CN108585347B - 一种分段进水氧化沟工艺调节低c/n城市污水的装置和方法 - Google Patents

一种分段进水氧化沟工艺调节低c/n城市污水的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分段进水氧化沟工艺调节低C/N城市污水的装置和方法。当城市污水C/N比在1‑3之间时，城市污水直接以分段进水方式进入氧化沟反应器的每个缺氧区首端，在缺氧区利用原水中的碳源实现短程反硝化厌氧氨氧化，随后经过好氧段实现全程硝化。当城市污水C/N大于3时，采用闲置污泥发酵反应器，部分原水进入除有机物除磷反应器，然后进入氧化沟反应器好氧区首端的方法使得C/N在1‑3之间，除有机物除磷反应器的剩余污泥可用于厌氧产甲烷；当城市污水C/N小于1时，采用闲置除有机物除磷反应器，污泥发酵液分段进入氧化沟反应器缺氧段首端的方法使得C/N在1‑3之间；此方法无需外加碳源，达到自养/异养脱氮的效果，通过调控并稳定进水C/N，增强稳定性。

Description

一种分段进水氧化沟工艺调节低C/N城市污水的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种分段进水氧化沟反应器工艺调节低C/N城市污水的装置和方法，属于低C/N比城市污水处理技术领域。
背景技术：
水体富营养化问题日益加剧，对环境保护的要求不断提高，城市污水厂传统污水处理技术为硝化反硝化工艺，反硝化过程需要充足的碳源才可达到排水指标，而城市污水中的碳源不能满足反硝化所需，所以需要额外投加碳源(如甲醇)，这样就增加了额外的成本，增加了污水处理费用，难以保证低C/N(通常说C/N比都是COD和氨氮的质量浓度比)城市污水处理效率。所以城市污水厂传统的污水处理工艺急需革新。
厌氧氨氧化菌的发现使得自养生物脱氮成为可能，厌氧氨氧化菌为自养菌，可将氨氮和亚硝酸盐转化为少量的硝态氮和氮气，脱氮过程中无需碳源。但厌氧氨氧化菌属于自养菌，世代时间长，不容易在短时间内富集，所以多以生物膜或颗粒污泥的方式存在。
然而厌氧氨氧化会产生硝态氮，由于污水中碳源不足，反硝化菌无法将硝态氮转化成亚硝态氮被厌氧氨氧化去除或直接被反硝化菌去除。二沉池中剩余污泥用于发酵可以解决污水中碳源不足的问题，通过开发剩余污泥内碳源来强化污水生物脱氮。剩余污泥厌氧发酵可以产生大量短链脂肪酸，这是生物脱氮过程中的优质碳源，可提高脱氮效果，同时实现了污泥的减量化处理。
发明内容：
本发明针对低C/N比，水质波动大的城市污水提供一种分段进水氧化沟反应器工艺调节低C/N城市污水的装置和方法，无需外加碳源，达到自养/异养脱氮的效果，同时，通过调控并稳定进水C/N，增强了系统的稳定性。
本发明的目的是通过以下解决方案来解决的：强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮方法，其特征在于，应用如下装置：原水箱(1)、生物除有机物除磷反应器(2)、氧化沟反应器(3)、污泥发酵反应器(4)、二沉池(5)。
其特征在于，原水箱(1)设有原水箱放空阀(1.1)；原水箱(1)通过生物除有机物除磷反应器进水泵(1.2)与生物除有机物除磷反应器(2)相连，生物除有机物除磷反应器(2)设有空压机(2.1)、气体流量计(2.2)、曝气头(2.3)，生物除有机物除磷反应器(2)与生物除有机物除磷反应器中间沉淀池(2.4)相连；生物除有机物除磷反应器中间沉淀池(2.4)
