CN108726677A - 一种促进低碳源废水处理的新工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种促进低碳源废水处理的新工艺：该工艺结合短程反硝化与双污泥工艺理论。利用FNA实现侧流系统稳定亚硝化，废水返回主流反应器中能够以亚硝酸盐为主要电子受体实现高效短程反硝化除磷。本发明以城市低碳生活污水为进水，采用双污泥系统，通过FNA处理侧流反应器污泥使亚硝酸盐转化比例控制在总氮的75±2％，在短程反硝化除磷过程能够提高20±2％的脱氮除磷效率，具有工艺方法简单、运行成本低等优势。

Description

一种促进低碳源废水处理的新工艺

技术领域

本发明主要涉及到环保设备领域，特指一种促进低碳源废水处理的新工艺。

技术背景

污水(特别是生活污水)中氮、磷元素的过量排放是引起水体富营养化的重要原因。富营养化导致水质恶化，给饮用水处理增加困难；因为水体富营养化，水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，致使底层堆积的有机物在厌氧条件下分解产生有害气体，水生生物会缺氧窒息致死，水产养殖业减产甚至破坏。生物脱氮除磷技术具有同时脱氮除磷有机物、氮和磷等污染元素且成本低，因此得到广泛的使用。

目前许多城市污水厂(特别是南方城市污水厂)的进水COD浓度较低、高氮低磷、碳氮比低，使得同步脱氮除磷都达标矛盾凸显，导致很多污水厂的氮磷出水不能同步达标。为了保证脱氮除磷效率，一般污水厂都是通过添加外碳源或者辅以额外的处理工艺来保证出水情况，这不仅增加了运行成本，还提高了基建投入。

在废水生物脱氮理论上还是在工程实践中，都一直认为要实现废水生物脱氮就必须使氨氮经历典型的硝化和反硝化过程才能安全地被除去，这条途径也可称之为全程(或完全)硝化—反硝化生物脱氮。

即：

但有学者在实验过程中发现在硝化过程中发现了亚硝酸盐的积累的现象，并提出了短程反硝化理论。

即：

如果在处理过程中实现短程反硝化，可以节省碳源，提高脱氮除磷的效果。最近有学者研究表明双污泥水处理工艺可以在将好氧与厌氧缺氧分开在两个反应器中同时运行的工艺条件下，活性污泥系统可以通过磷在厌氧缺氧的条件下实现良好的生物除磷，而氨氮可以在另一个反应器中进行硝化亚硝化反应。同时又研究学者表明FNA可以选择性地处理亚硝化细菌(NOB)与硝化细菌(AOB),FNA对于硝化细菌(AOB)有很强的抑制性，但对亚硝化细菌(NOB)抑制性不高，因此利用FNA处理反应器2污泥，最终使亚硝化细菌(NOB)成为优势菌，最终在反应器2中实现稳定的亚硝化。随后反应器2中废水中氨氮稳定地转化为亚硝酸盐与硝酸盐。富含亚硝酸盐与硝酸盐的废水随后返回反应器1，以亚硝酸作为电子受体能够大大的节约碳源。由于是将氨氮转化与厌氧缺氧段除磷分在2个装置中运行，双污泥系统工艺简化了工艺路线与过程控制，减少了设备投资，降低运行成本；同时将氮磷去除分开，有利于抑制污泥膨胀；降低了对污水中VFA的依赖，拓宽了生物除磷的应用范围，具有广泛的应用前景。

本发明在原有双污泥系统实现生物脱氮除磷技术的基础上，利用FNA处理污泥实现稳定亚硝化，解决原有的双污泥工艺缺点，研发出一种投资少、管理维护简单、出水水质稳定的污水处理设备，对我国高氮低碳生活污水的处理，具有重要的实践意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氮、磷污水(特别是生活污水)的处理设备，降低生活污水处理的建设和运行费用。

1.一种促进低碳源废水处理的新工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)双污泥处理装置的制作；

