CN108996687A - 一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置及方法 - Google Patents

一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置及方法，属于污水生物处理技术领域。所述装置包括缺氧池、好氧池、曝气控制系统、短程内回流系统、污泥外回流系统和二沉池，其中，短程内回流系统由好氧池第3格流入到缺氧池第1格，污泥外回流系统由二沉池回流到缺氧池第1格，所述方法是好氧池1~3格溶解氧控制为0.2~1.0 mg/L，实现亚硝酸盐积累并用于内回流，而缺氧池利用进水有机碳源实现内回流液中亚硝酸盐的反硝化。本发明实现了基于亚硝酸盐型的生物强化反硝化作用，相同城镇污水进水水质条件下，采用短程亚硝酸盐内回流系统，较传统硝酸盐回流系统明显节约碳源，特别适用于处理低碳氮比的城镇生活污水和工业废水。

Description

一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置及方法
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种通过短程内回流提高低有机碳源进水条件下污水脱氮效率的装置和方法。
背景技术
目前，我国绝大多数的城镇污水处理厂是采用活性污泥工艺进行生物脱氮，常见工艺包括缺氧/好氧（A/O）工艺、氧化沟工艺、SBR工艺等，其中以A/O工艺应用最为普遍。在开放的生物脱氮系统中，活性污泥菌群主要由异养菌、硝化菌和反硝化菌等菌种组成。在缺氧、好氧的交替环境中，依靠硝化菌和反硝化菌的硝化-反硝化作用实现生物脱氮。在实际运行中，A/O系统中还包括内回流系统和外回流系统，内回流是好氧池末端的硝化液回流到缺氧池为缺氧池提供硝态氮源以助于缺氧池反硝化作用的进行，从而达到总氮去除的目的；外回流则是污泥的回流，是从二沉池回流至厌氧池以补充整个系统的污泥浓度。
然而，我国城镇污水处理厂的进水碳源浓度普遍较低，碳源问题一直对城镇污水生物处理中的脱氮过程起着制约作用。与传统的生物脱氮工艺相比，短程硝化反硝化原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐型阶段，并直接以亚硝酸盐型作为电子最终受氢体进行反硝化。短程硝化曝气阶段可以节省氧气供应量约25%，并可降低投碱量，而基于亚硝酸盐型的缺氧反硝化工艺可以直接以亚硝酸盐作为底物生成氮气，可节省40%碳源投加量，这对充分利用原水中有限碳源和降低碳源投加量具有重要的意义。此外，由于反硝化系统中总氮去除率提高，污泥通过外回流中的总氮浓度也会降低，这会显著降低与聚磷菌在厌氧释磷过程中竞争碳源，从而提高系统中磷的去除率。然而，在实际运行过程中，需要通过富集氨氧化菌（AOB）和淘汰亚硝酸盐氧化菌（NOB）的形式来亚硝酸盐的全程积累，这种方法相对系统控制要求较高，操作不稳定，并且好氧出水以亚硝酸盐形式为主，具有一定的环境风险。
本发明的目的提供一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置及方法，通过改变内回流点位实现基于亚硝酸盐的A/O工艺的脱氮强化，该装置仅需在已有的城市污水处理厂改变内回流点位，无需特定驯化菌种，即可实现亚硝酸盐型的反硝化，在缺氧反硝化池将亚硝酸盐直接还原为氮气。本发明可有效解决现有城镇污水处理厂进水碳源不足的问题，对提高总氮的去除率，具有明显的技术优势。
发明内容
针对我国城镇污水和工业废水进水碳源偏低的问题，本发明提供了一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置及方法，其特征在于所述脱氮装置呈廊道式设计，包括缺氧池（1）、好氧池（2）、曝气控制系统（3）、短程内回流系统（4）、污泥外回流系统（5）、二沉池（6），其中缺氧池分为3格，好氧池分为6格，进水经缺氧池（1）出水流入到好氧池（2），好氧池（2）出水流入到二沉池（6），短程内回流系统由好氧池第3格流入到缺氧池第1格，污泥外回流系统由二沉池回流到缺氧池第1格。
所述曝气控制系统在好氧池1~3格控制溶解氧为0.2~1.0 mg/L，实现亚硝酸盐积累并用于内回流，好氧池4~6格控制溶解氧为2.0~3.0 mg/L，保证氨氮的稳定去除，缺氧池底部设有搅拌器实现泥水混合均匀，利用进水有机碳源实现内回流液中亚硝酸盐的反硝化。
所述缺氧池水力停留时间控制为2~4 h，好氧池水力停留时间控制为4~10 h。
所述短程内回流比为100~200%，污泥外回流比为100~200%。
本发明体现的优势和特点是：
（1）通过短程内回流，实现了基于亚硝酸盐的前置缺氧反硝化工艺，无需富集菌种，相比于传统的硝酸盐反硝化系统，将亚硝酸盐转化为氮气，可以降低40%反硝化碳源。
（2）该工艺回流点位灵活，可以方便、快捷的在已有的城镇和工业污水厂进行改造，具有广泛的市场应用前景。
附图1为本发明的短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置示意图：（1）缺氧池、（2）好氧池、（3）曝气控制系统、（4）短程内回流系统、（5）污泥外回流系统、（6）二沉池
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，以下实施例所述是用于说明本发明，并不用以限制本发明。
采用如附图1所示的短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置，该装置采用廊道式设计，包括缺氧池、好氧池、曝气控制系统、短程内回流系统、污泥外回流系统和二沉池，其中缺氧池包括3格，好氧池包括6格，整个缺氧池和好氧池有效容积106 L，长×宽×高分别为 1.2 m×0.5 m×0.5 m，进水经缺氧池流入到好氧池，好氧池出水流入到二沉池，短程内回流系统由好氧池第3格流入到缺氧池第1格，污泥外回流系统由二沉池回流到缺氧池第1格。
实验过程中，缺氧池采用3个搅拌器实现泥水混合均匀，好氧池6个隔断内均在底部设有曝气头，通过流量计控制曝气量大小和溶解氧浓度。其中，好氧池1~3格溶解氧控制为0.5 mg/L，实现亚硝酸盐的最大化积累，并用于短程内回流至缺氧池，好氧池4~6格溶解氧控制为2.0 mg/L，保证废水中氨氮的去除率。缺氧池水力停留时间控制为4 h，好氧池水力停留时间控制为8 h，整个系统水力停留时间为12 h，每天连续处理2次。短程内回流比为100%，主要目的是将亚硝酸盐回流至缺氧池，实现亚硝酸盐的反硝化，从而提高有限碳源的利用率。污泥外回流比为100%，补充生化段的污泥浓度。反应器接种普通絮状活性污泥，接种活性污泥浓度为2000 mg/L，采用模拟废水驯化联用反应器，NaCH3COOH为模拟碳源，NH4Cl为模拟氮源，KH2PO4为模拟磷源，所用人工配水水质如下：反应器进水pH为7.5，进水COD浓度为300 mg/L，进水NH4 +-N浓度为80 mg/L，CaCl2·2H2O 30 mg/L，MgSO4·7 H2O 25 mg/L，FeSO4·7 H2O 20 mg/L。经过60天稳定运行，短程内回流反应器氨氮浓度低于5 mg/L,氨氮平均去除率95%以上，出水亚硝酸盐低于1 mg/L，出水硝酸盐低于25 mg/L，总氮平均去除率平均65%以上。
对照相同条件下运行的硝酸盐回流反应器，总氮去除率仅为30%左右，短程内回流系统具有明显的节约碳源、提高总氮去除率的技术优势。

