CN112520853B - 一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法 - Google Patents

一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法 Download PDF

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Abstract

一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。二沉池中的回流污泥一部分进入侧流反应区，利用聚磷菌Tetrasphaera的发酵能力对环境有危害作用的活性污泥作为底物进行发酵，实现污泥减量和资源化利用；另外一部分回流污泥和侧流发酵区的回流污泥一起进入主流反应区的缺氧区进行反硝化脱氮除磷作用，接着进入好氧段进行好氧吸磷作用和硝化作用，完成生物脱氮除磷过程。本发明利用在侧流反应区的污泥发酵作用，实现了污泥减量和资源化利用，由于进水中的挥发性脂肪酸VFA和侧流污泥发酵产生的VFA直接进入缺氧区，缺氧区可用碳源增加，营养物去除效果大大增强，简化了污水处理流程。

Description

一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
传统生物脱氮除磷理论认为在主流厌氧区，聚磷菌和反硝化菌吸收进水中的挥发性脂肪酸VFA并存储内碳源，聚磷菌释放磷酸盐到水中，在缺氧区聚磷菌利用厌氧段存储的内碳源进行反硝化除磷，反硝化菌利用污水中和体内的碳源进行反硝化脱氮作用，在好氧区硝化菌利用污水中的氨氮完成硝化作用，将其变成硝酸盐，聚磷菌完成好氧吸磷作用，好氧区硝化液回流到缺氧区。随着城市污水排放量的增大，剩余污泥的产量也随之急剧增加，很多污水处理厂无法妥善处理剩余污泥，由于剩余污泥中包含大量的病原微生物、重金属离子等有毒有害物质，随意倾倒和填埋剩余污泥会对环境造成二次污染。如何有效处理剩余污泥成为当前污水处理厂亟待解决的问题。
剩余污泥中含有大量的蛋白质和碳水化合物等物质，如果能将其废物利用，将是处理剩余污泥的有效手段。本发明利用侧流反应区对剩余污泥进行发酵作用，实现了污泥减量和资源化利用，在侧流反应区内聚磷菌和反硝化菌存储内碳源，聚磷菌释放磷酸盐，并在缺氧区和好氧区完成脱氮除磷作用。进水中的挥发性脂肪酸VFA和侧流污泥发酵产生的VFA直接进入缺氧区，缺氧区可用碳源增加，营养物去除效果大大增强，简化了污水处理流程，为城市污水处理提供了一个新的解决途径。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法。二沉池中的回流污泥一部分进入侧流反应区，利用聚磷菌Tetrasphaera的发酵能力对环境有危害作用的活性污泥作为底物进行发酵，实现污泥减量和资源化利用；另外一部分回流污泥和侧流反应区的回流污泥一起进入主流反应区的缺氧区进行反硝化脱氮除磷作用，接着进入好氧段进行好氧吸磷作用和硝化作用，完成生物脱氮除磷过程。
本发明的技术方案：
一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置，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)、第一污泥回流泵(10)、侧流反应区(11)并配有搅拌器(11.1)、第二污泥回流泵(12)、侧流区污泥回流泵(13)；
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，二沉池设有排水孔(9)，二沉池部分污泥通过第一污泥回流泵(10)与侧流反应区(11)连接，并通过侧流区污泥回流泵(13)与主流反应区的缺氧区(3)连接，另一部分污泥通过第二污泥回流泵(12)与主流反应区的缺氧区连接。
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4000-5000mg/L；
(2)二沉池(8)的回流污泥中有10％-30％的比例通过第一污泥回流泵(10)进入侧流反应区(11)，侧流反应区的水力停留时间为17-19h，侧流反应区回流污泥通过侧流区污泥回流泵(13)进入主流反应区的缺氧区(3)；
(3)二沉池(8)的回流污泥中有70％-90％的比例通过第二污泥回流泵(12)直接进入主流反应区的缺氧区，注入水箱(1)中的城市污水通过进水蠕动泵(2)进入主流反应区的缺氧区，缺氧区水力停留时间为4-6h；
(4)缺氧区出水流入好氧区(4)，在好氧区溶解氧浓度为2-3mg/L，水力停留时间为4-5h。好氧区硝化液通过硝化液回流泵(7)返回缺氧区，回流比例是进水的250％-350％，连续流反应器污泥龄为18-20d。
综上，本发明提供的一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的装置与方法，与现有传统生物脱氮除磷工艺相比具有以下优势：
(1)在侧流反应区实现污泥减量和资源化利用的同时，有效地完成脱氮除磷过程，简化了污水处理流程；
(2)由于进水中的挥发性脂肪酸VFA和侧流污泥发酵产生的VFA直接进入缺氧区，缺氧区可用碳源增加，营养物去除效果大大增强，为城市污水处理提供了一个新的解决途径。
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——第一污泥回流泵；11——侧流反应区；11.1——侧流反应区搅拌器；12——第二污泥回流泵；13——侧流区污泥回流泵。
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，二沉池设有排水孔(9)，二沉池部分污泥通过第一污泥回流泵(10)与侧流反应区(11)连接，并通过侧流区污泥回流泵(13)与主流反应区的缺氧区(3)连接，另一部分污泥通过第二污泥回流泵(12)与主流反应区的缺氧区连接。
具体实例中使用的城市污水NH4 +-N浓度为50-70mg/L，P浓度为4.2-5.1mg/L，COD浓度在180-230mg/L。
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4500mg/L；
(2)二沉池(8)的回流污泥中有20％的比例通过第一污泥回流泵(10)进入侧流反应区(11)，侧流反应区的水力停留时间为18h，具有发酵能力的聚磷菌Tetrasphaera利用活性污泥进行污泥发酵，侧流反应区出水P浓度为45mg/L，侧流反应区回流污泥通过侧流区污泥回流泵(13)进入主流反应区的缺氧区(3)；
(3)二沉池(8)的回流污泥中有80％的比例通过第二污泥回流泵(12)直接进入主流反应区的缺氧区，注入水箱(1)中的城市污水通过进水蠕动泵(2)进入主流反应区的缺氧区，缺氧区水力停留时间为5h；
(4)缺氧区出水流入好氧区(4)，在好氧区溶解氧浓度为2.5mg/L，水力停留时间为4.5h。好氧区硝化液通过硝化液回流泵(7)返回缺氧区，回流比例是进水的300％，连续流反应器污泥龄为19d。
(5)结果表明：连续流出水中P的去除率为97％，氨氮去除率为100％，总氮去除率为88％，在侧流反应区未预处理污泥的情况下，污泥减量率达到50％。

