CN109368782A - 一种基于侧流sbr强化连续流工艺污水短程硝化方法与系统 - Google Patents

一种基于侧流sbr强化连续流工艺污水短程硝化方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于侧流SBR强化连续流主流工艺的污水短程硝化系统和方法。所述系统包括活性污泥硝化反应单元和泥水分离单元；所述泥水分离单元的污泥回流出口与所述活性污泥硝化反应单元的污泥回流入口通过污泥回流管路连接，形成活性污泥循环；其中，在所述污泥回流管路上还设有1个或多个侧流SBR污泥强化处理装置，所述侧流SBR污泥强化处理装置与所述活性污泥硝化反应单元并联。本发明通过将污水处理工艺连续流活性污泥反应器内的活性污泥定量排出到侧流序批式反应器内进行强化处理，实现反应器内亚硝化细菌活性的活性保持并同时抑制了硝化细菌的活性，通过侧流与主流工艺间活性污泥的交换和处理，使主流连续流生物反应器实现稳定的短程硝化过程。

Description

一种基于侧流SBR强化连续流工艺污水短程硝化方法与系统
技术领域
本发明涉及一种基于侧流SBR反应器强化连续流工艺污水短程硝化方法和系统，属于污水处理强化生物脱氮技术领域。
背景技术
短程硝化是指在微生物硝化反应的过程中仅让氨氮被氧化成亚硝酸盐而不形成硝酸盐的过程。同传统硝化反硝化生物脱氮工艺相比，短程硝化反硝化脱氮技术具有节约碳源与曝气能耗、降低污泥产量等优点。
短程硝化过程连续稳定运行的关键是能够实现氨氧化菌的活性强化和亚硝酸盐氧化菌的淘汰；目前实现污水连续稳定的短程硝化过程，主要是通过控制主流工艺的指标(溶解氧、SRT、温度等)，进而调控AOB和NOB活性来实现的；通过调控这些指标，使反应器内形成更利于氨氧化菌生长、抑制亚硝酸盐氧化菌生长的环境。但在实际处理中效果并不理想，另外部分废水(如市政污水)的低氨氮特点也给短程硝化的连续稳定实现带来挑战。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于侧流SBR反应器强化连续流主流工艺污水短程硝化方法和系统。本发明在传统活性污泥法的连续流工艺基础上，对部分/全部回流活性污泥进行侧流SBR强化处理，从而实现稳定连续的短程硝化过程，提高污水高效生物脱氮效果，对于部分低浓度氨氮废水也能稳定进行短程硝化，特别适用于现有的城市污水厂的提标改造和节能降耗。本发明所述的方法具有操作简便、运行成本相对低廉等特点。
本发明所采用的技术方案如下。
一种基于侧流SBR强化连续流工艺的污水短程硝化系统，包括：活性污泥硝化反应单元和泥水分离单元；
所述活性污泥硝化反应单元的污水排放口与所述泥水分离单元的污水进口管道连接，所述泥水分离单元的污泥回流出口与所述活性污泥硝化反应单元的污泥回流入口通过污泥回流管路连接，从而形成活性污泥循环；
在所述污泥回流管路上还设有1个或多个侧流SBR污泥强化处理装置，所述侧流SBR污泥强化处理装置与所述活性污泥硝化反应单元并联。根据工艺运行条件需要，可设置多个平行运行的侧流SBR污泥强化处理装置。
本发明将部分/全部回流污泥先引入至侧流SBR污泥强化处理装置内进行侧流SBR强化处理，再将其返回至连续流工艺进行短程硝化处理。在SBR强化处理过程中，基于侧流SBR反应器内高氨氮环境对氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的选择性效应，实现反应器内亚硝化细菌(AOB)活性的保持，和硝化细菌(NOB)活性的抑制，从而使连续流工艺实现稳定的短程硝化过程，并强化污水处理生物脱氮，同时可以减少剩余污泥产量。
进一步地，所述侧流SBR污泥强化处理装置包括活性污泥预浓缩装置和与其相连的SBR反应器。进入所述侧流SBR污泥强化处理装置的回流污泥先进行浓缩(浓缩至6-20g/L)，泥水分离后，排除上清液，将浓缩污泥排入到所述SBR反应器内，进行强化处理，从而实现对活性污泥的间歇或者连续强化处理。
