CN110002683A - 处理中等强度含氨氮城市污水的连续流a2o耦合uasb脱氮除磷装置和方法 - Google Patents

处理中等强度含氨氮城市污水的连续流a2o耦合uasb脱氮除磷装置和方法 Download PDF

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Abstract

处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷装置和方法，属于污水生物处理领域。原水和缺氧区的回流混合液一起进入A2O反应器的厌氧区，在厌氧区聚磷菌吸收大量的易降解的有机物以PHAs的形式贮存在体内，并释放出大量的磷；混合液、二沉池的回流污泥和来自UASB的消化液同时并联进入A2O反应器的缺氧区，反硝化菌以硝态氮和亚硝态氮作为电子受体，有机物为电子供体进行反硝化作用，反硝化除磷菌利用硝态氮和亚硝态氮为电子受体，体内的PHAs为电子供体进行反硝化除磷作用。在A2O反应器的好氧区，控制溶解氧的浓度，进行半短程硝化作用，二沉池的上清液进入UASB，进行厌氧氨氧化进行深度脱氮。

Description

处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷 装置和方法
技术领域
本发明涉及一种处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷装置和方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
近年来，随着钢铁、化工、养殖等行业的迅速发展，中等强度含氨氮城市污水的排放大量增加，过量的氨氮会造成水体富营养化、破坏生态平衡，最终危害动物及人体的健康。其中，中等强度含氨氮城市污水中NH4+-N为50～500g/mL，但国内现有90％以上的城市污水处理厂均采用A2O、A/O、UASB等传统工艺，普遍面临碳氮比例失调、需另加碳源、曝气能耗大、运行费用高且难于稳定达到国家一级A排放标准等问题。
传统脱氮除磷技术固有的缺点就是存在硝化菌和聚磷菌之间不同污泥龄的矛盾，及反硝化菌和聚磷菌对碳源的竞争。反硝化除磷技术的优点在于，将合成的内碳源作为反硝化的电子受体，同时使磷得以去除，实现了“一碳两用”，可以节省50％左右的碳源；减少50％的曝气量，节约成本；减少50％的剩余污泥产量，节省污泥处置费用；且反硝化除磷污泥呈颗粒状，污泥沉降性能较好。且利用传统脱氮技术，需将污水中全部NH4 +-N氧化NO3 --N，不仅能耗大、运行成本高。厌氧氨氧化是一种比较高效、经济的自养型生物脱氮工艺，无需曝气和提供有机碳源，且泥龄长，微生物生长缓慢，因此污泥产率低，节省运行费用等一系列优点。
已有研究表明存在有机物时，异养菌的生长速率远高于厌氧氨氧化菌，高浓度有机物严重抑制厌氧氨氧化菌生长。因此要用厌氧氨氧化技术处理中等强度含氨氮废水就需要降低污水中的有机物浓度。在A2O中采用反硝化除磷菌直接利用污水中的有机物进行反硝化除磷，实现同步脱氮除磷，同时也为之后厌氧氨氧化工艺中厌氧氨氧化菌创造良好的生存环境。
由于厌氧氨氧化菌生长速率极其缓慢，世代周期较长，通常大于11天，导致工艺启动时间过长，一般在反应器中使用生物膜或颗粒化技术持留厌氧氨氧化菌；并且在UASB反应器，可以延长厌氧氨氧化菌在反应器的停留时间，有效维持厌氧氨氧化菌的活性和丰度。本发明将连续流A2O与厌氧氨氧化工艺相耦合，既可利用污水中的有机物作为反硝化除磷的外碳源，又可同步进行脱氮除磷，将硝化菌和厌氧氨氧化菌分开在两个反应器中分别为其提供最佳的生存环境，便于调控，反应负荷高，有效减少剩余污泥的产生量，稳定高效维持脱氮除磷效率。
发明内容
本发明针对进水氨氮浓度高，脱氮除磷效率低，出水硝态氮浓度高等问题，提出了一种处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷装置和方法。本方法将形成对短程硝化菌、反硝化菌、聚磷菌、厌氧氨氧化菌各自有利的微环境，利用菌群间的协作，实现同步脱氮除磷，出水水质稳定地达到国家一级A排放标准。
