申请日2018.07.13
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
连续流短程硝化/厌氧氨氧化联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的装置和方法，属于污水污泥生物处理领域。装置包括：高氨氮废水储存箱、上流式污泥床USB反应器、中间水箱、生活污水储存箱、序批式SBR反应器、出水箱。所述方法包括以下步骤：高氨氮废水进入上流式污泥床USB反应器，氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌将氨氮转化为氮气和硝酸盐氮，出水和生活污水同时进入序批式SBR反应器中，反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌将出水中的硝酸盐氮和生活污水中的氨氮转化为氮气和硝酸盐氮。本发明有效解决了利用短程硝化/厌氧氨氧化工艺处理高氨氮废水时出水硝酸盐氮过量的问题，同时实现生活污水的高效脱氮。
权利要求书
1.连续流短程硝化/厌氧氨氧化联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的装置，其特征在于：包括高氨氮废水储存箱(1)、上流式污泥床USB反应器(2)、中间水箱(3)、生活污水储存箱(4)、序批式SBR反应器(5)、出水箱(6);高氨氮废水储存箱通过第一蠕动泵(1.1)与上流式污泥床USB反应器底部第一进水口(2.2)连接;上流式污泥床USB反应器(2)设有排气口(2.15)、第一排水口(2.14)、溢流堰(2.13)、第一回流口(2.12)、三相分离器(2.11)、溶解氧在线测定仪(2.9)、pH在线测定仪(2.8)、取样口、微孔曝气装置(2.4)、第一进水口(2.2)、第二进水口(2.3)、第一排泥口(2.1);第一回流口(2.12)通过第二蠕动泵(2.17)与第二进水口(2.3)相连，溶解氧在线测定仪(2.9)和pH在线测定仪(2.8)通过在线参数测定仪主机(2.16)与过程控制器(7)相连，鼓风机(2.18)通过气体流量计(2.19)与微孔曝气装置(2.4)相连，第一排水口(2.14)与中间水箱(3)相连;序批式SBR反应器(5)通过第三进水口(5.4)和第三蠕动泵(3.1)与中间水箱(3)连接，序批式SBR反应器(5)通过第三进水口(5.4)和第四蠕动泵(4.1)与生活污水储存箱(4)相连;序批式SBR反应器(5)设有搅拌器(5.1)、第三进水口(5.4)、第二排水口(5.2)、排水阀(5.3);另外，设置与计算机(8)相连的过程控制器(7)，用以控制第一蠕动泵、第二蠕动泵、第三蠕动泵(3.1)、第四蠕动泵(4.1)、鼓风机(2.18)、搅拌器(5.1)、排水阀(5.3)、在线参数测定仪主机(2.16);自动控制系统包括过程控制器(7)、计算机(8)和在线参数测定仪主机(2.16)。
2.应用权利要求1所述的装置同步处理高氨氮废水和生活污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)上流式污泥床USB反应器的启动：接种城镇污水处理厂的剩余污泥，保持上流式污泥床USB反应器内污泥浓度为2000-4000mg/L，进水为生活污水，间歇曝气设置为每曝气20min停曝气10min，曝气时维持溶解氧质量浓度为0.5-1.0mg/L，水力停留时间为8-15h，出水回流与进水流量之比控制在100%-200%，控制污泥龄为6-15d;当氨氮去除率大于90%时，将进水的生活污水换为氨氮质量浓度大于200mg/L的高氨氮废水，其他运行参数不变;当出水氨氮浓度与亚硝酸盐氮质量浓度之比为1:1-1:1.5时，接种厌氧氨氧化颗粒污泥于上流式污泥床USB反应器中，控制接种后上流式污泥床USB反应器内污泥浓度为6000-8000mg/L,当氨氮去除率大于75%时，该反应器启动成功;
