申请日2015.01.01
公开(公告)日2016.03.09
IPC分类号C02F9/14; C02F11/04; C02F11/00
摘要
一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的装置和方法属于城市污水生物处理领域。装置包括反硝化除磷脱氮反应器AAO、硝化反应器BAF和剩余污泥发酵反应器SBR。剩余污泥发酵液的城市污水进入AAO反应器的厌氧区，然后混合液进入AAO反应器缺氧区，随后混合液进入AAO反应器好氧区进行微曝气完成剩余磷的吸收及吹脱氮气;出水排入BAF反应器发生硝化作用，去除原水中氨氮;BAF反应器出水一部分排放，一部分回流至AAO反应器缺氧区进行反硝化除磷脱氮;二沉池一部分污泥回流至AAO反应器厌氧区，一部分回流至剩余污泥发酵反应器SBR中。本发明解决了城市污水C/N比低的问题，减少剩余污泥产量，节约了费用，实现了氮磷同步深度去除。
权利要求书
1.一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的方法，所用装置主要包括原水水箱(1)、AAO反应器(2)、沉淀池(3)、中间水箱(4)、BAF反应器(5)、SBR反应器(6)，其特征在于：所述原水水箱(1)通过第一进水泵(7)与AAO反应器(2)的厌氧区(8)连接;所述厌氧区(8)与缺氧区(9)连接;所述缺氧区(9)与好氧区(10)连接;所述AAO反应器(2)的厌氧区(8)：缺氧区(9)：好氧区(10)的容积比为3:5:1;所述好氧区(10)与沉淀池(3)连接;所述沉淀池(3)与中间水箱(4)连接;所述中间水箱(4)通过第二进水泵(12)与BAF反应器(5)连接;所述BAF反应器(5)出水通过回流泵(15)与AAO反应器(2)的缺氧区(9)第一格室连接;所述沉淀池(3)底部泥出口通过第一污泥泵(16)与AAO反应器(2)的厌氧区(8)第一格室连接;所述沉淀池(3)底部泥出口通过第二污泥泵(19)与储泥罐(20)连接;所述储泥罐(20)通过第三污泥泵(21)与SBR反应器(6)连接;碱液箱(23)通过进液泵(22)与SBR反应器(6)连接;所述SBR反应器(6)通过第四污泥泵(24)与原水水箱(1)连接;
所述AAO反应器(2)的厌氧区(8)及缺氧区(9)内均设有第一搅拌器(11)，好氧区(10)内设有曝气头(14)，通过气泵(13)提供氧气;
所述BAF反应器(5)内设有填料，填充比40～50%，硝化菌以固定膜的形态生长于活性生物填料上，通过气泵(13)提供氧气;
所述SBR反应器(6)内设有第二搅拌器(6.1)、pH计(6.2)、温控装置(6.3);其特征在于，包括以下内容：
1)系统启动连续运行后，通过第四污泥 泵(24)将上一周期SBR反应器(6)的剩余污泥发酵混合液投加到原水水箱(1)中并搅拌均匀，使AAO反应器(2)进水COD维持在280～320mg/L，然后原水经第一进水泵(7)与来自沉淀池(3)经第一污泥泵(16)送来的回流污泥一同进入AAO反应器(2)的厌氧区(8)首端，污泥回流比80～120%，同时开启第一搅拌器(11)，进行厌氧搅拌，厌氧HRT为1.5～2h;
2)然后混合液从厌氧区(8)末端流入缺氧区(9)首端，同时注入来自BAF反应器(5)经回流泵(15)送来的硝化液，回流比300～400%， 利用第一搅拌器(11)缺氧搅拌，缺氧HRT为4.8～5.4h;
3)随后混合液从缺氧区(9)末端进入好氧区(10)，开启气泵(13)，通过曝气头(14)进行曝气，控制DO为2～3mg/L，好氧HRT为0.8～1.0h;
4)接着混合液从好氧区(10)进入沉淀池(3)进行泥水分离后，上清液流入中间水箱(4)后经第二进水泵(12)进入BAF反应器(5)，然后沉淀池(3)中的污泥经第一污泥泵(16)回流至AAO反应器(2)的厌氧区(8)首端，回流比80～120%，一部分剩余污泥经第二污泥泵(19)送入储泥罐(20)中，另一部分剩余污泥经第一排放口(17)排放，控制AAO反应器(2)的污泥龄在10～15d;
