CN113651424A - 一种极低cod负荷高tn进水条件下生物脱氮的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,包括如下步骤:S10、向生物池内投入活性污泥并搅拌混合;其中,所述生物池包括顺次连接的厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器;S20、调控进水量、外回流量及内回流量,并进行曝气处理;S30、生物池进行硝化处理;S40、监测生物池缺氧反应器区域DO,判断是否符合预设值,若是,则将碳源投加缺氧反应器区域进行反硝化处理。本发明可高效进行污水处理,且解决了碳源投入过大造成的成本高昂的问题;此外,本方法适用于所有AAO工艺生物池,节约了污水厂深度处理工程建设费用。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域,尤其涉及一种极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法。
背景技术
随着水资源的短缺和环境污染的加剧,现有污水处理厂的出水指标更加严格,对出水总氮有了更明确的要求,这就需要污水中有比较充足的碳源,从而通过硝化反硝化去除总氮。传统工艺中去除1个TN需要4个BOD,即去除lmg/L的TN需要4mg/L的BOD,可见传统工艺中在去除总氮的过程中会大量消耗碳源。
但是,现在很多污水处理厂面临碳源不足的问题,为了使出水总氮达标,不得不人为投加碳源(如甲醇、乙醇、乙酸和葡萄糖等),但是这样会大大增加污水处理厂的处理成本。以某污水处理厂污水处理系统为例,该厂设计系统进水量为10万m3/日,2018年3月进入生产运营期,运行至2021年3月,进水量达到1.4万m3/日,为设计值的14%,而进水氮指标逐年升高,2021年3月份进水NH3-N达到设计值的77%,进水TN达到设计值的67%,而进水COD仅为设计值的13%,常年低于30mg/L,进水碳氮比严重失衡。一般低碳源脱氮的碳氮比(BOD/TN)在2.0以上,而我公司进水BOD/TN≤0.5(见附图1进水水质表格),即极低碳源。常规情况下,极低COD负荷可以认为进水COD小于30mg/L,BOD低于10mg/L,高TN可以认为进水TN在30-40mg/L的情况。一般的脱氮处理方法面对这种情形是无法运行的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,提供一种极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,用于处理几乎没有碳源的极低碳源高总氮废水。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,包括如下步骤:
S10、向生物池内投入活性污泥并搅拌混合;其中,所述生物池包括顺次连接的厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器;
S20、调控进水量、外回流量及内回流量,并进行曝气处理;
S30、生物池进行硝化处理;
S40、监测生物池缺氧反应器区域DO,判断是否符合预设值,若是,则将碳源投加缺氧反应器区域进行反硝化处理。
进一步地,所述步骤S40中监测生物池缺氧反应器区域DO之前,还包括,
S401、向生物池投加活性污泥,并开启缺氧反应器搅拌器和内回流,将生物池内活性污泥搅匀;
S402、调整生物池进水量、外回流量、内回流量,判断进水COD是否低于30mg/L,若是,控制进水量为1500-1700m3/h,外回流量为1200m3/h,内回流量为1400m3/h;
若否,控制进水量为1500-1700m3/h,内回流增加至1700m3/h。
进一步地,所述步骤S401中向生物池中投加活性污泥量为3500mg/L-5500mg/L。
进一步地,所述步骤S40中监测生物池各反应器区域DO,包括
对厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器区域进行DO监测;其中,将缺氧反应器隔分为5个以上区域;
对缺氧反应器各区域DO进行监测,若DO低于0.5㎎/L则将碳源投入。
进一步地,所述步骤S40中,碳源投加DO低于0.5㎎/L的缺氧反应器内,控制碳源在缺氧反应器的停留时间为1.0-1.5H。
进一步地,所述步骤S20中曝气处理包括,
S201、对进入生物池原污水进行间歇式曝气;
S202、检测生物池NH3-N分布并判断是否在0.5㎎/L以下,若是,则停止曝气。
