CN114426373B - 一种提高ao系统脱氮除磷效果的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高AO系统脱氮除磷效果的方法及装置，包括（1）启动AO系统，A池排出泥水混合物进入沉降池，沉降池上部混合物溢流到O池，沉降池底部混合物排入旋流器S1，控制S1溢流口排出物返回A池；（2）O池在曝气状态下运行，同时排出泥水混合物，一部分通过旋流器S2进行筛分，控制S2溢流口排出物并输送至A池，底流口排出物同O池排出的另一部分泥水混合物输送至固液分离设备。本发明可以提高AO系统活性污泥中有效微生物的比例，同时避免硝化菌和碳源流失，提高了系统脱氮除磷效果。
Description
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，具体涉及一种提高AO系统脱氮除磷效果的方法及装置。
背景技术
传统污水生物脱氮除磷主要是依靠硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌等完成。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，特别是在生长过程中还容易受到底物浓度、溶解氧（DO）浓度、pH等多种因素的影响，因此增殖速度慢，不容易快速培养，在工业上大规模应用存在难度。反硝化细菌大多是异养型的兼性细菌，将硝酸盐转化为氮气。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。而排泥的同时也会减少硝化细菌的数量，硝化效果会变差，因此除磷的同时存在出水氨氮不达标的风险，同时反硝化菌和聚磷菌之间也存在碳源的竞争，从而影响脱氮除磷效果，难以实现系统运行的稳定性和污染物的高效去除。因此如何在排出剩余污泥的同时减少硝化细菌流失至关重要。
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发明内容
针对生化处理系统排出剩余污泥的同时硝化菌数量减少、硝化效果会降低等问题，本发明提供了一种提高AO系统脱氮除磷效果的方法及装置。本发明可以提高AO系统活性污泥中有效微生物的比例，同时避免硝化菌和碳源流失，提高了系统脱氮除磷效果。
本发明一方面提供了一种提高AO系统脱氮除磷效果的方法，包括以下步骤：
（1）启动AO系统，A池排出的泥水混合物进入沉降池，沉降池上部混合物溢流到O池，沉降池底部的混合物排入旋流器S1进行筛分，控制S1溢流口排出物返回A池，底流口排出物排出系统；
（2）O池在曝气状态下运行，同时排出泥水混合物，一部分通过旋流器S2进行筛分，控制旋流器S2溢流口排出物并输送到A池，底流口排出物同O池排出的另一部分泥水混合物均输送到固液分离设备。
本发明方法中，步骤（1）A池中的泥水混合物是进入A池的污水与污泥的混合物，污泥浓度一般为2～5g/L。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浓度为200～500mg/L，总磷为5～15mg/L。
本发明方法中，步骤（1）中A池排出的泥水混合物一般是以溢流方式排出到沉降池。优选的，控制沉降池底部进入旋流器S1的泥水混合物体积占A池排出泥水混合物总体积的40%以下，优选为20%～30%。
本发明方法中，步骤（1）沉降池的沉降时间为10-60分钟。
本发明方法中，步骤（1）通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S1底流口排出物占进入旋流器S1中混合物体积的15%以下，优选1%～10%；这部分排出的混合物作为剩余污泥排出系统外。
本发明方法中，步骤（1）所述的A池的运行条件为：溶解氧小于0.5mg/L，pH为6-9，温度为25-40℃。
本发明方法中，步骤（2）进入O池的泥水混合物与O池原污泥体系一起在曝气状态下运行，污泥浓度为2～5g/L。
本发明方法中，步骤（2）中O池排出的泥水混合物一般是以溢流方式排出，也可以通过输送设备输送。优选地，控制进入旋流器S2的泥水混合物体积占O池排出的泥水混合物总体积的50%以上，优选为60%～100%，另一部分部分直接输送至固液分离设备中。
本发明方法中，步骤（2）通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S2溢流口排出物占进入旋流器S2中泥水混合物体积的80%以上，优选90%～99%，并输送至A池；旋流器S2底流口排出物输送至固液分离设备中。
本发明方法中，步骤（2）所述O池的运行条件为：溶解氧控制在0.5-5mg/L，pH为6-9，温度为25-40℃。