5)BAF反应器(5)内设有填料，填充比40～50%，硝化菌以固定膜的形态生长于活性生物填料上，中间水箱(4)中的上清液经第二进水泵(12)注入BAF反应器(5)，通过气泵(13)提供氧气，控制DO在6～8mg/L，然后BAF反应器(5)出水一部分按回流比300～400%经回流泵(15)回流至AAO反应器(2)的缺氧区(9)首端，另外一部分经第二排放口(18)排放;
6)启动第三污泥泵(21)，将储泥罐(20)中的剩余污泥抽入SBR反应器(6)中，同时开启进液泵(22)，将配置好的浓度为1mol/L～2mol/L的NaOH溶液从碱液箱(23)中泵入SBR反应器(6)中，启动第二搅拌器(6.1)进行厌氧搅拌，同时通过温控装置(6.3)保持SBR反应器(6)的温度为20～30℃，通过pH计(6.2)监测SBR反应器(6)中的pH维持在9～10，设定SBR反应器(6)内第二搅拌器(6.1)一直运行，污泥浓度为8000～10000mg/L，污泥停留时间5～10d，每天通过第三污泥泵(21)进泥一次，进泥比为0.2～0.3，通过第四污泥泵(24)排出剩余污泥厌氧发酵混合液一次，排泥量等于进泥量。
说明书
一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的装置和方法，属于城市污水生物处理技术领域。
背景技术
随着人们饮食习惯的改变，城市污水的组成与比例也逐渐发生变化，低C/N比城市污水越来越普遍，目前，我国大多数污水处理厂都面临着原水碳源不足的问题，严重影响污水处理厂的处理效果。如果大量加入外加碳源，如乙酸钠等，会带来巨大的运行费用。
污水处理厂在污水处理过程中，会产生大量的剩余污泥，如果将剩余污泥进行厌氧发酵产生可利用的有效碳源，直接投加到城市污水中，可从根本上解决城市污水C/N比低的问题，同时解决了剩余污泥的处理问题。
本发明将剩余污泥厌氧发酵技术与双污泥反硝化除磷脱氮技术耦合，一方面利用厌氧发酵将剩余污泥中的大分子物质转化为可利用的有效碳源，为反硝化除磷脱氮提供了碳源，另一方面直接减少了剩余污泥的产生量，在降低运行费用的基础上，提高了系统脱氮除磷效率，是一种符合我可持续发展的绿色工艺，具有非常大的潜在应用价值与实际意义。
发明内容
本发明针对城市污水C/N比低的问题，在不投加外碳源的基础上，提出了一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的装置和方法，节约了运行成本，减少了剩余污泥的产生量，实现了氮磷污染物的同步深度去除。
本发明提供的是一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的装置和方法，所用装置主要包括原水水箱(1)、AAO反应器(2)、沉淀池(3)、中间水箱(4)、BAF反应器(5)、SBR反应器(6)，其特征在于：所述原水水箱(1)通过第一进水泵(7)与AAO反应器(2)的厌氧区(8)连接;所述厌氧区(8)与缺氧区(9)连接;所述缺氧区(9)与好氧区(10)连接; 所述AAO反应器(2)的厌氧区(8)：缺氧区(9)：好氧区(10)的容积比为3:5:1;所述好氧区(10)与沉淀池(3)连接;所述沉淀池(3)与中间水箱(4)连接;所述中间水箱(4)通过第二进水泵(12)与BAF反应器(5)连接;所述BAF反应器(5)出水通过回流泵(15)与AAO反应器(2)的缺氧区(9)第一格室连接;所述沉淀池(3)底部泥出口通过第一污泥泵(16)与AAO反应器(2)的厌氧区(8)第一格室连接;所述沉淀池(3)底部泥出口通过第二污泥泵(19)与储泥罐(20)连接;所述储泥罐(20)通过第三污泥泵(21)与SBR反应器(6)连接;所述碱液箱(23)通过进液泵(22)与SBR反应器(6)连接;所述SBR反应器(6)通过第四污泥泵(24)与原水水箱(1)连接;
