CN115259365A - 气循环升流式pd/a工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法属于污水处理领域。生活污水和硝酸盐废水设置一定进水流量比例，经蠕动泵流入短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，反应器下部主要是颗粒污泥，进水中的硝酸盐发生短程反硝化反应生成亚硝酸盐，在反应器上部的固定床生物膜中发生厌氧氨氧化同步去除亚硝酸盐与进水生活污水中的氨氮。颗粒污泥可以显著增加生物量，加强系统内微生物持留，从而提高升流式一体化短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置短程反硝化效率，反应器内部设置进水隔板，并进行出水回流，促进污泥充分流化，固定床生物膜促进厌氧氨氧化菌在反应器内的持留与富集，此方法可以提高总氮去除率，减少碳源投加量，无需曝气。
Description
技术领域:
本发明涉及气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法，属于生活污水与工业废水处理领域。
背景技术:
随着水体富营养化情况的不断加剧，水体脱氮除磷技术得到了广泛的关注与研究。传统的硝化反硝化生物脱氮技术需要大量的曝气，同时为了满足出水要求往往需要投加额外的碳源，增加了水体脱氮的成本，据统计，污水处理厂曝气能耗约占污水处理厂总能耗的50％以上。近些年来随着我国工业的不断发展，硝酸盐废水的产量不断增加，这类废水可生物降解有机物量极低，难以直接使用传统生物脱氮技术进行处理。短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺可以同步处理城市生活污水和硝酸盐废水，无需曝气，降低能耗，减少碳源投加量。
目前短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺主要是两段式工艺，两段式短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺占地面积大，且不易形成厌氧氨氧化颗粒，基于颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺占地面积小，易形成厌氧氨氧化颗粒，但往往流化效果较差，短程反硝化效率较差，厌氧氨氧化活性一般，脱氮效率难以进一步提高。大量研究表明，颗粒污泥生物量大，反应效率高，可有效缩短水力停留时间，而生物膜可有效持留厌氧氨氧化菌，且生物膜内厌氧氨氧化活性得到增强。将颗粒污泥和固定床生物膜引入升流式一体化短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺将显著提高厌氧氨氧化活性，提高厌氧氨氧化菌脱氮贡献，提高总氮去除效率。
发明内容：
本发明所要解决的问题是升流式一体化短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺反硝化效率较低，厌氧氨氧化活性较差，反应效果不稳定，内部污泥流化效果较差的技术问题，实现高效稳定的升流式一体化短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺同步处理城市生活污水和硝酸盐废水。
为了解决上述技术问题，本发明提供了气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置，包括：城市生活污水原水箱(1)、颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)、硝酸盐废水原水箱(3)；所述城市生活污水原水箱(1)为密闭箱体；所述颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)设有颗粒污泥(2.2)、进水隔板Ⅰ(2.3)、进水隔板Ⅱ(2.4)、进水隔板Ⅲ(2.5)、进水隔板Ⅳ(2.6)、三相分离器(2.7)、排水阀Ⅰ(2.8)、排水阀Ⅱ(2.9)、固定床生物膜(2.10)、排水阀Ⅲ(2.11)、排水阀Ⅳ(2.12)、三角溢流堰(2.13)、U型出水口(2.14)、气循环阀(2.15)、排水阀(2.16)；所述硝酸盐废水原水箱(3)为密闭箱体。
城市生活污水原水箱(1)通过进水泵(1.1)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接；所述硝酸盐废水原水箱(3)通过进水泵(3.1)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接；回流管(2.17)通过回流泵(2.18)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接。
本发明还提供了气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的方法，其具体启动与调控步骤如下：
1)启动系统：将城市生活污水处理厂剩余污泥或具有短程反硝化活性的污泥投加至颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)中，使颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)内的污泥浓度为2000-5000mg/L,为快速形成短程反硝化颗粒污泥(2.2)，启动阶段可投加乙酸钠作为碳源，控制C/N为3，利用生活污水中的氨氮和短程反硝化产生的亚硝氮作为基质，颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)上部的固定床生物膜(2.10)通过自富集作用逐渐富集厌氧氨氧化菌；
