CN109160672A - 一种基于游离氨（fa）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法 - Google Patents

一种基于游离氨（fa）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法，属于污水生物处理技术领域。部分污泥和部分高氨氮废水加入到旁侧FA处理污泥反应器，经FA处理，提高污泥后续水解酸化效果，促进稳定实现短程硝化；高氨氮废水、旁侧FA处理后的污泥、回流污泥及回流硝化液一起进入生物反应器缺氧区，发生污泥水解酸化、短程反硝化与厌氧氨氧化，而后进入好氧区发生短程硝化厌氧氨氧化，产生氮气和部分硝态氮。好氧区出水进入二沉池进行泥水分离排放。该工艺处理低C/N高氨氮废水，具有生物污泥产量少、生物脱氮效果好等优势。

Description

一种基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污 泥减量的方法
技术领域
本发明涉及一种基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
在污水处理过程中会产生大量的剩余污泥，对于剩余污泥的处理与处置费用占污水处理的25%-65%，花费十分巨大。但同时剩余污泥中的主要组成部分为微生物，可通过水解酸化产有机酸促进反硝化脱氮。一项最新的研究表明，采用游离氨（FA）处理污泥可以使微生物细胞裂解和胞外蛋白质（EPS）分解，产生大量的可溶性有机物（SOD），实现污泥的减量。
高氨氮低COD污水的处理工艺是采用厌氧氨氧化工艺，厌氧氨氧化是指在厌氧氨氧化菌的作用下，将氨氮和亚硝的转变为氮气，同时还产生一部分硝态氮。厌氧氨氧化工艺不需要外加碳源，不需要曝气，产泥量少，为高氨氮废水的高效低耗处理开辟了新的途径。
发明内容
本发明采用游离氨（FA）处理污泥，促进水解酸化增加可溶性有机物（SOD）产量，解决进水碳源不满足短程反硝化所需碳源的问题，实现反应器的深度脱氮。此外，采用游离氨（FA）处理污泥可以实现污泥减量，减少剩余污泥的排放量，降低污泥处理费用。该方法首先将部分高氨氮废水和处理污泥进入污泥处理反应器中，利用FA对微生物灭活的效应对污泥进行处理。高氨氮废水、旁侧FA处理后的污泥、回流污泥及回流硝化液一起进入生物反应器缺氧区，发生污泥水解酸化、短程反硝化、厌氧氨氧化等作用，而后进入好氧区发生短程硝化厌氧氨氧化作用，产生氮气和部分硝态氮。好氧区出水进入二沉池，进行泥水分离后上清液作为出水排放。该工艺处理低C/N高氨氮废水，具有生物污泥产量少、生物脱氮效果好等优势。
本发明的目的是通过以下解决方案来解决的，基于游离氨处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法作用的装置，设有高氨氮废水箱、生物反应器、二沉池、污泥处理反应器；高氨氮废水箱为一敞口箱体，设有溢流管和放空管；高氨氮废水箱通过进水泵与生物反应器进水管相连接；生物反应器分为7个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；前3个格室为缺氧区，后4个格室为好氧区；缺氧区通过搅拌器进行搅拌混合；好氧区设有空压机、气体流量计、气量调节阀与曝气头的曝气系统进行充氧；通过硝化液回流泵将最后一格好氧区与第一格室缺氧区相连接，实现硝化液回流；生物反应器通过二沉池连接管与二沉池连接；二沉池中泥水分离后的水通过二沉池排水管排出，沉淀污泥分为回流污泥、旁侧处理污泥和剩余污泥；回流污泥依次通过回流污泥阀和污泥回流泵与生物反应器第一格室缺氧区相连接；旁侧处理污泥依次通过旁侧处理污泥阀和污泥处理反应器进泥泵与污泥处理反应器相连；剩余污泥通过剩余污泥排放管排出；污泥处理反应器为一敞口池体，设有污泥处理反应器进泥泵、污泥处理反应器进高氨氮废水泵、污泥处理反应器出液泵、搅拌器与加药管；高氨氮废水通过污泥处理反应器进高氨氮废水泵与污泥处理反应器相连接；处理后的污泥和高氨氮废水通过污泥处理反应器出液泵与生物反应器进水管相连接。
高氨氮废水在此装置中的处理流程为：部分回流污泥和部分高氨氮废水加入到污泥处理反应器，利用FA对污泥的灭活作用，提高污泥后续水解酸化效果；FA处理使得亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性降低程度大于氨氧化菌（AOB）的活性降低程度，可促进后生物反应器内稳定实现短程硝化。高氨氮废水、旁侧FA处理后的污泥、回流污泥及回流硝化液一起进入生物反应器缺氧区，发生污泥水解酸化、短程反硝化、厌氧氨氧化等作用，而后进入好氧区发生短程硝化厌氧氨氧化作用，产生氮气和部分硝态氮。好氧区出水进入二沉池，进行泥水分离后上清液作为出水排放。
采用上述装置实现基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法，其具体启动与调控步骤如下：
1）启动系统：接种短程硝化污泥和具有反硝化性质的活性污泥混合后投加至生物反应器内，使反应器内絮体污泥浓度达到4000-6000mg/L,接种的两种污泥的质量之比为2：1；接种厌氧氨氧化生物膜加到生物反应器（2）内，使得氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比为1.3-2.0；
