CN110104773B - 全流程厌氧氨氧化强化脱氮的aoa工艺处理城市污水的方法与装置 - Google Patents

全流程厌氧氨氧化强化脱氮的aoa工艺处理城市污水的方法与装置 Download PDF

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Abstract

全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法与装置，属于污水处理与资源化领域。该装置主要有污水原水箱、AOA反应器、沉淀池组成。污泥由二沉池底部分别回流至缺氧区及厌氧区，在AOA反应器中投加生物膜填料。污水进入AOA反应器，在厌氧区污泥积累内碳源去除原水中的有机物。随后进入好氧区进行硝化反应，产生的硝态氮进入缺氧区进行内源反硝化，AOA反应器中的厌氧氨氧化填料利用硝化反硝化过程中产生的亚硝态氮与原水剩余氨氮进行厌氧氨氧化反应，强化脱氮。此发明主要通过厌氧氨氧化填料强化脱氮，可节省硝化所需曝气量与反硝化所需碳源，有利于低C/N城市生活污水深度脱氮，且具有节能降耗等特点。

Description

全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法 与装置
技术领域
本发明属于城市污水处理与再生领域，具体涉及全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA 工艺处理城市污水的方法与装置。
背景技术
随着人类经济的快速发展，环境污染日益严重。其中水污染也越来越严重，尤其是氮和磷造成的水体富营养化的现象已经严重影响到人们的生活。目前，从低C/N比的污水中有效去除氮气并满足日益严格的污水处理厂质量标准是污水处理厂面临的主要挑战。
厌氧氨氧化作为一种自养脱氮技术被广泛研究。厌氧氨氧化是以氨氮为电子供体，亚硝态氮为电子受体，将两种氮素转化为氮气和和部分的硝态氮的自养生物脱氮过程。该过程无需有机物便能实现污水中氮素的部分去除。而厌氧氨氧化需要亚硝来源，而在硝化与反硝化过程中均会产生中间产物亚硝态氮，能为厌氧氨氧化反应提供亚硝，同时与原水中的氨氮通过厌氧氨氧化去除能有效的减少曝气量，以及碳源，适合低C/N比生活污水，实现深度脱氮。
在此基础上提出全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法与装置，在厌氧段储存内碳源，充分利用原水中的有机物，在好氧段进行硝化反应去除原水中的部分氨氮，后置缺氧段利用内碳源进行内源反硝化，在此过程中填料上厌氧氨氧化菌利用中间产物亚硝态氮与原水中的氨氮发生厌氧氨氧化，达到深度脱氮的目的，同时高效利用资源。
发明内容
本发明的目的在于为低C/N比城市污水深度脱氮提供一种全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法与装置。该装置中，生活污水首先由原水箱进入AOA反应器的厌氧区，絮体污泥在厌氧区的聚糖菌利用生活污水中的有机物合成糖原与PHA去除有机物，而后混合液进入好氧区发生硝化反应；最后进入缺氧区，污泥发生内源反硝化。填料上的厌氧氨氧化污泥在此过程中利用中间产物亚硝态氮与原水中氨氮，通过厌氧氨氧化实现强化脱氮的目的。此发明无需外加碳源，可实现低C/N城市生活污水深度脱氮，且具有节能降耗等特点。
全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的装置，其特征在于：包括顺序连接的污水原水箱(1)、AOA反应器(2)、沉淀池(3)；污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2)；污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与AOA反应器(2)相连；AOA反应器(2)包括8 个格室，按水流方向，共分为厌氧区(2.2)、好氧区(2.3)、缺氧区(2.4)，投有填料(2.5)；各格室均设有按水流方向上下交错连接的连接孔；厌氧区(2.2)和缺氧区(2.4)设有水下搅拌器(2.6)；好氧区(2.3)设有气泵(2.7)、曝气盘(2.8)、气体流量计(2.9)；沉淀池(3)底部污泥通过第一污泥回流泵(3.1)连接至厌氧区(2.2)、通过第二污泥回流泵(3.2) 连接至缺氧区(2.5)最终通过出水管(3.3)出水。
城市污水在此装置的处理流程为：污水首先由原水箱进入全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA反应器的厌氧区，絮体污泥在厌氧区将有机物储存为内碳源，将回流液中的硝态氮反硝化为氮气，厌氧氨氧化利用其中短程反硝化产生的亚硝与原水中氨氮进行厌氧氨氧化。而后混合液进入好氧区，絮体污泥发生硝化反应，填料利用其中短程硝化产生的亚硝与原水中的氨氮发生厌氧氨氧化。最后进入缺氧区，絮体污泥利用储存的内碳源进行反硝化反应，填料上的厌氧氨氧化菌利用其中内源短程反硝化产生的亚硝与混合液中的少量氨氮进行反应。最终实现深度脱氮的目的。
本发明全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法与装置，其特征在于包括以下内容：
1)AOA启动阶段：
接种硝化反硝化污泥。AOA系统共有两个污泥回流，其中第一污泥回流至第一格厌氧段回流比R1＝100％，第二污泥回流至第一格缺氧段回流比R2为100％。启动阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在3000-4000mg/L；缺氧区的污泥浓度在4000-5000mg/L好氧区溶解氧控制为1-2mg/L，C/N比控制为4-5；系统水力停留时间为16h。待厌氧末内碳源积累率达90％及以上时，出水总氮小于15mg/L，并稳定维持10d以上认为硝化内源反硝化阶段启动成功。
2)厌氧氨氧化强化脱氮阶段：
AOA启动成功后，向AOA反应器中投加厌氧氨氧化填料，填充比为15-20％。厌氧氨氧化填料起强化脱氮的作用。此阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在2000-3000 mg/L；缺氧区的污泥浓度在3000-4000mg/L好氧区溶解氧控制为1-2mg/L，第一污泥回流与第二污泥回流比为100％。控制好氧末的NH4 +-N浓度，NH4 +-N＜5mg/L则将水力停留时间缩短2h，若5mg/L≤NH4 +-N≤10mg/L则将水力停留时间维持16h不变，若待NH4 +-N＞ 10mg/L，则延长水力停留时间2h。当AOA反应器中厌氧氨氧化对总氮去除贡献达10％以上，并稳定维持10d以上，则认为厌氧氨氧化强化脱氮阶段启动成功。