(2)以污水厂活性污泥为底物，低碳生活污水为进水；

(3)污水首先进入主流反应器，反应完沉淀后进入侧流反应器，继续下一阶段反应；

(4)在所述侧流反应器中通过FNA处理污泥，使污泥中亚硝酸氮氧化细菌(NOB)成为优势菌，实现测流系统的稳定亚硝化；

(5)污水反应完沉淀后回流到主流反应器，继续下一阶段反应；

(6)在所述主流反应器中通过DO、污泥龄使得污泥中尽可能多的富集反硝化除磷菌；

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中工艺的构造，该装置由：1-水箱；2-泵1；3-搅拌器；4-曝气头1；5-排泥阀；6-主流反应器；7-连通阀；8-排水阀；9-侧流反应器；10-曝气头2；11-泵；12-FNA处理单元；装置进水是由泵定时从水箱抽水，通过进水管进入主流反应器；2个反应器之间通过连通管直接将两个装置连接，中间设置一个阀门控制开关；当连通阀门关闭时，该装置可以使2个反应器处在一个封闭系统，二者之间不影响彼此运行，当连通阀门打开时，污水可以在2个反应器之间流动；污泥不会在2个反应器之间流动。同时每天通过泵将侧流反应器的污泥抽出部分用FNA进行处理。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中活性污泥经过50目筛子过滤后，在4℃下自然沉淀24h后，去除上清液得到所述污泥。向2个反应器中分别加入一定量上述活性污泥。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述城市低碳污水进水COD为138～175mg/L，TP为5.05～8.3mg/L，TN为35.36～51.73mg/L。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于反应器1的污泥中富集大量的聚磷菌，反应器1在厌氧搅拌条件下释磷，同时能够消耗95％以上COD转化为内碳源。

6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于侧流反应器的DO应该控制在2.0～2.5mg/L，同时每天从侧流反应器取出1/16的污泥用1.1-1.8mg/L-FNA处理，处理时间为24小时。首先用1.1mg/L-FNA处理侧流反应器污泥2个月，随后使用1.8mg/L-FNA处理污泥。逐步提升亚硝化水平。

7.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于侧流反应器的污泥中应该含有大量的亚硝化菌，在反应器2中能够在曝气条件下，使氨氮100％转化，其中75±2％转化为亚硝态氮、25±2％转化为硝态氮。

8.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于反应器1的DO应该控制在1.5～2.5mg/L，机械搅拌速率为800～900rpm/min,污泥龄控制在20d。污泥浓度控制在3000±50mg/L。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的工艺方法，其特征在于，所述污水处理的温度为20±0.1℃，pH为7.2±0.05。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的工艺方法，其特征在于，所述污水处理1个周期的时间为8h。

本发明的工艺流程方案如下：反应器主体为2个反应器：主流反应器与侧流反应器，中间使用连通管将二者连接，同时安装电磁阀，可以定时开启阀门使水在反应器之间流动。该连通装置的改进可以使得2个反应器间进水、出水时间大大缩短。

SBR每天运行3个周期，每个周期为8h，具体运行方法按如下步骤进行。

周期1：

1、打开泵1，污水从水箱进入主流反应器，待进水完毕后，关闭泵。

2、进水完毕后，打开搅拌器，厌氧搅拌时间为1.5h。

3、厌氧搅拌后，关闭搅拌器结束搅拌，沉淀0.5h，以实现泥水分离。

4、打开连通管阀门，水进入侧流反应器，关闭连通管阀门，打开曝气头2进行曝气。

5、曝气2.5h后，沉淀0.5h，以实现泥水分离。打开连通管阀门，水回流到主流反应器。

6、排水完毕后，从侧流反应器中通过泵抽取1/16污泥用FNA进行处理，处理24小时后再返回侧流反应器。

7、打开搅拌器1，进行缺氧搅拌。缺氧搅拌2h后，打开曝气机1，曝气时间为0.5h。曝气0.5h后，沉淀0.5h，以实现泥水分离。打开排水阀门，排水结束后，关闭排水阀门。

8、反应器1排泥时间为步骤7中：在好氧0.5h后，取出污泥以便稳定污泥浓度、控制泥龄，使反应器内活性污泥浓度为3000±50mg/L左右，污泥龄为20天。

周期2：按照周期1中步骤1-5、7进行。

周期3：按照周期1中步骤1-5、7进行。

本发明一种促进低碳源废水处理的新工艺机理如下：

以亚硝酸盐作为电子受体的短程反硝化除磷可以大大降低对碳源的依赖，双污泥工艺将氮磷分开处理，缓解了氮磷对于碳源的竞争，结合以上2点本发明采用FNA处理侧流反应器，使其能够将废水中氨氮稳定地转化为亚硝酸盐和硝酸盐，富含亚硝酸盐废水返回主流系统可以实现短程反硝化除磷。

