CN109809562A

CN109809562A - 一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置与方法

Info

Publication number: CN109809562A
Application number: CN201910203238.7A
Authority: CN
Inventors: 彭永臻; 代佳彤; 张建华; 吴蕾
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-05-28
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: CN109809562B

Abstract

一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化‑短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置与方法，属污水生物处理领域。装置包括进水水箱、SBBR反应器和出水水箱。反应器有效容积30～40％的生活污水进入SBBR反应器进行厌氧搅拌储存内碳源；随后微氧曝气进行同步短程硝化厌氧氨氧化反应，去除氨氮，生成硝态氮和氮气；然后反应器有效容积10～20％的生活污水进入SBBR反应器进行缺氧搅拌，发生同步短程反硝化厌氧氨氧化反应，生成硝态氮和氮气；最后曝气去除未反应完全的有机物。本发明通过分段进水的方式将短程硝化厌氧氨氧化工艺与短程反硝化厌氧氨氧化工艺原位耦合，充分利用厌氧氨氧化反应和生活污水中的有机物，高效节能实现深度脱氮。

Description

一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置与方法

技术领域

本发明所涉及的一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置与方法，属于污水生物处理技术领域，适用于低C/N比城市生活污水的处理。

背景技术

水是地球生命之源，随着人类社会现代化的快速发展，水污染状况愈发严重，污水的脱氮除磷成为了全人类亟待解决的问题。传统的生物脱氮工艺已不能完全满足新标准和资源节约型社会的要求。厌氧氨氧化工艺作为一种新型脱氮工艺，因其几乎不需碳源、污泥产量低、节省曝气量等优点受到了广泛的关注。

厌氧氨氧化是指在缺氧条件下以亚硝态氮为电子受体将氨氮转化为氮气的过程，生活污水中含有氨氮，几乎不含亚硝态氮，因此厌氧氨氧化应用于生活污水处理必须寻求能够稳定获取亚硝态氮的途径。

经过长期的试验研究和工程实践，短程硝化厌氧氨氧化一体化工艺以其稳定、高效、节能的特点被普遍认可，在处理高温、高氨氮废水方面已经得到了广泛应用，对于处理低C/N比的生活污水具有很大的潜力。短程硝化产生的亚硝态氮能够迅速被厌氧氨氧化菌所利用，反应过程中很少存在亚硝积累的情况，可以抑制亚硝酸盐氧化菌的增长。同时，短程硝化反应迅速消耗溶解氧，避免了过高溶解氧浓度对厌氧氨氧化菌造成抑制，促进两种功能微生物的协调共生。

短程反硝化-厌氧氨氧化工艺是指短程反硝化反应和厌氧氨氧化反应原位耦合，可同时去除污水中的硝态氮和氨氮，进一步拓宽了厌氧氨氧化的应用范围。然而，在有机物存在的情况下，反硝化菌的生长速率大于厌氧氨氧化菌，因此，提高反硝化菌与厌氧氨氧化菌共存的稳定性对于提高厌氧氨氧化的脱氮贡献率具有重要意义。

生物活性填料可附着大量的微生物，由于传质阻力，从内到外依次形成厌、缺、好氧的微环境，为不同的微生物提供了各自适宜的生存条件，同时对厌氧氨氧化菌起到了保护作用，有利于微生物的稳定共存，提高污水脱氮的稳定性。

本发明通过分段进水，结合短程硝化与短程反硝化为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮，实现生活污水中氨氮和有机物在单级反应器中的去除，发挥厌氧氨氧化工艺的优势，同时充分利用生活污水中的有机碳源和SBR反应器操作灵活的优点。

发明内容

本发明主要提供一种短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置与方法，通过分段进水的方式将两种工艺原位耦合，运行灵活方便，可实现生活污水的低耗高效处理。