3)后期运行阶段：
后期运行为保证良好的运行效果，对出水总氮进行监控。若出水总氮≥15mg/L，且其中氨氮≥5mg/L，则延长水力停留时间2h，且厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:2:4；若出水总氮≥15mg/L，且其中氨氮＜5mg/L，则维持水力停留时间16h，厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:1:5；若出水总氮＜15mg/L，且其中氨氮≥5mg/L，维持水力停留时间16h，厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:3:3；且出水总氮＜15mg/L且其中氨氮＜5mg/L，则缩短水力停留时间2h，厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:2:4。
本发明全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法与装置，与现有工艺相比具有以下优势：
(1)城市污水中的有机物充分被聚糖菌利用储存为内碳源，减少了有机物的浪费，节约能源。
(2)部分氨氮与亚硝通过厌氧氨氧化去除，可节省硝化所需曝气量，且同时可节省反硝化至氮气所需的碳源。
(3)缺氧区内源反硝可以进一步去除厌氧氨氧化产生的硝态氮，可稳定实现出水TN 小于5mg/L，属于深度脱氮。
附图说明
图1全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺的装置结构示意图。
1为原水水箱，2为AOA反应器，3为沉淀池，1.1为原水水箱溢流管，1.2为原水水箱放空管，2.1为进水泵，2.2为厌氧区，2.3为好氧区，2.4为缺氧区，2.5为悬浮填料， 2.6为水下搅拌器，2.7为气泵，2.8为曝气盘,2.9为气体流量计，3.1为第一污泥回流泵，3.2为第二污泥回流泵，3.3为出水管。
具体实施方式：
下面结合附图和实施对本发明做进一步说明：全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法与装置，其特征在于：包括顺序连接的污水原水箱(1)、AOA反应器(2)、沉淀池(3)；污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2)；污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与AOA反应器(2)相连；AOA反应器(2)包括8个格室，按水流方向，共分为厌氧区(2.2)、好氧区(2.3)、缺氧区(2.4)，投有填料(2.5)；各格室均设有按水流方向上下交错连接的连接孔；厌氧区(2.2)和缺氧区(2.4)设有水下搅拌器 (2.6)；好氧区(2.3)设有气泵(2.7)、曝气盘(2.8)、气体流量计(2.9)；沉淀池(3) 底部污泥通过第一污泥回流泵(3.1)连接至厌氧区(2.2)、通过第二污泥回流泵(3.2)连接至缺氧区(2.5)最终通过出水管(3.3)出水。
以北京某高校家属区化粪池废水为处理对象，运行期间具体水质如下：COD为100-250mg/L，NH4 +为30-80mg/L，NO3 -≤2mg/L，NO2 -≤0.5mg/L。试验系统如图1所示，厌氧氨氧化强化脱氮的污泥双回流AOA反应器有效容积88.48L，均分为8格，每格有效容积11.06L；二沉池有效容积37.2L，均采用有机玻璃制成。
具体操作如下：
1)AOA启动阶段：
接种硝化反硝化污泥。AOA系统共有两个污泥回流，其中第一污泥回流至第一格厌氧段回流比R1＝100％，第二污泥回流至第一格缺氧段回流比R2为100％。启动阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在3000-4000mg/L；缺氧区的污泥浓度在4000-5000mg/L好氧区溶解氧控制为1-2mg/L，C/N比控制为4-5；系统水力停留时间为16h。待厌氧末内碳源积累率达90％及以上时，出水总氮小于15mg/L，并稳定维持10d以上认为硝化内源反硝化阶段启动成功。
2)厌氧氨氧化强化脱氮阶段：
AOA启动成功后，向AOA反应器中投加厌氧氨氧化填料，填充比为15-20％。厌氧氨氧化填料起强化脱氮的作用。此阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在2000-3000 mg/L；缺氧区的污泥浓度在3000-4000mg/L好氧区溶解氧控制为1-2mg/L，第一污泥回流与第二污泥回流比为100％。控制好氧末的NH4 +-N浓度，NH4 +-N＜5mg/L则将水力停留时间缩短2h，若5mg/L≤NH4 +-N≤10mg/L则将水力停留时间维持16h不变，若待NH4 +-N＞ 10mg/L，则延长水力停留时间2h。当AOA反应器中厌氧氨氧化对总氮去除贡献达10％以上，并稳定维持10d以上，则认为厌氧氨氧化强化脱氮阶段启动成功。
3)后期运行阶段：
后期运行为保证良好的运行效果，对出水总氮进行监控。若出水总氮≥15mg/L，且其中氨氮≥5mg/L，则延长水力停留时间2h，且厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:2:4；若出水总氮≥15mg/L，且其中氨氮＜5mg/L，则维持水力停留时间16h，厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:1:5；若出水总氮＜15mg/L，且其中氨氮≥5mg/L，维持水力停留时间16h，厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:3:3；且出水总氮＜15mg/L且其中氨氮＜5mg/L，则缩短水力停留时间 2h，厌氧区：好氧区：缺氧区＝2:2:4。
试验结果表明：运行稳定后，城市污水通过全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA反应器后出水COD为45-55mg/L，NH4 +-N低于2mg/L，总氮低于5mg/L，出水COD、NH4 +-N、 TN等技术指标均稳定达到国家一级A排放标准。
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的范围之内。

