CN114620833A - 一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低c/n生活污水脱氮除磷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法。装置包括：城市生活污水原水进水水箱、AOA‑SBR反应器、出水水箱。所述方法是生活污水进入厌氧/好氧/缺氧交替运行的AOA‑SBR反应器，在厌氧段，聚糖菌将原水中的有机物转化为内碳源PHAs，反硝化聚磷菌在储存内碳源的同时进行磷的释放；然后进入好氧段，原水中的部分氨氮被完全氧化为硝态氮，且有部分PO4 3‑剩余进入缺氧段；在缺氧段，反硝化聚糖菌将硝态氮还原为亚硝态氮，剩余氨氮与亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应进行脱氮，在此阶段，反硝化聚磷菌利用厌氧氨氧化的产物硝态氮作为电子受体，吸收磷酸盐，实现同步脱氮除磷。
Description
技术领域
本发明涉及一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
随着社会的进步以及工农业的飞速发展，全球环境问题日益严峻。虽然近年来我国对于环境尤其是水环境的保护与治理的重视程度不断提高，但是水体富营养化问题仍未解决。随着城镇化的加快，大量含有N、P等污染物的生活污水、工业废水以及农业用水的不合理排放，加重了水体的富营养化程度。水体富营养化不仅会降低水体溶解氧含量导致藻类和鱼类的死亡，还会影响水体生态环境，进而影响人类健康。因此，减轻水体富营养化即降低水体N、P含量成为了污水处理厂亟待解决的问题。
传统的污水生物处理工艺主要是通过硝化反硝化作用进行脱氮，但是传统的硝化反硝化存在曝气能耗大、需要另外投加碳源等缺点。近年来，厌氧氨氧化因其较好的自养脱氮性能而成为研究热点，厌氧氨氧化反应是利用亚硝酸盐将氨氮氧化为氮气从而达到脱氮的目的。亚硝作为厌氧氨氧化的底物，其来源主要有两种途径，分别是短程硝化和短程反硝化，但是在实际污水处理中，由于城市生活污水低C/N且含有大量难降解有机物的特点，短程硝化很难稳定维持且在运行中很难得到较高的亚硝积，短程反硝化的进行需要投加大量外碳源。
聚糖菌在厌氧条件下能将原水中的有机物储存为内碳源，在缺氧条件下由内碳源驱动短程反硝化，进而可为厌氧氨氧化提供亚硝；反硝化聚磷菌在厌氧条件下储存内碳源，在缺氧条件下可以以硝态氮为电子受体吸收磷酸盐，实现同步脱氮除磷。因此，一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷工艺的提出，为实现低C/N城市生活污水深度脱氮除磷提供了新思路。本方法在厌氧段由反硝化聚磷菌和聚糖菌储存内碳源，在好氧段部分氨氮发生硝化反应，在缺氧段聚糖菌利用内碳源将硝态氮还原为亚硝态氮，由厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝态氮转化为氮气和硝态氮，反硝化聚磷以硝态氮为电子受体进行吸磷反应。在此过程中，充分利用了原水中的碳源，省去了外碳源的投加，更加经济有效，同时实现了低C/N城市生活污水深度脱氮除磷。
发明内容
本发明提出了一种一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法，利用聚糖菌用内碳源进行短程反硝化结合反硝化聚磷菌同步脱氮除磷的特性，高效利用原水碳源，实现了低C/N城市生活污水深度脱氮除磷。该发明创造性的提出了一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N城市生活污水深度脱氮除磷的方法，在不投加外碳源的条件下，充分利用原水碳源，提高了原水碳源的利用率，利用反硝化聚磷菌和聚糖菌的特性，在单级SBR系统中实现了同步脱氮除磷且能实现N、P的深度去除。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于：
所用装置包括城市污水原水进水水箱(1)、AOA-SBR反应器(2)、出水水箱(3)；所述城市污水原水进水水箱(1)为密闭箱体Ⅰ；所述AOA-SBR反应器(2)设有搅拌装置(2.2)、空气压缩机(2.3)、转子流量计(2.4)、曝气盘(2.5)、DO/pH在线测定仪(2.6)、排水口Ⅰ(2.7)、排水口Ⅱ(2.8)、排泥口(2.9)、溢流管(2.10)；所述出水水箱(3)为密闭箱体Ⅱ；
