CN109485152A - 一种连续流城市污水短程反硝化部分anammox深度脱氮除磷的装置与方法 - Google Patents

一种连续流城市污水短程反硝化部分anammox深度脱氮除磷的装置与方法 Download PDF

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Abstract

一种城市生活污水短程反硝化部分ANAMMOX深度脱氮除磷的装置与方法，属于市政污水生物处理领域。该装置包括原水水箱、AOA反应器、二沉池；生活污水和二沉池的部分回流污泥首先进入AOA反应器的厌氧区，首先反硝化菌进行短程反硝化，将回流污泥中的硝态氮还原为亚硝态氮，然后厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝态氮转化为氮气，而后聚磷菌厌氧释磷并贮存内碳源；随后混合液进入AOA反应器的好氧区，进行吸磷和硝化反应；随后混合液与二沉池的部分回流污泥进入缺氧区，利用污泥厌氧阶段贮存的内碳源与回流污泥中的内碳源发生反硝化，将硝态氮还原为氮气，混合液进入二沉池进行泥水分离。本发明通过耦合ANAMMOX并强化污泥的内碳源贮存可以实现生活污水的深度脱氮。

Description

一种连续流城市污水短程反硝化部分ANAMMOX深度脱氮除磷 的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种连续流城市生活污水短程反硝化部分ANAMMOX深度脱氮除磷的装置与方法，属于污水处理技术领域，适用于新建城市污水处理厂或旧水厂提标改造、市政生活污水和工业废水的处理等污水处理领域。
背景技术
在污水治理中，对氮素的去除是污水解决最棘手的问题，也是实现污水深度处置达标排放的关键。按照污水脱氮原理分类，可分为物化法脱氮和生物法脱氮。与物理化学法相比较，生物法在含氮废水处理中呈现出经济高效、应用范围广的特点，同时生物脱氮技术发展潜力巨大，因而只有利用生物法脱氮才是去除污水中氮素最合理可行的措施。
厌氧氨氧化反应是在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以氨氮作为电子供体将亚硝酸盐氮还原为氮气的反应。厌氧氨氧化作为一种高效的生物脱氮工艺，因其高容积去除效率具有很好的开发和应用前景。人们对厌氧氨氧化工艺的研究始于20世纪末，在21世纪初开发成功，目前在垃圾渗滤液、污泥消化液等高浓度氨氮废水的脱氮处理中已有很多成功的案例。
短程反硝化是将硝态氮(NO3 --N)的还原过程控制产物为亚硝态氮(NO2 --N)，与短程硝化相比，短程反硝化受外部环境变化较小，可以比较稳定地实现亚硝积累，从而为厌氧氨氧化反应提供底物。短程反硝化相比传统的完全反硝化相比，具有氮素转换速率快、污泥产量低、碳源需求量少等优势；内源反硝化是指异养反硝化菌以体内贮存的内源物质作为电子供体，将硝态氮或者亚硝态氮还原为氮气的过程。城市污水中含有大量氨氮，可作为厌氧氨氧化反应的基质之一，短程反硝化与因此，利用短程反硝化部分厌氧氨氧化可以实现对污水的高效处理，提高出水水质。
发明内容
本发明提供的是一种短程反硝化部分厌氧氨氧化处理生活污水的装置与方法。通过“厌氧/好氧/缺氧”的AOA运行模式，短程反硝化反应为厌氧氨氧化自养脱氮提供亚硝基质，缺氧区的厌氧氨氧化填料为厌氧氨氧化菌的生长提供附着条件，并通过设置二沉池污泥双回流模式强化污泥内碳源的储存能力与缺氧段的反硝化潜力，最大限度的减少好氧曝气过程中碳源的无效消耗，有效利用碳源；通过厌氧释磷，好氧吸磷以及剩余污泥排放，可以实现对磷的去除；好氧区中的生物填料为泥龄较长的硝化菌富集提供了很好的附着条件，保证系统的硝化效果；缺氧环境中反硝化菌利用自身贮存的内碳源与二沉池回流的部分污泥中的内碳源进行反硝化，节省了外碳源的投加费用；连续流的运行模式提高了处理负荷。
其特征在于包括原水水箱(1)、AOA生物反应器(2)、二沉池(3)顺序连接组成；AOA生物反应器(2)顺次包括厌氧区(2.1)、好氧区(2.2)、缺氧区(2.3)、；原水水箱(1)通过进水泵(1.1)与厌氧区(2.1)首段连接，厌氧区(2.1)与好氧区(2.2)连接，好氧区(2.2)与缺氧区(2.3)连接；缺氧区(2.3)经溢流管(2.10)与二沉池(3)连接；二沉池(3)底部通过第一污泥回流泵(3.1)与厌氧区(2.1)首段连接，二沉池(3)底部通过第二污泥回流泵(3.2)与缺氧区(2.3)首段连接，二沉池(3)出水经排水管(3.3)排放，定期从排泥管(3.4)排泥；AOA生物反应器(2)中厌氧区(2.1)与缺氧区(2.3)均装有搅拌器(2.7)，曝气泵(2.8)通过转子流量计(2.9)与好氧区(2.2)中曝气砂块(2.6)连接，缺氧区(2.1)中放置厌氧氨氧化填料(2.4),缺氧区(2.1)中厌氧氨氧化填料(2.4)填充比为30％-40％，好氧区(2.2)中放置悬浮聚乙烯生物填料(2.5)，比表面密度为450-500m2/m3,填料填充比为30％-40％；
