申请日2015.07.19
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C01B25/45; C02F3/30
摘要
一种污泥内碳源强化低C/N比城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量的装置与方法，属于低碳氮比城市污水处理和污泥减量的技术领域。本发明的装置主要包括：脱氮SBR，除磷SBR，污泥发酵装置。方法为：城市污水首先进入脱氮SBR反应器，先好氧条件下硝化菌进行硝化反应，然后在缺氧条件下反硝化菌利用剩余污泥发酵液进行反硝化，出水排入中间水箱，中间水箱中脱氮后的城市生活污水进入除磷SBR后，在厌氧条件下聚磷菌利用剩余污泥发酵液进行厌氧释磷，然后在好氧条件下聚磷菌吸磷，出水直接外排。本发明在无外加碳源的条件下能够实现低C/N比(摩尔比)城市生活污水的深度脱氮除磷，并达到污泥减量的目的，从而降低运行成本。
权利要求书
1.一种污泥内碳源强化城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量的装置，其特征在于：
设有城市污水箱(1)、脱氮SBR(2)、中间水箱(3)、除磷SBR(4)、剩余污 泥箱(5)、污泥发酵装置(6)、沉淀池(7)和发酵液脱氮除磷池(8);
城市污水箱(1)中的生活污水通过第一进水泵(2-1)进入脱氮SBR(2)，脱氮 SBR(2)的出水通过排水泵(2-5)排入中间水箱(3)，中间水箱(3)中的硝化液通 过第二进水泵(4-1)进入除磷SBR(4)，除磷SBR(4)的出水直接排出;脱氮SBR (2)和除磷SBR(4)的排泥分别通过第一排泥泵(2-4)和第二排泥泵(4-2)排入 剩余污泥箱(5)中，再通过污泥投加泵(6-3)投加到污泥发酵装置(6)中;污泥 发酵装置(6)中的发酵混合物通过发酵排泥泵(6-4)排入沉淀池(7)中，沉淀池 (7)的出水排入发酵液脱氮除磷池(8)中，去除氮磷的发酵液分别通过第一发酵液 投加泵(8-3)和第二发酵液投加泵(8-2)投加至脱氮SBR(2)和除磷SBR(4)中;
脱氮SBR(2)通过第一气体流量计(2-6)与曝气泵(2-3)相连，并设有第一 搅拌器(2-2)和第一溶解氧测定仪(2-7);除磷SBR(4)设有第二搅拌器(4-3)、 第二气体流量计(4-6)、第二溶解氧测定仪(4-5)和出水口(4-4);污泥发酵装置(6) 设有第三搅拌器(6-1)和pH测定仪(6-2);沉淀池(7)设有排泥口(7-1);发酵液 脱氮除磷池(8)设有第四搅拌器(8-1)、加药口(8-5)和鸟粪石回收口(8-4)。
2.应用权利要求1所述的一种污泥内碳源强化城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减 量的装置的方法，其特征在于包含以下内容：
2.1启动阶段：接种脱氮污泥至脱氮SBR(2)，控制污泥浓度在2000-3000mg/L; 接种除磷污泥至除磷SBR(4)，控制污泥浓度在2000-3000mg/L;将浓度为 8000-10000mg/L的剩余污泥加入至污泥发酵装置(6)并进行厌氧搅拌，控制发酵 pH=9-10，温度为25-35℃;脱氮SBR系统启动成功的标志是系统出水COD<50mg/L， NH4+-N<1mg/L，TN<15mg/L;除磷SBR系统启动成功的标志是系统出水COD< 50mg/L，PO43--P<1mg/L;发酵装置启动成功的标志是污泥发酵液中的SCOD和SCFAs 浓度稳定;
2.2运行阶段：
脱氮SBR(2)：脱氮SBR(2)处理低C/N摩尔比(C/N<4)的城市生活污水， 城市生活污水进入后，先进行好氧搅拌，控制溶解氧浓度在2-3mg/L，曝气停止后， 通过第一发酵液投加泵(8-3)将去除氨氮和磷的发酵液泵入后继续搅拌，然后静置 排水，最后闲置;控制排水比为0.4-0.6，污泥浓度在2000-3000mg/L，污泥龄在8-15d， 水力停留时间在5-10h，排水通过排水泵(2-5)排入中间水箱(3)中，排出的污泥 经过第一排泥泵(2-4)泵入剩余污泥箱(5)中;
