CN110078210B - 一种sbr—asbr组合工艺高效生物自养脱氮的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种SBR—ASBR组合工艺高效生物自养脱氮的装置及方法属于活性污泥法污水处理领域，利用了SBR和ASBR两种工艺的优势，在SBR反应器中利用间歇曝气模式完成了搁置的短程硝化污泥的活性恢复，在ASBR反应器中利用混合污水(SBR反应器短程硝化出水和生活污水混合)逐渐代替模拟生活污水，从而实现短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺的高效生物自养脱氮。此外，间歇曝气模式实现了搁置的短程硝化活性污泥恢复，为新型节能降耗短程硝化—厌氧氨氧化自养生物脱氮提供基础。采用混合污水逐渐代替模拟生活污水的方式可以减少水质变化对厌氧氨氧化菌活性的影响，当混合污水完全取代模拟生活污水时，系统达到稳定运行，该装置实现了高效生物自养脱氮。
Description
技术领域
本发明涉及一种SBR—ASBR组合工艺高效生物自养脱氮的装置及方法，属于活性污泥法污水生物处理技术领域，适用于新建城市污水处理厂或旧水厂提标改造、市政生活污水的处理等污水处理领域。
背景技术
节能降耗已经成为污水处理领域的主要方向，新型短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺由于其节省曝气能耗、缩短反应时间、不受碳源限制和污泥减量等优点，成为目前最具前景的污水生物脱氮工艺。
厌氧氨氧化反应受外界因素影响较大，菌种生长较缓慢，倍增时间较长，生活污水和工业废水中含有的有机物对其活性产生影响，使得快速启动成为制约该技术应用的瓶颈问题。关于厌氧氨氧化脱氮技术已经取得一定的科研成果和实际经验，主要集中于高温、高氨氮废水的处理，对于低基质城市生活污水研究较鲜见。因此，如何在低氨氮环境下实现厌氧氨氧化的启动成为近年研究的热点。
短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺成功应用于垃圾渗滤液和污泥硝化上清液等处理高氨氮废水，但对于低氨氮的城市生活污水的应用还没有。本发明从实现短程硝化的长期稳定策略、工况的条件优化及过程控制等方向进行了组合工艺的优化，使其能够实现生物自养脱氮，为污水处理节能降耗方面提供技术支持。
本发明主要包括两方面：(1)利用间歇曝气模式，进行短程硝化的工况优化；(2)利用短程硝化的出水结合生活污水来提供厌氧氨氧化底物基质，从而实现短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺的生物自养脱氮。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物自养脱氮的装置。针对传统污水生物脱氮工艺的局限性，SBR—ASBR组合工艺充分利用了SBR和ASBR的优势。SBR的功能是实现短程硝化，短程硝化的出水与生活污水在调节池内进行混合，为ASBR提供厌氧氨氧化底物基质；ASBR的功能是进行厌氧氨氧化反应，从而实现生物自养脱氮。
本发明的机理为：污水首先进入SBR反应器，通过间歇曝气作用，使氨氧化菌AOB成为优势菌种，系统实现短程硝化；同时，通过控制好氧次数与缺氧次数比，实现短程硝化的工况优化，积累NO2 --N，为厌氧氨氧化提供进水基质。将生活污水与短程硝化出水混合，得到的混合污水与模拟生活污水同时进入ASBR反应器，最终混合污水取代模拟生活污水，实现生物自养脱氮。
模拟生活污水水质：NH4Cl和NaNO2(NH4 +-N为25±0.4mg/L，NO2 --N为33±0.6mg/L)；KH2PO4为2mg/L，KHCO3为110mg/L，MgSO4·7H2O为20mg/L，CaCl2·2H2O为20mg/L；微量元素Ⅰ和微量元素Ⅱ各1.5ml/L。微量元素浓缩液Ⅰ组成为：EDTA质量浓度为5mg/L，FeSO4为5000mg/L；微量元素浓缩液Ⅱ组分为：EDTA质量浓度为5000mg/L，CoCl2·6H2O为240mg/L，ZnSO4·7H2O为430mg/L，MnCl2·4H2O为990mg/L，CuSO4·5H2O为250mg/L，NiCl2·6H2O为190mg/L，NaMoO4·2H2O为220mg/L，H3BO4为14mg/L，NaSeO4·10H2O为210mg/L。