2）运行时调节操作如下：
2.1）生物反应器（2）的硝化液回流比控制为100-300%；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-1.0mg/L；污泥龄控制在15-20天；
2.2）生物反应器（2）污泥回流比为50-100%，旁侧处理污泥输送至污泥处理反应器（4），处理的污泥量为进水流量的5-10%；
2.3）通过向污泥处理反应器（4）加入高氨氮废水，使反应器内氨氮浓度为1000-2000mg/L，并通过投加酸或碱控制污泥处理反应器内pH大于8.6，污泥停留时间为6-24h。
本发明基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法，与现有高氨氮处理工艺相比具有以下优势：
1）好氧区短程硝化厌氧氨氧化需氧量低，从而使得系统处理能耗降低；
2）FA处理污泥促进水解酸化，增加可溶性有机物产量，减少外碳源量投加量，降低运行费用；
3）FA处理污泥使得剩余污泥排放量减少，降低污泥处置费用；
4）FA处理污泥有利于好氧区中短程硝化的稳定维持。
附图说明
图1为本发明基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法所用装置的示意图。
图中1为城市污水原水箱、2为生物反应器、3为二沉池、4为污泥处理反应器；1.1为溢流管，1.2为放空管；2.1为进水泵、2.2为生物反应器缺氧区、2.3为生物反应器好氧区、2.4为硝化液回流泵、2.5为污泥回流泵、2.6为二沉池连接管、2.7为搅拌器、2.8为曝气头、2.9气量调节阀、2.10为气体流量计、2.11为空压机；3.1为回流污泥阀、3.2为旁侧处理污泥阀、3.3为剩余污泥排放管、3.4为二沉池排水管；4.1为污泥处理反应器进泥泵、4.2为污泥处理反应器进高氨氮废水泵、4.3为污泥处理反应器出液泵、4.4为搅拌器、4.5为加药管。
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：如图1所示，基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的装置，设有高氨氮废水箱1、生物反应器2、二沉池3、污泥处理反应器4；高氨氮废水箱1为一敞口箱体，设有溢流管1.1和放空管1.2；高氨氮废水箱1通过进水泵2.1与生物反应器进水管相连接；生物反应器2分为7个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；前3个格室为缺氧区2.2，后4个格室为好氧区2.3；缺氧区通过搅拌器2.7进行搅拌混合；好氧区设有空压机2.11、气体流量计2.10、气量调节阀2.9与曝气头2.8的曝气系统进行充氧；通过硝化液回流泵2.4将最后一格好氧区与第一格室缺氧区相连接，实现硝化液回流；生物反应器2通过二沉池连接管2.6与二沉池3连接；二沉池3中泥水分离后的水通过二沉池排水管3.4排出，沉淀污泥分为回流污泥、旁侧处理污泥和剩余污泥；回流污泥依次通过回流污泥阀3.1和污泥回流泵2.6与生物反应器第一格室缺氧区相连接；旁侧处理污泥依次通过旁侧处理污泥阀3.2和污泥处理反应器进泥泵4.1与污泥处理反应器4相连；剩余污泥通过剩余污泥排放管3.3排出；污泥处理反应器4为一敞口池体，设有污泥处理反应器进泥泵4.1、污泥处理反应器进高氨氮废水泵4.2、污泥处理反应器出液泵4.3、搅拌器4.4与加药管4.5；高氨氮废水通过污泥处理反应器进高氨氮废水泵4.2与污泥处理反应器4相连接；处理后的污泥和高氨氮废水通过污泥处理反应器出液泵4.3与生物反应器进水管相连接。
试验采用某垃圾填埋场内垃圾渗滤液作为原水，具体水质如下：COD浓度为1850-8544mg/L；NH4 +-N浓度为907-1974mg/L，NO2 --N≤3.0mg/L，NO3 --N ≤3.0mg/L。试验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，生物反应器有效体积为28L，均分为7个格室。
具体运行操作如下：
1启动系统：接种短程硝化污泥和具有反硝化性质的活性污泥混合后投加至生物反应器内，使反应器内絮体污泥浓度达到5000mg/L,接种的两种污泥的质量之比为2:1。接种厌氧氨氧化生物膜加到生物反应器2内，使得氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比为1.3。
2运行时调节操作如下：
2.1生物反应器2的硝化液回流比控制为200%；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-1.0mg/L；污泥龄控制在15-20天；
2.2生物反应器2污泥回流比为50%，旁侧处理污泥输送至污泥处理反应器4，处理的污泥量为进水流量的5-10%；
2.3通过向污泥处理反应器4加入高氨氮废水，使反应器内氨氮浓度为1000-2000mg/L，并通过投加酸或碱控制污泥处理反应器内pH为9.0，污泥停留时间为24h。
试验结果表明：运行稳定后，生物反应器出水 NH4 +-N浓度为8-15mg/L，NO2 --N浓度为0.5-4.0mg/L，NO3 --N浓度为0.5-7.0mg/L，TN低于35mg/L。

