技术领域
[0001] 本
发明属于污
水生物处理技术领域,具体涉及一种两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮工艺处理低
碳源城市污水的装置及应用方法,具备高效、节能、深度脱氮、
污泥减量的特点,适用于新建城市污
水处理厂等技术领域。
背景技术
[0002] 当今
污水处理领域“重水轻泥”的现象普遍存在而大量剩余污泥的产生很容易造成污泥的二次污染,以及处理成本的增加。因此我们在开发新工艺的时候,不仅要做到污水的深度处理,而且尽量要做到污泥的减量化和资源化利用。
[0003] 厌
氧氨氧化的出现让自养脱氮成为了可能但作为其重要底物之一的亚硝能否稳定获取成为了限制其大面积推广使用的限制性因素。亚硝主要来自于短程硝化以及短程反硝化,短程硝化较短程反硝化不仅可以节约约25%的曝气量,而且还可以节省反硝化所需要的碳源。
[0004] 污水处理过程中氮和磷的去除成为污水处理领域的核心主题,不仅是因为氮和磷的超标很容易引起
水体的富营养化,而且相对有机物的去除氮磷更难去除。污水厂通过投加
铁盐和
铝盐磷很容易就可以去除但是氮的去除大部分是通过反硝化去除。因此研究如何稳定高效深度的脱氮成为了当今污水处理领域的主题。
[0005] 本工艺旨在使厌氧氨氧化最大化的在连续流重发挥其深度脱氮的作用。而两段式的连续流工艺不仅具有双污泥龄的优势,而且由于前段的部分短程可以持续不断的为后段提供亚硝。与此同时由于前段A/O部分短程在高负荷低污泥龄条件下运行每天都会产生大量的剩余污泥。并且产生的污泥具有较好的短程效果。因此可以直接投加到后段的固定床多级A/O自养脱氮反应器中,不仅可以做到污泥的减量化以及资源化利用,而且通过短程污泥的投加可以更好的维持后段的自养脱氮大大的降低后段的运行难度。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提出两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮装置和方法最大化的发挥厌氧氨氧化在连续流中深度脱氮的作用,处理低碳氮比的城市污水。降低自养脱氮工艺的运行难度降低剩余污泥的产生。
[0007] 本发明是一种基于短程硝化厌氧氨氧化深度脱氮的装置及方法,所用的装置主要包括
原水水箱(1)、A/O部分短程反应器(2)、中间水箱(3)、固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)、二沉池(4.6),其特征在于所述原水水箱(1)通过进水
泵(1.4)与A/O部分短程反应器(2)的缺氧区(2.1)连接;所述的缺氧区(2.1)与好氧区(2.2)连接;所述的缺氧区设有搅拌器(2.12)好氧区(2.2)内设有曝气头(2.3),通过曝气泵(2.8)提供氧气;所述的A/O部分短程反应器的缺氧区(2.1)与好氧区(2.2)容积比为1:3;所述的A/O部分短程反应器的污泥排放通过好氧区最后一格
阀门(2.8)排放;所述的中间水箱(3)与二沉池(2.9)连接;所述的中间水箱(3)通过进水泵(3.3)与固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)连接;所述固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)的自养脱氮区(4.1)内设有搅拌器(4.11),好氧区(4.2)以及氮气吹脱区(4.3)内设有曝气头(4.4),通过曝气泵(4.7)提供氧气。所述的固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)的自养脱氮区(4.1)与好氧区(4.2)以及氮气吹脱区(4.3)的容积比为4:2:4:1:2:1;
[0008] 基于本发明的实验装置,处理城市污水的具体操作流程为:
[0009] 一、接种污泥阶段
[0010] 接种城市污水处理厂的二沉池回流污泥于A/O部分短程反应器中,控制污泥浓度MLSS为2500-3500mg/L,以实际生活污水作为处理对象,污泥回流比为100%,好氧反应区的DO按照水流方向第一格好氧格控制为:1-3mg/L,第二格控制为0.8-1mg/L,最后一格DO使其小于0.5mg/L。
水力停留时间设计为缺氧区为45-60min,好氧区为135-180min。污泥龄HRT设计为4-6d,较短的HRT保证了较高的进水负荷以及出水较高的剩余氨氮。较短的污泥龄保证了对亚