Claims (1)

1.一种侧流生物脱氮除磷工艺强化剩余污泥资源化利用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（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4000-5000 mg/L；
（2）二沉池（8）的回流污泥中有10%-30%的比例通过第一污泥回流泵（10）进入侧流反应区（11），侧流反应区的水力停留时间为17-19 h，侧流反应区回流污泥通过侧流区污泥回流泵（13）进入主流反应区的缺氧区（3）；
（3）二沉池（8）的回流污泥中有70%-90%的比例通过第二污泥回流泵（12）直接进入主流反应区的缺氧区，注入水箱（1）中的城市污水通过进水蠕动泵（2）进入主流反应区的缺氧区，缺氧区水力停留时间为4-6 h；
（4）缺氧区出水流入好氧区（4），在好氧区溶解氧浓度为2-3 mg/L，水力停留时间为4-5h；好氧区硝化液通过硝化液回流泵（7）返回缺氧区，回流比例是进水的250%-350%，连续流反应器污泥龄为18-20 d；
具体是二沉池中的回流污泥一部分进入侧流反应区，利用聚磷菌Tetrasphaera的发酵能力以对环境有危害作用的活性污泥作为底物进行发酵，实现污泥减量和资源化利用；另外一部分回流污泥和侧流反应区的回流污泥一起进入主流反应区的缺氧区进行反硝化脱氮除磷，接着进入好氧段进行好氧吸磷和硝化，完成生物脱氮除磷过程。
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