申请日2018.07.06
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
一种强化城市生活污水自养脱氮的装置与方法，属于城市生活污水处理领域。该装置主要由城市生活污水原水箱，城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器，污泥消化上清液原水箱，污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器，污泥回流装置组成。该方法为，利用污泥消化上清液高游离氨及控制反应条件在低溶解氧(DO)条件下抑制亚硝酸盐氧化菌，然后通过污泥回流装置将高游离氨系统内的污泥回流至城市生活污水反应器中，并通过控制DO保证城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化的稳定运行。该装置结构简单，操作便捷，短程硝化节省曝气量，厌氧氨氧化节省碳源，而且污泥产量低，降低处理费用。
权利要求书
1.一种强化城市生活污水自养脱氮的装置，其特征在于：包括城市生活污水原水箱(29)，城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器，污泥消化上清液原水箱(30)，污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器及两套污泥回流装置组成;
其中城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器包括第一搅拌器(7)，第一搅拌桨(11)，第一曝气头(9)，第一DO探头(16)，第一pH探头(17)，第一水质分析仪(14)，第一流量计(6)，第一曝气泵(4)，城市生活污水出水阀(3)和城市生活污水出水泵(4);
其中污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器包括第二搅拌器(8)，第二搅拌桨(31)，第二曝气头(10)，第二DO探头(18)，第二pH探头(19)，第二水质分析仪(15)，第二流量计(23)，第二曝气泵(24)，污泥消化上清液出水阀(22)和污泥消化上清液出水泵(32);
其中污泥回流装置由回流阀和回流泵组成;
城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器与污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器通过污泥回流装置连接。
2.应用如权利要求1所述装置的一方法，其特征在于，运行操作步骤如下：
1)城市生活污水原水箱(29)中污水经城市生活污水进水泵(1)进入城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，进水完开启搅拌和曝气装置，通过调节第一流量计(6)控制溶解氧在0.5-1mg/L之间，为防止因碱度不足影响硝化效果，通过在线监测pH，当pH<7时，投加碳酸氢钠实行碱度的补充，补充至pH在7-8;期间运行周期为进水10min，曝气300—360min，沉淀30min，排水10min，闲置10min;
2)污泥消化上清液原水箱(30)中污水经污泥消化上清液进水泵(21)进入污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，进水完开启搅拌和曝气装置，通过调节第二流量计(23)控制溶解氧在0.8—1.2mg/L之间，为防止因碱度不足影响硝化效果，通过在线监测pH，当pH<7.3时，投加碳酸氢钠实行碱度的补充，补充至pH在8±0.5，期间运行周期为进水10min，曝气600—1200min，沉淀30min，排水10min，闲置10min;
3)周期污泥回流操作为：在两反应器闲置期间，将城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥回流到污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，将污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥回流到城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，污泥回流周期为3次/7d，污泥回流量为进水体积的5%—10%之间，每周测一次系统内的污泥浓度，维持城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥浓度在3000—4000mg/L，维持污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥浓度在4000—5000mg/L;
4)其中排水操作为，城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器通过城市生活污水出水泵(4)将水排出，污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器通过污泥消化上清液出水泵(32)将水排出;
5)单一周期运行结束，重复以上步骤运行。
说明书
一种强化城市生活污水自养脱氮的装置与方法
技术领域
本发明相关的一种强化城市生活污水自养脱氮的装置与方法，属于城市生活生物处理领域，适用于低碳氮比的城市生活污水脱氮处理;
背景技术
随着我国经济的高速发展，时代的提速进步，人们对于所处的生活环境标准也相应提高，以往对于污水的要求仅仅为去除污水里的COD等，但是近几年“水体富营养化”的问题引起了社会的普遍关注与议论，其原因为水体中的N,P营养元素的超标，因此污水的脱氮除磷尤为重要。
污水中N,P的去除是本行业研究的难点和热点，目前兴起的短程硝化反硝化技术，厌氧氨氧化技术，反硝化除磷技术都是比较新潮的技术，国内目前对此类技术的研究主要集中在实验室规模，对于实际的应用还鲜有报道。
其中，脱氮除磷的难点在于脱氮，对于除磷化学法已经足够经济有效的去除，但是对于城市污水的脱氮，因为水体中可降解的COD往往不足而导致脱氮的效率不高，最终出水难以达标。而短程硝化厌氧氨氧化工艺，一方面可以节约曝气，另一方面可以节省碳源;
短程硝化厌氧氨氧化技术的关键在于短程硝化的实现与稳定，短程硝化的主要微生物为氨氧化菌(AOB),但是运行过程中极易出现亚硝酸盐氧化菌(NOB)，因此如何高效的富集AOB 与淘洗NOB变得极为重要;
AOB将氨氮氧化为亚硝态氮，NOB接着将亚硝态氮氧化为硝态氮，在实现短程硝化过程中，一方面需要及时停止曝气，切断NOB的电子供体来源，另一方面需要抑制NOB本身的生长，减少甚至消除NOB在系统中的存在。本发明方法通过利用污泥消化上清液高游离氨及控制反应低DO抑制NOB，然后利用污泥回流装置将抑制NOB的污泥回流至城市生活污水反应器中，并通过控制系统内DO实现城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化的稳定运行。
发明内容