本发明方法中，步骤（2）所述固液分离设备是底部为锥形的沉淀池、澄清槽、旋流器等中的任意一种，分离出的污水排放，污泥作为剩余污泥进一步处理。
本发明方法中，所述的A池和O池的容积比为1:2～5。水力停留时间需要根据具体的处理水量、污水中所含有的污染物浓度和处理后的出水水质要求等确定，A池的水力停留时间一般为6～16小时，O池的水力停留时间一般为24～72h。
本发明方法中，所述的旋流器采用本领域熟知的旋流器，可以将混合物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。
本发明另一方面还提供了一种提高AO系统脱氮除磷效果的装置，主要包括A池、沉降池、旋流器S1、O池、旋流器S2、固液分离设备，其中A池排出的泥水混合物进入沉降池，沉降池上部混合物溢流到O池，沉降池底部的混合物排入旋流器S1进行筛分，控制旋流器S1溢流口排出物返回A池，底流口排出物排出系统；O池在曝气状态下进行运行，同时排出泥水混合物，一部分通过旋流器S2进行筛分，控制旋流器S2溢流口排出物并输送到A池，底流口排出物同O池排出的另一部分泥水混合物均输送至固液分离设备。分离出的污水排放，污泥作为剩余污泥进一步处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明将A池排出的泥水混合物采用沉降池和旋流器S1进行分选，旋流器S1对沉降池底部混合物进行二次分选，并分选出特定比例顶部溢流物回流到A池，底部混合物排出系统外。通过这样的组合分选方式，在排出低效剩余污泥同时避免碳源流失，进而提高对总氮总磷的去除效果。此外，旋流器S1将底泥中硝化细菌解絮后，重新絮凝到较松散的菌胶团中，可以减少后续S2排出底泥中的硝化细菌损失。
（2）本发明沉降池上部混合物溢流到O池，同时排出泥水混合物，采用旋流器S2对O池排出的部分泥水混合物进行分选，分选出特定比例的顶部溢流物进入A池，底部排出物进入固液分离器，从而对AO系统活性污泥进行强化筛选，并使低分子污染物能够得到有效利用，避免单位体积有效微生物减少，提高污泥活性，进而提高污染物净化效果。
（3）与现有技术提高总氮去除效果不同，本发明将沉降池与旋流器S1组合分选出来的特定比例的顶部溢流物，以及旋流器S2分选出来的特定比例的顶部溢流物分别输送回A池，可以梯级去除含生物量少的无机质底泥，避免因一次排泥导致的活性菌体和碳源的流失，获取性能良好的高生物量菌胶团。
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-A池，4-沉降池，5-O池，6-二沉池。
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图1所示，主要包括A池3、沉降池4、旋流器1（S1）、O池5、旋流器2（S2）、二沉池6，其中A池排出的泥水混合物进入沉降池，沉降池上部混合物溢流到O池，沉降池底部的混合物排入旋流器S1进行筛分，控制旋流器S1溢流口排出的混合物返回A池，底流口排出物排出系统；O池在曝气状态下进行污泥增长、污染物降解，同时排出泥水混合物，一部分通过旋流器S2进行筛分，控制旋流器S2溢流口排出物并输送到A池，底流口排出物同O池排出的另一部分泥水混合物均输送到固液分离设备，分离出的污水排放，污泥作为剩余污泥进一步处理。
实施例1
实验室建设一套小型的AO反应系统，其中A池规模为5L，O池规模为15L，同时设二沉池。
所处理的污水中氨氮浓度为150～300mg/L、COD浓度为200～300mg/L、总磷浓度为5-10mg/L。处理水量为0.5L/h，A池和O池中污泥浓度（MLSS）为4500mg/L，反应器运行过程中控制pH为7.5-8.0、温度为28-32℃，A池溶解氧小于0.5mg/L，O池溶解氧为1.5-3.0mg/L。采用常规的污泥回流和混合液回流，污泥回流比为100%，混合液回流比为200%。运行2个月后，出水水质变差，氨氮浓度为18mg/L、总氮浓度为50mg/L、COD浓度为70mg/L、总磷浓度为3mg/L。
为提高脱氮除磷效果，按照本发明图1对原AO系统进行工艺改造，在A池和O池之间设沉降池和旋流器S1，在O池和二沉池之间设置旋流器S2。启动改造后AO系统，A池排出的泥水混合物进入沉降池，沉降池底部的混合物有20%通过旋流器S1进行分离，通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S1底部排出物占进入旋流器S1中泥水混合物体积的10%，这部分混合物作为剩余污泥排出系统。旋流器S1溢流口排出物回流到A池，沉降池上部的泥水混合物溢流到O池。O池在曝气状态下进行污泥增长、污染物降解，O池排出的泥水混合物分为两部分，控制进入旋流器S2的混合物体积占O池排出混合物总体积的60%，通过旋流器S2进行分离，通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使进入旋流器S2的混合物有99%从顶部排出并输送至A池，其余部分由旋流器S2底部排出，与O池排出的另一部分泥水混合物输送至二沉池进行分离，上清液达标排放，污泥作为剩余污泥进一步处理。