硝酸盐氧化菌的淘洗。当A/O部分短程反应器(2)出水亚硝大于10mg/L时通过调节
转子流量计将三个曝气格的溶解氧分别控制为:第一格1-1.5mg/L,第二格0.8-1mg/L第三格小于0.1mg/L。同时在污泥龄4-6d范围内提高污泥龄为6d。当沉淀区出水亚硝浓度在7-10mg/L,硝氮浓度小于1mg/L亚硝积累率稳定在85-95%,并稳定运行20天以上时,说明A/O部分短程反应器启动成功。
[0011] 接种亚硝积累率不小于90%的短程污泥于固定床多级A/O自养脱氮反应器中。控制污泥浓度为1000-2000mg/L,同时将接种厌氧氨氧化
生物膜的聚乙烯填料投加在固定床多级A/O自养脱氮反应器中的自养脱氮区,填充比为20-25%,进水为启动成功的前段A/O部分短程反应器的出水,污泥回流比为100%,水力停留时间HRT控制为8-12h,并将前段A/O部分短程反应器内的剩余污泥经沉淀后撇去上清液,将沉淀后的污泥放入到后段维持后段固定床多级A/O自养脱氮反应器的自养脱氮,后段污泥龄维持在50-60天。控制好氧区溶解氧为0.5-1mg/L。同时根据沉淀区出水的 的生成量控制好氧区内溶解氧,总的水力停留时间HRT以及污泥龄。当出水氨氮大于5mg/L时,在0.5-1mg/L范围内加大好氧区的溶解氧至0.8-1mg/L,并在8-12h范围内提高HRT为10-12h。当出水硝氮大于8mg/L时在0.5-1mg/L范围内降低好氧区溶解氧至0.5-0.8mg/L。污泥龄在50-60天范围内降低污泥龄至50-55d。启动过程中当出水中的 浓度小于5mg/L,TN浓度小于15mg/L,且出水效果维持长达60天以上时,则说明固定床多级A/O自养脱氮反应器启动成功;
[0012] 二、稳定运行阶段
[0013] 当连续流A/O部分短程反应器和固定床多级A/O自养脱氮反应器都启动完成后,将两个反应器连接起来构建一种基于连续流两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮工艺,以城市污水为处理对象进行长期稳定运行,实时监控曝气区内部溶解氧和进出水质,根据最终出水的 浓度调节反应器系统的运行。当最终出水大于5mg/L时在0.5-1mg/L范围内增加固定床多级A/O自养脱氮反应器内DO浓度,并将其维持在0.8mg/L-1mg/L,同时在8-12h的范围内,提高HRT为10-12h。当最终出水大于8mg/L时在0.5-1mg/L范围内降低复合式固定生物膜-
活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度,将其维持在0.5-0.8mg/L同时污泥龄在50-60天范围内降低污泥龄至50d。当出水氨氮大于5mg/L且出水硝氮大于8mg/L时,在0.5-1mg/L范围内加大好氧区的溶解氧至0.8-1mg/L并且在污泥龄50-60天范围内降低污泥龄至50d;当出水中的浓度小于3mg/L,TN浓度小于10mg/L,且出水效果维持长达100d以上时,则说明装置实现长期的稳定运行。
[0014] 两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮装置的具体特征如下:
[0015] 1)污水进入A/O部分短程反应器的缺氧区,在缺氧区利用进水的有机物进行反硝化和聚磷菌的释磷,随后进入好氧区并分别控制后两格曝气格的DO使得整体处于梯度降低的趋势,第一格好氧格控制为:1-3mg/L,第二格控制为0.8-1mg/L,最后一格DO使其小于0.5mg/L,这样不仅强化了第一格在高溶解氧条件下对有机物的去除而且强化了后两格的同步硝化反硝化以及在较低污泥龄条件下对亚硝酸盐氧化菌的淘洗;
[0016] 2)上述的A/O部分短程反应器的污泥排放在其好氧格最后一格排放,污泥龄控制在4-5d。并将前端A/O部分短程反应器内每天产生的剩余短程污泥放入后段自养脱氮反应来实现持续的生物强化,维持后段部分短程的稳定,不仅可以实现污泥的减量化以及资源化而且这也大大降低了后段自养脱氮的操作难度。
[0017] 本发明涉及的两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮工艺处理低碳源城市污水的装置及应用方法,与
现有技术相比,具有以下优点:
[0018] (1)前段的A/O部分短程反应器不仅可以去除部分总氮而且还可以持续不断为后段提供亚硝以及短程污泥。通过将短程污泥投机到后段这也做到污泥的减量化以及资源化利用。这样也降低了后段自养脱氮系统的难度,彰显两段式反应器的优势。
