CN108675451A - 连续流ao-bco-deamox深度脱氮除磷的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

连续流AO‑BCO‑DEAMOX深度脱氮除磷的装置与方法属于污水生物处理领域。其装置主要包括原水箱、厌氧区、好氧区、二沉池、中间水箱、BCO反应器、缺氧滤池。所述方法主要是：前置AO工艺用于生物除磷，其出水经二沉池泥水分离后被分为两段，一段出水(50％～60％)进入BCO进行硝化，然后再进入缺氧滤池，另一段出水(40％～50％)直接超越BCO进入缺氧滤池，为DEAMOX反应提供最佳基质比，从而实现污水的深度脱氮。本发明适用于低C/N城市生活污水的处理，其出水水质稳定，可节省40～50％的能耗。

Description

连续流AO-BCO-DEAMOX深度脱氮除磷的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种深度脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理领域，适用于现有及新建污水厂的提标改造、城市生活污水和工业废水的处理等污水处理技术领域。
背景技术
随着我国工业的迅速发展以及城市建设规模的不断扩大，城市生活污水、工业废水污染环境的问题日益突出，由此造成的水危机也严重阻碍着我国社会经济的可持续发展。虽然我国污水处理率在逐年提高，处理规模也在不断扩大，但每年氮和磷的排放总量依然十分庞大，由此产生的水体富营养化也变得越来越严重。随着水质标准的提高，无论是现有的还是新建的污水处理厂都面临着氮、磷去除能否达标的问题。
强化生物除磷(Enhanced biological phosphorus removal，EBPR)是一种有效的除磷途径。聚磷菌在厌氧条件下通过聚磷分解产生的能量吸收污水中的生物易降解有机物，并在微生物体内合成PHAs，同时发生糖原的降解；在好氧时PHAs被氧化，其能量一方面从污水中过量摄取磷，另一方面用于微生物的增长和糖原的合成。其典型工艺，如传统A/A/O工艺虽然能同时达到脱氮除磷的目的，但由于其为单一污泥系统，功能菌种间往往存在着碳源竞争、泥龄等方面的矛盾，脱氮除磷效果难以稳定达标。
生物接触氧化(Biological Contact Oxidation process，BCO)是以附着在填料上的生物膜为载体，高效降解污废水中各种污染物的生物处理技术。其填料比表面积大，可为各种微生物提供栖息空间，可形成稳定较好的高密度生态体系。较传统活性污泥法，其水力停留时间短，耐冲击负荷，占地面积小，污泥浓度高，污泥产量少，氧传质速率高，操作简单，维护、运行费用低等优点，被广泛应用于城市生活污水的处理。
DEAMOX(Denitrifying Ammonium OXidation)工艺是由荷兰Delft大学的Mulder等在厌氧氨氧化工艺的基础上结合异氧反硝化提出的一种全新的脱氮工艺，它可以有效的去除含有NH4 +-N和NO3 --N废水。即在同一反应器内，同时进行着反硝化反应和厌氧氨氧化反应，在这一过程中，反硝化产生的NO2 --N作为厌氧氨氧化反应的电子供体。相比于短程硝化-厌氧氨氧化工艺，DEAMOX工艺不再需要操控困难的半短程过程，有效的解决了厌氧氨氧化过程NO2 --N难以稳定获取的问题，并且可以将厌氧氨氧化过程产生的NO3 --N原位去除，其去除效果不仅优于传统脱氮工艺，而且能够节省部分碳源。
发明内容
本发明目的是提供一种针对低C/N城市生活污水深度脱氮除磷的装置与方法，该装置与方法通过将活性污泥系统与生物膜系统分开，即活性污泥系统只用来除磷，生物膜系统只用来脱氮，从而避免了单污泥系统中各功能菌种在碳源竞争和污泥龄上的矛盾；通过增大A/O除磷工艺厌氧/好氧的容积比以及较短的泥龄来提高除磷效果；通过将二沉池出水一分为二，一段出水先经过BCO进行硝化，然后再进入缺氧滤池为DEAMOX反应提供NO3 --N，另一段出水超越BCO直接进入缺氧滤池为DEAMOX反应提供NH4 +-N，从而实现污水的高效脱氮。
