CN114853172B - 一种低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，利用现有AAO水池，在O池内增加潜水搅拌设备，通过控制O池的曝气、潜水搅拌器及硝化液回流开启及关闭的时序，实现低碳氮比生活污水的高效处理。本发明在碳氮比大于2时，在不外加碳源的前提下高效处理低碳氮比的生活污水，且不受短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等苛刻的工艺控制条件限制，是一种容易工程化使用的高效连续流低碳生物脱氮工艺，尤其适合现有污水厂的升级改造。

Description

一种低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺
技术领域
本发明涉及一种污水处理工艺，具体涉及一种低碳氮比生活污水的连续流脱氮工艺。所述的低碳氮比是指污水中碳氮比低于4。
背景技术
随着污水处理要求的不断提高，生活污水脱氮要求越来越高，有的地区要求总氮的排放浓度不超过10mg/L。目前，包括AAO和AO在内的传统生物脱氮工艺要求碳氮比不能低于4，而生活污水的实际碳氮比通常低于4，这就需要外加较多的碳源，不仅增加了污水处理的运行费用，也大大增加了碳排放量。基于短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等理论的新处理工艺，虽然理论上可以适用于低碳氮比污水处理，但是这些新工艺对污水的水温、稳定性、自动控制等要求很高，控制难度很高，目前还没有在工程实际中广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，在污水碳氮比较低时，在不外加碳源的前提下被高效处理，且不受短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等苛刻的工艺控制条件限制。
本发明的技术方案如下：
一种低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，包括由互相连接的生物反应池和二沉池组成的处理系统，生物反应池包括依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，好氧池通过过渡管与二沉池相连接，二沉池通过带有污泥泵的污泥回流管连接所述厌氧池，厌氧池内安装有厌氧池潜水搅拌器，缺氧池内安装有缺氧池潜水搅拌器，好氧池内安装有曝气子系统，好氧池内还安装有好氧池潜水搅拌器，其特征在于：所述好氧池内还设置有用于将好氧池内污水排入缺氧池的硝化液回流子系统；所述处理系统还包括用于检测好氧池内氧化还原电位的ORP在线测定仪以及用于检测好氧池内溶解氧的DO在线测定仪；好氧池沿顺水流方向自前至后划分为前段、中段和末段，所述前段、中段和末段中分别安装由ORP在线测定仪和DO在线测定仪构成的在线测定仪器；
第一阶段：以AAO脱氮除磷工艺运行，污水首先流入厌氧池，然后依次流入缺氧池和好氧池；污泥泵、硝化液回流子系统、缺氧池潜水搅拌器、厌氧池潜水搅拌器和曝气子系统均运行，好氧池潜水搅拌器处于关闭状态；
当以下条件均得到满足时，由第一阶段进入第二阶段：
（a）中段或者末段的DO在线测定仪（7）的数值不低于设定值；该设定值优选为1.0mg/L；
（b）中段或末段的ORP在线测定仪（6）的数值不低于设定值；该设定值优选为150mg/L；
（c）在好氧池末端取样检测，上清液的CODCr不高于设定值；该设定值优选为40mg/L；
（d）在好氧池末端取样检测，上清液的氨氮的数值不高于设定值；该设定值优选为1mg/L；
第二阶段：
开启好氧池潜水搅拌器，关闭硝化液回流子系统，保持污泥泵、缺氧池潜水搅拌器和厌氧池潜水搅拌器运行；如果中段或后段的ORP数值不低于-100mV，所述曝气子系统处于关闭状态；如果中段或后段的ORP数值低于-100mV，启动所述曝气子系统提高ORP数值，当ORP数值达到设定值时关闭所述曝气子系统；
当以下条件均得到满足时，由第二阶段进入第一阶段：
（a）中段或后段的DO测定仪数值不高于设定值；该设定值优选为0.5mg/L；
（b）在好氧池末端取样检测，上清液的CODCr不高于设定值；该设定值优选为40mg/L；