Claims (4)

1.一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮装置及方法，其特征在于所述脱氮装置呈廊道式设计，包括缺氧池（1）、好氧池（2）、曝气控制系统（3）、短程内回流系统（4）、污泥外回流系统（5）、二沉池（6），其中缺氧池分为3格，好氧池分为6格，进水经缺氧池（1）出水流入到好氧池（2），好氧池（2）出水流入到二沉池（6），短程内回流系统由好氧池第3格流入到缺氧池第1格，污泥外回流系统由二沉池回流到缺氧池第1格。
2.根据权利要求1所述的一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮方法，其特征在于所述曝气控制系统在好氧池1~3格控制溶解氧为0.2~1.0 mg/L，实现亚硝酸盐积累并用于内回流，好氧池4~6格控制溶解氧为2.0~3.0 mg/L，保证氨氮的稳定去除，缺氧池底部设有搅拌器实现泥水混合均匀，利用进水有机碳源实现内回流液中亚硝酸盐的反硝化。
3.根据权利要求1所述的一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮方法，其特征在于所述缺氧池水力停留时间控制为2~4 h，好氧池水力停留时间控制为4~10 h。
4.根据权利要求1所述的一种短程内回流强化缺氧/好氧反应器脱氮方法，其特征在于所述短程内回流比为100~200%，污泥外回流比为100~200%。
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