进一步地，所述活性污泥硝化反应单元可以为活性污泥硝化反应器或活性污泥硝化脱氮工艺单元。
进一步地，所述泥水分离单元可为传统二沉池或者MBR反应器。
为了保证短程硝化效果，进入所述活性污泥硝化反应单元内的污水为高浓度氨氮废水；对于部分低浓度的氨氮废水，则需要先进行预处理。所述污水短程硝化系统还包括COD快速吸附单元和污泥消化单元；其中，所述COD快速吸附单元的出水口与所述活性污泥硝化反应单元的进水口管道连接；所述COD快速吸附单元的污泥排放口与所述污泥消化单元的进口管道连接；所述污泥消化单元的出水口与所述侧流SBR污泥强化处理装置的进水口管道连接。采用COD快速吸附单元和污泥消化单元，可以更好的对低浓度氨氮废水(氨氮浓度<400mg/L，如市政污水)进行连续流工艺的污水短程硝化处理。
本发明还提供一种基于侧流SBR强化连续流工艺的污水短程硝化方法，包括：污水进入连续流工艺中进行活性污泥硝化反应，泥水分离后，产生的部分/全部污泥回流，与污水混合继续进行活性污泥硝化反应；其中，所述污泥先进行侧流SBR强化处理再回流进行活性污泥硝化反应。
进一步地，所述污水的氨氮浓度在20-1000mg/L范围内，可为高浓度氨氮污水(氨氮浓度>400mg/L)，也可为如市政污水的低浓度氨氮污水。
进一步地，所述连续流工艺为传统的AO或者相关改良连续流工艺运行方式，所述连续流工艺中反应器内水力停留时间为4-48h。
进一步地，所述SBR强化处理的回流污泥的体积不低于活性污泥总体积的10％。所述污泥进行SBR强化处理前须先浓缩至6-20g/L之间。
进一步地，所述SBR强化处理的方式为间歇式处理，所述SBR强化处理的频次为每1-7天进行一次，每次强化处理的周期为1-10个周期，每个周期运行时间为6-48小时；所述SBR强化处理的效果可通过调节活性污泥处理周期和时间来实现的，具体可根据实际处理情况进行调节。
本发明中，当所述污水为高浓度氨氮废水(氨氮浓度>400mg/L)时，可将污水直接与回流污泥混合，进行短程硝化处理。
当所述污水为低浓度氨氮废水(氨氮浓度<400mg/L，如市政污水)时，可按传统方式直接与回流污泥混合，也可先对污水进行COD去除，泥水分离后，所得上清液再直接与回流污泥混合，进行短程硝化处理，而泥水分离后的剩余污泥则进行厌氧消化，泥水分离后，所得上清液为高浓度氨氮污水(氨氮浓度>400mg/L)；此时，所得上清液再与回流污泥混合，进行侧流SBR强化处理。
本发明的有益效果如下：
本发明通过建立侧流SBR强化处理活性污泥处理装置实现主流连续流工艺短程硝化过程，利用侧流SBR反应器对活性污泥微生物具有选择性刺激的特点，一方面保证对硝化细菌的抑制与灭活，另一方面保证对亚硝化细菌活性的保持，以此在主流生物反应器内实现稳定的短程硝化过程，达到对污水高效脱氮效果。
本发明处理装置简便可行，不需要经过其他耗费能量的处理技术，节省处理能耗和用地，操作方便，效果稳定，可稳定的实现生物反应器短程硝化过程，在污水处理生物脱氮技术中有着非常广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述污水进水连续流工艺的污水短程硝化系统的示意图。其中，当污水为高浓度氨氮废水时，可直接进入活性污泥硝化反应单元，不需要经COD快速吸附单元；当污水为低浓度氨氮废水时，先经过COD快速吸附单元，上清液进入活性污泥硝化反应单元，剩余污泥进入污泥消化单元，泥水分离后，上清液进入侧流SBR污泥强化处理装置。
图2为实施例2所述市政污水进水连续流工艺的污水短程硝化的实施效果。
图3为实施例4所述高氨氮进水连续流工艺的污水短程硝化实施效果。
图中：1、进水；2、活性污泥硝化反应单元(活性污泥硝化反应器)；3、泥水分离单元；4、出水；5、侧流SBR污泥强化处理装置；6、主流工艺活性污泥引流管路；7、强化处理后活性污泥回流管路；8、侧流SBR污泥强化处理装置进水(污泥消化高氨氮上清液)；9、剩余污泥排放；10、活性污泥回流管路；11、COD快速吸附单元；12、污泥消化单元。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1一种基于侧流SBR污泥强化处理的市政污水进水连续流工艺的污水短程硝化系统