在运行条件不变的情况下，按照改造后的工艺运行一个月，氨氮浓度低于4.5mg/L，总氮浓度低于28.9mg/L，COD浓度低于49.3mg/L，总磷浓度低于0.49mg/L，系统运行稳定。
实施例2
实验装置、所处理的水质和运行情况同实施例1。为提高脱氮除磷效果，按照本发明图1对原AO系统进行工艺改造，在A池和O池之间设沉降池和旋流器S1，在O池和二沉池之间设置旋流器S2。
启动改造后AO系统，A池排出的泥水混合物进入沉降池，沉降池底部的泥水混合物有25%通过旋流器S1进行分离，通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S1底部排出物占进入旋流器S1中泥水混合物体积的5%，这部分混合物作为剩余污泥排出系统。旋流器S1溢流口排出物回流到A池，沉降池上部的泥水混合物溢流到O池。O池在曝气状态下进行污泥增长、污染物降解，O池排出的泥水混合物分为两部分，控制进入旋流器S2的泥水混合物体积占O池排出泥水混合物总体积的80%，通过旋流器S2进行分离，通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使进入旋流器S2的混合物有95%从顶部排出并输送至A池，其余部分由旋流器S2底部排出，与O池排出的剩余部分泥水混合物输送到二沉池进行分离，上清液达标排放，污泥作为剩余污泥进一步处理。
在运行条件不变的情况下，按照改造后的工艺运行一个月，氨氮浓度低于4.7mg/L，总氮浓度低于29.7mg/L，COD浓度低于48.9mg/L，总磷浓度低于0.47mg/L，系统运行稳定。
实施例3
实验装置、所处理的水质和运行情况同实施例1。为提高脱氮除磷效果，按照本发明图1对原AO系统进行工艺改造，在A池和O池之间设沉降池和旋流器S1，在O池和二沉池之间设置旋流器S2。
启动改造后AO系统，A池排出的泥水混合物进入沉降池。沉降池底部的泥水混合物有30%通过旋流器S1进行分离，通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S1底部排出物占进入旋流器S1中泥水混合物体积的1%，这部分混合物作为剩余污泥排出系统。旋流器S1溢流口排出物回流到A池，沉降池上部的泥水混合物溢流到O池。O池在曝气状态下进行污泥增长、污染物降解，O池排出的泥水混合物分为两部分，进入旋流器S2的泥水混合物体积占O池排出泥水混合物总体积的85%，通过旋流器S2进行分离，通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使进入旋流器S2的混合物有85%从顶部排出并输送至A池，其余部分由旋流器S2底部排出，与O池排出的剩余部分泥水混合物输送到二沉池进行分离，上清液达标排放，污泥作为剩余污泥进一步处理。
在运行条件不变的情况下，按照改造后的工艺运行一个月，氨氮浓度低于4.6mg/L，总氮浓度低于29.5mg/L，COD浓度低于49.1mg/L，总磷浓度低于0.46mg/L，系统运行稳定。
比较例1
同实施例1，不同在于：将旋流器S1底流口排出物输送至O池，溢流口排出物排出系统外。在运行条件不变的情况下，按照改造后的工艺运行一个月，氨氮浓度为19.5mg/L，总氮浓度为43.2mg/L，COD浓度为68.6mg/L，总磷浓度为2.2mg/L。
比较例2
同实施例1，不同在于：将旋流器S2底流口排出物输送至A池，溢流口排出物排出系统。在运行条件不变的情况下，按照改造后的工艺运行一个月后，氨氮浓度为22.6mg/L，总氮浓度为59.2mg/L，COD浓度为73.9mg/L，总磷浓度为0.92mg/L。
比较例3
同实施例1，不同在于：控制进入旋流器S1的泥水混合物体积占A池排出泥水混合物总体积的60%，使旋流器S1底部排出物占进入旋流器S1中泥水混合物体积的20%。在运行条件不变的情况下，按照改造后的工艺运行一个月后，氨氮浓度为28.9mg/L，总氮浓度为56.3mg/L，COD浓度为76.2mg/L，总磷浓度为1.21mg/L。
比较例4