(2)序批式SBR反应器的启动：接种短程反硝化污泥，保持序批式SBR反应器内污泥浓度为2000-3000mg/L，进水为人工配置的硝酸盐氮质量浓度为50-100mg/L、C/N为2.0-4.0的硝酸盐废水，碳源选用乙酸钠，每天运行4周期，每周期6h，包括进水、搅拌、沉淀、排水、闲置五个过程，其中搅拌时间控制在200-300min，沉淀时间控制在30-80min，闲置控制在30-80min，排水比为40%-60%，搅拌过程中不控制反应器内溶解氧的质量浓度;当亚硝酸盐积累率大于70%时，接种厌氧氨氧化颗粒污泥，控制接种后反应器内污泥浓度为4000-6000mg/L，进水为人工配置的硝酸盐氮质量浓度为50-100mg/L、氨氮质量浓度为30-80mg/L、C/N为2.0-4.0的废水，碳源选用乙酸钠，每天运行4周期，每周期6h，包括进水、搅拌、沉淀、排水、闲置五个过程，其中搅拌时间控制在200-300min，沉淀时间控制在30-80min，闲置控制在30-80min，排水比为40%-60%，搅拌过程中不控制序批式SBR反应器内溶解氧的质量浓度;当出水总氮去除率大于80%时，该反应器启动成功;
(3)联合运行：
步骤一：高氨氮废水储存箱中氨氮质量浓度大于200mg/L的废水通过第一蠕动泵进入上流式污泥床USB反应器中，间歇曝气设置为每曝气20min停曝气10min，曝气时维持溶解氧浓度为0.5-1.0mg/L，水力停留时间为8-15h，调节第二蠕动泵使出水回流与进水流量之比控制在100%-200%，出水进入中间水箱;
步骤二：中间水箱中的废水与生活污水储存箱中的生活污水分别通过第三蠕动泵和第四蠕动泵以体积比为1:1-1:1.5的比例泵入序批式SBR反应器，每天运行4周期，每周期6h，包括进水、搅拌、沉淀、排水、闲置五个过程，其中搅拌时间控制在200-300min，沉淀时间控制在30-80min，闲置控制在30-80min，排水比为40%-60%，搅拌过程中不控制反应器内溶解氧的质量浓度;
以上所述步骤中蠕动泵、鼓风机、排水阀由自动控制系统进行控制。
说明书
连续流短程硝化/厌氧氨氧化联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的装置和方法
技术领域
本发明涉及了连续流短程硝化/厌氧氨氧化联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的装置和方法，属于污水生物处理技术领域，适用于高氨氮废水和生活污水的深度脱氮，具有节能降耗的特点。
背景技术
厌氧氨氧化技术是指，厌氧氨氧化菌将水中的氨氮和亚硝酸盐氮转化成氮气和少量的硝酸盐氮，该技术具有无需曝气、无需外加碳源、污泥产量小等优点，是极具发展潜力的自养生物脱氮技术之一，近年来受到业内广泛的关注，厌氧氨氧化技术与其他脱氮技术联合脱氮的工艺也逐渐成熟起来。
短程硝化/厌氧氨氧化工艺较传统的硝化/反硝化工艺来说可节省100%的碳源，节省25%的需氧量，且污泥产量小，具有节能降耗的优点。连续流短程硝化/厌氧氨氧化工艺可以达到连续进水、连续出水，与序批式相比大大提高了进水负荷，但该工艺一般以序批式反应器的形式被提出及应用，且出水含有部分硝酸盐氮，尤其是用于处理高氨氮废水时，出水中的硝酸盐氮往往不能达标。
DEAMOX(DEnitrifying AMmonium OXidation)工艺是指反硝化细菌利用有机物将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，厌氧氨氧化菌又将亚硝酸盐氮和氨氮转化为氮气和少量硝酸盐氮，该工艺无需曝气，减少外碳源消耗量，有效解决了处理含氨氮废水和硝酸盐废水处理效率低、能耗高的问题。
