申请日2013.01.02
公开(公告)日2013.04.24
IPC分类号C02F3/28; C02F9/14
摘要
强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法属于污水处理领域。城市污水首先进入生物吸附反应器，通过活性污泥吸附作用将水中的有机物吸附至活性污泥，而后经中间水箱调节水量后进入SBR反应器，通过低氧曝气与缺氧搅拌交替运行，实现短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮;从而提高污水处理能量回收率，降低污水处理运行能耗。
权利要求书
1.一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法，其特征 在于，应用如下装置：设有城市污水原水箱(1)、生物吸附反应器( 2)、二沉池(3)、中间水箱(4)、SBR反应器(5);城市污水原水 箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2);城市污水原水箱(1) 通过进水泵(2.1)与生物吸附反应器(2)进水管相连接;生物吸附 反应器(2)为分为数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接 各个格室，设有空压机(2.7)、气体流量计(2.6)、气量调节阀( 2.5)、与曝气头(2.3);生物吸附反应器(2)通过二沉池连接管( 2.4)与二沉池(3)连接;二沉池(3)通过污泥回流泵(2.2)与生 物吸附反应器(2)进水管相连接;二沉池(3)出水管与中间水箱( 4)连接;中间水箱(4)设有溢流管(4.1)和放空管(4.2);中间 水箱(4)通过SBR进水泵(5.1)与SBR反应器(5)进水管相连接;S BR反应器(5)设有曝气头(5.4)、搅拌器(5.5)、排泥阀(5.3) 和排水阀(5.6);
方法的步骤为：
1)启动系统：接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器(2) ，使污泥浓度达到1500-4000mg/L;将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥 混合后投加至SBR反应器(5)，使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率 比值为0.8:1-1.2:1，且使污泥浓度达到3000-6000mg/L;同时向SBR反 应器(5)投加粉末活性炭500-2000mg/L;
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物吸附反应器(2)污泥回流比控制在50-100%;好氧区溶解氧 浓度控制在0.5-2.0mg/L;该反应器(2)的水力停留时间HRT控制在2 0-60min;污泥龄控制在1-3天;
2.2)SBR反应器(5)运行方式为，首先进水同时搅拌10-30min，而后 为低氧搅拌15-30min与缺氧搅拌10-90min交替，在第一次低氧搅拌时 调整曝气量使溶解氧浓度为为0.15-0.3mg/L，而后低氧搅拌时保持曝 气量不变;当低氧搅拌时溶解氧浓度上升至0.5mg/L时结束曝气;最后 再缺氧搅拌10-90min，然后静止沉淀5-60min，最后通过排水阀排水;
2.3)SBR反应器(5)，若缺氧搅拌结束时亚硝酸氧氮浓度>0.5mg/L， 增加缺氧搅拌时间，直至亚硝酸氧氮浓度<0.5mg/L。
说明书
强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法
技术领域
本发明涉及一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方 法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
城市污水中有机物不仅仅是污染物，还可以被看做能量的载体，因为 可以通过厌氧发酵产甲烷，将水中的有机物转变为能源物质甲烷。现 在城市污水厂应用的传统硝化反硝化生物脱氮工艺，需要利用污水中 有机物作为反硝化碳源进行生物脱氮，因此就使得污水中用于产甲烷 的有机物量降低。厌氧氨氧化菌的发现使得污水生物脱氮无需有机物 ，使得污水中有机物尽可能多的用于厌氧发酵产甲烷，从而可以提高 城市污水中能量回收率。目前厌氧氨氧化技术的研究与应用主要集中 在高氨氮废水处理，而将其应用于城市污水处理的比较少。
普通推流式城市污水脱氮系统中，水质水温波动引起反应速率或反应 器时间变化，而系统的水力停留时间一定，因此可能会出现反应已经 结束仍继续曝气的情况而导致能量的浪费，或反应不充分而导致出水 水质恶化。SBR反应器在系统容积一定时，可通过调整运行时间来控制 反应进程，因此可以有效避免过曝气，同时可以稳定出水水质。