所述城市污水原水水箱(1)通过进水泵(2.1)与AOA-SBR反应器(2)相连接；AOA-SBR反应器(2)通过排水口Ⅰ(2.7)与出水水箱(3)相连接；
2.应用所述装置实现生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于，具体启动与调控步骤如下：
1)系统启动阶段：
AOA-SBR反应器(2)接种污泥为处理实际生活污水的内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化颗粒污泥加反硝化除磷污泥，其中两种接种污泥的污泥浓度为3000-4000mg/L，内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化颗粒污泥质量与反硝化除磷污泥质量比例为2:1，使反应器内污泥浓度MLSS＝4000-4500mg/L。
2)运行阶段：
厌氧/好氧/缺氧运行：城市污水原水进水水箱(1)中的污水通过进水泵(2.1)进入AOA-SBR反应器(2)中，厌氧搅拌120～150min，在此阶段，聚糖菌将原水中的有机物转化为内碳源PHAs，反硝化聚磷菌在储存内碳源的同时进行磷的释放；然后，AOA-SBR反应器(2)中好氧曝气90～120min，通过气体转子流量计(2.4)调整曝气量，控制DO浓度保持在3～5mg/L，在好氧段，原水中的部分氨氮被完全氧化为硝态氮，且有部分PO4 3-剩余进入缺氧段；接着进行缺氧搅拌180～360min，在缺氧段，反硝化聚糖菌将硝态氮还原为亚硝态氮，剩余氨氮与亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应进行脱氮且反硝化聚磷菌利用厌氧氨氧化的产物硝态氮作为电子受体，吸收磷酸盐，实现同步脱氮除磷；然后沉淀排水共30min，排水比为50％，闲置30min，随后进入下一周期。AOA-SBR反应器(2)运行时不主动排泥。当出水总氮浓度<5mg/L，PO4 3--P浓度＜0.5mg/L时，认为系统成功启动。
本发明专利具有以下优势：
1)一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷工艺，工艺流程简单、操作方便。
2)反硝化聚磷菌和聚糖菌在厌氧段储存内碳源在缺氧段利用内碳源进行反硝化，可在无外加碳源的条件下，实现低C/N生活污水同步脱氮除磷，减少外碳源的投加，降低运行费用。
3)缺氧段反硝化聚磷菌与聚糖菌共同作用，反硝化聚磷菌以厌氧氨氧化产物硝态氮为电子受体进行除磷，聚糖菌利用内碳源进一步脱氮，实现了生活污水深度脱氮除磷。
综上所述，利用本发明处理低C/N的生活污水，具有工艺流程简单，处理效果稳定，运行费用低，实现高效同步脱氮除磷等优点。
附图说明
图1是：一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法。
图1中：1——城市污水原水进水水箱、2——AOA-SBR反应器、3——出水水箱；2.1——进水泵、2.2——搅拌装置、2.3——空气压缩机、2.4——转子流量计、2.5——曝气盘、2.6——DO/pH在线测定仪、2.7——排水口Ⅰ、2.8——排水口Ⅱ、2.9——排泥口、2.10——溢流管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方案：
如图1所示，一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法，所用装置包括城市污水原水进水水箱(1)、AOA-SBR反应器(2)、出水水箱(3)；其特征在于城市污水原水水箱(1)通过进水泵(2.1)与AOA-SBR反应器(2)相连接；AOA-SBR反应器(2)通过排水口Ⅰ(2.7)与出水水箱(3)相连接；
实验采用北京工业大学家属区生活污水作为原水，相关水质特征为：COD浓度为150～300mg/L，NH4 +-N浓度50～80mg/L，NO2 --N浓度0～1mg/L，NO3 --N浓度0～1.5mg/L，PO4 3--P浓度为3～5mg/L。实验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，AOA-SBR反应器总体积11L，其中有效体积为10L。
具体运行操作如下：
1)系统启动阶段：
AOA-SBR反应器(2)接种污泥为处理实际生活污水的内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化颗粒污泥加反硝化除磷污泥，其中两种接种污泥的污泥浓度为3000-4000mg/L，其中内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化颗粒污泥质量与反硝化除磷污泥质量比例为2:1，使反应器内污泥浓度MLSS＝4000-4500mg/L。