除磷SBR(4)：除磷SBR(4)处理中间水箱(3)中的脱氮生活污水，待脱氮 生活污水进入后，通过第二发酵液投加泵(8-2)泵入脱氮除磷后的发酵液并进行厌 氧搅拌，之后进行曝气并继续搅拌，控制溶解氧浓度在2-3mg/L，然后静置排水，最 后闲置;控制排水比为0.4-0.6，污泥浓度在2000-3000mg/L，污泥龄在10-20d，水力 停留时间在5-10h，排水直接排出，排出的污泥经过第二排泥泵(4-2)泵入剩余污泥 箱(5)中;
污泥发酵装置(6)：控制污泥停留时间SRT=8-10d，进泥浓度8000-10000mg/L， 发酵pH=9-10，发酵温度在25-35℃;根据发酵系统SRT每天通过发酵排泥泵(6-4) 排出经发酵后污泥至沉淀池(7)中进行泥水分离，然后开启污泥投加泵(6-3)将相 同体积的剩余污泥从剩余污泥箱(5)泵入污泥发酵装置(6)中，沉淀池(7)中的 上清液由重力作用进入发酵液脱氮除磷池(8)中，上清液进入后测定发酵液脱氮除 磷池(8)中的氨氮和磷浓度，再根据发酵液脱氮除磷池(8)中氨氮和磷的浓度通过 加药口(8-5)分别投加磷酸盐和镁盐，同时开启第四搅拌器(8-1)进行搅拌，投加 的摩尔比控制在Mg:P:N=1.2:0.8:1，发酵液脱氮除磷池(8)中氨氮、磷和镁形成鸟粪 石并通过鸟粪石回收口(8-4)进行鸟粪石回收，然后将去除氮磷后的发酵液分别通 过第一发酵液投加泵(8-3)和第二发酵液投加泵(8-2)投加至脱氮SBR(2)和除 磷SBR(4)中。
说明书
一种污泥内碳源强化低C/N比城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量的装置与方法
技术领域：
本发明涉及污泥内碳源强化低C/N比(摩尔比)城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量 的装置与方法，属于低碳氮比城市污水处理和污泥减量的技术领域。
背景技术：
我国城市污水普遍存在碳源不足，C/N比(摩尔比)较低的问题，而传统的缺氧/厌氧 /好氧SBR在处理污水过程中存在聚磷菌和反硝化菌之间存在对碳源的竞争，因此为实现 城市生活污水的深度脱氮除磷，强化出水效果，往往需要投加外碳源(乙酸钠、乙醇等) 来提高进水的C/N比(摩尔比)，然而外碳源的投加导致剩余污泥的产量大幅增加。外加 碳源和剩余污泥的处理均增加了污水处理厂的运行费用。
剩余污泥发酵可产生大量的挥发性脂肪酸，且挥发性脂肪酸是生物脱氮除磷的优质碳 源，因此剩余污泥经厌氧发酵既可解决碳源缺乏问题又可解决污泥的处理处置问题;但发 酵过程伴随着高浓度的氨氮和磷的释放，在应用发酵液做碳源时需去除产生的氨氮和磷。
本发明利用回收氨氮和磷后的剩余污泥发酵液强化城市生活污水脱氮除磷，系统无需 外加碳源，在实现系统深度脱氮除磷的同时达到污泥减量的效果，进而降低污水处理厂的 运行成本。
发明内容：
本发明为解决城市生活污水C/N比(摩尔比)较低和剩余污泥处理处置较难的问题， 提出污泥内碳源强化低C/N比城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量的装置与方法。本装置 和方法中将去除氨氮和磷的剩余污泥发酵液分别用作脱氮SBR和除磷SBR的外加碳源， 提高系统的脱氮除磷效果，同时脱氮SBR和除磷SBR的排泥直接排入发酵装置进行发酵 产酸，达到污泥减量的效果。
一种污泥内碳源强化城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量的装置和方法，其特征在于 设有城市污水箱(1)、脱氮SBR(2)、中间水箱(3)、除磷SBR(4)、剩余污泥箱(5)、 污泥发酵装置(6)、沉淀池(7)和发酵液脱氮除磷池(8);
城市污水箱(1)中的生活污水通过第一进水泵(2-1)进入脱氮SBR(2)，脱氮SBR (2)的出水通过排水泵(2-5)排入中间水箱(3)，中间水箱(3)中的硝化液通过第二 进水泵(4-1)进入除磷SBR(4)，除磷SBR(4)的出水直接排出;脱氮SBR(2)和除 磷SBR(4)的排泥分别通过第一排泥泵(2-4)和第二排泥泵(4-2)排入剩余污泥箱(5) 中，再通过污泥投加泵(6-3)投加到污泥发酵装置(6)中;污泥发酵装置(6)中的发酵 混合物通过发酵排泥泵(6-4)排入沉淀池(7)中，沉淀池(7)的出水排入发酵液脱氮除 磷池(8)中，去除氮磷的发酵液分别通过第一发酵液投加泵(8-3)和第二发酵液投加泵 (8-2)投加至脱氮SBR(2)和除磷SBR(4)中。