将连续流短程硝化/厌氧氨氧化技术和DEAMOX联合起来处理高氨氮废水和生活污水，短程硝化/厌氧氨氧化处理高氨氮废水后排除的含硝酸盐废水可以通过DEAMOX进一步去除，生活污水为DEAMOX提供氨氮和碳源。
发明内容
本发明提出了连续流短程硝化/厌氧氨氧化联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的装置和方法，具体是高氨氮废水进入上流式污泥床USB反应器，氨氧化细菌将部分氨氮氧化为亚硝酸盐氮，厌氧氨氧化菌将剩余的部分氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气和硝酸盐氮;含有硝酸盐氮的上流式污泥床USB反应器出水和含有氨氮及有机物的生活污水一同进入序批式SBR反应器，反硝化细菌将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气和少量硝酸盐氮，最终实现高氨氮废水和生活污水的同步脱氮。
为了实现上述目的，本发明提供了连续流短程硝化/厌氧氨氧化联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的装置，装置包括：包括高氨氮废水储存箱(1)、上流式污泥床USB反应器(2)、中间水箱(3)、生活污水储存箱(4)、序批式SBR反应器(5)、出水箱(6);高氨氮废水储存箱通过第一蠕动泵(1.1)与上流式污泥床USB反应器底部第一进水口(2.2)连接;上流式污泥床USB反应器(2)设有排气口(2.15)、第一排水口(2.14)、溢流堰(2.13)、第一回流口(2.12)、三相分离器(2.11)、溶解氧在线测定仪(2.9)、pH在线测定仪(2.8)、第一取样口(2.10)、第二取样口(2.7)、第三取样口(2.6)、第四取样口(2.5)、微孔曝气装置(2.4)、第一进水口(2.2)、第二进水口(2.3)、第一排泥口(2.1);第一回流口(2.12)通过第二蠕动泵(2.17)与第二进水口(2.3)相连，溶解氧在线测定仪(2.9)和pH在线测定仪(2.8)通过在线参数测定仪主机(2.16)与过程控制器(7)相连，鼓风机(2.18)通过气体流量计(2.19)与微孔曝气装置(2.4)相连，第一排水口(2.14)与中间水箱(3)相连;序批式SBR反应器(5)通过第三进水口(5.4)和第三蠕动泵(3.1)与中间水箱(3)连接，序批式SBR反应器(5)通过第三进水口(5.4)和第四蠕动泵(4.1)与生活污水储存箱(4)相连;序批式SBR反应器(5)设有搅拌器(5.1)、第三进水口(5.4)、第二排水口(5.2)、排水阀(5.3);另外，设置与计算机(8)相连的过程控制器(7)，用以控制第一蠕动泵、第二蠕动泵、第三蠕动泵(3.1)、第四蠕动泵(4.1)、鼓风机(2.18)、搅拌器(5.1)、排水阀(5.3)、在线参数测定仪主机(2.16)。过程控制器(7)、计算机(8)、在线参数测定仪主机(2.16)为自动控制系统。
连续流短程硝化/厌氧氨氧化联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的方法，包括以下步骤：
上流式污泥床USB反应器的启动：接种城镇污水处理厂的剩余污泥，保持反应器内污泥浓度为2000-4000mg/L，进水为生活污水，间歇曝气设置为每曝气20min停曝气10min，曝气时维持溶解氧质量浓度为0.5-1.0mg/L，水力停留时间为8-15h，出水回流与进水流量之比控制在100%-200%，控制污泥龄为6-15d;当氨氮去除率大于90%时，将进水的生活污水换为氨氮质量浓度大于200mg/L的高氨氮废水，其他运行参数不变;当出水氨氮浓度与亚硝酸盐氮质量浓度之比为1:1-1:1.5时，接种厌氧氨氧化颗粒污泥于上流式污泥床USB反应器中，控制接种后反应器内污泥浓度为6000-8000mg/L,当氨氮去除率大于75%时，该反应器启动成功。