（c）在好氧池末端取样检测，上清液的氨氮的数值不高于设定值；该设定值优选为1mg/L；
（d）在好氧池末端取样检测，上清液的硝酸盐氮的浓度不高于设定值；该设定值优选为10mg/L。。
在第一阶段，好氧池的末端，最好将DO控制在1~1.5mg/L。
在第二阶段，好氧池内的ORP最好控制在+50mV~-50mV之间。
所述的低碳氮比是指污水中碳氮比低于4。
相对于现有技术，本发明的积极效果在于：
本发明利用现有AAO水池，在O池内增加潜水搅拌设备，通过控制O池的曝气、潜水搅拌器及硝化液回流开启及关闭的时序，实现低碳氮比生活污水的高效处理。本发明在碳氮比大于2时，在不外加碳源的前提下高效处理低碳氮比的生活污水，且不受短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等苛刻的工艺控制条件限制，是一种容易工程化使用的高效连续流低碳生物脱氮工艺，尤其适合现有污水厂的升级改造。
附图说明
图1是实施本发明连续流低碳脱氮工艺的一种处理系统的工作原理示意图。
图中，1、污水进入管，2、厌氧池，3、缺氧池，4、好氧池，5、鼓风机，6、ORP在线测定仪，7、DO在线测定仪，8、硝化液回流子系统，9、过渡管，10、二沉池，11、污水排出管，12、污泥回流管，13、污泥泵，14、充氧装置，15、好氧池潜水搅拌器，16、缺氧池潜水搅拌器，17、厌氧池潜水搅拌器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明。
如图1，实施本发明连续流低碳脱氮工艺的一种处理系统包括两座水池，第一座是生物反应池，第二座是二沉池10。其中生物反应池分成三格，依次为作为A池的厌氧池2、作为A池的缺氧池3和作为O池的好氧池4。好氧池4通过过渡管9与二沉池10相连接。厌氧池2的聚磷菌发生释磷作用；好氧池4内发生有机污染物的矿化和氨氮的亚硝化及硝化并过量摄磷；缺氧池3内发生硝酸盐氮的反硝化，并转化成氮气。二沉池10起泥水分离的作用并通过带有污泥泵13的污泥回流管12连接厌氧池2，二沉池10中沉淀的污泥大部分作为菌种回流入厌氧池2，多余的富磷污泥排出系统。其中厌氧池2带有污水进入管1，二沉池10带有污水排出管11。
在厌氧池2内安装有厌氧池潜水搅拌器17，在缺氧池3内安装有缺氧池潜水搅拌器16，
潜水搅拌器的作用是使活性污泥处于悬浮状态。在好氧池4内安装有分别与鼓风机5相连接的若干个充氧装置14，所述鼓风机5安装在生物反应池外侧，它与充氧装置14以及相关阀门、管路等组成曝气子系统。好氧池4内还安装有好氧池潜水搅拌器15，好氧池潜水搅拌器15的作用是使活性污泥在曝气或者停止曝气时均处于悬浮状态。好氧池4内还设置有硝化液回流子系统8，该硝化液回流子系统8用于将好氧池4内污水排入缺氧池3。
本实施例的处理系统还包括用于检测好氧池4内氧化还原电位的ORP在线测定仪6以及用于检测好氧池4内溶解氧的DO在线测定仪7。具体地，好氧池4沿顺水流方向自前至后划分为前段、中段和末段，所述前段、中段和末段中分别安装由ORP在线测定仪6和DO在线测定仪7构成的在线测定仪器。
以下是本发明连续流低碳脱氮工艺方法举例。
第一阶段：
本发明正常运行的第一阶段，以传统AAO脱氮除磷工艺运行。污水首先经污水进入管1流入厌氧池2，然后依次流入缺氧池3和好氧池4。这一阶段，污泥泵13和硝化液回流子系统8均运行，好氧池4的曝气子系统运行，好氧池潜水搅拌器15处于关闭状态。缺氧池潜水搅拌器16和厌氧池潜水搅拌器17运行。
在第一阶段，对于低碳氮比的生活污水，有机物基本上在厌氧池2和缺氧池3被去除，而好氧池4内的氮绝大部分均已被硝化为硝酸盐氮。曝气池4内的污水CODCr很低，氨氮很低而硝酸盐氮较高。
在第一阶段，中段和末段的DO在线测定仪7数值逐渐升高；中段和末段的ORP在线测定仪6的数值逐渐升高。这一阶段对好氧池4末端进行取样检测，其上清液的CODCr逐渐降低，氨氮的数值逐渐降低。当中段和末段的DO在线测定仪7数值不低于1.0mg/L，并且中段和末段的ORP在线测定仪6的数值不低于150mV，并且所述上清液的CODCr低于40mg/L，并且所述上清液氨氮的数值低于1mg/L时第一阶段结束，进入第二阶段。
对于本实施例中的生活污水，流入厌氧池2的污水碳氮比平均值2.2，第一阶段的时间为四小时左右，可根据第一阶段结束时的数据要求，调整第一阶段持续的时间。
