CN109205783B - 基于a-sbr工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法 - Google Patents

基于a-sbr工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于A‑SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，由以下步骤组成：接种城市污水处理厂二沉池活性污泥于A‑SBR反应器内，稳定运行后具有较高的碳氮磷去除率；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至18‑22℃，碳氮磷的去除率稳定后，再将温度进一步降低至12‑16℃，同样，系统的碳氮磷去除率稳定时，认为低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A‑SBR工艺成功启动；逐步添加实际生活污水，最终实现生活污水中的碳氮磷的同步去除。本发明解决了低温条件下生活污水的脱氮除磷效果差、启动缓慢的难题，实现了低温条件下快速启动及高效的碳氮磷的同步去除。

Description

基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的 方法
技术领域
本发明属于城市生活污水处理与资源化领域，具体涉及基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法。
背景技术
SBR工艺是应用较为广泛的生物脱氮除磷工艺，在单一反应器内的不同反应完成碳、氮、磷污染物的去除，是较为常用有效的生物脱氮除磷途径之一，但很难通过调控参数来进一步提高系统的污染物去除效率。A-SBR是在传统SBR工艺基础上增加前置缺氧（Anoxic）运行阶段改良形成的工艺，缺氧段通过反硝化除磷作用，可以进一步提高反应系统的脱氮和除磷效率。
温度是脱氮除磷工艺的重要限制因素，A-SBR工艺处理低温生活污水的成功案例未见报导。然而，北方城市污水处理厂由于冬季温度降低导致的启动缓慢、生活污水出水中污染物不达标问题亟待解决。
发明内容
为解决低温条件下生活污水的脱氮除磷效果差、启动缓慢的技术难题，本发明提供一种基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，将A-SBR工艺应用于在低温条件下的生活污水的处理，可以在节省基建费用的条件下同时提高污水中的碳、氮和磷污染物的去除效率，有效地提高低温条件下污水厂处理效率。
本发明的目的是以下述方式实现的：
基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，由以下步骤组成：
一、A-SBR工艺的低温启动：接种普通活性污泥于A-SBR反应器内，在常温条件下，采用人工配水进行污泥的驯化，配水中COD、NH4 +-N、TN和TP的浓度与后期拟处理的生活污水中的浓度一致，调节pH在6.5-7.5，温度为26-30℃，调控厌氧、缺氧和好氧段的时间，富集同步去除碳氮磷的微生物；当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到95%、97%、92%和92%以上，保持稳定运行10-15个循环；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至18-22℃，同样采用上述的运行方式，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到92%、95%、90%和90%以上，稳定运行10-15个循环；再将温度进一步降低至12-16℃，同样，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、85%和85%以上且不再升高时，稳定运行10-15个循环，使低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A-SBR工艺启动成功，启动时间为60-75个循环；
二、低温下生活污水中碳氮磷的同步去除：在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，每种配水工况下运行15-25个循环，当反应器进水中生活污水比例达100%时，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上至不再进一步提高时，完成低温生活污水中的碳氮磷的同步去除。
所述步骤一中采用人工配水进行污泥的驯化后，A-SBR反应器内污泥浓度为2.8-5.0 g/L。
所述步骤一中配水中COD浓度为420-500 mg/L，TN浓度为25-40 mg/L，NH4 +-N 浓度为23-35 mg/L，TP浓度为2.5-4.0 mg/L。
所述步骤一中配水的pH是通过投加一定的NaHCO3和Na2CO3来调节。
所述步骤二中在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，分三次投加，生活污水的投加体积占比依次为（15-25）%、（40-50）%、100%。
所述步骤二中低温是指12-16℃。
相对于现有技术，本发明的优点如下：
1.本发明将A-SBR工艺应用于低温条件下实际生活污水的处理，不仅提高了生活污水的去碳脱氮除磷效率，还解决了低温条件下生活污水处理效率低、启动缓慢、系统运行不稳定的难题，实现了快速启动以及低温下生活污水中的碳、氮和磷污染物的同步高效去除，促进了SBR工艺在生活污水方面的应用；
2.本发明接种的普通污泥易获取、来源广，以此种泥在60个循环内实现了低温条件下同步去碳脱氮除磷工艺的启动，缩短了启动时间；
3.本发明采用分段式逐级驯化的运行方式，调节DO和不同阶段的时间，不需改变进水水质、无需投加碳源，完成低温条件下工艺的稳定运行，适合冬季污水厂的实际运行工况。
附图说明
图1是本发明中A-SBR反应器的运行原理图。
图2是本发明中A-SBR工艺启动阶段的运行效果图。
图3是本发明中A-SBR工艺处理生活污水的运行效果图。
其中，1是搅拌器，2是自动控制系统，3是曝气泵，4是进水口，5是出水口。
具体实施方式