进一步地,还包括监测原污水进水COD的含量;
判断原污水进水COD是否低于40㎎/L;若是,控制进水、外回流、内回流全部进入预缺氧反应器区域。
进一步地,还包括
检测缺氧反应器区域DO状态,并判断DO是否低于0.5mg/L的区域;若是,则增大内回流量。
进一步地,所述S10向生物池内投入活性污泥量为2000mg/L。
进一步地,所述生物池还包括预缺氧反应器,所述预缺氧反应器与缺氧反应器连通且设置进水口、内回流口及外回流口。
该极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,通过控制进水量及内外回流比,在生物池内部缺氧反应器段形成DO低于0.5㎎/L的缺氧环境,在该条件下投入碳源可高效完成反硝化步骤,配合AAO后续处理流程,可高效进行污水处理,且解决了碳源投入过大造成的成本高昂的问题。此外,现有技术中一般低碳源脱氮的碳氮比(BOD/TN)在2.0以上,而本处理方法针对进水BOD/TN≤0.5的水质,进水几乎没有碳源,现有技术针对该种情况基本是无法运行的,其主要原因在于,由于进水BOD/TN低于0.5,碳氮比过低,导致普通的反硝化工艺无法运行。一方面是碳源过低,另一方面是溶解氧不易控制。而本申请处理方法能够面对几乎没有碳源的极低碳源高总氮废水,并且经处理后排出的处理水完全达标。
本处理方法适用于所有AAO工艺生物池,脱氮效率极高,运行稳定,其效果不亚于深度脱氮。在环保标准逐渐提高的今天,通过生物反应池就能将高浓度TN脱除至3mg/L以下,节约了污水厂深度处理工程建设费用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是某污水处理厂极低COD负荷高TN水质表格;
图2是本发明实施例的生物池的结构示意图;
图3是本发明实施例的处理方法流程框图;
图4是本发明实施例的曝气处理流程框图;
图5是本发明实施例的反硝化流程前的流程框图;
图6是本发明实施例的进水量、内回流量及外回流量对DO分布影响图表。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
该极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,采用多模式AAO工艺,用于进水BOD/TN≤0.5的水质,进水几乎没有碳源(即极低碳源),参阅图1所示水质表。本发明极低COD负荷可认为进水COD小于30mg/L,BOD低于10mg/L,高TN可认为进水TN在30-40mg/L的情况,该处理方法包括如下步骤S10-S40。
如图2-5所示,该处理方法步骤S10,向生物池内投入活性污泥并搅拌混合;其中,所述生物池包括顺次连接的预缺氧反应器、厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器。预缺氧反应器与缺氧反应器连通且设置进水口、内回流口及外回流口,缺氧反应器上部设置进水口。
步骤S20,调控进水量、外回流量及内回流量,并进行曝气处理。步骤S20中曝气处理包括,S201、对进入生物池原污水进行间歇式曝气;
S202、检测生物池NH3-N分布并判断是否在0.5㎎/L以下,若是,则停止曝气。
步骤S30,生物池进行硝化处理。该步骤为生物硝化,所应具备的主要条件:温度、PH、溶解氧、有毒物质、污泥龄及硝化细菌。硝化细菌是自养菌,生长不需要碳源,因此极低的进水碳源不会影响生物硝化反应的进行。因此,通过在生物池中投加大量活性污泥,进行进水、曝气筛选,即可启动硝化。
该步骤中工艺调控要点在于:
1、足够的MLSS。将MLSS提升至2000mg/L以上,能够取得较好稳定的出水水质。
2、合理的曝气时间。在预设条件下,一台进水泵正常流量下,10h以内,能够将出水NH3-N去除至0.5mg/L以下,取得稳定的去除效果。该时间及效果的检测,通过取好氧反应器的上清液化验氨氮,每间隔一段时间取一次,直到好氧段末端上清液氨氮低于0.5mg/L为止,可以得出从进水曝气到好氧段末端上清液氨氮低于0.5mg/L所需要的时间,这个时间就是曝气时间。
3、间歇运行模式。当前极低碳源及低进水水量条件下,曝气超过10个小后,生物池NH3-N分布降低至0.5mg/L以下,再进行曝气,会起到过氧化、多耗电的反面影响,因此采取了间歇运行模式,高液位时开进水泵,低液位时关进水泵,再确保曝气时间的前提下,配合鼓风机、内外回流泵的间歇运行,达到了节能降耗的目的。
4、冬季水温下降,微生物活性下降,出水NH3-N升高,可以采取延长曝气时间,通过内外回流把生物池内和二沉池内的水进行循环曝气,确保氨氮处理效果。