脱氮SBR(2)通过第一气体流量计(2-6)与曝气泵(2-3)相连，并设有第一搅拌器 (2-2)和第一溶解氧测定仪(2-7);除磷SBR(4)设有第二搅拌器(4-3)、第二气体 流量计(4-6)、第二溶解氧测定仪(4-5)和出水口(4-4);污泥发酵装置(6)设有第 三搅拌器(6-1)和pH测定仪(6-2);沉淀池(7)设有排泥口(7-1);发酵液脱氮除磷 池(8)设有第四搅拌器(8-1)、加药口(8-5)和鸟粪石回收口(8-4)。
在本发明装置中，城市生活污水和污泥的处理流程为：生活污水进入脱氮SBR和除磷 SBR分别进行脱氮除磷，最终出水有除磷SBR排除;脱氮SBR和除磷SBR的剩余污泥排 入污泥发酵装置，根据发酵装置的SRT每天排放定量的发酵污泥于沉淀池中进行泥水分 离，沉淀池中的上清液排入发酵液脱氮除磷池进行鸟粪石回收，去除氨氮和磷的发酵液作 为脱氮SBR和除磷SBR的外加碳源。
一种污泥内碳源强化城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量的装置和方法，其特征在于 包含以下步骤：
2.1启动阶段：接种脱氮污泥至脱氮SBR(2)，控制污泥浓度在2000-3000mg/L;接 种除磷污泥至除磷SBR(4)，控制污泥浓度在2000-3000mg/L;将浓度为8000-10000mg/L 的剩余污泥加入至污泥发酵装置(6)并进行厌氧搅拌，控制发酵pH=9-10，温度为25-35℃; 脱氮SBR系统启动成功的标志是系统出水COD<50mg/L，NH4+-N<1mg/L，TN<15mg/L; 除磷SBR系统启动成功的标志是系统出水COD<50mg/L，PO43--P<1mg/L;发酵装置启 动成功的标志是污泥发酵液中的SCOD和SCFAs浓度稳定。(波动范围不超过500mg/L 即可认为是稳定)
2.2运行阶段：
脱氮SBR(2)：脱氮SBR(2)处理低C/N摩尔比(C/N<4)的城市生活污水，城 市生活污水进入后，先进行好氧搅拌，控制溶解氧浓度在2-3mg/L，曝气停止后，通过第 一发酵液投加泵(8-3)将去除氨氮和磷的发酵液泵入后继续搅拌，然后静置排水，最后闲 置;控制排水比为0.4-0.6，污泥浓度在2000-3000mg/L，污泥龄在8-15d，水力停留时间在 5-10h，排水通过排水泵(2-5)排入中间水箱(3)中，排出的污泥经过第一排泥泵(2-4) 泵入剩余污泥箱(5)中;
除磷SBR(4)：除磷SBR(4)处理中间水箱(3)中的脱氮生活污水，待脱氮生活 污水进入后，通过第二发酵液投加泵(8-2)泵入脱氮除磷后的发酵液并进行厌氧搅拌，之 后进行曝气并继续搅拌，控制溶解氧浓度在2-3mg/L，然后静置排水，最后闲置;控制排 水比为0.4-0.6，污泥浓度在2000-3000mg/L，污泥龄在10-20d，水力停留时间在5-10h， 排水直接排出，排出的污泥经过第二排泥泵(4-2)泵入剩余污泥箱(5)中;
污泥发酵装置(6)：控制污泥停留时间SRT=8-10d，进泥浓度8000-10000mg/L，发 酵pH=9-10，发酵温度在25-35℃;根据发酵系统SRT每天通过发酵排泥泵(6-4)排出经 发酵后污泥至沉淀池(7)中进行泥水分离，然后开启污泥投加泵(6-3)将相同体积的剩 余污泥从剩余污泥箱(5)泵入污泥发酵装置(6)中，沉淀池(7)中的上清液由重力作 用进入发酵液脱氮除磷池(8)中，上清液进入后测定发酵液脱氮除磷池(8)中的氨氮和 磷浓度，再根据发酵液脱氮除磷池(8)中氨氮和磷的浓度通过加药口(8-5)分别投加磷 酸盐和镁盐，同时开启第四搅拌器(8-1)进行搅拌，投加的摩尔比控制在Mg:P:N=1.2:0.8:1， 发酵液脱氮除磷池(8)中氨氮、磷和镁形成鸟粪石并通过鸟粪石回收口(8-4)进行鸟粪 石回收，然后将去除氮磷后的发酵液分别通过第一发酵液投加泵(8-3)和第二发酵液投加 泵(8-2)投加至脱氮SBR(2)和除磷SBR(4)中。
本发明一种污泥内碳源强化城市生活污水脱氮除磷耦合污泥减量的装置和方法具有 以下优点：
1.系统无外加碳源，利用污泥内碳源进行脱氮除磷，降低处理费用。
2.将脱氮和除磷过程分开，从而避免反硝化细菌和聚磷菌对碳源的竞争，增强系统的 脱氮除磷效率，并充分利用污泥内碳源。
3.设置鸟粪石回收池，在使用发酵液做外碳源时避免增加系统的氨氮和磷负荷的同时 回收鸟粪石。
4.脱氮SBR和除磷SBR的剩余污泥直接排入发酵装置，实现污泥内碳源开发和减量。