本实施例提供一种市政污水进水连续流工艺的污水短程硝化系统，如图1，包括：
所述活性污泥硝化反应单元的污水排放口与所述泥水分离单元的污水进口管道连接，所述泥水分离单元的污泥回流出口与所述活性污泥硝化反应单元的污泥回流入口通过污泥回流管路连接，从而形成活性污泥循环；
在所述污泥回流管路上还设有1个或多个侧流SBR污泥强化处理装置，所述侧流SBR污泥强化处理装置与所述活性污泥硝化反应单元并联。
所述侧流SBR污泥强化处理装置包括活性污泥预浓缩装置和与其相连的SBR反应器。
所述活性污泥硝化反应单元为活性污泥硝化反应器或活性污泥硝化脱氮工艺单元。
所述泥水分离单元为传统二沉池或者MBR反应器。
所述污水短程硝化系统还包括COD快速吸附单元和污泥消化单元；其中，所述COD快速吸附单元的出水口与所述活性污泥硝化反应单元的进水口管道连接；所述COD快速吸附单元的污泥排放口与所述污泥消化单元的进口管道连接；所述污泥消化单元的出水口与所述侧流SBR污泥强化处理装置的进水口管道连接。
实施例2一种基于侧流SBR污泥强化处理的市政污水(低浓度氨氮废水)进水连续流工艺的污水短程硝化方法
本实施例提供一种市政污水进水连续流工艺的污水短程硝化方法，包括：
(1)先对市政污水进行COD去除，泥水分离后，所得上清液进入连续流工艺中进行活性污泥硝化反应，而泥水分离后的剩余污泥则进行厌氧消化；
(2)活性污泥硝化反应后进行泥水分离，将体积百分数50％的污泥先进行侧流SBR强化处理，再回流至连续流工艺中与上清液混合，继续进行活性污泥硝化反应；
(3)厌氧消化后进行泥水分离，所得上清液为高浓度氨氮污水(氨氮浓度>400mg/L)；此时，所得上清液再与回流污泥混合，进行侧流SBR强化处理。
其中，各处理工艺条件如下：
所述连续流工艺为传统的AO或者相关改良连续流工艺运行方式，所述连续流工艺中反应器内水力停留时间为6-24h。
所述污泥进行SBR强化处理前须先浓缩至6-8g/L之间。
所述SBR强化处理的方式为间歇式处理，所述SBR强化处理的频次为每2天进行一次，每次强化处理的周期为2个周期，每个周期运行时间为12小时。
所述短程硝化处理效果如图2所示。
实施例3一种基于侧流SBR污泥强化处理的高氨氮进水连续流工艺的污水短程硝化系统
本实施例提供一种高氨氮(400-600mg-N/L)进水连续流工艺的污水短程硝化系统，如图1，包括：
所述活性污泥硝化反应单元的污水排放口与所述泥水分离单元的污水进口管道连接，所述泥水分离单元的污泥回流出口与所述活性污泥硝化反应单元的污泥回流入口通过污泥回流管路连接，从而形成活性污泥循环；
在所述污泥回流管路上还设有1个或多个侧流SBR污泥强化处理装置，所述侧流SBR污泥强化处理装置与所述活性污泥硝化反应单元并联。
所述侧流SBR污泥强化处理装置包括活性污泥预浓缩装置和与其相连的SBR反应器。
所述活性污泥硝化反应单元为活性污泥硝化反应器或活性污泥硝化脱氮工艺单元。
所述泥水分离单元为传统二沉池或者MBR反应器。
与实施例1所述系统相比，对于高浓度氨氮废水的处理，所述系统可不需要COD快速吸附单元11、污泥消化单元12。
实施例4一种基于侧流SBR污泥强化处理的高氨氮进水连续流工艺的污水短程硝化方法
本实施例提供一种高氨氮(400-600mg-N/L)进水连续流工艺的污水短程硝化方法，包括：
(1)高氨氮污水进入连续流工艺中活性污泥硝化反应单元进行短程硝化处理，部分活性污泥回流至连续流工艺中；所述回流方式为间歇式连续回流或者连续回流，回流频次为每12h处理一次，实现亚消化后每2天处理一次进行维持。
(2)将体积百分比50％的回流污泥引流至侧流SBR污泥强化处理装置内进行强化处理；
