羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷处理城市污水方法

　　申请日2018.01.05

　　公开(公告)日2018.06.08

　　IPC分类号C02F3/30

　　摘要

　　基于羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷处理城市污水的装置与方法属于城市生活污水生物处理领域。生活污水通过进水泵进入同步短程硝化反硝化除磷反应器。在同步短程硝化反硝化除磷反应器中，厌氧搅拌时聚磷菌充分利用原水中的碳源释磷;好氧时通过投加羟胺实现稳定的短程硝化;缺氧条件下，反硝化聚磷菌以亚硝态氮为电子受体吸收水中的磷，将亚硝态氮还原为氮气。此工艺相比于传统的脱氮除磷工艺节约碳源，节约曝气量。

　　权利要求书

　　1.基于羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷处理城市污水的装置，其特征在于,该装置由进水箱(1)，同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)连接而成;首先进水箱(1)通过进水泵(8)和进水阀(9)向同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)进水，同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)的出水由电动排水阀(11)排出;通过排泥阀(10)排泥;

　　所述同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)设有DO传感器(4)，pH传感器(5)和DO/pH测定仪(3)，加药泵(7)，搅拌器(12)，曝气泵(13)，流量计(14)，曝气头(15)，其中DO/pH测定仪(3)与自控平台(6)相连接。

　　2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

　　阶段一：短程硝化的启动

　　1)首先在同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)中接种硝化污泥：在反应器(2)中接种的硝化污泥为城市污水处理厂A2/O处理工艺的二沉池回流污泥，接种后硝化污泥浓度为2000-2500mg/L;

　　2)在常温条件下启动短程硝化，将生活污水由进水箱(1)通过进水泵(8)和进水阀(9)泵入同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)中;

　　3)进水结束后，同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)中的搅拌器(12)开启，缺氧搅拌30-60min，利用进水中的有机碳源反硝化掉上一周期的亚硝态氮或硝态氮;

　　4)缺氧结束后,通过加药泵(7)投加一定量的羟胺，使同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)中的羟胺浓度为2.5-4.5mgHA/L，每天只投加一次;同时曝气泵(13)开启，向反应器(2)内鼓入空气，曝气过程中曝气量通过调节流量计(14)调节使同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)内DO=2-3mg/L，曝气时间90-120min;通过pH传感器(5)将pH信号传给自控平台(6);

　　5)曝气结束后曝气泵(13)关闭，通过排泥阀(10)每周期排泥保证SRT为20-25天;搅拌器(12)关闭，静沉同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)使泥水分离;

　　6)电动排水阀(11)开启，排水;同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)闲置;

　　7)曝气结束后检查同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)出水中亚硝积累率是否达到90%以上;若亚硝积累达到90%且稳定运行7天以上，说明短程硝化启动成功，此时将投加羟胺的频率改为3-5天投加一次;若出水亚硝酸盐积累率未达到90%以上，继续按照原有频率投加羟胺和运行，直至亚硝积累达到90%以上且稳定运行7天以上;

　　阶段二：同步短程硝化反硝化除磷的运行

　　i)向已经成功启动短程硝化的同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)中接种反硝化除磷污泥，使短程硝化污泥和反硝化除磷污泥的体积比为2：1;

　　ii)在常温条件下运行同步短程硝化反硝化除磷反应器(2);生活污水由进水箱(1)通过进水泵(8)和进水阀(9)泵入同步短程硝化反硝化除磷反应器(2);进水结束后，同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)中的搅拌器(12)开启，进行厌氧搅拌30-60min，聚磷菌利用原水中的碳源进行释磷，并合成内碳源;

　　iii)厌氧搅拌结束后，通过加药泵(7)投加一定量的羟胺，使同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)中的羟胺浓度为2.5-4.5mgHA/L，投加频率为3-5天投加一次;同时曝气泵(13)开启，向同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)内曝气，曝气过程中曝气量通过调节流量计(14)调节使反应器(2)内DO=2-3mg/L，曝气时间90-120min，通过pH传感器(5)将pH信号传给自控平台(6);