连续流AO-BCO-DEAMOX深度脱氮除磷的装置设有原水箱(1)、厌氧区(4)、好氧区(5)、二沉池(7)、中间水箱(10)和BCO反应器(12)、缺氧滤池(13)、碳源加药箱(16)；水箱(1)通过进水泵(2)与厌氧区(4)连接，厌氧区(4)与好氧区(5)连接，好氧区(5)与二沉池(7)连接，二沉池(7)与中间水箱(10)连接；中间水箱(10)通过提升泵(11)连接BCO反应器(12)，BCO反应器(12)与缺氧滤池(13)连接，碳源加药箱(16)经加药泵(15)与缺氧滤池(13)连接；中间水箱(10)通过超越泵(14)与缺氧滤池(13)连接；二沉池(7)底部设有排泥阀(8)，二沉池(7)经过污泥回流泵(9)与厌氧区(4)连接；好氧区(5)和BCO反应器(12)底部均设有曝气盘(6)，曝气盘(6)与鼓风机(17)相连；厌氧区(4)和缺氧滤池(13)内均设有搅拌装置(3)；BCO反应器(12)内投加聚丙烯硝化填料(18)，缺氧滤池投加聚丙烯短程反硝化-厌氧氨氧化填料(19)。
连续流AO-BCO-DEAMOX深度脱氮除磷的方法，包括以下步骤：
1)原水从原水箱(1)经进水泵(2)进入厌氧区(4)，一同进入的还有来自二沉池(7)中的回流污泥。在厌氧区(4)内进行厌氧释磷过程，并吸收污水中的易降解有机物。控制该段的水力停留时间HRT为2～3h。
2)混合液从厌氧区(4)以推流方式进入好氧区(5)。在好氧区(5)内进行好氧吸磷过程以及部分有机物的氧化。控制该段水力停留时间HRT为2～3h，DO浓度为2.5～3mg/L，污泥浓度MLSS为2500～3000mg/L。
3)混合液从好氧区(5)进入二沉池(7)进行泥水分离。其上清液进入中间水箱(10)，底部污泥一部分经污泥回流泵(9)回流至厌氧区(4)，另一部分通过排泥阀(8)将含磷污泥排出系统外。控制污泥龄SRT为6～9d。
4)中间水箱(10)一部分出水经提升泵(11)进入BCO反应器(12)。BCO反应器(12)内设置聚丙烯硝化填料(18)，其填充比为45％～75％，比表面积为200m2/m3～800m2/m3，密度为0.96～1.00g/cm3，其上生长着大量的好氧硝化菌，通过曝气盘(6)的曝气发生硝化反应。控制BCO反应器(12)的DO浓度维持在4～6mg/L，水力停留时间HRT为2～3h；控制中间水箱(10)进入BCO反应器(12)的流量为原水流量的50％～60％。
5)中间水箱(10)另一部分出水经超越泵(14)进入缺氧滤池(13)，一同进入的还有来自BCO反应器(12)的硝化出水以及来自碳源加药箱(16)中的碳源。超越进水中含有的NH4 +-N与BCO反应器(12)出水中含有的NO3 --N以及来自碳源加药箱(16)中的碳源，在缺氧滤池(13)中发生DEAMOX反应，完成系统的脱氮。控制超越进水流量为原水流量的40％～50％；碳源加药箱(16)中的碳源类型为乙酸钠溶液，乙酸钠溶液的浓度为5000～6000mg/L，控制加药流量为原水流量的1/120～1/50；缺氧滤池(13)内设置聚丙烯短程反硝化-厌氧氨氧化填料(14)，其填充比为50％～80％，比表面积为200m2/m3-800m2/m3，密度为0.96～1.00g/cm3。
综上所述，本发明涉及的一种连续流AO-BCO-DEAMOX深度脱氮除磷的装置与方法，具有以下优点：
1)将活性污泥系统与生物膜系统分开，即活性污泥系统只用来除磷，生物膜系统只用来脱氮，从而避免了单污泥系统中各功能菌种在碳源竞争和污泥龄上的矛盾。
2)增大A/O除磷工艺厌氧/好氧的容积比(1:1)以及较短的泥龄(6～9d),有利于提高除磷效果。
