CN113845222A - 一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法。城市污水先进入内源短程反硝化反应器,内源菌摄取生活污水中的有机物,并将其储存为内碳源PHAs然后开始第一次沉淀排水,排出的部分生活污水进入中间水箱Π。内源短程反硝化反应器接着开始曝气搅拌,污水中的氨氮被全程硝化为硝态氮。之后开始缺氧搅拌,内源菌将硝态氮氮转化为亚硝态氮。此时内源短程反应器进行第二次沉淀排水,排出的水进入中间水箱Ι,中间水箱Ι和中间水箱Π的水一同进入厌氧氨氧化反应器,实现深度脱氮。此方法无需外加碳源、节约曝气能耗、污泥产量低,可以实现低C/N比的生活污水高效脱氮。
Description
技术领域:
本发明涉及一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺,实现低C/N生活污水深度脱氮,属于生活污水生物处理领域。
背景技术:
随着我国的快速发展,城市的用水量和排水量也在逐步增加,从而加剧了污水处理负荷,日益严格的处理标准使污水处理厂的压力不断增大。传统的脱氮除磷工艺已经不满足现今“低能耗,低成本,资源化”的理念了,并且脱氮和除磷在某种程度上还存在相悖——脱氮和除磷都需要充足的碳源,而聚磷菌和反硝化菌则需要竞争生活污水中较少的碳源。因此开发新型的脱氮除磷工艺以及展开对各种工艺的机理研究是实现污水处理中节能低耗的唯一方法。
厌氧氨氧化是一种新型的脱氮工艺,无需碳源,无需曝气,只需要氨氮和亚硝态氮,就可以实现89%的脱氮。而生活污水中绝大多数为氨氮,亚硝态氮底物则需要通过氨氮来转化。一般存在两种途径:短程硝化和短程反硝化。短程硝化可以节省60%的曝气能耗,100%的碳源,但十分难以实现和维持。短程反硝化指的是先将氨氮氧化为硝态氮,然后利用一些较为特殊的短程反硝化菌属将硝态氮还原为亚硝态氮,通过这种途径,可以节省45%的曝气,79%的碳源。而且通过前置一个厌氧段可以将生活污水中的碳源提前储存为内碳源,防止硝化过程中损耗。因此内源短程反硝化能为厌氧氨氧化提供亚硝态氮基质,并且能适应生活污水低C/N的特点,无需另外投加碳源,节约成本。
该工艺就是利用内源反硝化这样的一个特点,生活污水进入内源反硝化反应器中,经过一个厌氧段,污水中有机物提前被储存为内碳源PHAs;接着部分含氨氮的污水进入中间水箱Π(4),为厌氧氨氧化提供氨氮基质;之后内源反硝化反应器好氧搅拌,将剩余的氨氮硝化为硝态氮,仅有部分氨氮被氧化为硝态氮,大大降低了曝气能耗;然后反应器进行缺氧搅拌,此时硝态氮被还原为亚硝态氮,所需碳源低于全程反硝化,适合低C/N生活污水;缺氧搅拌后的污水进入中间水箱Π(4);中间水箱Ι(3)和中间水箱Π(4)的污水按照一定流量比例进入厌氧氨氧化反应器(5),进行自养脱氮,实现城市污水经济高效的深度脱氮。
发明内容:
本发明提供了一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法,将内源短程反硝化和厌氧氨氧化应用于生活污水的深度脱氮中,此方法无需外加碳源、节约曝气能耗、污泥产量低,可以实现低C/N的生活污水高效脱氮,并且可以实现部分磷的去除,解决了脱氮除磷对碳源需求的矛盾。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法;所述装置包括城市污水原水箱(1)、内源短程反硝化反应器(2)、中间水箱Ι(3)、中间水箱Π(4)、厌氧氨氧化反应器(5);所述城市污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2);所述内源短程反硝反应器(2)设有搅拌装置(2.2)、空气压缩机(2.3)、曝气头(2.4)和DO/pH在线监测仪(2.5);所述中间水箱Ι(3)设有放空管(3.1);所述中间水箱Π(4)设有放空管(4.1);厌氧氨氧化反应器(5)设有三通阀(5.3)、取样口(5.4)、出水口(5.5);
所述城市污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与内源短程反硝化反应器(2)相连接;内源短程硝化反应器通过泵(2.6)、排水阀(2.7)分别与中间水箱Π(4)、中间水箱Ι(3)相连接;中间水箱Ι(3)通过进水泵(5.2)与厌氧氨氧化反应器(5)相连接;中间水箱Π(4)通过进水泵(5.1)与厌氧氨氧化反应器(5)相连接。
本发明提供了一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法,具体启动和调控步骤如下:
1)启动系统:将具有内源短程反硝化和硝化活性的种泥按照体积比为1:2的比例投入内源短程反硝化反应器(2),使反应器内污泥浓度MLSS=3000-5000mg/L;将具有厌氧氨氧化活性的种泥投入至厌氧氨氧化反应器(5)内,保证污泥浓度MLSS=3000-5000mg/L;