一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置，其特征在于，包括生活污水原水水箱(1)、SBBR反应器(4)、出水水箱(16)；其中，所述的生活污水原水水箱通过进水泵(2)与SBBR反应器(4)的进水口(3)相连；所述SBBR反应器(4)设有DO探头(5)，pH探头(6)，WTW主机(7)，气泵(8)，气体流量计(9)，曝气盘(10)，搅拌器(11)，填料支架(12)，排泥口(13)；所述填料支架(12)填充了聚氨酯泡沫生物活性填料，均匀分布于SBBR反应器中(4)；所述SBBR反应器(4)的出水口(14)通过出水泵(15)与出水水箱(16)相连接。

一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置与运行，主要包括以下步骤：

1)反应器有效体积的30～40％的生活污水由进水水箱(1)经进水泵(2)进入SBBR反应器(4)，进水结束后，开启搅拌器(11)，生活污水与上周期剩余污水迅速混匀，并与生物活性填料充分接触，上一周期剩余的硝态氮迅速被反硝化去除，为避免发生其他反应，通过气体流量计(9)控制DO<0.2mg/L，保证完全的厌/缺氧环境，反应时间为60～90min。

2)反应结束后，开启气泵(8)，通过气体流量计控制DO在0.6～1.4mg/L之间，进行微氧曝气，氧气进入生物活性填料，从内到外形成厌/缺/好氧区，氨氮在好氧区被好氧氨氧化菌(AOB)转化成亚硝态氮，进入生物活性填料内部，与同时进入的氨氮发生厌氧氨氧化反应，进行同步短程硝化厌氧氨氧化反应，反应生成氮气和硝态氮，反应时间为240～300min。

3)再次开启进水泵(2)，反应器有效体积的10～20％的生活污水进入SBBR反应器(4)，进水结束后，开启搅拌器(11)，生活污水与反应器内污水迅速混匀，并与生物活性填料充分接触，反硝化菌利用生活污水中的有机物将硝态氮还原成亚硝态氮，与此同时，亚硝态氮与氨氮在厌氧氨氧化菌的作用下发生厌氧氨氧化反应，生成少量硝态氮和氮气，反应时间为120～180min。

4)上述反应结束后，开启气泵(8)，通过气体流量计控制DO在0.5～1.5mg/L之间，曝气10min，去除未反应完全的有机物。

5)所有反应结束后静置沉淀5min，进行泥水分离，开启出水泵(16)，排出反应器有效容积50％的上清液至出水水箱(16)，脱落的生物膜经排泥口(13)排出。

综上，本发明提供的一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置与方法，利用分段进水将短程反硝化厌氧氨氧化工艺融合入短程硝化厌氧氨氧化一体化工艺中，有效利用生活污水中的有机物，减少碳源投加和曝气能耗，实现污水的深度脱氮。

本发明具有以下优点：

1)单级反应器即可实现低C/N比生活污水的深度脱氮，反应器操作方便、灵活。

2)分段进水方式实现工艺的融合，通过将短程硝化和短程反硝化与厌氧氨氧化结合，充分发挥厌氧氨氧化菌节约碳源和曝气量的优点，降低污水处理能耗。其中第二段进水中的有机物作为碳源被反硝化菌利用，实现废物的资源化。

3)短程反硝化厌氧氨氧化反应可避免亚硝酸盐氧化菌产生过多硝态氮使出水超标，提高水处理效果的稳定性。

4)生物活性填料为硝化细菌、反硝化细菌和厌氧氨氧化菌提供了良好的生存环境，微生物之间协调共生，有利于反应的稳定运行。

5)厌/好/缺/好氧的运行方式，有利于好氧氨氧化菌(AOB)的生长与富集，提高短程硝化厌氧氨氧化反应的稳定性。

附图说明

图1为一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化装置的结构示意图。

图1中：1-生活污水进水水箱；2-进水泵；3-进水口；4-SBBR反应器；5-DO探头；6-pH探头；7-WTW主机；8-气泵；9-气体流量计；10-曝气盘；11-搅拌器；12-填料支架；13-排泥口；14-出水口；15-出水泵；16-出水水箱。

