CN114426329A - 一种强化sbr系统脱氮除磷的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种强化SBR系统脱氮除磷的方法及装置，具体是在SBR反应池出水端和反应池中部之间设内循环管路A，并在管路上设旋流器S1，S1工作时间与曝气时间一致；在SBR反应池进水端和反应池中部之间设内循环管路B，并在管路上设旋流器S2，S2工作时间与搅拌时间一致。本发明通过设置两个不同内循环管路及旋流器S1、S2，并选择在特定时间段启动曝气以及调控适宜分配比例，能够有效排出体系中无效或低效污泥，提高单位体积污泥中有效微生物数量，提高了SBR系统脱氮除磷性能，解决了SBR系统因排泥导致的硝化效果降低等问题。
Description
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，具体涉及一种强化SBR系统脱氮除磷的方法及装置。
背景技术
序批式活性污泥法（SBR）是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、反应、沉降、排水功能于一池，无污泥回流系统。在采用SBR的污水处理系统中，硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌等多种菌群在同一个反应池的不同条件下发挥各自的作用。其中硝化细菌属于好氧自养型微生物，自身生长缓慢，世代时间长，不容易快速培养；反硝化细菌大多是异养型的兼性细菌，将硝酸盐和/或亚硝酸盐转化为氮气；聚磷菌是异养型微生物，主要依靠在生长增殖时的好氧摄磷量大于厌氧释磷量来将污水中的磷吸入菌体，故可通过排出含磷剩余污泥来实现除磷。因反硝化菌和聚磷菌之间存在对碳源的竞争，从而影响脱氮除磷效果；排出含磷剩余污泥的同时也会减少硝化细菌的数量，硝化效果变差，因此如何在排出剩余污泥的同时避免硝化细菌流失至关重要。
目前应用的SBR污水处理系统，有的是单系列有的是多系列，每个系列都由多个反应池组成，整个系统进水是连续的，但是对单个反应池来说是间歇的，进水需按照程序设计在不同的反应池之间切换，单个反应池按照“进水反应-沉降-排水-闲置”的工序分批次对污水进行净化处理。由于SBR反应池同时承担二沉池功能，特别是为了保证硝化效果，需要较长的污泥龄，就会导致有些老龄污泥破碎解絮的生物絮体悬浮在水中不易沉下来，悬浮物随出水排出影响出水水质。
CN201710369165. x公开了一种包括在线旋流释碳的SBR废水处理方法及装置，所述方法包括在SBR生化池中进行的进水阶段、曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段和闲置阶段，其中在曝气阶段通过旋流释碳器对SBR生化池中的内回流混合液进行在线旋流释碳，以及其中将经过在线旋流释碳的混合液再次回流到SBR生化池。该发明在曝气阶段旋流释放的碳源有部分会被好氧生物利用，因而影响反硝化脱氮效果。
现有SBR系统均存在脱氮除磷菌所需碳源不能得到合理分配，排出富磷污泥导致硝化细菌数量减少进而影响硝化脱氮效果等问题，从而影响SBR系统的综合处理效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种强化SBR系统脱氮除磷的方法及装置。本发明能够有效排出体系中无效或低效污泥，提高单位体积污泥中有效微生物数量，提高SBR系统脱氮除磷性能，解决了SBR系统因排泥导致的硝化效果降低等问题。
本发明一方面提供了一种强化SBR系统脱氮除磷的方法，包括如下内容：
所述SBR反应池按运行时序为进水-反应-沉降-排水阶段，其中反应阶段分为搅拌反应和曝气反应，二者交替运行；在SBR反应池出水端和反应池中部之间设内循环管路A，并在管路上设旋流器S1，S1工作时间与曝气时间一致；S1工作时，使进入S1的混合液占SBR反应池排出混合液总体积的60%以下，优选10%～50%；调控旋流器S1溢流口混合液回流到反应池中部，底流口混合液排出反应池；
在SBR反应池进水端和反应池中部之间设内循环管路B，并在管路上设旋流器S2，S2工作时间与搅拌时间一致；S2工作时，使进入S2的混合液占SBR反应池排出混合液总体积的60%以下，优选10%～50%；调控旋流器S2底流口混合液回流到进水端，溢流口混合液排出反应池。