Claims (1)

1.全流程厌氧氨氧化强化脱氮的AOA工艺处理城市污水的方法，该方法所用装置包括顺序连接的污水原水箱(1)、AOA反应器(2)、沉淀池(3)；污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2)；污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与AOA反应器(2)相连；AOA反应器(2)包括8个格室，按水流方向，共分为厌氧区（2.2）、好氧区（2.3）、缺氧区（2.4），均投有填料（2.5）；各格室均设有按水流方向上下交错连接的连接孔；厌氧区（2.2）和缺氧区（2.4）设有水下搅拌器（2.6）；好氧区（2.3）设有气泵（2.7）、曝气盘（2.8）、气体流量计（2.9）；沉淀池（3）底部污泥通过第一污泥回流泵(3.1)连接至厌氧区（2.2）、通过第二污泥回流泵（3.2）连接至缺氧区（2.4），最终通过出水管（3.3）出水；
其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）AOA启动阶段：
接种硝化反硝化污泥；AOA系统共有两个污泥回流，其中第一污泥回流至第一格厌氧段回流比R1=100%，第二污泥回流至第一格缺氧段回流比R2为100%；启动阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在3000-4000 mg/L；缺氧区的污泥浓度在4000-5000 mg/L好氧区溶解氧控制为1-2mg/L，C/N比控制为4-5；系统水力停留时间为16 h；待厌氧末内碳源积累率达90%以上时，出水总氮小于15mg/L，并稳定维持10d以上认为硝化内源反硝化阶段启动成功；
2）厌氧氨氧化强化脱氮阶段：
AOA启动成功后，向AOA反应器中投加厌氧氨氧化填料，填充比为15-20%；厌氧氨氧化填料起强化脱氮的作用；此阶段保持厌氧区、好氧区的污泥浓度在2000-3000 mg/L；缺氧区的污泥浓度在3000-4000 mg/L好氧区溶解氧控制为1-2mg/L，第一污泥回流与第二污泥回流比为100%；控制好氧末的NH4 +-N浓度，NH4 +-N＜5mg/L则将水力停留时间缩短2h，若5mg/L≤NH4 +-N≤10mg/L则将水力停留时间维持16h不变，若待NH4 +-N＞10mg/L，则延长水力停留时间2h；当AOA反应器中厌氧氨氧化对总氮去除贡献达10%以上，并稳定维持10d以上，则认为厌氧氨氧化强化脱氮阶段启动成功；
3）后期运行阶段：
对出水总氮进行监控；若出水总氮≥15mg/L，且其中氨氮≥5mg/L，则延长水力停留时间2h，且厌氧区：好氧区：缺氧区=2:2:4；若出水总氮≥15mg/L，且其中氨氮＜5mg/L，则维持水力停留时间16h，厌氧区：好氧区：缺氧区=2:1:5；若出水总氮＜15mg/L，且其中氨氮≥5mg/L，维持水力停留时间16h，厌氧区：好氧区：缺氧区=2:3:3；当出水总氮＜15mg/L且其中氨氮＜5mg/L，则缩短水力停留时间2h，厌氧区：好氧区：缺氧区=2:2:4。
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