与氧化沟反应器(3)相连；原水箱(1)通过氧化沟反应器进水泵(1.3)与氧化沟反应器缺氧区的首端相连，分别命名为(3.1)-(3.4)；氧化沟反应器(3)设有液下推进器(3.5)、空压机(3.6)、流量计(3.7)、曝气管(3.8)、溢流堰(3.9)，缺氧区设有厌氧氨氧化生物膜填料(3.11)，氧化沟反应器(3)通过氧化沟反应器氧化沟反应器二沉池连接管(3.10)与二沉池(5)相连；二沉池通过第一污泥回流泵(4.1)与污泥发酵反应器(4)相连，污泥发酵反应器通过第二污泥回流泵(4.2)与氧化沟反应器缺氧区的首端相连，氧化沟反应器(3)中缺氧区分别为第一缺氧区(3.1)、第二缺氧区(3.2)、第三缺氧区(3.3)、第四缺氧区(3.4)。
本发明还提供了一种分段进水氧化沟反应器工艺调节低C/N城市污水的方法，其具体启动与调控步骤如下：
方法的步骤为：
1)启动系统：接种城市污水厂二沉池回流污泥投加至生物除有机物除磷反应器(2)，使得污泥浓度在2000-4000mg/L。将全程硝化污泥投加至氧化沟反应器(3)，同时从厌氧氨氧化反应器中内取生物膜填料接种至氧化沟反应器缺氧区，使得生物膜填料填充比为5％-10％，全程硝化污泥和生物膜混合后氧化沟污泥浓度达到2000–4000mg/L；引入城市污水，污泥发酵反应器(4)停留时间SRT在6～20天，控制pH在9～10；
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物除有机物除磷反应器(2)每周期厌氧搅拌10～30min，随后曝气搅拌30～60min，使得溶解氧DO在0.5-2mg/L，沉淀排水30-40min，闲置30～60min。一天10-15个周期。排水比在40～70％，污泥龄控制在1-3天.
2.2)氧化沟反应器(3)中低氧区通过调整曝气量控制溶解氧浓度在1-2mg/L，污泥回流比控制在50～200％。
2.4)污泥发酵反应器(4)污泥停留时间SRT在6～20天，控制pH在9～10；
2.5)当城市污水C/N比在1-3之间时，将有机物除磷反应器和污泥发酵反应器闲置，城市污水直接以分段进水方式进入氧化沟反应器的每个缺氧区首端；当城市污水C/N大于3时，采用闲置污泥发酵反应器，部分原水进入除有机物除磷反应器，然后进入氧化沟反应器好氧区首端的方法使得C/N在1-3之间；当城市污水C/N小于1时，采用闲置除有机物除磷反应器，污泥发酵液分段进入氧化沟反应器缺氧段首端的方法使得C/N在1-3之间。
城市污水在此装置中的处理流程为：当城市污水C/N比在1-3之间时，将有机物除磷反应器和污泥发酵反应器闲置，城市污水直接以分段进水方式进入氧化沟反应器的每个缺氧区首端，在缺氧区利用原水中的碳源实现短程反硝化厌氧氨氧化，随后经过好氧段实现全程硝化，通过多次的经过缺氧区与好氧区取得脱氮效果。城市污水水质波动大，当城市污水C/N大于3时，采用闲置污泥发酵反应器，部分原水进入除有机物除磷反应器，然后进入氧化沟反应器好氧区首端的方法使得C/N在1-3之间，除有机物除磷反应器的剩余污泥可用于厌氧产甲烷，从而促进污水中能量的回收；当城市污水C/N小于1时，采用闲置除有机物除磷反应器，污泥发酵液分段进入氧化沟反应器缺氧段首端的方法使得C/N在1-3之间。