2)运行调控
2.1)城市污水原水箱(1)中的污水通过进水泵(2.1)抽入内源短程反硝化反应器(2)内,进水时间为10-20min;然后内源短程反硝化反应器(2)厌氧搅拌60-120min,之后通过排水泵(2.6)第一次沉淀排水30-40min,排水比为22%,排水进入中间水箱Π(4);
2.2)内源短程反硝化反应器(2)继续进行硝化反应,好氧曝气60-120min,通过空气压缩机(2.3)和曝气头(2.4)保证反应器内DO浓度1-3mg/L;
2.3)硝化反应后,内源短程反硝化反应器(2)进行缺氧搅拌120-180min;之后通过排水阀(2.7)第二次沉淀排水30-40min,排水比为28%,排水进入中间水箱Ι(3);
2.4)中间水箱Ι(3)和中间水箱Π(4)中的污水分别通过进水泵(5.2)、(5.1)进入厌氧氨氧化反应器(5),水力停留时间HRT=60-240min,回流比100~500%,出水口排放。
综上,提供的一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法处理流程为:生活污水进入内源反硝化反应器中,经过一个厌氧段,污水中有机物提前被储存为内碳源PHAs;接着部分含氨氮的污水进入中间水箱Ι(3),为厌氧氨氧化提供氨氮基质;之后内源反硝化反应器好氧搅拌,将剩余的氨氮硝化为硝态氮;然后反应器进行缺氧搅拌,此时硝态氮被还原为亚硝态氮,所需碳源低于全程反硝化,适合低C/N生活污水;缺氧搅拌后的污水进入中间水箱Π(4);中间水箱Ι(3)和中间水箱Π(4)的污水按照一定流速比例进入厌氧氨氧化反应器(5),进行自养脱氮,实现城市污水经济高效的深度脱氮。
因此,本发明一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法与传统的硝氮反硝化工艺相比具有以下优势:
(1)生活污水中的有机物可提前被储存为内碳源,不会因为硝化反应而被曝气浪费,能够全部用于反硝化;
(2)一次排水部分氨氮排出反应器,硝化过程中只有部分氨氮被氧化,节省曝气能耗;
(3)内源短程反硝化可以为厌氧氨氧化提供稳定的亚硝来源,并且所需碳源较全程反硝化少,适合低C/N的生活污水;
(4)可以灵活控制中间水箱Ι(3)和中间水箱Π(4)进入厌氧氨氧化反应器(5)的流速比值,以期满足厌氧氨氧化反应器内亚硝态氮浓度与氨氮浓度比值为1.32;
(5)整个系统污泥龄较长,可减少剩余污泥的产量。
附图说明:
图1是本发明实现生活污水深度脱氮的装置的结构示意图。
图中1城市污水原水箱、2为内源短程反硝化反应器、3为中间水箱Ι、4为中间水箱Π、5为厌氧氨氧化反应器;1.1为溢流管,1.2为放空管;2.1为进水泵,2.2为搅拌装置、2.3为空气压缩机、2.4为曝气头、2.5为DO/pH在线监测仪、2.6为排水泵、2.7为排水阀;3.1为放空管;4.1为放空管;5.1为进水泵、5.2为进水泵、5.3为三通阀、5.4为取样口、5.5为出水口。
具体实施方式:
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明:如图1所示,一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置:所述装置包括城市污水原水箱(1)、内源短程反硝化反应器(2)、中间水箱Ι(3)、中间水箱Π(4)、厌氧氨氧化反应器(5);所述城市污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与内源短程反硝化反应器(2)相连接;内源短程硝化反应器通过泵(2.6)、排水阀(2.7)分别与中间水箱Π(4)、中间水箱Ι(3)相连接;中间水箱Ι(3)通过进水泵(5.2)与厌氧氨氧化反应器(5)相连接;中间水箱Π(4)通过进水泵(5.1)与厌氧氨氧化反应器(5)相连接。
城市污水在此工艺中的处理流程为:生活污水进入内源反硝化反应器中,经过一个厌氧段,污水中有机物提前被储存为内碳源PHAs;接着部分含氨氮的污水进入中间水箱Ι(3),为厌氧氨氧化提供氨氮基质;之后内源反硝化反应器好氧搅拌,将剩余的氨氮硝化为硝态氮;然后反应器进行缺氧搅拌,此时硝态氮被还原为亚硝态氮,所需碳源低于全程反硝化,适合生活污水低C/N的特点;缺氧搅拌后的污水进入中间水箱Π(4);中间水箱Ι(3)和中间水箱Π(4)的污水按照一定流速比例进入厌氧氨氧化反应器(5),进行自养脱氮,实现城市污水经济高效的深度脱氮。
具体试验用水取自某小区生活污水,其水质如下:COD浓度为150-250mg/L;NH4 +-N浓度为50-80mg/L,NO2 --N≤0.5mg/L,NO3 --N≤0.5mg/L,P浓度为4-7mg/L。试验系统如图1所示,各反应器均采用有机玻璃制成,内源短程反硝化反应器有效体积为10L,厌氧氨氧化反应器有效体积为1L。
