，第二沉淀池9的出水中一部分直接外排，另一部分通过蠕动泵2循环回流至SNAD反应器3中，为SNAD反应器3提供氧气；其中，光生物反应器4周围安放LED灯8，提供光源；CO2气瓶为光生物反应器4提供CO2气体。
所述的第二沉淀池9中可通过蠕动泵2送入混凝剂。
具体步骤如下：
(1)藻类光生物反应器启动及运行
光生物反应器4外部由LED灯提供光源，内部控制pH为7-8，温度为22-30℃；SNAD反应器3的出水作为光生物反应器4的进水，为光生物反应器4中的藻类提供氮磷，进而进行光合作用产生氧气，经过循环回流至SNAD反应器3；
(2)自曝气膜生物反应器运行SNAD工艺
SNAD反应器3中控制pH为7.5-8，温度为35-42℃；通过定期监测进出水中氨氮浓度、亚硝氮浓度和硝氮浓度，控制进水总氮浓度、水力停留时间以调控回流比，实现短程硝化、ANAMMOX与反硝化的耦合，使三种菌群协同共生，完成自养脱氮。
人工合成污水：加入氯化铵，设定NH4 +-N浓度为400-800mg/L；加入磷酸二氢钾、磷酸氢二钾，设定PO4 3-浓度为5-20mg/L，加入无机盐，设定Na+浓度为8-12mg/L，K+浓度为12-16mg/L，Mg+浓度为18-22mg/L。
本发明的效果和益处是：以SNAD脱氮理论为基础，通过藻类光生物反应器与SNAD工艺的耦合协同作用，实现联合工艺自曝气的同时，达到去除氨氮、硝氮、亚硝氮、总氮和磷酸盐的目的，可以节省10％-30％的费用。除此之外，与以往的机械曝气SNAD技术相比，自曝气SNAD联合工艺是微生物群落发生了明显变化，更耐受COD的Candidatus_Brocadia代替了Candidatus_Kuenenia，提高了总氮去除效果，是一种可持续污水处理技术，具有潜在的应用前景。
附图说明
图1是SNAD-光生物反应器结构示意图。
图中：1进水桶；2蠕动泵；3SNAD反应器；4光生物反应器；
5第一沉淀池；6CO2气瓶；7絮凝剂；8LED灯；9第二沉淀池。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图，详细说明本发明装置的具体实施方式。
实施例：
利用SNAD与光生物反应器耦合工艺脱氮除磷。
采用的反应器如图1所示。一个周期运行时间为218天，反应器启动时，加入氯化铵，设定NH4 +-N浓度为400-800mg/L；加入磷酸二氢钾、磷酸氢二钾，设定PO4 3-浓度为5-20mg/L，加入无机盐，设定Na+浓度为8-12mg/L，K+浓度为12-16mg/L，Mg+浓度为18-22mg/L，通过定期监测进出水中NH4 +-N，NO2 --N,NO3 --N以及磷酸盐浓度，调控水力停留时间以及回流比，实现SNAD与光生物反应器的耦合。
膜生物反应器由有机玻璃制成圆柱形，直径20cm、高度26cm、有效容积2L，桶壁设置取样孔，蠕动泵控制反应器内进水及排水过程。进水NH4 +-N浓度400-800mg/L，磷酸盐浓度5-20mg/L。光生物反应器出水回流至SNAD反应器内，提供溶解氧的同时，在填料上同时发生亚硝化、反硝化和ANAMMOX反应，同时除碳脱氮。
开始阶段，反应器出水NH4 +-N浓度由800.1mg/L降低到114mg/L，130天时总氮及磷的去除率达到66.4％与100％，131天后，引入回流系统并调控回流比大小，出水NH4 +-N、NO3 --N逐渐降低，NH4 +-N第218天时降低至29mg/L，NH4 +-N、磷与总氮去除率分别达到100％、100％与90.8％。
本发明可提高污泥消化液治理资金的使用效率，有利于引导治理和建设资金的合理使用。追求以较少的投入获得较大的环境和社会效益，是对政府决策的科学支持，将有助于提高相关投入，促进相关技术的研发，带动相关产业。

Claims (1)

1.一种结合SNAD工艺与光生物反应器自曝气脱氮除磷的方法，该方法采用的系统包括蠕动泵(2)、SNAD反应器(3)、光生物反应器(4)、CO2气瓶(6)、LED灯(8)和沉淀池；进水桶(1)中的污水通过蠕动泵(2)泵入至SNAD反应器(3)内，发生亚硝化、厌氧氨氧化及反硝化反应；SNAD反应器(3)内的出水进入第一沉淀池(5)，第一沉淀池(5)内的出水通过蠕动泵(2)从SNAD反应器(3)底部泵入至SNAD反应器(3)内；第一沉淀池(5)内的出水通过蠕动泵(2)送入至光生物反应器(4)中，在光生物反应器(4)中发生光合反应脱氮除磷后，出水进入第二沉淀池(9)，第二沉淀池(9)的出水中一部分直接外排，另一部分通过蠕动泵(2)循环回流至SNAD反应器(3)中，为SNAD反应器(3)提供氧气；其中，光生物反应器(4)周围安放LED灯(8)，提供光源；CO2气瓶为光生物反应器(4)提供CO2气体；
所述的第二沉淀池(9)中通过蠕动泵(2)送入混凝剂；
其特征在于，具体步骤如下：
(1)藻类光生物反应器启动及运行
光生物反应器(4)外部由LED灯提供光源，内部控制pH为7-8，温度为22-30℃；SNAD反应器(3)的出水作为光生物反应器(4)的进水，为光生物反应器(4)中的藻类提供氮磷，进而进行光合作用产生氧气，经过循环回流至SNAD反应器(3)；
(2)自曝气膜生物反应器运行SNAD工艺
SNAD反应器(3)中控制pH为7.5-8，温度为35-42℃；通过定期监测进出水中氨氮浓度、亚硝氮浓度和硝氮浓度，控制进水总氮浓度、水力停留时间以调控回流比，实现短程硝化、ANAMMOX与反硝化的耦合，使三种菌群协同共生，完成自养脱氮。
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