因此，本发明一种分段进水氧化沟反应器工艺调节低C/N城市污水的方法，与现有传统生物脱氮工艺相比具有以下优势：
(1)本发明专利采用生物相分离技术，有效耦合了硝化、短程硝化和厌氧氨氧化技术。运行过程中，硝化为短程反硝化提供了硝态氮，厌氧氨氧化利用短程反硝化产生的亚硝态氮和剩余的硝化产物生成少量的硝态氮，随后短程反硝化由利用厌厌氨氧化产生的硝态氮生成亚硝态氮，继续被厌氧氨氧化利用，达到深度脱氮的效果。
(2)此装置与方法利用了二沉池剩余污泥进行发酵，解决了污水中碳源不足的问题，通过开发剩余污泥内碳源强化了污水生物脱氮。在提高脱氮除磷效率的同时，节省了外加碳源的费用。
(3)城市污水有较大波动时，可通过启停生物除有机物除磷反应器和污泥发酵反应器达到稳定进水C/N比的目的，增加了系统的稳定性。
附图说明：
图1是本发明装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，一种分段进水氧化沟反应器工艺调节低C/N城市污水的装置由原水箱1、生物除有机物除磷反应器2、氧化沟反应器3、污泥发酵反应器4、二沉池5组成；
原水箱1设有原水箱放空阀1.1；原水箱1通过生物除有机物除磷反应器进水泵1.2与生物除有机物除磷反应器2相连，生物除有机物除磷反应器2设有空压机2.1、气体流量计2.2、曝气头2.3，生物除有机物除磷反应器2与生物除有机物除磷反应器中间沉淀池2.4相连；生物除有机物除磷反应器中间沉淀池2.4与氧化沟反应器3相连；原水箱1通过氧化沟反应器进水泵1.3与氧化沟反应器缺氧区的首端相连，氧化沟反应器3中缺氧区分别为第一缺氧区3.1、第二缺氧区3.2、第三缺氧区3.3、第四缺氧区3.4；氧化沟反应器3设有液下推进器3.5、空压机3.6、流量计3.7、曝气管3.8、溢流堰3.9，缺氧区设有厌氧氨氧化生物膜填料3.11，氧化沟反应器3通过氧化沟反应器氧化沟反应器二沉池连接管3.10与二沉池5相连；二沉池通过第一污泥回流泵4.1与污泥发酵反应器4相连，污泥发酵反应器通过第二污泥回流泵4.2与氧化沟反应器缺氧区的首端相连，氧化沟反应器3中缺氧区分别为第一缺氧区3.1、第二缺氧区3.2、第三缺氧区3.3、第四缺氧区3.4。
实验采用北京工业大学家属区生活污水作为原水，具体水质如下：COD浓度为120-230mg/L；NH+4-N浓度58-87mg/L,NO-2-N≤0.5mg/L，NO-3-N≤0,5mg/L。
具体运行操作如下：
1)启动系统：接种城市污水厂二沉池回流污泥投加至生物除有机物除磷反应器(2)，使得污泥浓度在2000-4000mg/L。将全程硝化污泥投加至氧化沟反应器(3)，同时从高氨氮废水厌氧氨氧化反应器中内取适量的生物膜填料接种至氧化沟反应器缺氧区，使得生物膜填料填充比为5％-10％，全程硝化污泥和生物膜混合后氧化沟污泥浓度达到2000–4000mg/L；引入城市污水，污泥发酵反应器(4)停留时间SRT在6～20天，控制pH在9～10；
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物除有机物除磷反应器(2)每周期厌氧搅拌10～30min，随后曝气搅拌30～60min，使得溶解氧DO在0.5-2mg/L，沉淀排水30-40min，闲置30～60min。一天10-15个周期。排水比在40～70％，污泥龄控制在1-3天.