处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷装置，其特征在于：包括A2O反应池(2)和厌氧氨氧化UASB(4)；生活污水水箱(1)通过第一进水泵(1.1)进入A2O反应池(2)，依次流经厌氧区(2.1)、缺氧区(2.2)、好氧区(2.3)，进入二沉池(3)；所述二沉池(3)通过第二进水泵(2.5)与缺氧区(2.2)连接，缺氧区(2.2)的污泥通过回流污泥泵(2.6)与厌氧区(2.1)连接，二沉池(3)出水由第三进水泵(4.1)提升至厌氧氨氧化UASB(4)；厌氧氨氧化UASB(4)出水进入硝化液贮存池(5)；硝化液贮存池(5)与缺氧区(2.2)通过硝化液回流泵(2.7)连接，系统出水经出水管(5.1)排放；其中，厌氧区(2.1)和缺氧区(2.2)均安装搅拌器；好氧区(2.3)底部安装曝气头。
应用所述的处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷方法，主要包括以下步骤：
1)城市生活污水由生活污水水箱(1)进入A2O反应池(2)厌氧区(2.1)，进行厌氧释磷反应，同时缺氧区(2.2)的部分污泥回流到厌氧区(2.1)，污泥回流比为80％～120％，控制厌氧区水力停留时间HRT厌氧在1.0～2.0h；
2)混合液随后进入缺氧区(2.2)，利用厌氧氨氧化UASB(4)和二沉池(3)回流的硝态氮和亚硝态氮作为电子受体，进行反硝化除磷作用，控制缺氧区水力停留时间HRT缺氧在4.0～5.0h；
3)好氧区(2.3)进行半短程硝化，并吸收剩余的磷，溶解氧浓度为0.8～1mg/L，控制好氧区的水力停留时间HRT好氧在1.0～2.0h；
4)混合液从好氧区(2.3)进入二沉池(3)，完成泥水分离，上清液由第三进水泵(4.1)提升至厌氧氨氧化UASB(4)，同时二沉池(3)的部分污泥回流到缺氧区(2.2)，污泥回流比为150％～200％；
5)厌氧氨氧化UASB(4)利用二沉池(3)进来的氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化，控制水力停留时间HRT在2.0～4.0h；
6)厌氧氨氧化UASB(4)出水进入硝化液贮存池(5)，部分硝化液经硝化液回流泵(2.7)进入缺氧区(2.2)，回流比为200％～400％，剩余部分经出水管(5.1)排放。
本发明处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷装置和方法，与传统脱氮除磷工艺相比，具有下列优点：
1)该系统采用厌氧氨氧化、反硝化除磷耦合半短程硝化技术，将厌氧氨氧化菌和聚磷菌、硝化菌分离，使其各自在最佳的环境下生长，解决了传统工艺硝化菌与聚磷菌之间不同污泥龄的矛盾，避免了反硝化菌与聚磷菌对有机碳源的竞争；
2)UASB反应器，可以延长厌氧氨氧化菌在反应器的停留时间，有效维持厌氧氨氧化菌的活性和丰度，传质效率高，节省能耗，且容积负荷高，节省占地面积，抗冲击能力强，处理效果稳定；
3)系统工艺流程简单，运行管理方便，适用于污水处理厂的升级改造。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图
图1中：1—生活污水水箱，1.1—进水泵；2—A2O反应池，2.1—厌氧区，2.2—缺氧区，2.3—好氧区，2.4—鼓风机，2.5—第二进水泵，2.6—回流污泥泵，2.7—硝化液回流泵；3—二沉池；4—厌氧氨氧化UASB，4.1—第三进水泵；5—硝化液贮存池，5.1-出水管。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明：所用装置主要由A2O反应池(2)和厌氧氨氧化UASB(4)两部分组成。生活污水水箱(1)通过第一进水泵(1.1)进入A2O反应池(2)，依次流经厌氧区(2.1)、缺氧区(2.2)、好氧区(2.3)，进入二沉池(3)；所述二沉池(3)通过第二进水泵(2.5)与缺氧区(2.2)连接，缺氧区(2.2)的污泥通过回流污泥泵(2.6)与厌氧区(2.1)连接，二沉池(3)出水由第三进水泵(4.1)提升至厌氧氨氧化UASB(4)；厌氧氨氧化UASB(4)出水进入硝化液贮存池(5)；硝化液贮存池(5)与缺氧区(2.2)通过硝化液回流泵(2.7)连接，系统出水经出水管(5.1)排放；其中，厌氧区(2.1)和缺氧区(2.2)均安装搅拌器；好氧区(2.3)底部安装曝气头。
实施案例
试验用水为某地区排放的中等强度含氨氮城市污水，其水质状况如下：COD：300mg/L～1000mg/L，NH4 +-N：150mg/L～200mg/L；实验装置采用如图1所示反应系统，各反应器均由有机玻璃制成，A2O反应池的有效体积为30L，UASB反应器反应区内径为10cm，有效容积2L。
具体操作运行如下：
启动阶段：A2O反应池接种反硝化除磷污泥，控制系统污泥浓度在2000～2500mg/L，A2O反应池容积分配比为V厌氧：V缺氧：V好氧＝1：2：2，控制进水C/N在4～5，好氧段DO在0.8～1.0mg/L，水力停留时间HRT为8h，污泥龄SRT为15d。
