申请日2016.09.10
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F3/30
摘要
单级AOA‑SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。所述方法为：污水通过进水泵进入单级AOA‑SBBR强化内源反硝化反应器，厌氧搅拌阶段，聚磷菌、聚糖菌充分利用原水中的有机碳源储存内碳源,此时伴随聚磷菌的释磷作用;曝气搅拌阶段，硝化菌将原水中的NH4+‑N转变为NO3‑‑N，此时伴随聚磷菌的好氧吸磷作用;缺氧搅拌阶段，NO3‑‑N被聚磷菌，聚糖菌利用实现内源反硝化。本发明通过投加硝化菌填料，在保证硝化菌生物量的前提下将缺氧段后置，有效解决了反硝化菌与聚磷菌、聚糖菌对底物的竞争，可在能源节约、碳源充分利用的基础上，实现污水的同步深度脱氮除磷。
权利要求书
1.单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，其特征在于，包括原水水箱(1)、单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)、出水水箱(3)、以及在线监测和反馈控制系统(4);其中所述原水水箱(1)通过进水泵(2.1)与单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)相连接;单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)排水电动阀(2.7)与出水水箱(3)相连接;
所述单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)配置有搅拌浆(2.3)、第一采样口(2.4)、第二采样口(2.5)、排泥电动阀(2.6)、排水电动阀(2.7)、气泵(2.8)、曝气电磁阀(2.9)、气体流量计(2.10)、曝气盘(2.11)、pH/DO仪(2.12)、pH传感器(2.13)、DO传感器(2.14);
所述在线监测和反馈控制系统(4)包括计算机(4.1)和可编程过程控制器(4.2)，可编程过程控制器(4.2)内置信号转换器AD转换接口(4.3)、信号转换器DA转换接口(4.4)、pH和DO数据信号接口(4.5)、搅拌继电器(4.6)、排泥电动阀继电器(4.7)、进水泵继电器(4.8)、曝气继电器(4.9)、排水电动阀继电器(4.10);其中，可编程过程控制器(4.2)上的信号转换器AD转换接口(4.3)通过电缆线与计算机(4.1)相连接，将传感器模拟信号转换成数字信号传递给计算机(4.1);计算机(4.1)通过信号转换器DA转换接口(4.4)与可编程过程控制器(4.2)相连接，将计算机(4.1)的数字指令传递给可编程过程控制器(4.2);pH和DO数据信号接口(4.5)通过传感器导线与pH和DO测定仪(2.12)相连接;搅拌继电器(4.6)与搅拌器(2.2)相连接;排泥电动阀继电器(4.7)与排泥电动阀(2.6)相连接;进水泵继电器(4.8)与进水泵(2.1)相连接;曝气继电器(4.9)与曝气电磁阀(2.9)相连接;排水电动阀继电器(4.10)与排水电动阀(2.7)相连接。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下内容：
1)系统启动：将具有内源反硝化性质的污泥投加至单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内，使反应器内絮体污泥浓度达到3000～6000mg/L，将富集有硝化菌的生物填料投加到单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内，使得硝化速率与内源反硝化速率比为1.0～2.0;
2)运行时调节操作：
将污水加入原水水箱(1)，启动进水泵(2.1)将污水抽入单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内;
单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)运行时，每周期先厌氧搅拌120～240min，再曝气搅拌120～480min，并通过在线监测和反馈控制系统(6)控制单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内DO浓度为0.5～6.0mg/L，当pH值曲线出现拐点时，停止曝气，而后缺氧搅拌240～720min，当缺氧搅拌时NO2--N浓度及NO3--N浓度均<1mg/L时，停止缺氧搅拌，沉淀排水，排水比为50～70%，出水排入出水水箱(3)，排水结束静置20min后进入下一周期;此处的曝气，均指DO浓度为0.5～6.0mg/L;
单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)运行时需排泥，使单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内絮体污泥浓度维持在3000～6000mg/L范围内。
说明书
单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法
技术领域
本发明涉及的单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域，是一种强化低碳的污水同步深度脱氮除磷的试验装置和方法。
背景技术
随着经济社会的发展以及人们生活水平的提高，污水中氮磷等营养元素引发的水体富营养化现象日益严重，水体排放标准亦日趋严格，现有污水深度脱氮除磷工艺的研究也正迫切的朝着高效、低能耗的方向发展。
传统的生物脱氮技术一般采用硝化反硝化工艺，在好氧条件下，通过硝化菌将氨氮氧化成硝态氮，然后在缺氧条件下，通过反硝化菌利用有机碳源将硝态氮还原成氮气。传统硝化反硝化工艺的局限性在于需要大量有机物为反硝化过程提供电子供体以完成硝态氮的还原。但是，我国污水碳氮比普遍较低，而外加碳源又会大幅增加污水处理成本，碳源缺乏成为污水脱氮除磷的瓶颈。
内源反硝化技术，利用聚磷菌、聚糖菌将外碳源存储为内碳源，有效避免外碳源在好氧段的损耗，提高了碳源利用率。与传统工艺相比，内碳源反硝化技术很好地解决了因碳源不足引起的氮磷去除不稳定的问题，具有高碳源利用率，低曝气能耗以及低污泥产量的优势。
发明内容
