申请日2011.01.11
公开(公告)日2011.06.22
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种城市污水生物强化短程生物脱氮的装置与方法。所述装置包括城市污水原水箱、城市污水AO反应器、城市污水二沉池、污泥消化液原水箱、污泥消化液AO反应器、污泥消化液二沉池;城市污水二沉池为辐流式沉淀池;污泥消化液二沉池为竖流式沉淀池;所述方法是污泥消化液通过低溶解氧(DO为0.5-1mg/L)和游离氨(FA)抑制实现短程硝化;将污泥消化液短程硝化系统剩余污泥投加至城市污水短程硝化系统，同时维持该系统低溶解氧(DO为0.3-0.8mg/L)，从而稳定实现城市污水高效短程硝化。此方法可稳定实现短程硝化反硝化，节省曝气能耗、减少反硝化碳源需求，减少污泥产量，同时可提高城市污水短程硝化系统的容积负荷，增强系统抗冲击能力。
权利要求书
1.一种城市污水生物强化短程生物脱氮的装置，其特征在于：设有城市污水原水箱(1)、城市污水AO反应器(2)、城市污水二沉池(3)、污泥消化液原水箱(4)、污泥消化液AO反应器(5)、污泥消化液二沉池(6);
所述城市污水原水箱(1)为一敞口箱体，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)与城市污水AO反应器(2)进水阀(2.2)相连接;
所述城市污水AO反应器(2)为一敞口池体，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，前端为缺氧区格室，缺氧区格室设有搅拌器(2.9)和搅拌桨(2.3)，后端为好氧区格室设有曝气头(2.4);空压机(2.11)通过气体流量计(2.10)、气量调节阀(2.8)、与设在反应器底部的曝气头(2.4)连接;好氧区最后一格室通过内回流泵(2.6)与城市污水AO反应器进水阀(2.2)相连接;城市污水AO反应器(2)通过城市污水二沉池连接管(3.5)与城市污水二沉池(3)连接;
所述城市污水二沉池(3)为一辐流式沉淀池，该沉淀池通过污泥回流泵(2.5)与城市污水AO反应器进水阀(2.2)相连接;
所述污泥消化液原水箱(4)为一敞口箱体，设有溢流管(4.1)和放空管(4.2)，污泥消化液原水箱(4)通过进水泵(5.1)与污泥消化液AO反应器进水阀(5.2)相连接;
所述污泥消化液AO反应器(5)为一敞口池体，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，前端为缺氧区格室，缺氧区格室设有搅拌器(5.10)和搅拌桨(5.3)，后端为好氧区格室设有曝气头(5.4);空压机(5.8)通过气体流量计(5.9)、气量调节阀(5.11)、与设在反应器底部的曝气头(5.4)连接;好氧区最后一格室通过内回流泵(5.5)与污泥消化液AO反应器进水阀(5.2)相连接;污泥消化液AO反应器(5)通过污泥消化液二沉池连接管(6.5)与污泥消化液二沉池(6)连接;
所述污泥消化液二沉池(6)为一竖流式沉淀池，该沉淀池通过污泥回流泵(5.6)与污泥消化液AO反应器进水阀(5.2)相连接;该沉淀池出水管(6.6)与城市污水AO反应器(2)连接;该沉淀池排泥管阀门(6.2)通过短程污泥投加泵(2.12)与城市污水AO反应器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的城市污水生物强化短程生物脱氮的装置实现城市污水生物强化短程生物脱氮的方法，其特征在于包括以下内容：
1)将取自城市污水厂曝气池具有硝化作用的活性污泥投加到城市污水AO反应器(2)、和城市污水二沉池(3)，接种污泥后使活性污泥浓度MLSS为3000-4000mg/L;将城市污水原水加入原水箱(1)，启动进水泵(2.1)，通过城市污水AO反应器进水阀(2.2)进入城市污水AO反应器(2);启动缺氧区搅拌器(2.9)和空压机(2.11)，调节气量调节阀(2.8)使得好氧区溶解氧DO为0.3-0.8mg/L;启动城市污水污泥回流泵(2.5)和内回流泵(2.6)，污泥回流比为50%-100%，内回流比为100%-300%;