3)将二沉池出水一分为二，一段出水(50％～60％)进入BCO进行硝化后再进入缺氧滤池，而另一段出水(40％～50％)直接超越BCO进入缺氧滤池，为DEAMOX反应提供了最佳基质比，有利于系统高效脱氮。
4)与二沉池出水全部用于硝化的工艺相比，该工艺能够节省约40％～50％的曝气能耗，并减少池容。
附图说明
图1为连续流AO-BCO-DEAMOX深度脱氮除磷的装置与方法。
图1中：1-原水箱；2-进水泵；3-搅拌装置；4-厌氧区；5-好氧区；6-曝气盘；7-二沉池；8-排泥阀；9-污泥回流泵；10-中间水箱；11-提升泵；12-BCO反应器；13-缺氧滤池；14-超越泵；15-加药泵；16-碳源加药箱；17-鼓风机；18-聚丙烯硝化填料；19-聚丙烯短程硝化-厌氧氨氧化填料。
具体实施方式
结合图1，进一步说明本发明的实施方案：
连续流AO-BCO-DEAMOX深度脱氮除磷的装置设有原水箱(1)、厌氧区(4)、好氧区(5)、二沉池(7)、中间水箱(10)和BCO反应器(12)、缺氧滤池(13)、碳源加药箱(16)；水箱(1)通过进水泵(2)与厌氧区(4)连接，厌氧区(4)与好氧区(5)连接，好氧区(5)与二沉池(7)连接，二沉池(7)与中间水箱(10)连接；中间水箱(10)通过提升泵(11)连接BCO反应器(12)，BCO反应器(12)与缺氧滤池(13)连接，碳源加药箱(16)经加药泵(15)与缺氧滤池(13)连接；中间水箱(10)通过超越泵(14)与缺氧滤池(13)连接；二沉池(7)底部设有排泥阀(8)，二沉池(7)经过污泥回流泵(9)与厌氧区(4)连接；好氧区(5)和BCO反应器(12)底部均设有曝气盘(6)，曝气盘(6)与鼓风机(17)相连；厌氧区(4)和缺氧滤池(13)内均设有搅拌装置(3)；BCO反应器(12)内投加聚丙烯硝化填料(18)，缺氧滤池投加聚丙烯短程反硝化-厌氧氨氧化填料(19)。
本试验处理的污水来自北京市昌平区某镇的城市污水，为典型的低碳氮比城市污水，进水水质如下：COD浓度为78.2～230.5mg/L，NH4 +-N浓度为18.9～51.5mg/L，NO3 --N和NO2 --N均小于0.5mg/L。试验所用装置如图1所示，由有机玻璃制成。
具体操作如下：
1)系统启动：接种某污水处理厂活性污泥，其MLSS>8500mg/L，SV<40％，分别投加至厌氧区(4)和好氧区(5)，使污泥浓度MLSS维持在3000mg/L左右；在BCO反应器(12)中投加已经挂好的硝化填料，填充比为45％-75％；在缺氧滤池(13)中分别投加反硝化填料和厌氧氨氧化填料，两者投加比为1：9，系统填充比为50％-80％，启动阶段系统稳定运行30d。
2)原水从原水箱(1)经进水泵(2)进入厌氧区(4)，一同进入的还有来自二沉池(7)中的回流污泥。在厌氧区(4)内进行厌氧释磷过程，并吸收污水中的易降解有机物。控制该段的水力停留时间HRT为2～3h。
3)混合液从厌氧区(4)以推流方式进入好氧区(5)。在好氧区(5)内进行好氧吸磷过程以及部分有机物的氧化。控制该段水力停留时间HRT为2～3h，DO浓度为2.5～3mg/L，污泥浓度MLSS为2500～3000mg/L。
4)混合液从好氧区(5)进入二沉池(7)进行泥水分离。其上清液进入中间水箱(10)，底部污泥一部分经污泥回流泵(9)回流至厌氧区(4)，另一部分通过排泥阀(8)将含磷污泥排出系统外。控制污泥龄SRT为6～9d。
5)中间水箱(10)一部分出水经提升泵(11)进入BCO反应器(12)，在BCO反应器(12)中进行硝化反应。控制BCO反应器(12)的DO浓度维持在4～6mg/L，水力停留时间HRT为2～3h；控制中间水箱(10)进入BCO反应器(12)的流量为原水流量的50％～60％。