　　iv)曝气停止后曝气泵(13)关闭，同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)进入到缺氧阶段，缺氧60-90min;反硝化聚磷菌以好氧阶段产生的亚硝态氮为电子受体进行反硝化吸磷;

　　v)缺氧阶段结束后，通过排泥阀(10)每周期排泥保证SRT为20-25天;搅拌器(12)关闭，静置同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)，泥水分离;

　　vi)电动排水阀(11)开启，排水;同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)闲置;

　　vii)系统返回步骤i)进入下一周期。

　　说明书

　　基于羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷处理城市污水的装置与方法

　　技术领域

　　本发明相关的基于羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷处理城市污水的装置与方法，属于污水生物处理领域，尤其适用于C/N较低的城市生活污水脱氮。

　　背景技术

　　近些年，城市污水的脱氮除磷备受关注，城市污水处理厂出水不达标会带来水体富营养化等一系列环境问题，同时存在着处理成本高的问题。传统的脱氮除磷工艺的高能耗主要存在于曝气和碳源消耗的环节上。

　　众所周知，全程硝化反应是在氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的作用下进行的，首先污水中的氨氮在氨氧化菌(AOB)的作用下被氧化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐在亚硝酸氧化菌(NOB)的作用下被氧化为硝态氮。如果将氨氮的氧化仅仅停留在亚硝态氮(短程硝化)，那么就会节省25%的曝气量。羟胺(NH2OH)是短程硝化的中间产物，氨氮在氨单加氧酶(AMO)的作用下氧化为羟胺，继而羟胺在羟胺氧化酶(HAO)的作用下氧化为亚硝酸盐。研究表明投加适量的羟胺可以快速实现运行稳定的短程硝化。

　　在传统的脱氮除磷过程中，存在着反硝化菌和聚磷菌对基质的竞争，反硝化过程需要碳源为电子供体，磷的去除也需要碳源提供足够的能量完成释磷。生活污水往往存在着碳源不足的问题，所以需要外加碳源(甲醇、乙酸钠等)来确保氮磷的达标排放。反硝化除磷技术的应用有效的解决了这一问题，反硝化除磷菌在厌氧条件下，将原水中的碳源转化为内碳源PHA同时进行磷的释放，在缺氧条件下以亚硝态氮或硝态氮为电子受体，利用储存在体内的内碳源进行过分吸磷，同时将亚硝态氮和硝态氮还原为氮气。反硝化除磷实现了“一碳两用”，有效的实现氮磷的同步去除，可以节省50%的碳源，50%的污泥产量。

　　基于羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷的装置与方法是在单级SBR中实现短程硝化和反硝化除磷的耦合。首先利用羟胺实现由全程硝化污泥到短程硝化污泥的快速启动，待短程运行稳定后接种已驯化良好的反硝化除磷污泥，通过反应器厌氧释磷-好氧短程硝化-缺氧反硝化除磷的运行方式实现生活污水的氮磷同步去除。本发明有效解决了反硝化和聚磷菌对于碳源的竞争，同时短程硝化的实现又可以节约曝气能耗，是一种低能耗的污水脱氮除磷工艺。

　　发明内容

　　基于羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷工艺可以有效解决反硝化和除磷菌对碳源的竞争以及节省曝气能耗，本专利提供了一种通过投加羟胺快速启动和稳定维持短程硝化和启动同步短程硝化反硝化除磷的方法和装置，耗时短，效果好，操作简单易行，可以获得较好的氮磷去除效果。本方法可以为同步短程硝化反硝化除磷的工程应用提供参考。

　　基于羟胺实现同步短程硝化反硝化除磷处理城市污水的装置，其特征在于,该装置由进水箱(1)，同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)连接而成;首先进水箱(1)通过进水泵(8)和进水阀(9)向同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)进水，同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)的出水由电动排水阀(11)排出;通过排泥阀(10)排泥;

　　所述同步短程硝化反硝化除磷反应器(2)设有DO传感器(4)，pH传感器(5)和DO/pH测定仪(3)，加药泵(7)，搅拌器(12)，曝气泵(13)，流量计(14)，曝气头(15)，其中DO/pH测定仪(3)与自控平台(6)相连接;

　　应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：