本发明方法中，SBR反应池的反应阶段分为搅拌反应和曝气反应，二者交替运行，如可以是以搅拌反应-曝气反应或曝气反应-搅拌反应的方式交替运行，具体交替次数根据实际情况确定，控制搅拌反应总时间和曝气反应总时间的比例为1:2～1:5。
本发明方法中，当启动曝气反应时，旋流器S2停止工作，旋流器S1开始工作；当启动搅拌反应时，旋流器S1停止工作，旋流器S2开始工作。
本发明方法中，混合液是指SBR反应池中污水与污泥的混合物，污泥浓度一般为2～5g/L。所处理的污水中主要含有氨氮、COD、磷等污染物，其中氨氮浓度为150～300mg/L，COD为200～500mg/L，总磷为5～15mg/L。
本发明方法中，所述的SBR反应池的运行条件为：曝气反应时溶解氧浓度控制在0.5～3mg/L，搅拌反应时溶解氧浓度小于0.5mg/L，整个反应阶段pH为6～9，温度为15～40℃。
本发明方法中，所述的旋流器采用本领域熟知的旋流器，可以将混合液中密度大的组分在旋流场的作用下沿轴向向下运动并由底流口排出，密度小的组分向中心轴线方向运动然后由溢流口排出，最终实现不同密度组分的分离。
本发明方法中，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器S1底流口混合液占进入旋流器S1的混合液总体积的20%以下，优选为1%～10%。
本发明方法中，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器S2溢流口混合液占进入旋流器S2的混合液总体积的20%以下，优选位1%～10%。
本发明另一方面还提供了一种用于上述强化SBR系统脱氮除磷方法的装置，所述装置主要包括调节池、SBR反应池、监控池和污泥池，其中在SBR反应池出水端和反应池中部之间设置内循环管路A，并在管路上设旋流器S1，S1工作时间与曝气时间一致；S1工作时，使进入S1的混合液占SBR反应池排出混合液总体积的60%以下，优选10%～50%；调控旋流器S1溢流口混合液回流到反应池中部，S1底流口混合液排出反应池；在反应池进水端和反应池中部之间设置内循环管路B，并在管路上设旋流器S2，S2工作时间与搅拌时间一致；S2工作时，使进入S2的混合液占SBR反应池排出混合液总体积的60%以下，优选10%～50%；调控旋流器S2底流口混合液回流到进水端，溢流口混合液排出反应池。
本发明装置中，SBR反应池设曝气系统和搅拌系统，当搅拌系统进行时停止曝气。当启动曝气系统时，旋流器S2停止工作，旋流器S1开始工作。当启动搅拌系统时，旋流器S1停止工作，旋流器S2开始工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明在SBR反应池出水端和反应池中部之间设内循环管路A，并在管路上设旋流器S1，选择在曝气反应阶段运行，对SBR反应池排出混合液进行筛分，改变污泥絮体，释放富磷污泥中的硝化细菌，提高聚磷菌的好氧吸磷能力，同时排出无机质多和富磷的底泥，提高菌胶团的性能和有效微生物量。
（2）本发明在SBR反应池进水端和反应池中部之间设置内循环管路B，并在管路上设旋流器S2，选择在搅拌反应阶段运行，对SBR反应池排出混合液进行筛分，使小分子物质被反硝化聚磷菌快速利用，提高污泥中磷的释放量，为好氧吸磷做准备；同时使解絮的硝化细菌重新絮凝到活性高的活性污泥絮体中，提高硝化活性。
（3）本发明通过设置两个不同的内循环管路及旋流器S1、S2，并选择在特定时间段启动曝气和搅拌以及调控适宜的旋流比例，能够有效排出体系中无效或低效污泥，提高单位体积污泥中有效微生物数量，提高硝化活性和除磷性能。
附图说明
图1是本发明处理方法的一种工艺流程图；
其中：1-旋流器S1，2-旋流器S2，3-调节池，4-SBR反应池，5-滗水器，6-监控池，7-污泥池。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明方法和效果作进一步详细说明。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均从常规生化试剂商店购买得到。