应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)生活污水由原水水箱(1)经进水泵(1.1)进入AOA生物反应器(2)的厌氧区(2.1)首端，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经第一污泥回流泵(3.1)抽回的部分回流污泥，控制厌氧区的水力停留时间为2-4h，反硝化菌利用进水中的部分有机物发生短程反硝化，然后缺氧区填料上的厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化反应反应，随后聚磷菌进行内碳源储存并发生厌氧释磷反应；
2)混合液从厌氧区(2.1)末端进入好氧区(2.2)，通过转子流量计(2.9)控制溶解氧浓度为2-4mg/L，控制好氧区水力停留时间为3-4h，进行好氧吸磷并完成硝化反应；
3)混合液从好氧区(2.2)进入缺氧区(2.3)，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经第二污泥回流泵(3.2)抽回的部分回流污泥，控制水力停留时间在4-6h，利用厌氧区储存的内碳源与二沉池回流污泥中的内碳源进行反硝化反应，将好氧区生成的硝态氮还原成氮气；
4)混合液从缺氧区(2.3)通过溢流管(2.10)进入二沉池(3)，实现泥水分离的目的，二沉池(3)中的上清液经排水管(3.3)排放，二沉池(3)底部的污泥经第一污泥回流泵(3.1)回流到厌氧区(2.1)首段，污泥回流比为70％-100％，二沉池(3)底部的污泥经第二污泥回流泵(3.2)回流到缺氧区(2..3)前端，污泥回流比为70％-100％；
保持AOA生物反应器内活性污泥浓度为3000-4000mg/L，污泥龄控制在15-20d。
本发明的目的是提供一种深度脱氮除磷的装置和方法，具有以下优点：
1)厌氧区发生的短程反硝化反应为厌氧氨氧化自养脱氮提供基质，减少碳源消耗，提高总无机氮去除率；
2)厌氧区的厌氧氨氧化填料为厌氧氨氧化菌增长提供很好的附着条件，有效防止厌氧氨氧化菌的流失；好氧区硝化填料为硝化菌增长提供附着条件，强化好氧区的硝化作用；
3)连续流“厌氧/好氧/缺氧”的运行模式强化了污泥内碳源储存能力，减少了曝气过程中碳源的无效消耗，污泥双回流模式增强了缺氧区的反硝化潜力，节省了后续反硝化过程中的碳源投加；
4)连续流的运行方式以及厌氧氨氧化反应的运行，实现了污水的深度脱氮，提高了处理负荷，操作方便；
附图说明
图1为一种连续流城市污水短程反硝化部分ANAMMOX深度脱氮除磷的装置。
图1中：1-原水水箱；1.1-进水泵；2-AOA生物反应器；2.1厌氧区；2.2好氧区；2.3缺氧区；2.4-厌氧氨氧化填料；2.5-聚乙烯生物填料；2.6-曝气砂块；2.7-搅拌器；2.8-曝气泵；2.9-转子流量计；2.10-溢流管；3-二沉池；3.1-第一污泥回流泵；3.2-第二污泥回流泵；3.3-排水管；3.4-排泥管
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的实施方案：
1)生活污水由原水水箱(1)经进水泵(1.1)进入AOA生物反应器(2)的厌氧区(2.1)首端，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经第一污泥回流泵(3.1)抽回的部分回流污泥，控制厌氧区的水力停留时间为2-4h，反硝化菌利用进水中的部分有机物将回流污泥中的硝态进行短程反硝化，然后缺氧区填料上的厌氧氨氧化菌利用进水中的氨氮和短程反硝化产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化反应反应，随后聚磷菌进行内碳源储存并发生厌氧释磷反应；
2)混合液从厌氧区(2.1)末端进入好氧区(2.2)，通过转子流量计(2.9)控制溶解氧浓度为2-4mg/L，控制好氧区水力停留时间为3-4h，进行好氧吸磷并完成硝化反应；
3)混合液从好氧区(2.2)进入缺氧区(2.3)，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经第二污泥回流泵(3.2)抽回的部分回流污泥，控制水力停留时间在4-6h，利用厌氧区储存的内碳源与二沉池部分回流污泥中的内碳源进行反硝化反应，将好氧区生成的硝态氮或者亚硝态氮还原成氮气；
4)混合液从缺氧区(2.3)通过溢流管(2.10)进入二沉池(3)，实现泥水分离的目的，二沉池(3)中的上清液经排水管(3.3)排放，二沉池(3)底部的污泥经第一污泥回流泵(3.1)回流到厌氧区(2.1)首段，污泥回流比为70％-100％，二沉池(3)底部的污泥经第二污泥回流泵(3.2)回流到缺氧区(2..3)前端，污泥回流比为70％-100％；
保持AOA生物反应器内活性污泥浓度为3000-4000mg/L，污泥龄控制在15-20d。
以北京某高校家属区生活污水为处理对象，考察此系统的脱氮除磷性能。
试验结果表明，该系统稳定运行情况下，在进水COD 180-260mg/L，NH4 +-N浓度45-70mg/L的条件下，出水COD浓度在35-45mg/L，NH4 +-N浓度0-4mg/L，NO3 --N浓度8-12mg/L，TN浓度小于15mg/L，达到污水国家一级A排放标准。