第二阶段：
第一阶段结束后，关闭好氧池4的曝气子系统，开启好氧池潜水搅拌器15，关闭硝化液回流子系统8，保持污泥泵13的运行。由于关闭了好氧池4的曝气子系统，并且开启了好氧池潜水搅拌器15，好氧池4内的DO（溶解氧）会不断降低，一般在0.5个小时内会降低到0.5mg/L以下，使好氧池4也转变成为缺氧状态。在接下来的2.5个小时内，继续采用这种方式运行，这样就使得整个AAO系统变成一个厌氧/缺氧的系统，缺氧池的名义水力停留时间从原先的2~10小时（参照《室外排水设计标准》GB50014表7.6.17和表7.6.19的规定）扩大为9~22小时（参照《室外排水设计标准》GB50014表7.6.17和表7.6.19的规定）。由于此阶段好氧池4内的COD浓度很低，微生物则通过消耗自身的原生质进行内源反硝化。也就是说反硝化异养菌利用活性污泥消耗自身原生质产生的碳源，将硝酸盐反硝化为氮气，在不外加碳源的前提下，降低好氧池4的硝酸盐浓度，从而实现总氮的去除。
在第二阶段，系统仍然连续进水和连续出水。生物反应池关闭了曝气子系统，会导致生物反应池内的CODCr、氨氮和总磷等污染物浓度升高，但整个AAO池的池容很大，总的水力停留时间远大于3小时（根据规范GB50014，最低为9小时，一般不低于20小时），由于水的推流及混合作用，污染物浓度会在厌氧池2、缺氧池3及好氧池4的前段升高，但好氧池4中、后段的氨氮、COD等污染物没有升高，进入二沉池10的混合液的各项污染物仍然满足排放标准，不会出现超标污水排放的情况。
第二阶段，在好氧池4设置的三段在线DO测定仪7和ORP在线测定仪6所检测水域中，中段和后段的DO测定仪数值逐渐降低，ORP数值逐渐降低。这一阶段，对好氧池4末端进行取样检测，其上清液的CODCr和氨氮的数值基本保持不变，硝酸盐氮的浓度逐渐降低。
这一阶段全过程，需控制ORP数值不低于-100mV，最好处于+50mV~-50mV之间。如果ORP数值低于-100mV，可以通过短时间低强度曝气的方式提高ORP数值。
当所述中段或后段的DO测定仪数值不大于0.5mg/L，并且所述上清液的CODCr的数值不高于40mg/L，并且所述上清液的氨氮的数值不高于1mg/L，并且所述上清液的硝酸盐氮的浓度不高于10mg/L时，第二阶段结束。
本实施例中，第二阶段的时间为3小时左右，可根据第二阶段结束时的数据要求，调整第二阶段持续的时间。
第二阶段结束之后，恢复到第一阶段处理工艺，系统再次进入传统的AAO运行模式。生物池前段升高的污染物会被迅速的降解，且由于污染物浓度梯度的升高，生物反应器的运行更加高效。
本发明利用DO和ORP的数值间接、实时反应好氧池4污染物的浓度，尤其是硝酸盐氮浓度。在好氧池曝气时期的第一阶段的水池的末端，应尽量将DO控制在1~1.5mg/L左右，不能超过2mg/L又不低于mg/L1，以避免溶解氧过高好氧池向缺氧池转换时耗时过长；溶解氧过低硝化不完全，有机污染物降解不彻底。当好氧池4处于内源反硝化阶段的第二阶段时，池内的ORP应在+50mV~-50mV之间，应确保其ORP不低于-100mV，以避免在好氧生化池产生释磷现象，导致出水总磷升高。

Claims (7)

1.一种低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，包括由互相连接的生物反应池和二沉池（10）组成的处理系统，生物反应池包括依次连接的厌氧池（2）、缺氧池（3）和好氧池（4），好氧池（4）通过过渡管（9）与二沉池（10）相连接，二沉池（10）通过带有污泥泵（13）的污泥回流管（12）连接所述厌氧池（2），厌氧池（2）内安装有厌氧池潜水搅拌器（17），缺氧池（3）内安装有缺氧池潜水搅拌器（16），好氧池（4）内安装有曝气子系统，好氧池（4）内还安装有好氧池潜水搅拌器（15），其特征在于：所述好氧池（4）内还设置有用于将好氧池（4）内污水排入缺氧池（3）的硝化液回流子系统（8）；所述处理系统还包括用于检测好氧池（4）内氧化还原电位的ORP在线测定仪（6）以及用于检测好氧池（4）内溶解氧的DO在线测定仪（7）；好氧池（4）沿顺水流方向自前至后划分为前段、中段和末段，所述前段、中段和末段中分别安装由ORP在线测定仪（6）和DO在线测定仪（7）构成的在线测定仪器；