[0019] (2)厌氧氨氧化工艺的应用不仅可以提高脱氮效率降低了污泥产量,节约污泥处理成本而且使其在低C/N的条件下依然可以完成深度脱氮。
[0020] (3)两段反应器相比于一体化反应器不仅具有双污泥龄的优势而且大大降低的运行难度,前段A/O部分短程反应器在低污泥龄条件下强化了对亚硝酸盐氧化菌的淘洗。后段自养脱氮反应器在较长污泥龄条件下运行保证厌氧氨氧化细菌等自养菌的持留。
附图说明
[0021] 图1为本发明中两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮装置的示意图。
[0022] 其中1表示城市污水原水箱、2表示A/O部分短程反应器、3表示中间水箱、4表示固定床多级A/O自养脱氮反应器、1.1表示原水箱进水管、1.2表示溢
流管、1.3表示原水箱放空管、1.4表示进水泵、2.1表示缺氧反应区、2.2表示好氧反应区、2.3表示曝气头、2.4
控制阀、2.5表示转子流量计、2.6表示空气
压缩机、2.7表示污泥回流泵、2.8表示剩余污泥排放阀、
2.9二沉池、2.10表示污泥回流控制阀、2.11二沉池放空阀、2.12表示搅拌器、2.13表示DO/PH
传感器2.14表示WTW主机、2.15表示储泥杯、3.1中间水箱溢流管、3.2表示中间水箱放空阀、3.3表示后段进水泵4.1表示自养脱氮反应区、4.2表示好氧反应区、4.3表示氮气吹脱区、4.4表示曝气头、4.5表示污泥回流泵、4.6表示二沉池、4.7表示空气压缩机、4.8表示转子流量计、4.9WTW主机、4.10表示DO/PH传感器、4.11表示搅拌器、4.12出水管、4.13表示二沉池放空阀、4.14污泥回流控制阀、4.15聚乙烯填料。
具体实施方式
[0023] 本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
[0024] 具体实施方式一:结合图1所示,本
实施例涉及两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮装置,其特征在于工艺主体由主要包括原水水箱(1)、A/O部分短程反应器(2)、中间水箱(3)、固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)、二沉池(4.6),其特征在于所述原水水箱(1)通过进水泵(1.4)与A/O部分短程反应器(2)的缺氧区(2.1)连接;所述的缺氧区(2.1)与好氧区(2.2)连接;所述的缺氧区设有搅拌器(2.12)好氧区(2.2)内设有曝气头(2.3),通过曝气泵(2.8)提供氧气;所述的A/O部分短程反应器的缺氧区(2.1)与好氧区(2.2)容积比为1:3;所述的A/O部分短程反应器的污泥排放通过好氧区最后一格阀门(2.8)排放;所述的中间水箱(3)与二沉池(2.9)连接;所述的中间水箱(3)通过进水泵(3.3)与固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)连接;所述固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)的自养脱氮区(4.1)内设有搅拌器(4.11),好氧区(4.2)以及氮气吹脱区(4.3)内设有曝气头(4.4),通过曝气泵(4.7)提供氧气。所述的固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)的自养脱氮区(4.1)与好氧区(4.2)以及氮气吹脱区(4.3)的容积比为4:2:4:1:2:1;
[0025] 具体实施方式二:本实施方式涉及一种两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮装置的应用方法,按以下步骤进行:
[0026] 一、接种污泥阶段
[0027] 接种城市污水处理厂的二沉池回流污泥于A/O部分短程反应器中,控制污泥浓度MLSS为2500-3500mg/L,以实际生活污水作为处理对象,污泥回流比为100%,好氧反应区的DO按照水流方向第一格好氧格控制为:1-3mg/L,第二格控制为0.8-1mg/L,最后一格DO使其小于0.5mg/L。水力停留时间设计为缺氧区为45-60min,好氧区为135-180min。污泥龄HRT设计为4-6d,较短的HRT保证了较高的进水负荷以及出水较高的剩余氨氮。较短的污泥龄保证了对亚硝酸盐氧化菌的淘洗。当前段出水亚硝大于10mg/L时通过调节转子流量计将三个曝气格的溶解氧分别控制为:第一格1-1.5mg/L,第二格0.8-1mg/L第三格小于0.1mg/L。同时在污泥龄4-6d范围内提高污泥龄为6d。当沉淀区出水亚硝浓度在7-10mg/L,硝氮浓度小于1mg/L亚硝积累率稳定在85-95%,并稳定运行20天以上时,说明A/O部分短程反应器启动成功。