在步骤S30之后,开始反硝化反应之前进行如下操作,S401、向生物池投加活性污泥,并开启缺氧反应器搅拌器和内回流,将生物池内活性污泥搅匀;其中,生物池中投加活性污泥量为3500mg/L-5500mg/L,MLVSS控制在1800mg/L-2300之间,数值越高脱氮效果越好,抗高TN废水冲击能力越强。
S402、调整生物池进水量、外回流量、内回流量,判断进水COD是否低于30mg/L,若是,控制进水量为1500-1700m3/h,外回流量为1200m3/h,内回流量为1400m3/h;
若否,控制进水量为1500-1700m3/h,内回流增加至1700m3/h。进水量、内回流量及外回流量的控制直接影响到反硝化反应环境条件,参阅图6,其为在进水COD为30-50mg/L时,进水量为1500-1700m3/h,外回流量为1200m3/h,内回流量为1400m3/h,某一时期的DO分布数据。图表中预缺氧为预缺氧反应器、厌氧为厌氧反应器,缺氧为缺氧反应器,如图2所示从右至左分别为缺氧区域1、缺氧区域2、……、缺氧区域5,好氧为好氧反应器。南、北、中表示南端、北端和中部。
在进行步骤S401及S402后进入步骤S40,包括监测生物池缺氧反应器区域DO,判断是否符合预设值,若是,则将碳源投加缺氧反应器区域进行反硝化处理。该步骤中,监测生物池各反应器区域DO,包括
对厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器区域进行DO监测;其中,将缺氧反应器隔分为5个以上区域;
对缺氧反应器各区域DO进行监测,若DO低于0.5㎎/L则将碳源投入,控制碳源在缺氧反应器的停留时间为1.0-1.5H。当然,在其他一些实施例中,该碳源在缺氧反应器的停留时间可以控制更长。
该步骤为生物反硝化,其所需条件为:温度、PH、有毒物质、溶解氧(缺氧段DO小于0.5mg/L)、污泥龄、碳源(进水的BOD/TN大于4.0)、内外回流及足够的反硝化细菌。
该极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,通过控制进水量及内外回流比,在生物池内部缺氧反应器段形成DO低于0.5㎎/L的缺氧环境,在该条件下投入碳源可高效完成反硝化步骤,配合AAO后续处理流程,可高效进行污水处理,且解决了碳源投入过大造成的成本高昂的问题。此外,现有技术中一般低碳源脱氮的碳氮比(BOD/TN)在2.0以上,而本处理方法针对进水BOD/TN≤0.5的水质,进水几乎没有碳源,该处理方法能够面对几乎没有碳源的极低碳源高总氮废水,并且经处理后排出的处理水完全达标。
本处理方法适用于所有AAO工艺生物池,脱氮效率极高,运行稳定,其效果不亚于深度脱氮。在环保标准逐渐提高的今天,通过生物反应池就能将高浓度TN脱除至3mg/L以下,节约了污水厂深度处理工程建设费用。
本处理方法中生物池将缺氧反应器隔分为5个区域,当然在其他一些实施例中,还可为分割呈6个或以上。所述生物池还包括预缺氧反应器及好氧反应器,该预缺氧反应器与缺氧反应器连通且设置进水口、内回流口及外回流口;好氧反应器设置在预缺氧反应器、厌氧反应器及缺氧反应器下方,并与厌氧反应器连通。预缺氧反应器及厌氧反应器也为反应区,每区设一台立式涡轮搅拌器,使池内污泥保持悬浮状态,并且与污水充分混合。好氧反应器为廊道型,本实施例中好氧反应器呈向下分布的三个廊道,好氧廊道未设置搅拌器、推进器。此外,进水口设置有4个,内回流口设置有2个,外回流口设置1个。
在投放碳源时,需对厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器各区域进行DO监测;若DO低于0.5㎎/L则将碳源投入。
根据溶解氧(DO)的分布,我们将碳源投加在缺氧反应区或缺氧反应区。这样投加的碳源能够充分参与反硝化反应,尽可能的减少了微生物好氧活动的消耗,节约了大量碳源。对生物池前7区(预缺氧反应器、厌氧反应器及缺氧反应器)进行DO监控,及时发现DO变化,将碳源投加在DO小于0.5mg/L的区域,避免无效投加。
为进一步保证增加脱氮效果,还包括监测原污水COD的含量;
判断原污水进水COD是否低于40㎎/L;若是,控制进水、外回流、内回流全部进入预缺氧反应器区域。
在进水COD低于40mg/L的条件下,将进水、外回流、内回流全部进入预缺氧段,尽可能的减少这三股高DO进水对后续缺氧段的影响,全力进行脱氮。内、外回流都含有硝态氮,需要脱除,在DO条件合适的情况下,首先尝试调大内回流,增加脱氮效果。