所述AAO反应器(2)的厌氧区(8)及缺氧区(9)内均设有第一搅拌器(11)，好氧区(10)内设有曝气头(14)，通过气泵(13)提供氧气;
所述BAF反应器(5)内设有填料，填充比40～50%，硝化菌以固定膜的形态生长于活性生物填料上，通过气泵(13)提供氧气;
所述SBR反应器(6)内设有第二搅拌器(6.1)、pH计(6.2)、温控装置(6.3)。
本发明提供的是一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的方法，该方法主要包括以下步骤：
1)系统启动连续运行后，通过第四污泥泵(24)将上一周期SBR反应器(6)的剩余污泥发酵混合液投加到原水水箱(1)中并搅拌均匀，使AAO反应器(2)进水COD维持在280～320mg/L，然后原水经第一进水泵(7)与来自沉淀池(3)经第一污泥泵(16)送来的回流污泥一同进入AAO反应器(2)的厌氧区(8)首端，污泥回流比80～120%，同时开启第一搅拌器(11)，进行厌氧搅拌，厌氧HRT为1.5～2h，聚磷菌利用原水及剩余污泥发酵液中的碳源厌氧释磷，同时储存PAH，此阶段大部分COD被去除;
2)然后混合液从厌氧区(8)末端流入缺氧区(9)首端，同时注入来自BAF反应器(5)经回流泵(15)送来的硝化液，回流比300～400%，利用第 一搅拌器(11)缺氧搅拌，缺氧HRT为4.8～5.4h，DPAOS以回流的硝态氮为电子受体，体内储存的PHA为电子供体反硝化除磷脱氮，此阶段大部分硝态氮和磷被去除;
3)随后混合液从缺氧区(9)末端进入好氧区(10)，开启气泵(13)，通过曝气头(14)进行曝气，控制DO为2～3mg/L，好氧HRT为0.8～1.0h，完成缺氧区(9)剩余磷的吸收及吹脱氮气;
4)接着混合液从好氧区(10)进入沉淀池(3)进行泥水分离后，上清液流入中间水箱(4)后经第二进水泵(12)进入BAF反应器(5)，然后沉淀池(3)中的污泥经第一污泥泵(16)回流至AAO反应器(2)的厌氧区(8)首端，回流比80～120%，一部分剩余污泥经第二污泥泵(19)送入储泥罐(20)中，另一部分剩余污泥经第一排放口(17)排放，控制AAO反应器(2)的污泥龄在10～15d;
5)BAF反应器(5)内设有填料，填充比40～50%，硝化菌以固定膜的形态生长于活性生物填料上，中间水箱(4)中的上清液经第二进水泵(12)注入BAF反应器(5)，通过气泵(13)提供氧气，控制DO在6～8mg/L，然后BAF反应器(5)出水一部分按回流比300～400%经回流泵(15)回流至AAO反应器(2)的缺氧区(9)首端，另外一部分经第二排放口(18)排放，此过程硝化菌将原水中的氨氮转化为硝态氮;
6)启动第三污泥泵(21)，将储泥罐(20)中的剩余污泥抽入SBR反应器(6)中，同时开启进液泵(22)，将配置好的浓度为1mol/L～2mol/L的NaOH溶液从碱液箱(23)中泵入SBR反应器(6)中，启动第二搅拌器(6.1)进行厌氧搅拌，同时通过温控装置(6.3)保持SBR反应器(6)的温度为20～30℃，通过pH计(6.2)监测SBR反应器(6)中的pH维持在9～10，设定SBR反应器(6)内第二搅拌器(6.1)一直运行，污泥浓度为8000～10000mg/L，污泥停留时间5～10d，每天通过第三污泥泵(21)进泥一次，进泥比为0.2～0.3，通过第四污泥泵(24)排出剩余污泥厌氧发酵混合液一次，排泥量等于进泥量。
本发明提供的是一种剩余污泥发酵耦合双污泥反硝化除磷脱氮的装置和方法，具有以下几个优点：
1)反硝化除磷实现“一碳两用”，节省碳源，适合低C/N比生活污水。
2)创造聚磷菌和硝化菌各自的最佳生长环境，解决泥龄矛盾。
3)剩余污泥厌氧发酵，为城市污水提供有效碳源，减少外加碳源的使用量，节约运行成本。
4)聚磷污泥为颗粒污泥，沉降性能好，泥水分离效果好。
5)剩余污泥厌氧发酵减少了剩余污泥的处理量，降低成本。
6)污泥产率低，系统稳定性好，运行管理方便，能耗低、效率高。