[0028] 接种亚硝积累率不小于90%的短程污泥于固定床多级A/O自养脱氮反应器中。控制污泥浓度为1000-2000mg/L,同时将接种厌氧氨氧化生物膜的聚乙烯填料投加在固定床多级A/O自养脱氮反应器中的自养脱氮区,填充比为20-25%,进水为启动成功的前段A/O部分短程反应器的出水,污泥回流比为100%,水力停留时间HRT控制为8-12h,并将前段A/O部分短程反应器内的剩余污泥经沉淀后撇去上清液,将沉淀后的污泥放入到后段维持后段固定床多级A/O自养脱氮反应器的自养脱氮,后段污泥龄维持在50-60天。控制好氧区溶解氧为0.5-1mg/L。同时根据沉淀区出水的 的生成量控制好氧区内溶解氧,总的水力停留时间HRT以及污泥龄。当出水氨氮大于5mg/L时,在0.5-1mg/L范围内加大好氧区的溶解氧至0.8-1mg/L,并在8-12h范围内提高HRT为10-12h。当出水硝氮大于8mg/L时在0.5-1mg/L范围内降低好氧区溶解氧至0.5-0.8mg/L。污泥龄在50-60天范围内降低污泥龄至50-55d。启动过程中当出水中的 浓度小于5mg/L,TN浓度小于15mg/L,且出水效果维持长达60天以上时,则说明固定床多级A/O自养脱氮反应器启动成功;
[0029] 二、稳定运行阶段
[0030] 当连续流A/O部分短程反应器和固定床多级A/O自养脱氮反应器都启动完成后,将两个反应器连接起来构建一种基于连续流两段式A/O部分短程串联固定床多级A/O自养脱氮工艺,以城市污水为处理对象进行长期稳定运行,实时监控曝气区内部溶解氧和进出水质,根据最终出水的 浓度调节反应器系统的运行。当最终出水大于5mg/L时在0.5-1mg/L范围内增加固定床多级A/O自养脱氮反应器内DO浓度,并将其维持在0.8mg/L-1mg/L,同时在8-12h的范围内,提高HRT为10-12h。当最终出水大于8mg/L时在0.5-1mg/L范围内降低复合式固定生物膜-活性污泥自养脱氮反应器好氧反应区内DO浓度,将其维持在0.5-0.8mg/L同时污泥龄在50-60天范围内降低污泥龄至50d。当出水氨氮大于5mg/L且出水硝氮大于8mg/L时,在0.5-1mg/L范围内加大好氧区的溶解氧至0.8-1mg/L并且在污泥龄50-60天范围内降低污泥龄至50d;当出水中的浓度小于3mg/L,TN浓度小于10mg/L,且出水效果维持长达100d以上时,则说明装置实现长期的稳定运行。
[0031] 试验期间采用某家属区
化粪池的生活污水作为原水,具体水质如下:COD浓度为120-340mg/L,氨氮浓度为50.6-74.5mg/L,亚硝浓度低于1mg/L,硝态氮浓度为0.1-1.05mg/L,磷浓度为4.7-6.5mg/L,C/P比约为40.36,C/N比约为3.0。实验装置如图一所示,各反应器均采用有机玻璃制作,A/O部分短程反应器(2)共4个格室有效容积为16L,中间水箱(3)有效容积为100L,固定床多级A/O自养脱氮反应器(4)有效容积为45L。利用带有连通管的隔板将A/O部分短程反应器与固定床多级A/O自养脱氮反应器分别分为4个格室和8个格室,根据进水氨氮浓度变化调整水力停留时间、DO浓度和污泥龄以及前段剩余污泥投加量。沉淀区均采用竖流式
沉淀池,由有机玻璃组成上部沉淀区呈圆柱形污泥漏斗为截头倒锥体,倾
角为
60℃,采用中心进水、周边三角堰出水方式,有效容积分别为15L和30L。
[0032] 实验结果表明:运行稳定后,出水COD浓度为32-48.6mg/L,出水 浓度为0.20-3.08mg/L,出水 浓度为5-9.2mg/L,出水 浓度为1.02-4.08mg/L,
出水TN浓度为8-14.3mg/L,出水总氮稳定达到一级A排放标准要求。
[0033] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明,便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明,不能认为本发明的具体实施方式只限于这些,因此该领域技术人员对本发明所做的简单的改进都在本发明保护范围之内。