6)中间水箱(10)另一部分出水经超越泵(14)进入缺氧滤池(13)，一同进入的还有来自BCO反应器(12)的硝化出水以及来自碳源加药箱(16)中的碳源。超越进水中含有的NH4 +-N与BCO反应器(12)出水中含有的NO3 --N以及来自碳源加药箱(16)中的碳源，在缺氧滤池(13)中发生DEAMOX反应，完成系统的脱氮。控制超越进水流量为原水流量的40％～50％；碳源加药箱(16)中的碳源类型为乙酸钠溶液，乙酸钠溶液的浓度为5000～6000mg/L，控制加药流量为原水流量的1/120～1/50。
试验结果表明：系统运行稳定后，出水COD浓度为40～50mg/L，NH4 +-N浓度为0～0.5mg/L，NO3 --N浓度为8～10mg/L，TN浓度为12～15mg/L，TP<0.5mg/L。

Claims (2)

1.连续流AO-BCO-DEAMOX深度脱氮除磷的装置，其特征在于：包括原水箱(1)、厌氧区(4)、好氧区(5)、二沉池(7)、中间水箱(10)和BCO反应器(12)、缺氧滤池(13)、碳源加药箱(16)；水箱(1)通过进水泵(2)与厌氧区(4)连接，厌氧区(4)与好氧区(5)连接，好氧区(5)与二沉池(7)连接，二沉池(7)与中间水箱(10)连接；中间水箱(10)通过提升泵(11)连接BCO反应器(12)，BCO反应器(12)与缺氧滤池(13)连接，碳源加药箱(16)经加药泵(15)与缺氧滤池(13)连接；中间水箱(10)通过超越泵(14)与缺氧滤池(13)连接；二沉池(7)底部设有排泥阀(8)，二沉池(7)经过污泥回流泵(9)与厌氧区(4)连接；好氧区(5)和BCO反应器(12)底部均设有曝气盘(6)，曝气盘(6)与鼓风机(17)相连；厌氧区(4)和缺氧滤池(13)内均设有搅拌装置(3)；BCO反应器(12)内投加聚丙烯硝化填料(18)，缺氧滤池投加聚丙烯短程反硝化-厌氧氨氧化填料(19)。
2.应用如权利要求1所述装置进行深度脱氮除磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)原水从原水箱(1)经进水泵(2)进入厌氧区(4)，一同进入的还有来自二沉池(7)中的回流污泥，在厌氧区(4)内进行厌氧释磷过程；控制该段的水力停留时间HRT为2～3h；
2)混合液从厌氧区(4)进入好氧区(5)，在好氧区(5)内进行好氧吸磷过程；控制该段水力停留时间HRT为2～3h，DO浓度为2.5～3mg/L，污泥浓度MLSS为2500～3000mg/L；
3)混合液从好氧区(5)进入二沉池(7)进行泥水分离；二沉池(7)上清液进入中间水箱(10)，底部污泥经污泥回流泵(9)回流至厌氧区(4)，剩余污泥通过排泥阀(8)排出系统外；控制污泥龄SRT为6～9d；
4)中间水箱(10)一部分出水经提升泵(11)进入BCO反应器(12)，在BCO反应器(12)内进行硝化反应；BCO反应器(12)内设置聚丙烯硝化填料(18)，其填充比为45％～75％，比表面积为200m2/m3～800m2/m3，密度为0.96～1.00g/cm3；BCO反应器(12)的底部还设有曝气盘(6)；控制BCO反应器(12)的DO浓度在4～6mg/L，水力停留时间HRT为2～3h；控制中间水箱(10)进入BCO反应器(12)的流量为原水流量的50％～60％；
5)中间水箱(10)另一部分出水经超越泵(14)进入缺氧滤池(13)，一同进入的还有来自BCO反应器(12)的出水以及来自碳源加药箱(16)中的碳源，在缺氧滤池(13)中进行DEAMOX反应；控制超越进水流量为原水流量的40％～50％；碳源加药箱(16)中的碳源类型为乙酸钠溶液，乙酸钠溶液的浓度为5000～6000mg/L，控制加药流量为原水流量的1/120～1/50；缺氧滤池(13)内设置聚丙烯短程反硝化-厌氧氨氧化填料(14)，其填充比为50％～80％，比表面积为200m2/m3～800m2/m3，密度为0.96～1.00g/cm3。
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