本发明实施例中，COD浓度采用GB11914-89《水质化学需氧量的测定-重铬酸盐法》测定；氨氮浓度采用GB7478-87《水质铵的测定-蒸镏和滴定法》测定，总氮浓度采用GB11894-89《水质-总氮的测定-碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》，总磷浓度采用GB11893-89《钼酸铵分光光度法》。
本发明实施例采用的处理装置如附图1所述，主要包括调节罐3、SBR反应池4、监控池6和污泥池7，在SBR反应池4出水端和反应池中部之间设置内循环管路A，在管路上设旋流器1；在SBR反应池进水端和反应池中部之间设置内循环管路B，在管路上设旋流器2。污水经调节池3后进入SBR反应池中，反应结束后静置沉降，启动滗水器5进行排水。
实施例1
实验室建设一套单系列SBR系统，包括4个有效容积为5L的有机玻璃反应池，处理氨氮浓度为200mg/L，COD浓度为500mg/L，总磷为12mg/L的污水，污泥浓度为2.5-3.0g/L。每个反应池的反应周期为6h，每天4个周期，每个反应池每个周期进水90min，每个周期进水量为0.5L，整套装置连续进水，每个SBR池内通过程序控制系统使池内周期性交替出现进水曝气、搅拌、沉淀、排水过程。SBR反应池的达标出水流入清水池，通过清水提升泵加压排至全厂监测池。
SBR反应池的运行条件为：曝气反应时溶解氧控制在2.5mg/L，搅拌反应时溶解氧小于0.5mg/L，整个反应阶段pH为7.5-7.8，温度为32℃。
污水经调节池3后进入SBR反应池中，进水的同时启动曝气系统和旋流器1，曝气120min后关闭曝气系统和旋流器1。启动旋流器2，搅拌60min后关闭旋流器2，再次启动曝气系统和旋流器1进入曝气阶段，曝气60min后关闭曝气和旋流器1，反应结束，进入沉降阶段。静置沉降60min后启动滗水器排水，排水60min后关闭滗水器。重新进水进入下一周期的反应。
反应过程中，调控进入旋流器1的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的10%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器1底流口混合液占进入旋流器1的混合液总体积的10%，并排出反应池，溢流口混合液回流到反应池中部。调控进入旋流器2的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的50%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器2溢流口混合液占进入旋流器2的混合液总体积的1%，并排出反应池，底流口混合液回流到进水端。
系统运行一个月后，出水氨氮浓度为2mg/L、总氮浓度为27mg/L，COD浓度为45mg/L，总磷浓度为0.4mg/L，出水满足一级排放标准要求，系统运行稳定。
实施例2
实验装置、所处理污水、污泥浓度同实施例1。每个反应池的反应周期为8h，每天3个周期，每个反应池每个周期进水120min，每个周期进水量为0.6L，整套装置连续进水，每个SBR池内通过程序控制系统使池内周期性交替出现进水曝气、搅拌、沉淀、排水过程。SBR反应池的达标出水流入清水池，通过清水提升泵加压排至全厂监测池。运行条件为：曝气反应时溶解氧控制在3.0mg/L，搅拌反应时溶解氧小于0.5mg/L，整个反应阶段pH为7.6-7.9，温度为32℃。
污水经调节池后进入SBR反应池中，进水的同时启动曝气系统和旋流器1，曝气120min后关闭曝气系统和旋流器1。启动旋流器2，搅拌30min后关闭旋流器2，第二次启动曝气系统和旋流器1，曝气120min后关闭曝气系统和旋流器1，启动旋流器2，搅拌30min后关闭旋流器2，再次启动曝气系统和旋流器1进入曝气阶段，曝气60min后关闭曝气和旋流器1，反应结束，进入沉降阶段。静置沉降60min后启动滗水器排水，排水60min后滗水器关闭。重新进水进入下一周期的反应。
反应过程中，调控进入旋流器1的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的50%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器1底流口混合液占进入旋流器1的混合液总体积的1%，并排出反应池，溢流口混合液回流到反应池中部。调控进入旋流器2的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的10%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器2溢流口混合液占进入旋流器2的混合液总体积的10%，并排出反应池，底流口混合液回流到进水端。
