CN108585201A - 一种基于deamox技术改良a2nsbr双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于DEAMOX技术改良A2NSBR双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置和方法,属于市政污水生物处理领域。该装置主要由原水箱、A/A/O‑SBR反应器、第一中间水箱、N‑SBR反应器、第二中间水箱组成；方法为：部分城市生活污水首先进入A/A/O‑SBR反应器，反硝化聚磷菌在厌氧条件下释磷的同时吸收污水中的外碳源转化为内碳源PHA，静沉后上清液进入N‑SBR反应器进行硝化反应，硝化反应结束后静置沉淀，上清液回流至A/A/O‑SBR反应器的缺氧阶段，发生反硝化除磷反应、短程反硝化反应和厌氧氨氧化反应，而后进行微曝气完成剩余磷的吸收和吹脱氮气，而后静置排水。本发明应用双污泥理论和反硝化除磷及DEAMOX技术，解决传统A2N工艺出水氨氮过高的问题，实现深度脱氮。
Description
技术领域
本发明涉及一种改良A2N双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置和方法，属于污水处理技术领域，适用于新建城市污水处理厂或旧水厂提标改造、市政生活污水和工业废水的处理等污水处理领域。
背景技术
在全球范围内，由氮磷等营养盐物质引起的富营养化现象已经成为水污染治理的重点，如何高效地脱氮除磷成为难点与核心问题。中国的生活污水普遍存在的一个特点是碳源不足，往往不能同时满足脱氮除磷的要求，另外硝化菌和聚磷菌的泥龄矛盾，异养菌和聚磷菌对碳源的竞争，导致脱氮除磷的效率很低，不能达到污水处理的排放标准。
反硝化除磷理论及其技术的提出与发展，为污水生物脱氮除磷提供了一种新的思路，可以实现同步脱氮除磷的目的。反硝化除磷技术是利用反硝化聚磷菌(DPAOs)在厌氧/缺氧环境中表现出不同的生理特性实现的，在厌氧环境下，DPAOs可以利用污水中的VFA合成内碳源PHA，而在缺氧环境下，DPAOs可以利用硝酸盐氮作为电子受体，以厌氧段贮存的内碳源PHA作为电子供体实现过量吸磷。
传统的A2NSBR工艺采用反硝化除磷技术，聚磷菌和硝化菌污泥在不同的反应器中实现污泥龄的分离，反硝化除磷效果良好，但是传统A2NSBR工艺存在出水氨氮浓度过高的问题，限制该技术的推广应用。
厌氧氨氧化反应是在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以氨氮作为电子供体将亚硝酸盐氮还原为氮气的反应。厌氧氨氧化作为一种高效的生物脱氮工艺，因其高容积去除效率具有很好的开发和应用前景。人们对厌氧氨氧化工艺的研究始于20世纪末，在21世纪初开发成功，目前在垃圾渗滤液、污泥消化液等高浓度氨氮废水的脱氮处理中已有很多成功的案例。
DEAMOX(Denitrifying Ammonium Oxidation)工艺作为一种全新的生物脱氮工艺是由荷兰的研究人员在2006年在厌氧氨氧化工艺的基础上结合异养反硝化提出的。该工艺可以将废水中的氨氮和硝态氮同步去除，即在一个反应器中反硝化反应和厌氧氨氧化反应同时发生，厌氧氨氧化反应中所需要的底物之一亚硝态氮可以由反硝化过程产生，不需要控制复杂的短程硝化过程，另外可以将厌氧氨氧化反应的产物硝态氮同步去除，降低出水TN浓度。
发明内容
本发明的目的是提供一种深度脱氮除磷的装置和方法，一方面该装置采用双污泥反硝化除磷技术，成功地解决了传统工艺中反硝化聚磷菌、反硝化菌与硝化菌的污泥龄矛盾问题：A/A/O-SBR反应器在短污泥龄条件下进行，不要求其有硝化功能，硝化反应在硝化反应器中长污泥龄的环境中进行，硝化液回流到A/A/O-SBR反应器的缺氧段为反硝化除磷提供了充足的电子受体，反硝化除磷技术实现了“一碳两用”；另一方面，在A/A/O-SBR反应器中放置聚乙烯塑料环填料，为厌氧氨氧化菌生长提供载体，改变A/A/O-SBR反应器缺氧环境的功能，在原来缺氧环境只进行反硝化作用的前提下，增加部分反硝化、厌氧氨氧化功能，二次生活污水进水提供氨氮与有机碳源，硝化反应器N-SBR的硝化回流液提供硝态氮，回流到缺氧环境中的一部分硝态氮发生部分反硝化反应生成亚硝态氮，聚乙烯填料上生长的厌氧氨氧化菌利用氨氮与亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应脱氮，实现生活污水的深度脱氮除磷。