序批式SBR反应器的启动：接种短程反硝化污泥，保持反应器内污泥浓度为2000-3000mg/L，进水为人工配置的硝酸盐氮质量浓度为50-100mg/L、C/N为2.0-4.0的硝酸盐废水，碳源选用乙酸钠，每天运行4周期，每周期6h，包括进水、搅拌、沉淀、排水、闲置五个过程，其中搅拌时间控制在200-300min，沉淀时间控制在30-80min，闲置控制在30-80min，排水比为40%-60%，搅拌过程中不控制反应器内溶解氧的质量浓度。当亚硝酸盐积累率大于70%时，接种厌氧氨氧化颗粒污泥，控制接种后反应器内污泥浓度为4000-6000mg/L，进水为人工配置的硝酸盐氮质量浓度为50-100mg/L、氨氮质量浓度为30-80mg/L、C/N为2.0-4.0的废水，碳源选用乙酸钠，每天运行4周期，每周期6h，包括进水、搅拌、沉淀、排水、闲置五个过程，其中搅拌时间控制在200-300min，沉淀时间控制在30-80min，闲置控制在30-80min，排水比为40%-60%，搅拌过程中不控制反应器内溶解氧的质量浓度。当出水总氮去除率大于80%时，该反应器启动成功。
联合运行：
步骤一：高氨氮废水储存箱中氨氮质量浓度大于200mg/L的废水通过第一蠕动泵进入上流式污泥床USB反应器中，间歇曝气设置为每曝气20min停曝气10min，曝气时维持溶解氧浓度为0.5-1.0mg/L，水力停留时间为8-15h，调节第二蠕动泵使出水回流与进水流量之比控制在100%-200%，出水进入中间水箱。
步骤二：中间水箱中的废水与生活污水储存箱中的生活污水分别通过第三蠕动泵和第四蠕动泵以体积比为1:1-1:1.5的比例泵入序批式SBR反应器，每天运行4周期，每周期6h，包括进水、搅拌、沉淀、排水、闲置五个过程，其中搅拌时间控制在200-300min，沉淀时间控制在30-80min，闲置控制在30-80min，排水比为40%-60%，搅拌过程中不控制反应器内溶解氧的质量浓度。
以上所述步骤中蠕动泵、鼓风机、排水阀由自动控制系统进行控制。
本发明技术原理如下：
本发明分为两部分，即短程硝化/厌氧氨氧化部分和DEAMOX部分。短程硝化/厌氧氨氧化部分，高氨氮废水进入上流式污泥床USB反应器，氨氧化细菌将部分氨氮氧化为亚硝酸盐氮，厌氧氨氧化菌将剩余的部分氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气和硝酸盐氮;DEAMOX部分，含有硝酸盐氮的上流式污泥床USB反应器出水和含有氨氮及有机物的生活污水一同进入序批式SBR反应器，反硝化细菌将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气和少量硝酸盐氮，最终实现高氨氮废水和生活污水的同步脱氮。
本发明涉及的利用连续流短程硝化/厌氧氨氧化技术联合DEAMOX处理高氨氮废水和生活污水的装置和方法具有以下优点：
(1)对于处理高氨氮废水，与传统硝化/反硝化工艺相比，短程硝化/厌氧氨氧化技术减少了25%的需氧量和100%外加碳源量。
(2)针对单纯利用短程硝化/厌氧氨氧化技术处理高氨氮废水存在的出水硝酸盐氮过高的问题，该方法提出的后置DEAMOX可有效降低出水硝酸盐氮浓度，且可同步处理生活污水。
(3)充分利用生活污水中的有机物，避免外加碳源，节省了运行成本。
(4)对于DEAMOX过程，只需控制好上流式污泥床USB反应器出水和生活污水的进水的比例及反应时间即可，不须调控pH等，操作、运行简单。