本发明中所采用的试验装置为A-SBR反应器，运行原理如图1所示，反应器的有效体积是10 L，底部安装散孔式曝气器，曝气器连接曝气泵3，上方固定电动搅拌器1，可保证污泥处理系统的泥与水均匀混合，进水口4一端连接转子流量计，利用电磁阀控制出水口5。厌氧、缺氧和好氧段由电磁自动控制系统2设定时间来控制，保证反应系统的连续运转。通过对系统的参数调控完成低温条件下的反应器的启动和稳定运行，实现同步除碳脱氮除磷，具体如下。污水从进水口4进入A-SBR反应器，从出水口5出来，这个过程为运行一个循环。
实施例1
基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，由以下步骤组成：
一、A-SBR工艺的低温启动：接种普通活性污泥于A-SBR反应器内，在常温条件下，采用人工配水进行污泥的驯化，配水中COD、NH4 +-N、TN和TP的浓度与后期拟处理的生活污水中的浓度一致，调节pH在6.5-7.5，温度为26-30℃，调控厌氧、缺氧和好氧段的时间，富集可同步去除碳氮磷的微生物；当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到95%、97%、92%和92%以上，保持稳定运行10-15个循环；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至18-22℃，同样采用上述的运行方式，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到92%、95%、90%和90%以上，稳定运行10-15个循环；再将温度进一步降低至12-16℃，同样，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、85%和85%以上且不再升高时，稳定运行10-15个循环，使低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A-SBR工艺启动成功，启动时间为60-75个循环；
二、低温下生活污水中碳氮磷的同步去除：在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，每种配水工况下运行15-25个循环，当反应器进水中生活污水比例达100%时，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上至不再进一步提高时，认为完成低温生活污水中的碳氮磷的同步去除。
所述步骤一中采用人工配水进行污泥的驯化后，A-SBR反应器内污泥浓度为2.8-5.0 g/L。
所述步骤一中配水中COD浓度为420-500 mg/L， TN浓度为25-40 mg/L，NH4 +-N浓度为23-35 mg/L，TP浓度为2.5-4.0 mg/L。
所述步骤一中配水的pH是通过投加一定的NaHCO3和Na2CO3来调节。
所述步骤二中在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，分三次投加，生活污水的投加体积占比依次为（15-25）%、（40-50）%、100%。
所述步骤二中低温是指12-16℃。
上述配水是由葡萄糖0.4 g/L、乙酸钠0.08 g/L、氯化铵0.115 g/L、磷酸二氢钾0.024 g/L、硫酸镁0.0275 g/L、碳酸氢钠0.125 g/L、氯化钾0.004 g/L和矿物盐配置而成。矿物盐成分及含量如下：氯化铁 0.45 mg/L、硼酸 0.045 mg/L、五水硫酸铜 0.45 mg/L、碘化钾 0.054 mg/L、硫酸锰 0.036 mg/L、七水硫酸锌 0.036 mg/L、EDTA 3 mg/L。
上述调控厌氧、缺氧和好氧段的时间具体为：每个循环内依次设为进水10 min、预缺氧段20-40 min、厌氧段60-120 min、好氧段40-90 min、后缺氧段30-60 min、沉淀30min、出水10 min。
实施例2
基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，由以下步骤组成：
一、A-SBR工艺的低温启动：接种普通活性污泥于A-SBR反应器内，在常温条件下，采用人工配水进行污泥的驯化，配水中COD、NH4 +-N、TN和TP的浓度与后期拟处理的生活污水中的浓度一致，调节pH在7.0，温度为28℃，调控厌氧、缺氧和好氧段的时间，富集可同步去除碳氮磷的微生物；当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到95%、97%、92%和92%以上，保持稳定运行10个循环；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至20℃，同样采用上述的运行方式，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到92%、95%、90%和90%以上，稳定运行10个循环；再将温度进一步降低至15℃，同样，当COD、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、85%和85%以上且不再升高时，稳定运行10个循环，使低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A-SBR工艺启动成功，启动时间为60个循环；
二、低温下生活污水中碳氮磷的同步去除：在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，每种配水工况下运行20个循环，当反应器进水中生活污水比例达100%时，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上至不再进一步提高时，认为完成低温生活污水中的碳氮磷的同步去除。
所述步骤一中采用人工配水进行污泥的驯化后，A-SBR反应器内污泥浓度为3.6g/L。
所述步骤一中配水中COD浓度为500 mg/L，TN浓度为40 mg/L，NH4 +-N浓度为35 mg/L，TP浓度为4.0 mg/L。
所述步骤一中配水的pH是通过投加一定的NaHCO3和Na2CO3来调节。
所述步骤二中在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，分三次投加，生活污水的投加体积占比依次为25%、50%、100%。
所述步骤二中低温是指15℃。