Claims (2)

1.一种连续流城市污水短程反硝化部分ANAMMOX深度脱氮除磷的装置，其特征在于包括原水水箱(1)、AOA生物反应器(2)、二沉池(3)顺序连接组成；AOA生物反应器(2)顺次包括厌氧区(2.1)、好氧区(2.2)、缺氧区(2.3)；原水水箱(1)通过进水泵(1.1)与厌氧区(2.1)首段连接，厌氧区(2.1)与好氧区(2.2)连接，好氧区(2.2)与缺氧区(2.3)连接；缺氧区(2.3)经溢流管(2.10)与二沉池(3)连接；二沉池(3)底部通过第一污泥回流泵(3.1)与厌氧区(2.1)首段连接，二沉池(3)底部通过第二污泥回流泵(3.2)与缺氧区(2.3)首段连接，二沉池(3)出水经排水管(3.3)排放，定期从排泥管(3.4)排泥；AOA生物反应器(2)中厌氧区(2.1)与缺氧区(2.3)均装有搅拌器(2.7)，曝气泵(2.8)通过转子流量计(2.9)与好氧区(2.2)中曝气砂块(2.6)连接，缺氧区(2.1)中放置厌氧氨氧化填料(2.4),缺氧区(2.1)中厌氧氨氧化填料(2.4)填充比为30％-40％，好氧区(2.2)中放置悬浮聚乙烯生物填料(2.5)，比表面密度为450-500m2/m3,填料填充比为30％-40％。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)生活污水由原水水箱(1)经进水泵(1.1)进入AOA生物反应器(2)的厌氧区(2.1)首端，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经第一污泥回流泵(3.1)抽回的部分回流污泥，控制厌氧区的水力停留时间为2-4h，反硝化菌利用进水中的部分有机物发生短程反硝化，然后缺氧区填料上的厌氧氨氧化菌利用氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化反应反应，随后聚磷菌进行内碳源储存并发生厌氧释磷反应；
2)混合液从厌氧区(2.1)末端进入好氧区(2.2)，通过转子流量计(2.9)控制溶解氧浓度为2-4mg/L，控制好氧区水力停留时间为3-4h，进行好氧吸磷并完成硝化反应；
3)混合液从好氧区(2.2)进入缺氧区(2.3)，同时进入的还有来自二沉池(3)底部经第二污泥回流泵(3.2)抽回的部分回流污泥，控制水力停留时间在4-6h，利用厌氧区储存的内碳源与二沉池回流污泥中的内碳源进行反硝化反应，将好氧区生成的硝态氮还原成氮气；
4)混合液从缺氧区(2.3)通过溢流管(2.10)进入二沉池(3)，实现泥水分离的目的，二沉池(3)中的上清液经排水管(3.3)排放，二沉池(3)底部的污泥经第一污泥回流泵(3.1)回流到厌氧区(2.1)首段，污泥回流比为70％-100％，二沉池(3)底部的污泥经第二污泥回流泵(3.2)回流到缺氧区(2..3)前端，污泥回流比为70％-100％；
保持AOA生物反应器内活性污泥浓度为3000-4000mg/L，污泥龄控制在15-20d。
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