图2为一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化装置的运行方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示结构图，一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化装置，包括生活污水水箱(1)、SBBR反应器(4)、出水水箱(16)；其中，所述的原水水箱(1)通过进水泵(2)与SBBR反应器(4)的进水口(3)相连；所述SBBR反应器(4)设有DO探头(5)，pH探头(6)，WTW主机(7)，气泵(8)，气体流量计(9)，曝气盘(10)，搅拌器(11)，填料支架(12)，排泥口(13)；所述填料支架填充了聚氨酯泡沫生物活性填料，均匀分布于SBBR反应器中(4)；所述SBBR反应器(4)的出水口(14)通过出水泵(15)与出水水箱(16)相连接。

2)反应结束后，开启气泵(8)，通过气体流量计控制DO在0.6～1.4mg/L之间，进行微氧曝气，氧气进入生物活性填料，从内到外形成厌/缺/好氧区，氨氮在好氧区被好氧氨氧化菌(AOB)转化成亚硝，进入生物活性填料内部，与同时进入的氨氮发生厌氧氨氧化反应，进行同步短程硝化厌氧氨氧化反应，反应生成氮气和硝态氮，反应时间为240～300min。

3)再次开启进水泵(2)，反应器有效体积的10～20％的生活污水进入SBBR反应器(4)，进水结束后，开启搅拌器(11)，生活污水与反应器内污水迅速混匀，并与生物活性填料充分接触，反硝化菌利用生活污水中的有机物将硝态氮还原成亚硝态氮，亚硝态氮与氨氮发生厌氧氨氧化反应，生成少量硝态氮和氮气，反应时间为120～180min。

以北京某高校家属区生活污水为处理对象，考察此系统的脱氮性能。

试验结果表明，该系统稳定运行情况下，出水COD浓度为35～50mg/L，氨氮浓度为0～4mg/L，硝态氮浓度为3～8mg/L，总氮浓度小于15mg/L，满足国家一级A排放标准。

Claims

1.一种生活污水分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置，其特征在于，包括生活污水原水水箱(1)、SBBR反应器(4)、出水水箱(16)；其中，所述的原水水箱通过进水泵(2)与SBBR反应器(4)的进水口(3)相连；所述SBBR反应器(4)设有DO探头(5)，pH探头(6)，WTW主机(7)，气泵(8)，气体流量计(9)，曝气盘(10)，搅拌器(11)，填料支架(12)，排泥口(13)；所述填料支架(12)填充有聚氨酯泡沫生物活性填料，均匀分布于SBBR反应器中(4)；SBBR反应器(4)的出水口(14)通过出水泵(15)与出水水箱(16)相连接。

2.应用权利要求1所述的一种分段进水短程硝化厌氧氨氧化-短程反硝化厌氧氨氧化一体化的装置处理城市生活污水的方法，其特征在于，每周期开始时，SBBR反应器有效容积的30～40％的生活污水由生活污水原水水箱(1)经进水泵(2)进入SBBR反应器(4)，进水结束后，开启搅拌器(11)，通过气体流量计(9)控制DO<0.2mg/L，将上一周期剩余的硝态氮反硝化去除，反应时间为60～90min；随后开启气泵(8)，通过气体流量计(9)控制DO浓度在0.6～1.4mg/L之间，进行同步短程硝化厌氧氨氧化反应，去除生活污水中的氨氮，同时产生硝态氮和氮气，反应时间为240～300min；反应结束后，SBBR反应器有效容积的10～20％的生活污水由生活污水原水水箱(1)经进水泵(2)进入SBBR反应器(4)，开启搅拌器(11)，通过气体流量计(9)控制DO<0.2mg/L，进行同步短程反硝化厌氧氨氧化反应，同时去除生活污水中的氨氮和好氧阶段产生的硝态氮，碳源来自生活污水中的有机物，反应时间为120～180min；反应结束后，开启气泵(8)，通过气体流量计(9)控制DO浓度在0.5～1.5mg/L之间，曝气10min去除未反应完全的有机物；最后静置沉淀5min进行泥水分离，上清液经出水口(14)和出水泵(15)排入出水水箱(16)，脱落的生物膜经排泥口(13)排出。