上述配水的配置方法与实施例1中相同。上述调控厌氧、缺氧和好氧段的时间具体为：每个循环内依次设为进水10 min、预缺氧段35 min、厌氧段100 min、好氧段60 min、后缺氧段45 min、沉淀30 min、出水10 min。
实施例2的运行效果如图2、图3所示，当温度为28℃时，经过18个循环的运行，反应器的COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到并稳定在95%、97%、92%和92%以上；当温度降至20℃时，经过20个循环运行后，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到并稳定在92%、95%、90%和90%以上；当温度再降至15℃时，经过22个循环运行后，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到并稳定在90%、90%、85%和85%以上。反应器在低温条件下稳定运行后，逐级增加生活污水的体积占比（分别为25%、50%和100%），在每个投加比例的条件下，反应器的COD、NH4 +-N、TN和TP的最终平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上。
实施例3
基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，由以下步骤组成：
一、A-SBR工艺的低温启动：接种普通活性污泥于A-SBR反应器内，在常温条件下，采用人工配水进行污泥的驯化，配水中COD、NH4 +-N、TN和TP的浓度与后期拟处理的生活污水中的浓度一致，调节pH在6.5，温度为26℃，调控厌氧、缺氧和好氧段的时间，富集可同步去除碳氮磷的微生物；当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到95%、97%、92%和92%以上，保持稳定运行12个循环；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至18℃，同样采用上述的运行方式，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到92%、95%、90%和90%以上，稳定运行12个循环；再将温度进一步降低至16℃，同样，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、85%和85%以上且不再升高时，稳定运行12个循环，使低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A-SBR工艺启动成功，启动时间为68个循环；
二、低温下生活污水中碳氮磷的同步去除：在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，每种配水工况下运行25个循环，当反应器进水中生活污水比例达100%时，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上至不再进一步提高时，认为完成低温生活污水中的碳氮磷的同步去除。
所述步骤一中采用人工配水进行污泥的驯化后，A-SBR反应器内污泥浓度为4.2g/L。
所述步骤一中配水中COD浓度为450 mg/L，TN浓度为30 mg/L，NH4 +-N浓度为25 mg/L，TP浓度为3.2 mg/L。
所述步骤一中配水的pH是通过投加一定的NaHCO3和Na2CO3来调节。
所述步骤二中在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，分三次投加，生活污水的投加体积占比依次为15%、40%、100%。
所述步骤二中低温是指16℃。
上述配水的配置方法与实施例1中相同。上述调控厌氧、缺氧和好氧段的时间具体为：每个循环内依次设为进水10 min、预缺氧段30 min、厌氧段120 min、好氧段90 min、后缺氧段60 min、沉淀30 min、出水10 min。
实施例4
基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，由以下步骤组成：
一、A-SBR工艺的低温启动：接种普通活性污泥于A-SBR反应器内，在常温条件下，采用人工配水进行污泥的驯化，配水中COD、NH4 +-N、TN和TP的浓度与后期拟处理的生活污水中的浓度一致，调节pH在7.5，温度为30℃，调控厌氧、缺氧和好氧段的时间，富集可同步去除碳氮磷的微生物；当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到95%、95%、92%和92%以上，保持稳定运行15个循环；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至22℃，同样采用上述的运行方式，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到92%、90%、90%和90%以上，稳定运行13个循环；再将温度进一步降低至12℃，同样，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、85%和85%以上且不再升高时，稳定运行13个循环，使低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A-SBR工艺启动成功，启动时间为72个循环；
二、低温下生活污水中碳氮磷的同步去除：在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，每种配水工况下运行15个循环，当反应器进水中生活污水比例达100%时，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上至不再进一步提高时，认为完成低温生活污水中的碳氮磷的同步去除。
所述步骤一中采用人工配水进行污泥的驯化后，A-SBR反应器内污泥浓度为2.8g/L。
所述步骤一中配水中COD浓度为420 mg/L，TN浓度为25 mg/L，NH4 +-N浓度为23 mg/L，TP浓度为2.5 mg/L。
所述步骤一中配水的pH是通过投加一定的NaHCO3和Na2CO3来调节。
