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

一种极低cod负荷高tn进水条件下生物脱氮的处理方法 Download PDF

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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

一种极低COD负荷高TN进水条件下生物脱氮的处理方法
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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