2)运行时调节操作如下：
2.1)城市生活污水原水箱(1)中的污水通过进水泵(1.1)，硝酸盐废水原水箱(3)中的硝酸盐废水通过进水泵(3.1)经三通汇流后流入颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)，进水体积比为1:1，水力停留时间为1～3h；
2.2)颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)上部接回流管(2.17)通过回流泵(2.18)与城市生活污水原水箱(1)进水相连回流至颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)进水处进行回流，控制体积回流比介于4～6之间；
2.3)颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)中三角溢流堰(2.13)出水通过U型出水口(2.14)排放。
综上，本发明提供的气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法,其处理城市生活污水与硝酸盐废水的具体流程为：城市生活污水与硝酸盐废水均通过进水泵进水至短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器底部，通过颗粒污泥进行高效短程反硝化，亚硝氮逐渐积累，反应器内部设置多个进水隔板保证污泥充分流化，在反应器上部，通过固定床生物膜固定厌氧氨氧化菌，实现生活污水中的氨氮与短程反硝化积累的亚硝氮同步去除。
因此，本发明气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法与现有的生物脱氮技术及现有的升流式一体化短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置和工艺相比具有以下优势：
1)将絮体污泥与颗粒污泥和生物膜系统内的污泥进行分离，保证各个污泥系统充分高效的发挥作用；
2)创新的将固定床生物膜系统引入升流式一体化短程反硝化耦合厌氧氨氧化装置，有助于厌氧氨氧化菌的持留与富集，提高厌氧氨氧化活性；
3)向系统内引入了颗粒污泥，增加了体系生物量，提高短程反硝化效率，可大大缩短系统的水力停留时间，提高了系统进水负荷；
4)无需曝气同时减少外碳源的投加，降低运营成本及能耗，降低脱氮过程二氧化碳产生，助力碳达峰碳中和目标的实现；
5)污泥产量低，减少了后续处理费用。
附图说明：
图1是气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置的结构示意图。
图中1为城市生活污水原水箱、2为颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器、3为硝酸盐废水原水箱；1.1为进水泵；2.1为进水阀，2.2为颗粒污泥，2.3为进水隔板Ⅰ，2.4为进水隔板Ⅱ，2.5为进水隔板Ⅲ，2.6为进水隔板Ⅳ，2.7为三相分离器，2.8为排水阀Ⅰ，2.9为排水阀Ⅱ，2.10为固定床生物膜，2.11为排水阀Ⅲ，2.12为排水阀Ⅳ，2.13为三角溢流堰，2.14为U型出水口，2.15为气循环阀，2.16为排水阀，2.17为回流泵；3.1为进水泵。
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，气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的方法实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮装置:包括城市生活污水原水箱(1)、颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)、硝酸盐废水原水箱(3)；其特征在于，所述城市生活污水原水箱(1)通过进水泵(1.1)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接；所述硝酸盐废水原水箱(3)通过进水泵(3.1)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接；回流管(2.17)通过回流泵(2.18)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接。
生活污水与硝酸盐废水在此工艺中的处理流程为：城市生活污水与硝酸盐废水均通过进水泵进水至短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器底部，通过反应器底部的颗粒污泥进行高效的短程反硝化，亚硝氮逐渐积累，反应器内部设置多个进水隔板保证污泥充分流化，在反应器上部，通过固定床生物膜固定厌氧氨氧化菌，实现生活污水中的氨氮与短程反硝化积累的亚硝氮同步去除。
具体试验用水生活污水取自某小区生活污水，其水质如下：COD浓度为130-280mg/L；
浓度为58-84mg/L,
浓度为4-7mg/L；硝酸盐废水采用实验室配水进行模拟，
浓度为50±5mg/L。试验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器有效体积为4.8L。
具体运行操作如下：
1)启动系统：将城市生活污水处理厂剩余污泥或具有短程反硝化活性的污泥投加至颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)中，使颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)内的污泥浓度为2000-5000mg/L,为快速形成短程反硝化颗粒污泥(2.2)，启动阶段可投加乙酸钠作为碳源，控制C/N为3，利用生活污水中的氨氮和短程反硝化产生的亚硝氮作为基质，颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)上部的固定床生物膜(2.10)通过自富集作用逐渐富集厌氧氨氧化菌；
