CN112174317A - 一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置与方法 - Google Patents

一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置与方法 Download PDF

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Abstract

一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置与方法，属于污水生物处理领域。所述方法是二沉池中的回流污泥一部分进入侧流发酵区，具有发酵能力的聚磷菌Tetrasphaera利用活性污泥作为基质，释放磷酸盐并吸收存储内碳源，同时发酵产生挥发性脂肪酸VFA供其他异养菌利用。另一部分回流污泥和侧流发酵区出水、城市污水进水一起进入主流反应区的缺氧区，利用在发酵区吸收存储的内碳源和发酵区产生的挥发性脂肪酸VFA完成反硝化脱氮除磷作用，缺氧段出水流入好氧段进行好氧吸磷作用和硝化作用。本发明利用侧流连续流工艺，省去了前置厌氧区，大大节省了碳源投加，而且减少了对进水VFA的依赖。

Description

一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装 置与方法
技术领域
本发明涉及一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
传统生物除磷理论认为在厌氧区，聚磷菌吸收水中挥发性脂肪酸VFA并存储在细胞内，将磷酸盐释放到水体中，在好氧条件下，聚磷菌利用胞内存储的内碳源提供生长所需的能量和碳源，过量吸收水体中的磷并以聚磷酸盐的形式贮存在细胞体内。采用生物除磷技术的污水处理厂普遍存在进水碳源不足的问题，额外投加碳源将会大大提高污水处理的成本。由于生物除磷工艺产生的剩余污泥，往往需要设置发酵罐进行处理，操作流程复杂。因此，对传统生物除磷工艺的优化成为亟需解决的问题。
本发明建立了以发酵型聚磷菌Tetrasphaera作为优势聚磷菌的侧流强化生物除磷工艺，该工艺没有前置厌氧区，在侧流发酵区内通过引进回流污泥，聚磷菌Tetrasphaera菌属可以直接利用活性污泥作为基质进行发酵并释放磷酸盐，同时将污水中的有机物通过水解发酵作用产生挥发性脂肪酸VFA，供其他聚磷菌和反硝化菌等进行利用。在缺氧区和好氧区，利用在发酵区吸收存储的内碳源和发酵区产生的挥发性脂肪酸VFA完成脱氮除磷作用。该工艺节省了碳源投加，同时有效地去除了城市污水中的氮和磷，为城市污水处理提供了一个崭新的工艺解决方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置与方法。二沉池中的回流污泥一部分进入侧流发酵区，具有发酵能力的聚磷菌Tetrasphaera利用活性污泥作为基质，释放磷酸盐并吸收存储内碳源，同时发酵产生挥发性脂肪酸VFA供其他异养菌利用，比如传统聚磷菌Candidatus Accumulibacter和反硝化菌。另外一部分回流污泥和侧流发酵区出水、城市污水进水一起进入主流反应区的缺氧区，利用在发酵区吸收存储的内碳源和发酵区产生的挥发性脂肪酸VFA完成反硝化脱氮除磷作用，缺氧段出水流入好氧段进行好氧吸磷作用和硝化作用。
本发明的技术方案：
一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置，其特征在于：包括城市污水水箱(1)、进水蠕动泵(2)、主流反应区包括缺氧区(3)并配有搅拌器(3.1)、好氧区(4)并配有搅拌器(4.1)、空气泵(5)、转子流量计(6)、硝化液回流泵(7)、二沉池(8)、二沉池排水孔(9)、二沉池底部阀门(10)、第一污泥回流泵(11)、侧流发酵区(12)并配有搅拌器(12.1)，第二污泥回流泵(13)，发酵区出水泵(14)；
城市污水水箱(1)通过进水蠕动泵(2)与主流反应区的缺氧区(3)连接，缺氧区与好氧区(4)连接，空气泵(5)通过转子流量计(6)与好氧区曝气头连接，好氧区通过硝化液回流泵(7)与缺氧区连接，好氧区出水与二沉池(8)连接，二沉池包括排水孔(9)和底部阀门(10)，二沉池部分污泥通过第一污泥回流泵(11)与侧流发酵区(12)连接，二沉池另一部分污泥通过第二污泥回流泵(13)、侧流发酵区通过发酵区出水泵(14)与主流反应区的缺氧区(3)连接。
应用上述装置的方法，包括以下步骤：
(1)接种城市污水处理厂剩余污泥至连续流反应器中，控制接种后反应器内污泥浓度3000-5000mg/L；
(2)二沉池(8)中回流污泥的20％-40％通过第一污泥回流泵(11)进入侧流发酵区(12)，侧流发酵区的水力停留时间为8-10h；
(3)二沉池(8)中回流污泥的60％-80％通过第二污泥回流泵(13)与侧流发酵区出水和注入水箱(1)中的城市污水进水一起，进入主流反应区的缺氧区(3)进行反硝化脱氮与除磷作用，缺氧区水力停留时间为3-4h；
(4)缺氧区出水流入好氧区(4)，空气泵(5)通过安装在好氧区的曝气头持续曝气，溶解氧浓度为2-3mg/L，好氧区水力停留时间为3-4h。在好氧区完成硝化作用和好氧吸磷作用，利用硝化液回流泵，好氧段硝化液按照与进水200％-300％的比例回流至缺氧段。连续流反应器污泥龄为18-22d。
综上，本发明提供的一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置与方法，与现有传统生物脱氮除磷工艺相比具有以下优势：
(1)在有效利用剩余污泥的同时，充分开发利用内碳源而非外碳源完成生物除磷过程，减少了污水处理的运行成本；
(2)在侧流发酵区产生挥发性脂肪酸VFA，大大节省了碳源投加，同时减少了对进水VFA的依赖。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图
图中：1——城市污水水箱；2——进水蠕动泵；3——缺氧区；3.1——缺氧区搅拌器；4——好氧区；4.1——好氧区搅拌器；5——空气泵；6——转子流量计；7——硝化液回流泵；8——二沉池；9——二沉池排水孔；10——二沉池底部阀门；11——第一污泥回流泵；12——侧流发酵区；12.1——侧流发酵区搅拌器；13——第二污泥回流泵；14——发酵区出水泵。
具体实施方式
结合附图和实例对本申请专利进一步说明：如图1所示，本发明包括城市污水水箱(1)通过进水蠕动泵(2)与主流反应区的缺氧区(3)连接，缺氧区与好氧区(4)连接，空气泵(5)通过转子流量计(6)与好氧区曝气头连接，好氧区通过硝化液回流泵(7)与缺氧区连接，好氧区出水与二沉池(8)连接，二沉池包括排水孔(9)和底部阀门(10)，二沉池部分污泥通过第一污泥回流泵(11)与侧流发酵区(12)连接，二沉池另一部分污泥通过第二污泥回流泵(13)、侧流发酵区通过发酵区出水泵(14)与主流反应区的缺氧区(3)连接。
具体实例中使用的城市污水NH4 +-N浓度为55-75mg/L，P浓度为4.1-5.3mg/L，COD浓度在180-240mg/L，自身碳源无法满足深度脱氮除磷的需要。
具体实施过程如下：
(1)接种城市污水处理厂剩余污泥至连续流反应器中，控制接种后反应器内污泥浓度为4000mg/L。进水采用城市污水，没有额外投加任何外碳源。
(2)二沉池(8)回流污泥中的30％通过第一污泥回流泵(11)进入侧流发酵区(12)，侧流发酵区的水力停留时间为9h，具有发酵能力的聚磷菌Tetrasphaera利用活性污泥进行污泥发酵，释放磷酸盐，侧流发酵区出水P浓度为35mg/L，发酵产生溶解性COD浓度50mg/L；
(3)另外70％回流污泥通过第二污泥回流泵(13)与侧流发酵区出水和注入水箱(1)中的城市污水进水一起，进入主流反应区的缺氧区(3)进行反硝化脱氮与除磷作用，缺氧区水力停留时间为3.5h；
(4)缺氧区出水流入好氧区(4)，空气泵(5)通过安装在好氧区的曝气头持续曝气，溶解氧浓度为2.5mg/L，好氧区水力停留时间为3.5h。在好氧区完成硝化作用和好氧吸磷作用，利用硝化液回流泵，好氧段硝化液按照与进水250％的比例回流至缺氧段。连续流反应器污泥龄为20d。
(5)结果表明：氨氮去除率为100％，出水P浓度为0.1mg/L，出水COD浓度为35-40mg/L，总氮去除率为87％。