厌氧氨氧化UASB接种厌氧氨氧化颗粒污泥，控制污泥浓度为3000～4000mg/L，污泥龄SRT为20d。
运行阶段：系统稳定运行后，控制进水C/N为4～5，城市生活污水由生活污水水箱(1)进入A2O反应池(2)厌氧区(2.1)，进行厌氧释磷反应，同时缺氧区(2.2)的部分污泥回流到厌氧区(2.1)，污泥回流比为100％，控制厌氧区水力停留时间HRT厌氧在1.2h；混合液随后进入缺氧区(2.2)，利用厌氧氨氧化UASB(4)和二沉池(3)回流的硝态氮和亚硝态氮作为电子受体，进行反硝化除磷作用，控制缺氧区水力停留时间HRT缺氧在4.5h；好氧区(2.3)进行半短程硝化，并吸收剩余的磷，溶解氧浓度为0.8～1mg/L，控制好氧区的水力停留时间HRT好氧在1.2h；混合液从好氧区(2.3)进入二沉池(3)，完成泥水分离，上清液由第三进水泵(4.1)提升至厌氧氨氧化UASB(4)，同时二沉池(3)的部分污泥回流到缺氧区(2.2)；厌氧氨氧化UASB(4)利用二沉池(3)进来的氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化，控制水力停留时间HRT在3.0h；厌氧氨氧化UASB(4)出水进入硝化液贮存池(5)，部分硝化液经硝化液回流泵(2.7)进入缺氧区(2.2)，回流比为300％，剩余部分经出水管(5.1)排放。
试验结果表明：待系统运行稳定后，反应器出水COD为30～50mg/L，NH4 +-N浓度为3.5～4mg/L，NO2 --N浓度为2～4mg/L，NO3 --N浓度为2～4mg/L，总氮浓度低于15mg/L，总磷浓度低于0.5mg/L，达到污水排放一级A标准。
本发明——处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷装置和方法能够广泛应用到中等强度含氨氮城市污水的处理。以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.处理中等强度含氨氮城市污水的连续流A2O耦合UASB脱氮除磷装置，其特征在于：
包括A2O反应池(2)和厌氧氨氧化UASB(4)；生活污水水箱(1)通过第一进水泵(1.1)进入A2O反应池(2)，依次流经厌氧区(2.1)、缺氧区(2.2)、好氧区(2.3)，进入二沉池(3)；所述二沉池(3)通过第二进水泵(2.5)与缺氧区(2.2)连接，缺氧区(2.2)的污泥通过回流污泥泵(2.6)与厌氧区(2.1)连接，二沉池(3)出水由第三进水泵(4.1)提升至厌氧氨氧化UASB(4)；厌氧氨氧化UASB(4)出水进入硝化液贮存池(5)；硝化液贮存池(5)与缺氧区(2.2)通过硝化液回流泵(2.7)连接，系统出水经出水管(5.1)排放；其中，厌氧区(2.1)和缺氧区(2.2)均安装搅拌器；好氧区(2.3)底部安装曝气头。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，步骤如下：
1)城市生活污水由生活污水水箱(1)进入A2O反应池(2)厌氧区(2.1)，进行厌氧释磷反应，同时缺氧区(2.2)的部分污泥回流到厌氧区(2.1)，污泥回流比为80％～120％，控制厌氧区水力停留时间HRT厌氧在1.0～2.0h；
2)混合液随后进入缺氧区(2.2)，利用厌氧氨氧化UASB(4)和二沉池(3)回流的硝态氮和亚硝态氮作为电子受体，进行反硝化除磷作用，控制缺氧区水力停留时间HRT缺氧在4.0～5.0h；
3)好氧区(2.3)进行半短程硝化，并吸收剩余的磷，溶解氧浓度为0.8～1mg/L，控制好氧区的水力停留时间HRT好氧在1.0～2.0h；
4)混合液从好氧区(2.3)进入二沉池(3)，完成泥水分离，上清液由第三进水泵(4.1)提升至厌氧氨氧化UASB(4)，同时二沉池(3)的部分污泥回流到缺氧区(2.2)，污泥回流比为150％～200％；
5)厌氧氨氧化UASB(4)利用二沉池(3)进来的氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化，控制水力停留时间HRT在2.0～4.0h；
6)厌氧氨氧化UASB(4)出水进入硝化液贮存池(5)，部分硝化液经硝化液回流泵(2.7)进入缺氧区(2.2)，回流比为200％～400％，剩余部分经出水管(5.1)排放。
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