2.2)氧化沟反应器(3)中低氧区通过调整曝气量控制溶解氧浓度在1-2mg/L，污泥回流比控制在50200％。
2.4)污泥发酵反应器(4)污泥停留时间SRT在6～20天，控制pH在9～10；
2.5)当城市污水C/N比在1-3之间时，将有机物除磷反应器和污泥发酵反应器闲置，城市污水直接以分段进水方式进入氧化沟反应器的每个缺氧区首端；当城市污水C/N大于3时，采用闲置污泥发酵反应器，部分原水进入除有机物除磷反应器，然后进入氧化沟反应器好氧区首端的方法使得C/N在1-3之间；当城市污水C/N小于1时，采用闲置除有机物除磷反应器，污泥发酵液分段进入氧化沟反应器缺氧段首端的方法使得C/N在1-3之间。
实验结果表明，运行稳定后，生物除碳反应器出水COD浓度为50-60mg/L,NH+4-N浓度为43-75mg/L,,NO-2-N浓度为0.1-1mg/L，NO-3-N浓度为0.1-1.0mg/L；部分短程硝化反应器出水COD浓度为短程反硝化厌氧氨氧化反应器出水COD浓度为40-70mg/L，NH+4-N浓度为2-11mg/L,,NO-2-N浓度为0.1-3mg/L，NO-3-N浓度为0.8-7.5mg/L，出水TN低于15mg/L。

Claims (2)

1.一种分段进水氧化沟反应器工艺调节低C/N城市污水的装置，其特征在于，包括原水箱(1)、生物除有机物除磷反应器(2)、氧化沟反应器(3)、污泥发酵反应器(4)和二沉池(5)；
原水箱(1)设有原水箱放空阀(1.1)；原水箱(1)通过生物除有机物除磷反应器进水泵(1.2)与生物除有机物除磷反应器(2)相连，生物除有机物除磷反应器(2)设有空压机(2.1)、气体流量计(2.2)、曝气头(2.3)，生物除有机物除磷反应器(2)与生物除有机物除磷反应器中间沉淀池(2.4)相连；生物除有机物除磷反应器中间沉淀池(2.4)与氧化沟反应器(3)相连；原水箱(1)通过氧化沟反应器进水泵(1.3)与氧化沟反应器缺氧区的首端相连；氧化沟反应器(3)设有液下推进器(3.5)、空压机(3.6)、流量计(3.7)、曝气管(3.8)、溢流堰(3.9)，缺氧区设有厌氧氨氧化生物膜填料(3.11)，氧化沟反应器(3)通过氧化沟反应器氧化沟反应器二沉池连接管(3.10)与二沉池(5)相连；二沉池通过第一污泥回流泵(4.1)与污泥发酵反应器(4)相连，污泥发酵反应器通过第二污泥回流泵(4.2)与氧化沟反应器缺氧区的首端相连，氧化沟反应器(3)中缺氧区分别为第一缺氧区(3.1)、第二缺氧区(3.2)、第三缺氧区(3.3)、第四缺氧区(3.4)。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，步骤为：
1)启动系统：接种城市污水厂二沉池回流污泥投加至生物除有机物除磷反应器(2)，使得污泥浓度在2000-4000mg/L；将全程硝化污泥投加至氧化沟反应器(3)，同时从厌氧氨氧化反应器中内取生物膜填料接种至氧化沟反应器缺氧区，使得生物膜填料填充比为5％-10％，全程硝化污泥和生物膜混合后氧化沟污泥浓度达到2000–4000mg/L；引入城市污水，污泥发酵反应器(4)停留时间SRT在6～20天，控制pH在9～10；
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物除有机物除磷反应器(2)每周期厌氧搅拌10～30min，随后曝气搅拌30～60min，使得溶解氧DO在0.5-2mg/L，沉淀排水30-40min，闲置30～60min；一天10-15个周期；排水比在40～70％，污泥龄控制在1-3天.
2.2)氧化沟反应器(3)中低氧区通过调整曝气量控制溶解氧浓度在1-2mg/L，污泥回流比控制在50％～200％；
2.4)污泥发酵反应器(4)污泥停留时间SRT在6～20天，控制pH在9～10；
2.5)当城市污水C/N比在1-3之间时，将有机物除磷反应器和污泥发酵反应器闲置，城市污水直接以分段进水方式进入氧化沟反应器的每个缺氧区首端；当城市污水C/N大于3时，采用闲置污泥发酵反应器，部分原水进入除有机物除磷反应器，然后进入氧化沟反应器好氧区首端的方法使得C/N在1-3之间；当城市污水C/N小于1时，采用闲置除有机物除磷反应器，污泥发酵液分段进入氧化沟反应器缺氧段首端的方法使得C/N在1-3之间。
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