Claims (1)

1.一种基于游离氨（FA）处理污泥实现高氨氮废水深度脱氮和污泥减量的方法，其特征在于，应用如下装置：设有高氨氮废水箱（1）、生物反应器（2）、二沉池（3）、污泥处理反应器（4）；高氨氮废水箱（1）为一敞口箱体，设有溢流管（1.1）和放空管（1.2）；高氨氮废水箱（1）通过进水泵（2.1）与生物反应器进水管相连接；生物反应器（2）分为7个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；前3个格室为缺氧区（2.2），后4个格室为好氧区（2.3）；缺氧区通过搅拌器（2.7）进行搅拌混合；好氧区设有空压机（2.11）、气体流量计（2.10）、气量调节阀（2.9）与曝气头（2.8）的曝气系统进行充氧；通过硝化液回流泵（2.4）将最后一格好氧区与第一格室缺氧区相连接，实现硝化液回流；生物反应器（2）通过二沉池连接管（2.6）与二沉池（3）连接；二沉池（3）中泥水分离后的水通过二沉池排水管（3.4）排出，沉淀污泥分为回流污泥、旁侧处理污泥和剩余污泥；回流污泥依次通过回流污泥阀（3.1）和污泥回流泵（2.6）与生物反应器第一格室缺氧区相连接；旁侧处理污泥依次通过旁侧处理污泥阀（3.2）和污泥处理反应器进泥泵（4.1）与污泥处理反应器（4）相连；剩余污泥通过剩余污泥排放管（3.3）排出；污泥处理反应器（4）为一敞口池体，设有污泥处理反应器进泥泵（4.1）、污泥处理反应器进高氨氮废水泵（4.2）、污泥处理反应器出液泵（4.3）、搅拌器（4.4）与加药管（4.5）；高氨氮废水通过污泥处理反应器进高氨氮废水泵（4.2）与污泥处理反应器（4）相连接；处理后的污泥和高氨氮废水通过污泥处理反应器出液泵（4.3）与生物反应器进水管相连接；
方法的步骤为：
启动系统：接种短程硝化污泥和具有反硝化性质的活性污泥混合后投加至生物反应器内，使反应器内絮体污泥浓度达到4000-6000mg/L,接种的两种污泥的质量之比为2：1；接种厌氧氨氧化生物膜加到生物反应器（2）内，使得氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比为1.3-2.0；
2）运行时调节操作如下：
2.1）生物反应器（2）的硝化液回流比控制为100-300%；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-1.0mg/L；污泥龄控制在15-20天；
2.2）生物反应器（2）污泥回流比为50-100%，旁侧处理污泥输送至污泥处理反应器（4），处理的污泥量为进水流量的5-10%；
2.3）通过向污泥处理反应器（4）加入高氨氮废水，使反应器内氨氮浓度为1000-2000mg/L，并通过投加酸或碱控制污泥处理反应器内pH为大于8.6，污泥停留时间为6-24h。
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