Claims (2)

1.一种基于剩余污泥内碳源开发的侧流强化生物除磷工艺的装置，其特征在于：包括城市污水水箱(1)、进水蠕动泵(2)、主流反应区包括缺氧区(3)并配有搅拌器(3.1)、好氧区(4)并配有搅拌器(4.1)、空气泵(5)、转子流量计(6)、硝化液回流泵(7)、二沉池(8)、二沉池排水孔(9)、二沉池底部阀门(10)、第一污泥回流泵(11)、侧流发酵区(12)并配有搅拌器(12.1)，第二污泥回流泵(13)，发酵区出水泵(14)；
城市污水水箱(1)通过进水蠕动泵(2)与主流反应区的缺氧区(3)连接，缺氧区与好氧区(4)连接，空气泵(5)通过转子流量计(6)与好氧区曝气头连接，好氧区通过硝化液回流泵(7)与缺氧区连接，好氧区出水与二沉池(8)连接，二沉池包括排水孔(9)和底部阀门(10)，二沉池部分污泥通过第一污泥回流泵(11)与侧流发酵区(12)连接，二沉池另一部分污泥通过第二污泥回流泵(13)、侧流发酵区通过发酵区出水泵(14)与主流反应区的缺氧区(3)连接。
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)接种城市污水处理厂剩余污泥至连续流反应器中，控制接种后反应器内污泥浓度3000-5000mg/L；
(2)二沉池(8)中回流污泥的20％-40％通过第一污泥回流泵(11)进入侧流发酵区(12)，侧流发酵区的水力停留时间为8-10h；
(3)二沉池(8)中回流污泥的60％-80％通过第二污泥回流泵(13)与侧流发酵区出水和注入水箱(1)中的城市污水进水一起，进入主流反应区的缺氧区(3)进行反硝化脱氮与除磷作用，缺氧区水力停留时间为3-4h；
(4)缺氧区出水流入好氧区(4)，空气泵(5)通过安装在好氧区的曝气头持续曝气，溶解氧浓度为2-3mg/L，好氧区水力停留时间为3-4h。在好氧区完成硝化作用和好氧吸磷作用，利用硝化液回流泵，好氧段硝化液按照与进水200％-300％的比例回流至缺氧段。连续流反应器污泥龄为18-22d。
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