系统运行一个月后，出水氨氮浓度为2.5mg/L、总氮浓度为27.4mg/L，COD浓度为46.7mg/L，总磷浓度为0.46mg/L，出水满足一级排放标准要求，系统运行稳定。
实施例3
实验装置、所处理废水、污泥浓度同实施例1。每个反应池的反应周期为6h，每天4个周期，每个反应池每个周期进水90min，每个周期进水量为0.5L，整套装置连续进水，每个SBR池内通过程序控制系统使池内周期性交替出现进水曝气、搅拌、沉淀、排水过程。
污水经调节池后进入SBR反应池中，进水的同时启动曝气系统和旋流器1，曝气90min后关闭曝气系统和旋流器1，启动旋流器2，搅拌60min后关闭旋流器2，第二次启动曝气系统和旋流器1，曝气60min后关闭曝气系统和旋流器1，启动旋流器2，搅拌30min后关闭旋流器2，再次启动曝气系统和旋流器1进入曝气阶段，曝气30min后关闭曝气和旋流器1，反应结束，进入沉降阶段。静置沉降30min后启动滗水器排水，排水60min后滗水器关闭。重新进水进入下一周期的反应。
反应过程中，调控进入旋流器1的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的25%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器1底流口混合液占进入旋流器1的混合液总体积的5%，并排出反应池，溢流口混合液回流到反应池中部。调控进入旋流器2的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的25%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器2溢流口混合液占进入旋流器2的混合液总体积的5%并排出反应池，底流口混合液回流到进水端。
系统运行一个月后，出水氨氮浓度为2.3mg/L、总氮浓度为26.6mg/L，COD浓度为45.5mg/L，总磷浓度为0.48mg/L，出水满足一级排放标准要求，系统运行稳定。
比较例1
同实施例1，不同在于设置内循环管路A，但是未设置旋流器1。系统运行一个月后，出水氨氮浓度为11.4mg/L、总氮浓度为46.9mg/L，COD浓度为65.5mg/L，总磷浓度为1.48mg/L。
比较例2
同实施例1，不同在于设置内循环管路B，但是未设置旋流器2。系统运行一个月后，出水氨氮浓度为10.3mg/L、总氮浓度为47.6mg/L，COD浓度为66.9mg/L，总磷浓度为1.37mg/L。
比较例3
同实施例1，不同在于调控进入旋流器1的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的5%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器1底流口混合液占进入旋流器1的混合液总体积的25%并排出反应池，溢流口混合液回流到反应池中部。系统运行一个月后，出水氨氮浓度为7.3mg/L、总氮浓度为36.6mg/L，COD浓度为55.5mg/L，总磷浓度为0.98mg/L。
比较例4
同实施例1，不同在于调控进入旋流器2的混合液占SBR反应池内排出混合液总体积的60%，通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器2溢流口混合液占进入旋流器2的混合液总体积的0.5%并排出反应池，底流口混合液回流到进水端。系统运行一个月后，出水氨氮浓度为9.3mg/L、总氮浓度为39.8mg/L，COD浓度为61.2mg/L，总磷浓度为1.13mg/L。
比较例5
同实施例1，不同在于旋流器S1在搅拌反应阶段运行，旋流器S2在曝气反应阶段运行。系统运行一个月后，出水氨氮浓度为27.3mg/L、总氮浓度为58.3mg/L，COD浓度为59.6mg/L，总磷浓度为2.65mg/L。
比较例6
同实施例1，不同在于设置一个出水端到进水端的内循环管路，且在管路上设一个旋流器，使旋流器溢流口混合液或者底流口混合物按照50%的比例回流到反应池进水端。系统运行一个月后，出水氨氮浓度为19.7mg/L、总氮浓度为49.9mg/L，COD浓度为62.5mg/L，总磷浓度为2.21mg/L。