2)具体运行操作如下：
2.1)城市生活污水原水箱(1)中的污水通过进水泵(1.1)，硝酸盐废水原水箱(3)中的硝酸盐废水通过进水泵(3.1)经三通汇流后流入颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)，进水体积比为1:1，水力停留时间为1～3h；
2.2)颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)上部接回流管(2.17)通过回流泵(2.18)与城市生活污水原水箱(1)进水相连回流至颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)进水处进行回流，控制体积回流比介于4～6之间；
2.3)颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)中三角溢流堰(2.13)出水通过U型出水口(2.14)排放。
试验结果表明：运行稳定后，该系统最终出水
TN≤10mg/L。
本发明气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法可快速形成短程反硝化颗粒污泥，高效富集持留厌氧氨氧化菌，提高厌氧氨氧化活性，可广泛用于城市生活污水与硝酸盐废水脱氮。
以上对本发明所提供的气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置和方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施案例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用上均会有改变之处，综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (2)
1.气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的装置，其特征在于，设有城市生活污水原水箱(1)、颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)、硝酸盐废水原水箱(3)；所述城市生活污水原水箱(1)为密闭箱体；所述颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)设有颗粒污泥(2.2)、进水隔板Ⅰ(2.3)、进水隔板Ⅱ(2.4)、进水隔板Ⅲ(2.5)、进水隔板Ⅳ(2.6)、三相分离器(2.7)、排水阀Ⅰ(2.8)、排水阀Ⅱ(2.9)、固定床生物膜(2.10)、排水阀Ⅲ(2.11)、排水阀Ⅳ(2.12)、三角溢流堰(2.13)、U型出水口(2.14)、气循环阀(2.15)、排水阀(2.16)；所述硝酸盐废水原水箱(3)为密闭箱体；
所述城市生活污水原水箱(1)通过进水泵(1.1)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接；所述硝酸盐废水原水箱(3)通过进水泵(3.1)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接；回流管(2.17)通过回流泵(2.18)与颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)相连接。
2.应用权利要求1所述装置气循环升流式PD/A工艺实现生活污水硝酸盐废水同步脱氮的方法，其特征在于步骤如下：
1)启动系统：将城市生活污水处理厂剩余污泥或具有短程反硝化活性的污泥投加至颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)中，使颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)内的污泥浓度为2000-5000mg/L,为快速形成短程反硝化颗粒污泥(2.2)，启动阶段可投加乙酸钠作为碳源，控制C/N为3，利用生活污水中的氨氮和短程反硝化产生的亚硝氮作为基质，颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)上部的固定床生物膜(2.10)通过自富集作用逐渐富集厌氧氨氧化菌；
2)运行时调节操作如下：
2.1)城市生活污水原水箱(1)中的污水通过进水泵(1.1)，硝酸盐废水原水箱(3)中的硝酸盐废水通过进水泵(3.1)经三通汇流后流入短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)，进水体积比为1:1，水力停留时间为1～3h；
2.2)颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)上部接回流管(2.17)通过回流泵(2.18)与城市生活污水原水箱(1)进水相连回流至颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)进水处进行回流，控制体积回流比介于4～6之间；
2.3)颗粒污泥加生物膜的气循环升流式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器(2)中三角溢流堰(2.13)出水通过U型出水口(2.14)排放。
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