SBR—ASBR生物自养脱氮装置主要由进水水箱(1)、SBR反应器(2)、调节池(3)、ASBR反应器(4)构成。
1.SBR—ASBR生物自养脱氮控制装置的具体步骤
(1)生活污水由进水水箱(1)经第一蠕动泵(5)进入SBR反应器(2)，SBR反应器(2)与调节池(3)连接。
(2)进水水箱(1)通过第一蠕动泵(5)与调节池(3)连接，调节池(3)与ASBR反应器(4)通过第二蠕动泵(6)连接。
(3)模拟生活污水进入ASBR反应器(4)，并接种厌氧氨氧化菌，启动厌氧氨氧化反应。
(4)生活污水与SBR反应器(2)的出水，进入调节池(3)进行混合。
(5)调节池(3)的混合液经第二蠕动泵(6)进入ASBR反应器(4)。反应后出水经ASBR出水口排出。SBR反应器(2)装有曝气泵(7)、气体流量计(8)和搅拌器，ASBR反应器(4)内装有搅拌器。
2.SBR—ASBR自养生物脱氮装置的特征：
(1)SBR反应器采用交替好氧/缺氧和间歇曝气模式，通过曝气对短程硝化进行工况优化，实现NH4 +-N的去除和NO2 --N的积累，为短程硝化的工况优化在实际工程的应用提供依据。接种污泥取自短程硝化污泥，污泥浓度为3000-4000mg/L左右，污泥f值为0.46-0.60。控制温度为25℃，溶解氧浓度为1.5-2.5mg/L，单周期360min：进水30min，采用交替好氧：缺氧＝30min：30min模式，好氧曝气3次，缺氧搅拌3次，然后好氧90min，最后一次好氧曝气阶段结束后不再进行缺氧反硝化阶段，之后沉淀30min，排水闲置30min，排水比控制为75％-80％。
(2)SBR反应器的排水进入调节池，生活污水同时也进入调节池进行混合。模拟生活污水进入ASBR反应器，并接种厌氧氨氧化菌，成功启动厌氧氨氧化反应。调节池出水进入ASBR反应器进行反应，反应结束后沉淀30min，排水闲置30min，排水比为75％-80％。采用生活污水和SBR反应器出水组成的混合污水逐渐代替模拟生活污水，方式如下：分阶段调节混合污水和模拟生活污水的比例，混合污水和模拟生活污水的比值第1-12周期为1：4，第13-24周期为2：3，第25周期以后为混合污水，第43周期时NO3 --N出水浓度基本稳定在5mg/L左右，菌种基本适应混合污水，异养菌协同厌氧氨氧化实现了高效生物自养脱氮。
本发明的目的是提供一种生物自养脱氮的装置，具有以下优点：
(1)SBR反应器利用间歇曝气模式完成了的短程硝化的工况优化，短程硝化反应出水为厌氧氨氧化反应提供基质，减少碳源消耗；
(2)利用短程硝化的出水结合生活污水来提供厌氧氨氧化底物基质，从而实现短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺的高效脱氮性能研究。
附图说明
图1为一种SBR—ASBR组合工艺高效生物自养脱氮的装置。
图1中：1-进水水箱；2-SBR反应器；3-调节池；4-ASBR反应器；5-第一蠕动泵；6-第二蠕动泵；7-曝气泵；8-气体流量计。
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的运行程序：SBR—ASBR组合工艺高效生物自养脱氮的装置主要由进水水箱(1)、SBR反应器(2)、调节池(3)、ASBR反应器(4)构成。具体实施方式为：
(1)生活污水由进水水箱(1)经第一蠕动泵(5)进入SBR反应器(2)。
(2)SBR反应器通过时间控制器实现好氧/缺氧的交替进行(交替好氧：缺氧＝30min：30min)；采用间歇曝气模式，通过曝气对短程硝化进行工况优化，实现NH4 +-N的去除和NO2 --N的积累，为短程硝化的工况优化在实际工程的应用提供依据。接种污泥取自短程硝化污泥，污泥浓度为3000-4000mg/L左右，污泥f值为0.46-0.60。控制温度为25℃，溶解氧浓度为1.5-2.5mg/L，单周期360min，进水30min，采用交替好氧：缺氧＝30min：30min模式，好氧曝气3次，缺氧搅拌3次，然后好氧90min，最后一次好氧曝气阶段结束后不再进行缺氧反硝化阶段，之后沉淀30min，排水闲置30min，排水比控制为75％-80％。
(3)SBR反应器的排水进入调节池，生活污水同时也进入调节池进行混合。