Claims (12)
1.一种强化SBR系统脱氮除磷的方法，其特征在于包括如下内容：SBR反应池按运行时序为进水-反应-沉降-排水阶段，其中反应阶段分为搅拌反应和曝气反应，二者交替运行；在反应池出水端和反应池中部之间设内循环管路A，并在管路上设旋流器S1，S1工作时间与曝气时间一致；S1工作时，使进入S1混合液占反应池排出混合液总体积的60%以下；调控S1溢流口混合液回流到反应池中部，底流口混合液排出反应池；在反应池进水端和反应池中部之间设内循环管路B，并在管路上设旋流器S2，S2工作时间与搅拌时间一致；S2工作时，使进入S2的混合液占反应池排出混合液总体积的60%以下；调控S2底流口混合液回流到进水端，溢流口混合液排出反应池。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S1工作时，使进入S1混合液占反应池排出混合液总体积的10%～50%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S2工作时，使进入S2的混合液占反应池排出混合液总体积的10%～50%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：SBR反应池是以搅拌反应-曝气反应或曝气反应-搅拌反应的方式交替运行，具体交替次数根据实际情况确定，控制搅拌反应总时间和曝气反应总时间的比例为1:2～1:5。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当启动曝气反应时，旋流器S2停止工作，旋流器S1开始工作；当启动搅拌反应时，旋流器S1停止工作，旋流器S2开始工作。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应池排出混合液是指SBR反应池中污水与污泥的混合物，污泥浓度一般为2～5g/L。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所处理污水中主要含有氨氮、COD、磷污染物，其中氨氮浓度为150～300mg/L，COD为200～500mg/L，总磷为5～15mg/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述SBR反应池的运行条件为：曝气反应时溶解氧浓度控制在0.5～3mg/L，搅拌反应时溶解氧浓度小于0.5mg/L，整个反应阶段pH为6～9，温度为15～40℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器S1底流口混合液占进入旋流器S1的混合液总体积的20%以下，优选为1%～10%。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过控制混合液通过速度和离心速度，使旋流器S2溢流口混合液占进入旋流器S2的混合液总体积的20%以下，优选位1%～10%。
11.一种用于权利要求1-10任意一项所述强化SBR系统脱氮除磷方法的装置，其特征在于所述装置主要包括调节池、SBR反应池、监控池和污泥池，其中在反应池出水端和反应池中部之间设置内循环管路A，并在管路上设旋流器S1，S1工作时间与曝气时间一致；S1工作时，使进入S1的混合液占反应池排出混合液总体积的60%以下，优选10%-50%；调控旋流器S1溢流口混合液回流到反应池中部，S1底流口混合液排出反应池；在反应池进水端和反应池中部之间设置内循环管路B，并在管路上设旋流器S2，S2工作时间与搅拌时间一致；S2工作时，使进入S2的混合液占反应池排出混合液总体积的60%以下，优选10%-50%；调控旋流器S2底流口混合液回流到进水端，溢流口混合液排出反应池。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：SBR反应池设曝气系统和搅拌系统，当启动曝气系统时，旋流器S2停止工作，旋流器S1开始工作；当启动搅拌系统时，旋流器S1停止工作，旋流器S2开始工作。
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