本发明的目的就是提供一种单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，实现污水高效、低能耗的脱氮除磷。该工艺在一个SBBR内将缺氧段后置，通过厌氧-好氧-缺氧的运行方式，强化聚磷菌、聚糖菌的内源反硝化功能实现深度同步脱氮除磷，使得其与传统脱氮除磷工艺相比能降低耗氧量、耗能量、污泥产量，无需投加外碳源和中和试剂。
本发明的技术原理如下：通过创造对硝化菌以及具有内源反硝化功能的聚磷菌、聚糖菌等主要功能菌有利的微生态环境，实现三种菌在脱氮除磷方面的协同耦合作用。厌氧搅拌阶段，聚磷菌、聚糖菌充分利用原水中的有机碳源储存内碳源;曝气搅拌阶段，硝化菌将原水中的NH4+-N转变为NO3--N实现硝化作用;缺氧搅拌阶段，NO3--N被聚磷菌，聚糖菌利用实现内源反硝化。另外，通过投加硝化菌生物填料以保证硝化效果，为后续内源反硝化提供充足的基质。本发明工艺流程简单，是一种高效、低能耗的新型污水脱氮除磷工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，其特征在于，包括原水水箱(1)、单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)、出水水箱(3)、以及在线监测和反馈控制系统(4);其中所述原水水箱(1)通过进水泵(2.1)与单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)相连接;单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)排水电动阀(2.7)与出水水箱(3)相连接;
所述单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)配置有搅拌浆(2.3)、第一采样口(2.4)、第二采样口(2.5)、排泥电动阀(2.6)、排水电动阀(2.7)、气泵(2.8)、曝气电磁阀(2.9)、气体流量计(2.10)、曝气盘(2.11)、pH/DO仪(2.12)、pH传感器(2.13)、DO传感器(2.14);
所述在线监测和反馈控制系统(4)包括计算机(4.1)和可编程过程控制器(4.2)，可编程过程控制器(4.2)内置信号转换器AD转换接口(4.3)、信号转换器DA转换接口(4.4)、pH和DO数据信号接口(4.5)、搅拌继电器(4.6)、排泥电动阀继电器(4.7)、进水泵继电器(4.8)、曝气继电器(4.9)、排水电动阀继电器(4.10);其中，可编程过程控制器(4.2)上的信号转换器AD转换接口(4.3)通过电缆线与计算机(4.1)相连接，将传感器模拟信号转换成数字信号传递给计算机(4.1);计算机(4.1)通过信号转换器DA转换接口(4.4)与可编程过程控制器(4.2)相连接，将计算机(4.1)的数字指令传递给可编程过程控制器(4.2);pH和DO数据信号接口(4.5)通过传感器导线与pH和DO测定仪(2.12)相连接;搅拌继电器(4.6)与搅拌器(2.2)相连接;排泥电动阀继电器(4.7)与排泥电动阀(2.6)相连接;进水泵继电器(4.8)与进水泵(2.1)相连接;曝气继电器(4.9)与曝气电磁阀(2.9)相连接;排水电动阀继电器(4.10)与排水电动阀(2.7)相连接;
污水在此装置中的处理流程为：污水通过进水泵(2.1)由原水水箱1抽入单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内;在单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内，厌氧搅拌阶段，聚磷菌、聚糖菌充分利用原水中的有机碳源储存内碳源;曝气搅拌阶段，硝化菌将原水中NH4+-N转变为NO3--N，实现硝化作用;缺氧搅拌阶段，NO3--N经聚磷菌，聚糖菌作用，实现内源反硝化，沉淀完成后，出水通过排水电动阀(2.7)排出，静置结束后进入下一周期。
本发明还提供了一种单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，其具体的启动和操作步骤如下：
1)系统启动：将具有内源反硝化性质的污泥投加至单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内，使反应器内絮体污泥浓度达到3000～6000mg/L，将富集有硝化菌的生物填料投加到单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内，使得硝化速率与内源反硝化速率比为1.0～2.0;
2)运行时调节操作：
将污水加入原水水箱(1)，启动进水泵(2.1)将污水抽入单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内。
单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)运行时，每周期先厌氧搅拌120～240min，再曝气搅拌120～480min，并通过在线监测和反馈控制系统(6)控制单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内DO浓度为0.5～6.0mg/L，当pH值曲线出现拐点时，停止曝气，而后缺氧搅拌240～720min，当缺氧搅拌时NO2--N浓度及NO3--N浓度均<1mg/L时，停止缺氧搅拌，沉淀排水，排水比为50～70%，出水排入出水水箱(3)，排水结束静置20min后进入下一周期;此处的曝气，均指DO浓度为0.5～6.0mg/L;
单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)运行时需排泥，使单级AOA-SBBR强化内源反硝化反应器(2)内絮体污泥浓度维持在3000～6000mg/L范围内;
本发明的单级AOA-SBBR强化内源反硝化污水深度脱氮除磷的装置与方法，具有以下优点：
1)通过投加富集硝化菌的生物填料，实现了硝化菌与聚磷菌，聚糖菌的分离，保证了硝化菌的生物量，为后续内源反硝化提供充足的基质;
2)将缺氧段后置，有效解决反硝化菌与聚磷菌、聚糖菌对底物的竞争，同时消除硝氮对厌氧聚磷的抑制，提高反硝化和除磷效果。
3)内源反硝化技术充分利用原水中的碳源，提高了碳源利用率，节省了好氧吸磷所需的氧耗，降低了污泥产量。
4)出水总氮低，特别适用于水体对氮，磷浓度排放比较敏感的地区。
5)本发明工艺流程简单，基建费用低，运行管理方便，脱氮除磷效果稳定。