与传统的生活污水除磷工艺相比，上述运行方法具有如下方面的优势：

(1)系统管理简单方便，使污泥好氧与厌氧、缺氧完全分开，碳源竞争问题得到极大的解决，系统稳定；

(2)能够实现稳定的亚硝化，稳定实现短程反硝化除磷；

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明污水处理装置示意图；

其中：1-水箱；2-泵1；3-搅拌器；4-曝气头1；5-排泥阀；6-主流反应器；7-连通阀；8-排水阀；9-侧流反应器；10-曝气头2；11-泵；12-FNA处理单元；

具体实施例

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

用上述污水处理装置按上述运行方法处理实际城市生活污水。进水COD为153～180mg/L，TP为4.7～6.5mg/L，TN为34.2～49.8mg/L。稳定运行后结果如下：出水COD为12～19mg/L，TP为0～0.41mg/L，TN为2.5～4.98mg/L，COD、TP、TN去除率分别达到91.3±2.3％、93.3±3.8％、90.3％±3.1％，系统能一直稳定运行。

实施例2：

用上述污水处理装置按上述运行方法处理实际城市生活污水。进水COD为139～176mg/L，TP为3.9～5.7mg/L，TN为38.2～48.6mg/L。稳定运行后结果如下：出水COD为10～17mg/L，TP为0.12～0.46mg/L，TN为2.8～4.58mg/L，COD、TP、TN去除率分别达到92.5±2.1％、94.1±3.6％、91.2％±3.6％，系统能一直稳定运行。

Claims (10)

1.一种促进低碳源废水处理的新工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)双污泥处理装置的制作；

(2)以污水厂活性污泥为底物，低碳生活污水为进水；

(3)污水首先进入主流反应器，反应完沉淀后进入侧流反应器，继续下一阶段反应；

(4)在所述侧流反应器中通过FNA处理污泥，使污泥中亚硝酸氮氧化细菌(NOB)成为优势菌，实现测流系统的稳定亚硝化；

(5)污水反应完沉淀后回流到主流反应器，继续下一阶段反应；

(6)在所述主流反应器中通过DO、污泥龄使得污泥中尽可能多的富集反硝化除磷菌。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中工艺的构造，该装置由：1-水箱；2-泵1；3-搅拌器；4-曝气头1；5-排泥阀；6-主流反应器；7-连通阀；8-排水阀；9-侧流反应器；10-曝气头2；11-泵；12-FNA处理单元；装置进水是由泵定时从水箱抽水，通过进水管进入主流反应器；2个反应器之间通过连通管直接将两个装置连接，中间设置一个阀门控制开关；当连通阀门关闭时，该装置可以使2个反应器处在一个封闭系统，二者之间不影响彼此运行，当连通阀门打开时，污水可以在2个反应器之间流动；污泥不会在2个反应器之间流动。同时每天通过泵将侧流反应器的污泥抽出部分用FNA进行处理。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中活性污泥经过50目筛子过滤后，在4℃下自然沉淀24h后，去除上清液得到所述污泥。向2个反应器中分别加入一定量上述活性污泥。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述城市低碳污水进水COD为138～175mg/L，TP为5.05～8.3mg/L，TN为35.36～51.73mg/L。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于反应器1的污泥中富集大量的聚磷菌，反应器1在厌氧搅拌条件下释磷，同时能够消耗95％以上COD转化为内碳源。

6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于侧流反应器的DO应该控制在2.0～2.5mg/L，同时每天从侧流反应器取出1/16的污泥用1.1-1.8mg/L-FNA处理，处理时间为24小时。首先用1.1mg/L-FNA处 理侧流反应器污泥2个月，随后使用1.8mg/L-FNA处理污泥。逐步提升亚硝化水平。

7.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于侧流反应器的污泥中应该含有大量的亚硝化菌，在反应器2中能够在曝气条件下，使氨氮100％转化，其中75±2％转化为亚硝态氮、25±2％转化为硝态氮。

8.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于反应器1的DO应该控制在1.5～2.5mg/L，机械搅拌速率为800～900rpm/min,污泥龄控制在20d。污泥浓度控制在3000±50mg/L。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的工艺方法，其特征在于，所述污水处理的温度为20±0.1℃，pH为7.2±0.05。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的工艺方法，其特征在于，所述污水处理1个周期的时间为8h。