具体运行步骤如下:
1)启动系统:将具有内源短程反硝化和硝化活性的种泥按照体积比为1:2的比例投入内源短程反硝化反应器(2),使反应器内污泥浓度MLSS=3000-5000mg/L;将具有厌氧氨氧化活性的种泥投入至厌氧氨氧化反应器(5)内,保证污泥浓度MLSS=3000-5000mg/L;
2)运行调控:
2.1)城市污水原水箱(1)中的污水通过进水泵(2.1)抽入内源短程反硝化反应器(2)内,进水时间为10min;然后内源短程反硝化反应器(2)厌氧搅拌60min,之后通过排水泵(2.6)第一次沉淀排水30min,排水比为22%,排水进入中间水箱Π(4);
2.2)内源短程反硝化反应器(2)继续进行硝化反应,好氧曝气120min,通过空气压缩机(2.3)和曝气头(2.4)保证反应器内DO浓度1-3mg/L;
2.3)硝化反应后,内源短程反硝化反应器(2)进行缺氧搅拌180min;之后通过排水阀(2.7)第二次沉淀排水30min,排水比为28%,排水进入中间水箱Ι(3);
2.4)中间水箱Ι(3)和中间水箱Π(4)中的污水分别通过进水泵(5.2)、(5.1)进入厌氧氨氧化反应器(5),保证进水泵5.2和进水泵5.1的流量比为1.2-1.32,水力停留时间HRT=90min,回流比为300%,出水达一级A标准并排放。
试验结果表明:运行稳定后,该系统的最终出水COD浓度为40-50mg/L,NH4 +-N<1mg/L,NO2 --N<1mg/L,NO3 --N<5mg/L,TN<7mg/L。
本发明一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法可广泛应用于生活污水和含硝酸盐工业废水的处理。
以上对本发明提供的的一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法进行了详细的介绍,并且利用具体实例对本发明的原理与实施过程进行了详细的阐述,但是该案例只是帮助理解本发明具体运行流程和核心思想。对于相关领域内专业人员具体运行该工艺时,各参数均具有可改变之处。总之本说明书不应理解为对本发明的限制。
Claims (2)
1.一种两次排水内源短程反硝化/厌氧氨氧化两段式工艺,其特征在于:所用装置包括城市污水原水箱(1)、内源短程反硝化反应器(2)、中间水箱Ι(3)、中间水箱Π(4)、厌氧氨氧化反应器(5);所述城市污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2);所述内源短程反硝反应器(2)设有搅拌装置(2.2)、空气压缩机(2.3)、曝气头(2.4)和DO/pH在线监测仪(2.5);所述中间水箱Ι(3)设有放空管(3.1);所述中间水箱Π(4)设有放空管(4.1);厌氧氨氧化反应器(5)设有三通阀(5.3)、取样口(5.4)、出水口(5.5);
所述城市污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与内源短程反硝化反应器(2)相连接;内源短程硝化反应器通过泵(2.6)、排水阀(2.7)分别与中间水箱Π(4)、中间水箱Ι(3)相连接;中间水箱Ι(3)通过进水泵(5.2)与厌氧氨氧化反应器(5)相连接;中间水箱Π(4)通过进水泵(5.1)与厌氧氨氧化反应器(5)相连接。
2.根据权利要求1所述工艺的方法,其特征在于,具体启动与调控步骤如下:
1)启动:将具有内源短程反硝化和硝化活性的种泥按照体积比为1:2的比例投入内源短程反硝化反应器(2),使反应器内污泥浓度MLSS=3000-5000mg/L;将具有厌氧氨氧化活性的种泥投入至厌氧氨氧化反应器(5)内,保证污泥浓度MLSS=3000-5000mg/L;
2)运行调控
2.1)城市污水原水箱(1)中的污水通过进水泵(2.1)抽入内源短程反硝化反应器(2)内,进水时间为10-20min;然后内源短程反硝化反应器(2)厌氧搅拌60-120min,之后通过排水泵(2.6)第一次沉淀排水30-40min,排水比为22%,排水进入中间水箱Π(4);
2.2)内源短程反硝化反应器(2)继续进行硝化反应,好氧曝气60-120min,通过空气压缩机(2.3)和曝气头(2.4)保证反应器内DO浓度1-3mg/L;
2.3)硝化反应后,内源短程反硝化反应器(2)进行缺氧搅拌120-180min;之后通过排水阀(2.7)第二次沉淀排水30-40min,排水比为28%,排水进入中间水箱Ι(3);
2.4)中间水箱Ι(3)和中间水箱Π(4)中的污水分别通过进水泵(5.2)、(5.1)进入厌氧氨氧化反应器(5),水力停留时间HRT=60-240min,回流比100~500%,出水口排放。
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