同实施例1，不同在于：控制进入旋流器S2的泥水混合物体积占A池排出泥水混合物总体积的20%，使旋流器S1顶部排出物占进入旋流器S1中泥水混合物体积的50%。在运行条件不变的情况下，按照改造后的工艺运行一个月后，氨氮浓度为15.3mg/L，总氮浓度为45.4mg/L，COD浓度为65.2mg/L，总磷浓度为2.12mg/L。
比较例5
同实施例1，不同在于按照CN111233146A工艺流程设置旋流器及其运行方式，待处理污水及操作条件按照本发明所述运行条件。运行一个月后分析系统出水，氨氮浓度为15.2mg/L，总氮浓度为41.1mg/L，COD浓度为60.3mg/L，总磷浓度为4.23mg/L。
Claims (14)
1.一种提高AO系统脱氮除磷效果的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）启动AO系统，A池排出的泥水混合物进入沉降池，沉降池上部混合物溢流到O池，沉降池底部的混合物排入旋流器S1进行筛分，控制S1溢流口排出物返回A池，底流口排出物排出系统外；控制沉降池底部进入旋流器S1的泥水混合物体积占A池排出泥水混合物总体积的40%以下；通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S1底流口排出物占进入旋流器S1中混合物体积的15%以下；
（2）O池在曝气状态下运行，同时排出泥水混合物，一部分通过旋流器S2进行筛分，控制S2溢流口排出物并输送到A池，底流口排出物同O池排出的另一部分泥水混合物输送至固液分离设备；控制进入旋流器S2的泥水混合物体积占O池排出的泥水混合物总体积的50%以上；通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S2溢流口排出物占进入旋流器S2中泥水混合物体积的80%以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）A池中的泥水混合物是进入A池的污水与污泥的混合物，污泥浓度为2～5g/L。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1）A池的污水中氨氮浓度为150～300mg/L，CODcr浓度为200～500mg/L，总磷为5～15mg/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中控制沉降池底部进入旋流器S1的泥水混合物体积占A池排出泥水混合物总体积的20%～30%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）沉降池的沉降时间为10-60分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S1底流口排出物占进入旋流器S1中混合物体积的1%～10%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的A池的运行条件为：溶解氧小于0.5mg/L，pH为6-9，温度为25-40℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）进入O池的泥水混合物与O池污泥体系一起运行，污泥浓度为2～5g/L。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中控制进入旋流器S2的泥水混合物体积占O池排出的泥水混合物总体积的60%～100%。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）通过控制泥水混合物通过速度和离心速度，使旋流器S2溢流口排出物占进入旋流器S2中泥水混合物体积的90%～99%。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述O池的运行条件为：溶解氧控制在0.5-5mg/L，pH为6-9，温度为25-40℃。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述固液分离设备是底部为锥形的沉淀池、澄清槽、旋流器中的任意一种。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的A池和O池的容积比为1:2～5。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：A池的水力停留时间为6～16小时，O池的水力停留时间为24～72h。
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