一种基于DEAMOX技术改良A2NSBR双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置，其特征在于包括原水水箱(1)、第一进水泵(2)、A/A/O-SBR反应器(3)、生物填料(4)、第一曝气泵(5)、第一曝气头(6)、第一搅拌器(7)、第一电磁阀(8)、中间水箱(9)、第二进水泵(10)、N-SBR反应器(11)、第二搅拌器(12)、第二曝气泵(13)、第二曝气头(14)、第二电磁阀(15)、回流水箱(16)、回流泵(17)、第三电磁阀(18)；A/A/O-SBR反应器(3)中设置有生物填料(4),材料为聚乙烯塑料环，比表面密度为450-500m2/m3,填料填充比为15％-20％；A/A/O-SBR反应器(3)通过中间水箱(9)、第二进水泵(10)连接到N-SBR反应器(11)，并且N-SBR反应器(11)通过回流水箱(16)和回流泵(17)连接到A/A/O-SBR反应器(3)。
一种基于DEAMOX技术改良A2NSBR双污泥反硝化脱氮除磷工艺的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)生活污水由原水水箱(1)经第一进水泵(2)进入A/A/O-SBR反应器(3)，第一搅拌器(7)开始搅拌。DPAOs反硝化聚磷菌利用原水中的挥发性脂肪酸合成内碳源，同时DPAOs将体内的磷酸盐释放到体外，此过程进水中的大部分COD被去除；此阶段控制A/A/O-SBR反应器(3)内DO≤0.02mg/L，ORP＝-150～-250mv，pH＝6.5-7.5，充水比为0.6，反应时间2-2.5h；反应结束后静置沉淀，上清液经第一电磁阀(8)进入中间水箱(9)；
2)中间水箱(9)中的上清液通过第二进水泵(10)泵入N-SBR反应器(11)，充水比为0.6，第二曝气泵(13)开启曝气进行好氧硝化，控制DO＝4-6mg/L，曝气3-4h，硝化完成后，硝化出水经第二电磁阀(15)排放至回流水箱(16)；
3)A/A/O-SBR反应器(3)通过回流泵(17)注入来自回流水箱(16)的回流硝化液，充水比0.6，进水同时开启第一搅拌器(7)，发生反硝化除磷反应，短程反硝化反应，厌氧氨氧化反应；反应时间3-4h，控制DO≤0.2mg/L，缺氧反应结束后，第一曝气泵(5)开启，此阶段控制DO＝1-2mg/L，完成剩余磷的吸收以及吹脱反应产生的氮气，第一曝气泵(5)开启0.5-1h后，第一曝气泵(5)关闭，第一搅拌器(7)关闭，A/A/O-SBR反应器(3)中污泥混合液静置沉淀，上清液经第三电磁阀(18)排放,同时经过排泥阀(20)排泥。
通过控制A/A/O-SBR反应器内污泥泥龄在10-14d，可以将泥龄长的硝化细菌淘洗出系统，A/A/O-SBR反应器内放置的聚乙烯塑料环生物填料为厌氧氨氧化菌的提供了很好的附着载体，有利于除磷、部分反硝化和厌氧氨氧化反应；N-SBR反应器中的絮体污泥泥龄在15-25d，有利于硝化反应的进行。
本发明提供的是一种基于DEAMOX技术改良A2NSBR双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置和方法，具有以下优点：
1)反硝化除磷“一碳两用”实现脱氮除磷，节省碳源和能源；
2)采用的双污泥系统，实现聚磷菌和硝化菌的泥龄分离，提高处理效率；
3)厌氧氨氧化菌附着生长在填料上，实现厌氧氨氧化菌的有效截留；
4)部分反硝化和厌氧氨氧化反应可以实现污水的深度脱氮，解决传统A2N工艺出水氨氮浓度偏高的问题。
附图说明
图1为一种基于DEAMOX技术改良A2NSBR双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置。
图1中：1-原水水箱；2-第一进水泵；3-A/A/O-SBR反应器；4-生物填料；5-第一曝气泵；6-第一曝气头；7-第一搅拌器；8-第一电磁阀；9-中间水箱；10-第二进水泵；11-N-SBR反应器；12-第二搅拌器；13-第二曝气泵；14-第二曝气头；15-第二电磁阀；16-回流水箱；17-回流泵；18-第三电磁阀；20-排泥阀。
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的实施方案：
1)生活污水由原水水箱(1)经第一进水泵(2)进入A/A/O-SBR反应器(3)，第一搅拌器(7)开始搅拌。DPAOs反硝化聚磷菌利用原水中的挥发性脂肪酸合成内碳源，同时DPAOs将体内的磷酸盐释放到体外，此过程进水中的大部分COD被去除；此阶段控制A/A/O-SBR反应器(3)内DO≤0.02mg/L，ORP＝-150～-250mv，pH＝6.5-7.5，充水比为0.6，反应时间2-2.5h；反应结束后静置沉淀，上清液经第一电磁阀(8)进入中间水箱(9)；