所述步骤二中在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，分三次投加，生活污水的投加体积占比依次为20%、45%、100%。
所述步骤二中低温是指12℃。
上述配水的配置方法与实施例1中相同。上述调控厌氧、缺氧和好氧段的时间具体为：每个循环内依次设为进水10 min、预缺氧段40 min、厌氧段80 min、好氧段80 min、后缺氧段40 min、沉淀30 min、出水10 min。
实施例5
基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，由以下步骤组成：
一、A-SBR工艺的低温启动：接种普通活性污泥于A-SBR反应器内，在常温条件下，采用人工配水进行污泥的驯化，配水中COD、NH4 +-N、TN和TP的浓度与后期拟处理的生活污水中的浓度一致，调节pH在6.9，温度为27℃，调控厌氧、缺氧和好氧段的时间，富集可同步去除碳氮磷的微生物；当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到95%、97%、92%和92%以上，保持稳定运行11个循环；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至20℃，同样采用上述的运行方式，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到92%、90%、90%和90%以上，稳定运行11个循环；再将温度进一步降低至14℃，同样，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、85%和85%以上且不再升高时，稳定运行11个循环，使低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A-SBR工艺启动成功，启动时间为64个循环；
二、低温下生活污水中碳氮磷的同步去除：在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，每种配水工况下运行24个循环，当反应器进水中生活污水比例达100%时，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上至不再进一步提高时，认为完成低温生活污水中的碳氮磷的同步去除。
所述步骤一中采用人工配水进行污泥的驯化后，A-SBR反应器内污泥浓度为5.0g/L。
所述步骤一中配水中COD浓度为470 mg/L，TN浓度为35 mg/L，NH4 +-N浓度为31 mg/L，TP浓度为3.6 mg/L。
所述步骤一中配水的pH是通过投加一定的NaHCO3和Na2CO3来调节。
所述步骤二中在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，分三次投加，生活污水的投加体积占比依次为23%、47%、100%。
所述步骤二中低温是指14℃。
上述配水的配置方法与实施例1中相同。上述调控厌氧、缺氧和好氧段的时间具体为：每个循环内依次设为进水10 min、预缺氧段20 min、厌氧段60 min、好氧段40 min、后缺氧段30 min、沉淀30 min、出水10 min。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，其特征在于：由以下步骤组成：
一、A-SBR工艺的低温启动：接种普通活性污泥于A-SBR反应器内，在常温条件下，采用人工配水进行污泥的驯化，配水中COD、NH4 +-N、TN和TP的浓度与后期拟处理的生活污水中的浓度一致，调节pH在6.5-7.5，温度为26-30℃，调控厌氧、缺氧和好氧段的时间，富集可同步去除碳氮磷的微生物；当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到95%、97%、92%和92%以上，保持稳定运行10-15个循环；采用逐级降温的方式，首先将温度降低至18-22℃，同样采用上述的运行方式，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到92%、95%、90%和90%以上，稳定运行10-15个循环；再将温度进一步降低至12-16℃，同样，当COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、85%和85%以上且不再升高时，稳定运行10-15个循环，使低温条件下同步去碳脱氮除磷的微生物得到富集，A-SBR工艺启动成功，启动时间为60-75个循环；
二、低温下生活污水中碳氮磷的同步去除：在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，每种配水工况下运行15-25个循环，当反应器进水中生活污水比例达100%时，COD、NH4 +-N、TN和TP的平均去除率分别达到90%、90%、83%和83%以上至不再进一步提高时，认为完成低温生活污水中的碳氮磷的同步去除；
所述步骤在实验配水中逐级投加某小区生活污水作为A-SBR反应器的进水，分三次投加，生活污水的投加体积占比依次为（15-25）%、（40-50）%、100%。
2.如权利要求1所述的基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，其特征在于：所述步骤一中采用人工配水进行污泥的驯化后，A-SBR反应器内污泥浓度为2.8-5.0 g/L。
3.如权利要求1所述的基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，其特征在于：所述步骤一中配水中COD浓度为420-500 mg/L，TN浓度为25-40 mg/L，NH4 +-N浓度为23-35 mg/L，TP浓度为2.5-4.0 mg/L。
4.如权利要求1所述的基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，其特征在于：所述步骤一中配水的pH是通过投加一定的NaHCO3和Na2CO3来调节。
5.如权利要求1所述的基于A-SBR工艺的低温处理生活污水同步去碳脱氮除磷的方法，其特征在于：所述步骤二中低温是指12-16℃。
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