第一阶段：以AAO脱氮除磷工艺运行，污水首先流入厌氧池（2），然后依次流入缺氧池（3）和好氧池（4）；污泥泵（13）、硝化液回流子系统（8）、缺氧池潜水搅拌器（16）、厌氧池潜水搅拌器（17）和曝气子系统均运行，好氧池潜水搅拌器（15）处于关闭状态；
当以下条件均得到满足时，由第一阶段进入第二阶段：
（a）中段或者末段的DO在线测定仪（7）的数值不低于设定值；
（b）中段或末段的ORP在线测定仪（6）的数值不低于设定值；
（c）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的CODCr不高于设定值；
（d）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的氨氮的数值不高于设定值；
第二阶段：
开启好氧池潜水搅拌器（15），关闭硝化液回流子系统（8），保持污泥泵（13）、缺氧池潜水搅拌器（16）和厌氧池潜水搅拌器（17）运行；如果中段或后段的ORP数值不低于-100mV，所述曝气子系统处于关闭状态；如果中段或后段的ORP数值低于-100mV，启动所述曝气子系统提高ORP数值，当ORP数值达到设定值时关闭所述曝气子系统；
当以下条件均得到满足时，由第二阶段进入第一阶段：
（a）中段或后段的DO测定仪数值不高于设定值；
（b）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的CODCr不高于设定值；
（c）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的氨氮的数值不高于设定值；
（d）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的硝酸盐氮的浓度不高于设定值。
2.如权利要求1所述的低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，其特征在于：
当以下条件均得到满足时，由第一阶段进入第二阶段：
（a）中段或者末段的DO在线测定仪（7）的数值不低于1.0mg/L；
（b）中段或末段的ORP在线测定仪（6）的数值不低于150mg/L；
（c）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的CODCr不高于40mg/L；
（d）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的氨氮的数值不高于1mg/L；
当以下条件均得到满足时，由第二阶段进入第一阶段：
（a）中段或后段的DO测定仪数值不高于0.5mg/L；
（b）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的CODCr不高于40mg/L；
（c）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的氨氮的数值不高于1mg/L；
（d）在好氧池（4）末端取样检测，上清液的硝酸盐氮的浓度不高于10mg/L。
3.如权利要求1或2所述的低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，其特征在于：在第一阶段，好氧池（4）的末端，将DO控制在1~1.5mg/L。
4.如权利要求1或2所述的低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，其特征在于：在第二阶段，好氧池（4）内的ORP控制在+50mV~-50mV之间。
5.如权利要求1或2所述的低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，其特征在于：所述的低碳氮比是指污水中碳氮比低于4。
6.如权利要求3所述的低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，其特征在于：所述的低碳氮比是指污水中碳氮比低于4。
7.如权利要求4所述的低碳氮比生活污水的连续流低碳脱氮工艺，其特征在于：所述的低碳氮比是指污水中碳氮比低于4。
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