2)中间水箱(9)中的上清液通过第二进水泵(10)泵入N-SBR反应器(11)，充水比为0.6，第二曝气泵(13)开启曝气进行好氧硝化，控制DO＝4-6mg/L，曝气3-4h，硝化完成后，硝化出水经第二电磁阀(15)排放至回流水箱(16)；
3)A/A/O-SBR反应器(3)通过回流泵(17)注入来自回流水箱(16)的回流硝化液，充水比0.6，进水同时开启第一搅拌器(7)，絮体污泥中的聚磷菌利用回流硝化液中含有的硝态氮以及厌氧阶段自身贮存的PHA进行反硝化除磷反应，絮体污泥中的反硝化菌利用生活污水中的有机物进行部分反硝化反应，附着在聚乙烯生物填料(4)上的厌氧氨氧化菌利用生活污水中的氨氮和部分反硝化的产物亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应；反应时间3-4h，控制DO≤0.2mg/L，缺氧反应结束后，第一曝气泵(5)开启，此阶段控制DO＝1-2mg/L，完成剩余磷的吸收以及吹脱反应产生的氮气，第一曝气泵(5)开启0.5-1h后，第一曝气泵(5)关闭，第一搅拌器(7)关闭，A/A/O-SBR反应器(3)中污泥混合液静置沉淀，上清液经第三电磁阀(18)排放，同时经过排泥阀(20)排泥，控制泥龄在10-14d，污泥浓度为3000-4000mg/L。
通过控制A/A/O-SBR反应器内污泥泥龄在10-14d，可以将泥龄长的硝化细菌淘洗出系统，A/A/O-SBR反应器内放置的聚乙烯塑料环生物填料为厌氧氨氧化菌的提供了很好的附着载体，有利于除磷、部分反硝化和厌氧氨氧化反应；N-SBR反应器中的絮体污泥泥龄在15-25d，有利于硝化反应的进行。
以北京某高校家属区生活污水为处理对象，考察此系统的脱氮除磷性能。
试验结果表明，该系统稳定运行情况下，出水COD浓度在25-45mg/L，NH4 +-N浓度0-4mg/L，NO3 --N浓度3-10mg/L，TN浓度小于15mg/L，达到污水国家一级A排放标准。
Claims (2)
1.一种基于DEAMOX技术改良A2NSBR双污泥反硝化脱氮除磷工艺的装置，其特征在于：包括原水水箱(1)、第一进水泵(2)、A/A/O-SBR反应器(3)、生物填料(4)、第一曝气泵(5)、第一曝气头(6)、第一搅拌器(7)、第一电磁阀(8)、中间水箱(9)、第二进水泵(10)、N-SBR反应器(11)、第二搅拌器(12)、第二曝气泵(13)、第二曝气头(14)、第二电磁阀(15)、回流水箱(16)、回流泵(17)、第三电磁阀(18)；A/A/O-SBR反应器(3)中设置有填料(4),材料为聚乙烯塑料环，比表面密度为450-500m2/m3,填料填充比为15％-20％；A/A/O-SBR反应器(3)通过中间水箱(9)、第二进水泵(10)连接到N-SBR反应器(11)，并且N-SBR反应器(11)通过回流水箱(16)和回流泵(17)连接到A/A/O-SBR反应器(3)。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)生活污水由原水水箱(1)经第一进水泵(2)进入A/A/O-SBR反应器(3)，第一搅拌器(7)开始搅拌；DPAOs反硝化聚磷菌利用原水中的挥发性脂肪酸合成内碳源，同时DPAOs将体内的磷酸盐释放到体外；此阶段控制A/A/O-SBR反应器(3)内DO≤0.02mg/L，ORP＝-150～-250mv，pH＝6.5-7.5，充水比为0.6，反应时间2-2.5h；反应结束后静置沉淀，上清液经第一电磁阀(8)进入中间水箱(9)；
2)中间水箱(9)中的上清液通过第二进水泵(10)泵入N-SBR反应器(11)，充水比为0.6，第二曝气泵(13)开启曝气进行好氧硝化，控制DO＝4-6mg/L，曝气3-4h，硝化完成后，硝化出水经第二电磁阀(15)排放至回流水箱(16)；
3)A/A/O-SBR反应器(3)通过回流泵(17)注入来自回流水箱(16)的回流硝化液，充水比0.6，进水同时开启第一搅拌器(7)，发生反硝化除磷反应，短程反硝化反应，厌氧氨氧化反应；反应时间3-4h，控制DO≤0.2mg/L，缺氧反应结束后，第一曝气泵(5)开启，此阶段控制DO＝1-2mg/L，完成剩余磷的吸收以及吹脱反应产生的氮气，第一曝气泵(5)开启0.5-1h后，第一曝气泵(5)关闭，第一搅拌器(7)关闭，A/A/O-SBR反应器(3)中污泥混合液静置沉淀，上清液经第三电磁阀(18)排放；
保持A/A/O-SBR反应器(3)中的活性污泥浓度为3000-4000mg/L，污泥龄控制在10-14d；N-SBR反应器(11)中的活性污泥浓度为2500-3500mg/L，污泥龄控制在15-25d。
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