发明内容
本发明的目的就是针对现有城市污水处理能耗高、出水稳定性差的问 题，提出了一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方 法和装置，该方法和装置首先将污水中的有机物通过生物吸附作用富 集至污泥，再将该污泥厌氧发酵产甲烷提高污水中能量回收率;而后 污水通过短程硝化厌氧氨氧化进行自养脱氮。
本发明的目的是通过以下解决方案来解决的：强化能量回收的城市污 水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮装置，其特征在于：设有城市污水原水箱 1、生物吸附反应器2、二沉池3、中间水箱4、SBR反应器5; 城市污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2;城市污水原水箱1通过 进水泵2.1与生物吸附反应器2进水管相连接;生物吸附反应器2为分为 数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，设有空 压机2.7、气体流量计2.6、气量调节阀2.5、与曝气头2.3;生物吸附 反应器2通过二沉池连接管2.4与二沉池3连接;二沉池3通过污泥回流 泵2.2与生物吸附反应器2进水管相连接;二沉池3出水管与中间水箱4 连接;中间水箱4设有溢流管4.1和放空管4.2;中间水箱4通过SBR进水 泵5.1与SBR反应器5进水管相连接;SBR反应器5设有曝气头5.4、搅拌 器5.5、排泥阀5.3和排水阀5.6。
城市污水在此装置中的处理流程为：城市污水与二沉池回流污泥一起 进入生物吸附反应器，通过活性污泥吸附作用将水中的有机物吸附至 活性污泥，从而达到将水中有机物富集至污泥中的目的;生物吸附反 应器出水进入中间水箱进行水质水量调节;中间水箱的污水通过SBR反 应器进水泵向SBR反应器进水，在进水期间利用污泥污水中残余的有机 物作为碳源，发生反硝化作用将SBR反应器中的硝态氮还原为氮气;而 后SBR反应器低氧运行，将部分氨氮转化为NO-2-N，再以缺氧搅拌运行 ，通过厌氧氨氧化作用将氨氮和NO-2-N转化为氮气;随后再次低氧/缺 氧交替运行，重复以上作用;最终达到将氮从污水中脱除的目的。
强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法的具体启动与 调控步骤如下：
1)启动系统：接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器2，使 污泥浓度达到1500-4000mg/L;将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥混合 后投加至SBR反应器5，使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比值为0. 8:1-1.2:1，且使污泥浓度达到3000-6000mg/L;同时向SBR反应器5投 加粉末活性炭500-2000mg/L;
2)运行时调节操作如下：
2.1)生物吸附反应器2污泥回流比控制在50-100%;好氧区溶解氧浓度 控制在0.5-2.0mg/L;该反应器2的水力停留时间HRT控制在20-60min; 污泥龄控制在1-3天;
2.2)SBR反应器5运行方式为，首先进水同时搅拌10-30min，而后为低 氧搅拌15-30min与缺氧搅拌10-90min交替，在第一次低氧搅拌时调整 曝气量使溶解氧浓度为为0.15-0.3mg/L，而后低氧搅拌时保持曝气量 不变;当低氧搅拌时溶解氧浓度上升至0.5mg/L时结束曝气;最后再缺 氧搅拌10-90min，然后静止沉淀5-60min，最后通过排水阀排水;
2.3)SBR反应器5，若缺氧搅拌结束时亚硝酸氧氮浓度>0.5mg/L，增加 缺氧搅拌时间，直至亚硝酸氧氮浓度<0.5mg/L。
本发明强化污水中能量回收的城市污水自养脱氮方法，与现有传统生 物脱氮工艺相比具有以下优势：
1)通过污泥吸附作用将污水中有机物富集，尽可能低利用污水中的有 机物产生能源物质甲烷，从而提高污水中能量的回收率。
2)低氧短程硝化与厌氧氨氧化多次交替运行，降低反应器中亚硝酸盐 浓度，从而避免了厌氧氨氧化菌活性受到抑制。
3)低氧短程硝化可以实现曝气量的降低，从而降低污水厂能耗。
4)短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮以无机碳做为碳源，同时厌氧氨氧化 菌代谢过程中无N2O生成，因此本工艺温室气体排放少。