2)将取自城市污水厂曝气池具有硝化作用的活性污泥投加到污泥消化液AO反应器(5)及污泥消化液二沉池(6)，接种污泥后使活性污泥浓度MLSS为3000-4000mg/L;将污泥消化液加入原水箱(4)，启动进水泵(5.1)，通过污泥消化液AO反应器进水阀(5.2)进入污泥消化液AO反应器(5);启动缺氧区搅拌器(5.10)和空压机(5.8)，调节气量调节阀(5.11)使得好氧区溶解氧DO为0.5-1.0mg/L;启动污泥消化液污泥回流泵(5.6)，污泥回流比为30%-200%;污泥龄SRT控制为8-15d;当缺氧区水中COD>60mg/L时，开启污泥消化液内回流泵(5.5)，内回流比为50-250%;
3)启动短程污泥投加泵(2.12)，将污泥消化液AO二沉池(6)产生的部分剩余污泥投加至城市污水AO反应器(2)，短程污泥每天投加量占城市污水AO反应器总污泥量的百分比定义为q，q取值范围为0.5%-10%;
4)根据污泥消化液水质和污泥消化液AO反应器(5)中混合液的pH值及温度，通过在的范围内，调整进水负荷，即调整进水流量和改变污泥回流比(在30%-200%范围内调整)，当游离氨FA浓度高时，增大污泥回流比，维持污泥消化液AO反应器(5)沿程的FA浓度为1-40mg/L;
5)维持污泥消化液AO反应器(5)出水浓度小于15mg/L;当出水浓度大于15mg/L时，通过提高水力停留时间HRT，即减少进水量，来降低出水浓度。
说明书
城市污水生物强化短程生物脱氮的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种城市污水生物强化短程生物脱氮的装置和方法，属于污水生物处理技术领域，适用于城市污水脱氮处理。
背景技术
国家对城市污水处理厂出水氮含量的要求日益严格，尤其近年来对出水总氮TN浓度的要求。传统生物脱氮技术是通过硝化菌和反硝化菌来实现氮的去除，而充足的碳源是反硝化高效脱氮的关键。当原水C/N比低于3.4时，原水碳源无法满足反硝化作用对有机碳源的需求，需投加外碳源来满足此要求，以保证生物脱氮效果。而我国部分城市污水厂C/N远低于3.4，因此无法满足传统生物脱氮对碳源的要求，导致无法达到国家一级A排放标准。
短程硝化反硝化脱氮理论的出现为该问题的解决提供了新的思路，短程硝化只将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，因此短程硝化反硝化减少了从还原到的过程所需的碳源，可节省40%的碳源;此外还可以节省25%的曝气量;亚硝酸盐反硝化速率以1.5到2倍的硝酸盐反硝化速率进行;减少CO2的排放量达到20%;硝化过程中减少33%～35%的污泥产量，在反硝化过程中减少55%的污泥产量。
但城市污水短程硝化的稳定实现仍是公认的难题，尤其是在连续反应器中实现稳定的短程硝化反硝化，因此城市污水短程硝化的实际工程应用更是鲜见报道。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提出了一种城市污水生物强化短程生物脱氮的装置和方法，该装置和方法利用低DO和FA抑制实现污泥消化液短程硝化，即实现AOB的增长速率大于NOB的增长速率，使NOB不断被淘洗掉，同时污泥消化液为高氨氮废水，使得污泥消化液AO系统单位污泥中含有的AOB的量远大于城市污水AO系统中单位污泥所含的AOB的量;因此通过将污泥消化液AO系统产生的剩余污泥投加至城市污水AO反应器中，增加其单位污泥中所含的AOB的量，从而强化短程硝化效率，提高硝化容积负荷，减少占地面积，增强系统抗低温冲击的能力。
本发明的目的是通过以下解决方案来解决的：城市污水生物强化短程生物脱氮的装置，设有城市污水原水箱、城市污水AO反应器、城市污水二沉池、污泥消化液原水箱、污泥消化液AO反应器、污泥消化液二沉池;
所述城市污水原水箱为一敞口箱体，设有溢流管和放空管;城市污水原水箱通过进水泵与城市污水AO反应器进水阀相连接;
所述城市污水AO反应器为一敞口池体，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，前端为缺氧区格室，缺氧区格室设有搅拌器和搅拌桨，后端为好氧区格室设有曝气头;空压机通过气体流量计、气量调节阀、与设在反应器底部的曝气头连接;好氧区最后一格室通过内回流泵与城市污水AO反应器进水阀相连接。城市污水AO反应器通过城市污水二沉池连接管与城市污水二沉池连接;
所述城市污水二沉池为一辐流式沉淀池，该沉淀池通过污泥回流泵与城市污水AO反应器进水阀相连接;
所述污泥消化液原水箱为一敞口箱体，设有溢流管和放空管，污泥消化液原水箱通过进水泵与污泥消化液AO反应器进水阀相连接;