城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化工艺，节约曝气量，节省碳源，污泥产量少，脱氮效率高，但是短程硝化的稳定维持是难以突破的峰，本发明通过污泥消化上清液中高FA，同时结合低 DO控制，实现对NOB的抑制，使该系统中AOB的数量与活性始终高于NOB，接着将该系统中污泥回流至城市生活污水的短程硝化厌氧氨氧化反应器中，强化后一系统的AOB活性，实现后一系统的短程硝化厌氧氨氧化的长期稳定运行;
一种强化城市生活污水自养脱氮的装置，其特征在于：由城市生活污水原水箱(29)，城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器，污泥消化上清液原水箱(30)，污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器及两套污泥回流装置组成;
城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器包括第一搅拌器(7)，第一搅拌桨(11)，第一曝气头(9)，第一DO 探头(16)，第一pH探头(17)，第一水质分析仪(14)，第一流量计(6)，第一曝气泵(4)，城市生活污水出水阀(3)，城市生活污水出水泵(4)等装置;
污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器包括包括第二搅拌器(8)，第二搅拌桨(31)，第二曝气头(10)，第二DO探头(18)，第二pH探头(19)，第二水质分析仪(15)，第二流量计(23)，第二曝气泵(24)，污泥消化上清液出水阀(22)，污泥消化上清液出水泵(32)等装置;
污泥回流装置由回流阀和回流泵组成;
城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器与污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器通过两套污泥回流装置连接;
城市生活污水进入短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，生活污水中氨氮在AOB的作用下被氧化为亚硝态氮，随之 AnAOB(厌氧氨氧化菌)利用原水中的氨氮和产生的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应，产生氮气和微量硝态氮，实现氮的去除;
污泥消化上清液进入短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，上清液中氨氮在AOB的作用下被氧化为亚硝态氮，随之 AnAOB(厌氧氨氧化菌)利用原水中的氨氮和产生的亚硝态氮发生厌氧氨氧化反应，产生氮气和微量硝态氮，实现氮的去除，反应结束沉淀排水;
本发明提供的一种强化城市生活污水自养脱氮的方法，包括以下步骤：
城市生活污水原水箱(29)中污水经城市生活污水进水泵(1)进入城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，进水完开启搅拌和曝气装置，通过调节第一流量计(6)控制溶解氧在0.5—1mg/L之间，为防止因碱度不足影响硝化效果，通过在线监测pH，当pH<7时，投加碳酸氢钠实行碱度的补充，补充至pH在 7-8之间;期间运行周期为进水10min，曝气300—360min，沉淀30min，排水10min，闲置10min;
污泥消化上清液原水箱(30)中污水经污泥消化上清液进水泵(21)进入污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，进完水后开启搅拌和曝气装置，通过调节第二流量计(23)控制溶解氧在0.8—1.2mg/L之间，为防止因碱度不足影响硝化效果，通过在线监测pH，当pH<7.3时，投加碳酸氢钠实行碱度的补充，补充至pH在8左右;期间运行周期为进水10min，曝气600—1200min，沉淀30min，排水10min，闲置10min;
周期污泥回流操作为：在两反应器闲置期间，通过污泥回流泵(26)将城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥回流到污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，通过污泥回流泵(28)将污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥回流到城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内，污泥回流周期为3次/周，污泥回流量为进水体积(V)的0.05V—0.1V之间，每周测一次两反应器的污泥浓度，维持城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥浓度在 3000—4000mg/L，维持污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器内污泥浓度在4000—5000mg/L;
其中排水操作为，城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器通过城市生活污水出水泵(4)将水排出，污泥消化上清液短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器通过污泥消化上清液出水泵 (32)将水排出;
单一周期运行结束，重复以上步骤运行。
本发明方法的技术原理：一方面，污泥消化上清液中高浓度的FA对NOB的抑制作用大于AOB，另一方面，由于AOB 对氧的亲和力大于NOB，故在较低DO条件下，AOB对氧的竞争能力大于NOB，同时结合FA和低DO控制，能有效实现对NOB的抑制，实现NOB的淘洗。接着将污泥消化上清液中污泥回流部分到处理城市生活污水的反应器中，实现后一反应器内的生物强化，同时结合低DO控制来实现城市生活污水的短程硝化厌氧氨氧化一体化的稳定运行，并且通过此方法可以提高城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化的运行稳定性与水质冲击性;
本发明一种强化城市生活污水自养脱氮的装置与方法，与现有工艺相比具有以下优势：
污泥消化液短程硝化厌氧氨氧化反应器通过FA和低DO的联合抑制NOB，使得反应器内AOB活性始终大于NOB，将该反应器部分污泥泵入城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化反应器中，实现反应器中AOB的强化，从而达到反应器短程硝化厌氧氨氧化脱氮的目的;
污泥消化液短程硝化厌氧氨氧化反应器中产生污泥无需额外处置，将其作为强化污泥回流至城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化反应器中，提高城市生活污水短程硝化厌氧氨氧化一体化的运行稳定性与水质冲击性;
短程硝化厌氧氨氧化，节约曝气量，节省碳源，脱氮效率高，污泥产量少，运行成本低，此外本工艺流程简洁，操作简单，运行管理方便，适合工程化。