(3)在侧流SBR污泥强化处理装置内，所述活性污泥预浓缩装置将污泥浓缩至6-8g/L，泥水分离后排除污泥上清液，将浓缩污泥排入到SBR反应器进行强化处理，从而实现对活性污泥的间歇或者连续浓缩处理；
所述侧流SBR污泥强化处理装置是通过调节活性污泥处理周期和时间实现间歇或连续的强化处理的。启动强化处理的周期为8个周期；每个周期运行时间为12小时；通过实现对主流工艺活性污泥的AOB和NOB活性的调控，实现主流工艺稳定短程硝化过程；
(4)强化处理后的活性污泥再回流至连续流工艺中继续硝化。
在侧流SBR强化活性污泥处理作用下，调节处理条件，选取合适的处理污泥比例、处理周期和时间；并根据实际运行工况，如出水水质变化、污泥特性等，进行反应器参数的调整。
本实施例中所述连续流工艺为传统的AO或者相关改良连续流工艺运行方式，所述连续流工艺的反应器运行周期为6-24h。
本实施例短程硝化处理效果如图3所示。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于侧流SBR强化连续流工艺的污水短程硝化系统，其特征在于，包括：活性污泥硝化反应单元和泥水分离单元；所述活性污泥硝化反应单元的污水排放口与所述泥水分离单元的污水进口管道连接，所述泥水分离单元的污泥回流出口与所述活性污泥硝化反应单元的污泥回流入口通过污泥回流管路连接，从而形成活性污泥循环；
其中，在所述污泥回流管路上还设有1个或多个侧流SBR污泥强化处理装置，所述侧流SBR污泥强化处理装置与所述活性污泥硝化反应单元并联。
2.根据权利要求1所述的污水短程硝化系统，其特征在于，所述侧流SBR污泥强化处理装置包括活性污泥预浓缩装置和与其相连的SBR反应器。
3.根据权利要求1或2所述的污水短程硝化系统，其特征在于，所述活性污泥硝化反应单元为活性污泥硝化反应器或活性污泥硝化脱氮工艺单元；
和/或，所述泥水分离单元为二沉池或者MBR反应器。
4.根据权利要求1-3任一所述的污水短程硝化系统，其特征在于，所述污水短程硝化系统还包括COD快速吸附单元和污泥消化单元；
其中，所述COD快速吸附单元的出水口与所述活性污泥硝化反应单元的进水口管道连接；所述COD快速吸附单元的污泥排放口与所述污泥消化单元的进口管道连接；所述污泥消化单元的出水口与所述侧流SBR污泥强化处理装置的进水口管道连接。
5.一种基于侧流SBR强化连续流工艺的污水短程硝化方法，其特征在于，包括：污水进入连续流工艺中进行活性污泥硝化反应，泥水分离后，产生的部分/全部污泥回流，与污水混合继续进行活性污泥硝化反应；其中，所述污泥先进行侧流SBR强化处理再回流进行活性污泥硝化反应。
6.根据权利要求5所述的污水短程硝化方法，其特征在于，所述连续流工艺为AO工艺或其改良连续流工艺；和/或，所述连续流工艺中反应器内水力停留时间为4-48h。
7.根据权利要求5或6所述的污水短程硝化方法，其特征在于，所述SBR强化处理的回流污泥的体积不低于活性污泥总体积的10％；
和/或，所述污泥进行SBR强化处理前须先浓缩至6-20g/L之间。
8.根据权利要求5-7任一所述的污水短程硝化方法，其特征在于，所述SBR强化处理的方式为间歇式处理。
9.根据权利要求5-8任一所述的污水短程硝化方法，其特征在于，所述SBR强化处理的频次为每1-7天进行一次；
和/或，每次强化处理的周期为1-10个周期；
和/或，每个周期运行时间为6-48小时。
10.根据权利要求5-9任一所述的污水短程硝化方法，其特征在于，当所述污水为高浓度氨氮废水时，污水直接与回流污泥混合，进行短程硝化处理；
当所述污水为低浓度氨氮废水时，直接与回流污泥混合，或先对污水进行COD去除，泥水分离后，所得上清液再与回流污泥混合，进行短程硝化处理；而泥水分离后的剩余污泥则进行厌氧消化，泥水分离后，所得上清液为高浓度氨氮污水，所得上清液再与回流污泥混合，进行侧流SBR强化处理。
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