所述污泥消化液AO反应器为一敞口池体，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，前端为缺氧区格室，缺氧区格室设有搅拌器和搅拌桨，后端为好氧区格室设有曝气头;空压机通过气体流量计、气量调节阀、与设在反应器底部的曝气头连接;好氧区最后一格室通过内回流泵与污泥消化液AO反应器进水阀相连接。污泥消化液AO反应器通过污泥消化液二沉池连接管与污泥消化液二沉池连接;
所述污泥消化液二沉池为一竖流式沉淀池，该沉淀池通过污泥回流泵与污泥消化液AO反应器进水阀相连接;该沉淀池出水管与城市污水AO反应器连接;该沉淀池排泥管阀门通过短程污泥投加泵与城市污水AO反应器连接;
污泥消化液在此装置中的处理流程为：污泥消化液与回流污泥一起泵入污泥消化液AO反应器缺氧区，回流污泥中的利用原水中有限的碳源进行反硝化，而后进入好氧区发生短程硝化，将氨氮转化为接着泥水混合物进入污泥消化液二沉池进行泥水分离，上方清水进入城市污水AO反应器缺氧区，下方沉淀污泥部分回流至污泥消化液AO反应器缺氧区，部分泵入城市污水AO反应器缺氧区;
城市污水处理流程如下：城市污水、回流污泥、污泥消化液处理出水和污泥消化液剩余污泥一起进入城市污水AO反应器缺氧区，利用城市污水中碳源发生反硝化作用，将转化为氮气，而后进入好氧区发生短程硝化;接着泥水混合物进入城市污水二沉池进行泥水分离，上方清水排放至受纳水体，下方沉淀污泥部分回流至城市污水AO反应器前端，部分污泥作为剩余污泥排放。
本发明公开的城市污水生物强化短程生物脱氮的方法，包括以下步骤：
1)将取自城市污水厂曝气池具有硝化作用的活性污泥投加到城市污水AO反应器和城市污水二沉池，接种污泥后使活性污泥浓度MLSS为3000-4000mg/L;将城市污水原水加入原水箱，启动进水泵，通过城市污水AO反应器进水阀进入城市污水AO反应器;启动缺氧区搅拌器和空压机，调节气量调节阀使得好氧区溶解氧DO为0.3-0.8mg/L;启动城市污水污泥回流泵和内回流泵，污泥回流比为50%-100%，内回流比为100%-300%;
2)将取自城市污水厂曝气池具有硝化作用的活性污泥投加到污泥消化液AO反应器及污泥消化液二沉池，接种污泥后使活性污泥浓度MLSS为3000-4000mg/L;将污泥消化液加入原水箱，启动进水泵，通过污泥消化液AO反应器进水阀进入污泥消化液AO反应器;启动缺氧区搅拌器和空压机，调节气量调节阀使得好氧区溶解氧DO为0.5-1.0mg/L;启动污泥消化液污泥回流泵，污泥回流比为30%-200%;污泥龄SRT控制为8-15d;当缺氧区水中COD>60mg/L时，开启污泥消化液内回流泵，内回流比为50-250%;
3)启动短程污泥投加泵，将污泥消化液AO二沉池产生的部分剩余污泥投加至城市污水AO反应器，短程污泥每天投加量占城市污水AO反应器总污泥量的百分比定义为q，q取值范围为0.5%-10%;
4)根据污泥消化液水质和污泥消化液AO反应器中混合液的pH值及温度，通过在的范围内，调整进水负荷，即调整进水流量和改变污泥回流比(在30%-200%范围内调整)，当游离氨(FA)浓度高时，增大污泥回流比，维持污泥消化液AO反应器沿程的FA浓度为1-40mg/L;
5)维持污泥消化液AO反应器出水浓度小于15mg/L;当出水浓度大于15mg/L时，通过提高水力停留时间HRT，即减少进水量，来降低出水浓度;
本发明的技术原理在于：利用FA抑制和低DO实现污泥消化液稳定的短程硝化，从而产生单位污泥AOB含量高的污泥;城市污水AO反应器利用低DO实现短程硝化的同时，由于AOB含量高的污泥的投入使得反应器短程硝化更加稳定，短程硝化速率更高，从而提高其容积负荷，增强其抗低温冲击的能力。
本发明城市污水生物强化短程生物脱氮的装置和方法，与现有工艺相比具有以下优势：
1)污泥消化液高AOB含量污泥投加至城市污水AO反应器中，使得该反应器中单位污泥所含的AOB的量增加，从而使的城市污水短程硝化更加稳定，其抗低温、水量、水质冲击能力更强;
2)由于城市污水AO反应器单位污泥AOB含量增加，使得系统短程硝化速率增加，从而容积负荷增加，使得工艺占地面积减少，适合现有水厂的升级改造;
3)污泥消化液旁侧处理，由于氨氮负荷高使该系统短程硝化速率更高，同时FA抑制的存在使得短程硝化更加容易实现和维持;
4)此工艺还具有短程硝化反硝化所固有的特点：耗氧量少，能耗降低;反硝化所需碳源量降低，对于碳源缺乏的污水脱氮具有优势;污泥产量少，降低污泥处置费用。