在上述基础上,检测缺氧反应器区域DO状态,并判断DO是否低于0.5mg/L的区域;若是,则增大内回流量。
本实施例中,碳源应选择能够高效参与反硝化反应的类型,可以制定筛选方法,优选反硝化缺氧反应器的实际停留时间为1.0-1.5h,该时间即为碳源在缺氧段的停留时间。通过烧杯实验,在这个时间段内脱氮效果好碳源,能够高效参与反硝化脱氮反应。
碳源的投加比是核算碳源投加量及投加效果的重要参数,其含义为每去除1gTN所需要的碳源质量。投加比越低,越高效。当前使用的碳源,夏季投加比为10-15,冬季投加比为15-20。在其他一些实施例中,不同品种,碳源投加比有所差别。
本处理方法,其抗高TN冲击能力不断增强,碳源的投加比控制稳定,今后还会继续摸索,在进水COD有所上升的情况下,调控除磷模式,做到脱氮除磷并行。
Claims (10)
1.一种极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
S10、向生物池内投入活性污泥并搅拌混合;其中,所述生物池包括顺次连接的厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器;
S20、调控进水量、外回流量及内回流量,并进行曝气处理;
S30、生物池进行硝化处理;
S40、监测生物池缺氧反应器区域DO,判断是否符合预设值,若是,则将碳源投加缺氧反应器区域进行反硝化处理。
2.根据权利要求1所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,所述步骤S40中监测生物池缺氧反应器区域DO之前,还包括,
S401、向生物池投加活性污泥,并开启缺氧反应器搅拌器和内回流,将生物池内活性污泥搅匀;
S402、调整生物池进水量、外回流量、内回流量,判断进水COD是否低于30mg/L,若是,控制进水量为1500-1700m3/h,外回流量为1200m3/h,内回流量为1400m3/h;
若否,控制进水量为1500-1700m3/h,内回流增加至1700m3/h。
3.根据权利要求2所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,所述步骤S401中向生物池中投加活性污泥量为3500mg/L-5500mg/L。
4.根据权利要求1所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,所述步骤S40中监测生物池各反应器区域DO,包括
对厌氧反应器、缺氧反应器及好氧反应器区域进行DO监测;其中,将缺氧反应器隔分为5个以上区域;
对缺氧反应器各区域DO进行监测,若DO低于0.5㎎/L则将碳源投入。
5.根据权利要求4所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,所述步骤S40中,碳源投加DO低于0.5㎎/L的缺氧反应器内,控制碳源在缺氧反应器的停留时间为1.0-1.5H。
6.根据权利要求1所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,所述步骤S20中曝气处理包括,
S201、对进入生物池原污水进行间歇式曝气;
S202、检测生物池NH3-N分布并判断是否在0.5㎎/L以下,若是,则停止曝气。
7.根据权利要求6所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,还包括
监测原污水进水COD的含量;
判断原污水进水COD是否低于40㎎/L;若是,控制进水、外回流、内回流全部进入预缺氧反应器区域。
8.根据权利要求7所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,还包括
检测缺氧反应器区域DO状态,并判断DO是否低于0.5mg/L的区域;若是,则增大内回流量。
9.根据权利要求1所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,所述S10向生物池内投入活性污泥量为2000mg/L。
10.根据权利要求1-9任一项所述的极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法,其特征在于,所述生物池还包括预缺氧反应器,所述预缺氧反应器与缺氧反应器连通且设置进水口、内回流口及外回流口。
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