(4)模拟生活污水进入ASBR反应器，并接种厌氧氨氧化菌，启动厌氧氨氧化反应。混合液(生活污水和SBR反应器的短程硝化出水)经第二蠕动泵进入ASBR反应器，混合液反应结束后沉淀30min，排水闲置30min，排水比为75％-80％。采用生活污水和SBR反应器出水组成的混合污水逐渐代替模拟生活污水，方式如下：分阶段调节混合污水和模拟生活污水的比例，混合污水和模拟生活污水的比值第1-12周期为1：4，第13-24周期为2：3，第25周期以后为混合污水，第43周期时NO3 --N出水浓度基本稳定在5mg/L左右，菌种基本适应混合污水，异养菌协同厌氧氨氧化实现了高效生物自养脱氮。
以兰州某大学生活区污水为处理对象，考察此系统的脱氮性能。水质特点见表1：
表1原水水质特点
实验条件为：
SBR接种污泥取自短程硝化污泥，污泥浓度为3000-4000mg/L左右，污泥f值为0.46-0.60。控制温度为25℃，溶解氧浓度为1.5-2.5mg/L，单周期采用交替好氧：缺氧＝30min：30min模式，好氧曝气3次，缺氧搅拌3次，然后好氧90min，最后一次好氧曝气阶段结束后不再进行缺氧反硝化阶段，之后沉淀30min，排水闲置30min，排水比控制为75％-80％。
ASBR反应器接种厌氧氨氧化菌。其中MLSS为8500mg/L，MLVSS为6630mg/L，厌氧氨氧化温度控制在30℃。
Claims (2)
1.一种SBR—ASBR组合工艺高效生物自养脱氮的方法，其特征在于，该方法所用装置包括进水水箱（1）、SBR反应器（2）、调节池（3）、ASBR反应器（4）连接组成；进水水水箱（1）通过第一蠕动泵（5）与SBR反应器（2）连接，SBR反应器（2）与调节池（3）连接；进水水箱（1）通过第一蠕动泵（5）与调节池（3）连接，调节池（3）与ASBR反应器（4）通过第二蠕动泵（6）连接；SBR反应器（2）定期从底部排泥管排泥，出水经排水口排放；ASBR反应器（4）定期从底部排泥管排泥，出水经排水口排放；SBR反应器（2）与ASBR反应器（4）均装有搅拌器，曝气泵（7）通过气体流量计（8）与SBR反应器（2）底部的曝气砂块连接；
1）生活污水由进水水箱（1）经第一蠕动泵（5）进入SBR反应器（2）；SBR反应器（2）在好氧/缺氧间歇曝气模式下，完成了短程硝化反应，实现了NH4 +-N的去除和NO2 --N的积累；接种污泥取自短程硝化污泥，污泥浓度为3000-4000 mg/L，污泥f值为0.46-0.60；控制温度为25℃，溶解氧浓度为1.5-2.5mg/L，单周期360min：进水30min，采用交替好氧：缺氧=30 min：30min模式，好氧曝气3次，缺氧搅拌3次，然后好氧90 min，最后一次好氧曝气阶段结束后不再进行缺氧反硝化阶段，之后沉淀30min，排水闲置30min，排水比控制为75% -80%；
2）生活污水与SBR反应器（2）的短程硝化出水，进入调节池（3）进行混合；
3）模拟生活污水进入ASBR反应器（4），接种厌氧氨氧化菌，启动厌氧氨氧化反应；
4）调节池（3）的混合液经第二蠕动泵（6）进入ASBR反应器（4），反应后出水经ASBR出水口排出；采用生活污水和SBR反应器出水组成的调节池的混合污水逐渐代替模拟生活污水，调节池的混合污水以下简称混合污水，方式如下：分阶段调节混合污水和模拟生活污水的比例，混合污水和模拟生活污水的比值第1-12周期为1：4，第13-24周期为2：3，第25周期以后全部是混合污水。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于模拟生活污水水质：NH4Cl和NaNO2的含量分别是NH4 +-N为25±0.4 mg/L，NO2 --N为33±0.6 mg/L； KH2PO4为2 mg/L，KHCO3为110 mg/L，MgSO4·7H2O为20 mg/L，CaCl2·2H2O为20 mg/L；微量元素Ⅰ和微量元素Ⅱ各1.5 ml /L；微量元素浓缩液Ⅰ组成为：EDTA质量浓度为5 mg/L，FeSO4为5000 mg/L；微量元素浓缩液Ⅱ组分为：EDTA质量浓度为5000 mg/L，CoCl2·6H2O 为 240 mg/L，ZnSO4·7H2O为430 mg/L，MnCl2·4H2O为990 mg/L，CuSO4·5H2O 为250 mg/L，NiCl2·6H2O为190 mg/L，NaMoO4·2H2O为220 mg/L，H3BO4 为14 mg/L，NaSeO4·10H2O 为210 mg/L。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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