3)运行阶段：
厌氧/好氧/缺氧运行：城市污水原水进水水箱(1)中的污水通过进水泵(2.1)进入AOA-SBR反应器(2)中，厌氧搅拌120～150min，在此阶段，聚糖菌将原水中的有机物转化为内碳源PHAs，反硝化聚磷菌在储存内碳源的同时进行磷的释放；然后，AOA-SBR反应器(2)中好氧曝气90～120min，通过气体转子流量计(2.4)调整曝气量，控制DO浓度保持在3～5mg/L，在好氧段，原水中的部分氨氮被完全氧化为硝态氮，且有部分PO4 3-剩余进入缺氧段；接着进行缺氧搅拌180～360min，在缺氧段，反硝化聚糖菌将硝态氮还原为亚硝态氮，剩余氨氮与亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应进行脱氮且反硝化聚磷菌利用厌氧氨氧化的产物硝态氮作为电子受体，吸收磷酸盐，实现同步脱氮除磷；然后沉淀排水共30min，排水比为50％，闲置30min，随后进入下一周期。AOA-SBR反应器(2)运行时不主动排泥。当出水总氮浓度<5mg/L，PO4 3--P浓度＜0.5mg/L时，认为系统成功启动。
试验结果表明：一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷系统运行稳定后，出水COD浓度为40～50mg/L，NH4 +-N浓度＜2mg/L，NO2 --N＜1mg/L，NO3 --N＜1mg/L，PO4 3--P浓度＜0.5mg/L，上述出水各项指标均达到国家一级A标准。
以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，但本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于：
所用装置包括城市污水原水进水水箱(1)、AOA-SBR反应器(2)、出水水箱(3)
所述城市污水原水进水水箱(1)为密闭箱体Ⅰ；所述AOA-SBR反应器(2)设有搅拌装置(2.2)、空气压缩机(2.3)、转子流量计(2.4)、曝气盘(2.5)、DO/pH在线测定仪(2.6)、排水口Ⅰ(2.7)、排水口Ⅱ(2.8)、排泥口(2.9)、溢流管(2.10)；所述出水水箱(3)为密闭箱体Ⅱ；
所述城市污水原水水箱(1)通过进水泵(2.1)与AOA-SBR反应器(2)相连接；AOA-SBR反应器(2)通过排水口Ⅰ(2.7)与出水水箱(3)相连接。
2.如权利要求1所述的一体化内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化反硝化除磷实现低C/N生活污水脱氮除磷的方法，其特征在于，步骤如下：
1)系统启动阶段：
AOA-SBR反应器(2)接种污泥为处理实际生活污水的内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化颗粒污泥加反硝化除磷污泥，其中两种接种污泥的污泥浓度为3000-4000mg/L，其中内源短程反硝化耦合厌氧氨氧化颗粒污泥质量与反硝化除磷污泥质量比例为2:1，使反应器内污泥浓度MLSS＝4000-4500mg/L；
2)运行阶段：
厌氧/好氧/缺氧运行：城市污水原水进水水箱(1)中的污水通过进水泵(2.1)进入AOA-SBR反应器(2)中，厌氧搅拌120～150min，在此阶段，聚糖菌将原水中的有机物转化为内碳源PHAs，反硝化聚磷菌在储存内碳源的同时进行磷的释放；然后，AOA-SBR反应器(2)中好氧曝气90～120min，通过气体转子流量计(2.4)调整曝气量，控制DO浓度保持在3～5mg/L，在好氧段，原水中的部分氨氮被完全氧化为硝态氮，且有部分PO4 3-剩余进入缺氧段；接着进行缺氧搅拌180～360min，在缺氧段，反硝化聚糖菌将硝态氮还原为亚硝态氮，剩余氨氮与亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应进行脱氮且反硝化聚磷菌利用厌氧氨氧化的产物硝态氮作为电子受体，吸收磷酸盐，实现同步脱氮除磷；然后沉淀排水共30min，排水比为50％，闲置30min，随后进入下一周期；AOA-SBR反应器(2)运行时不主动排泥。
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