CN102531290B - 一种污泥消化液两级生物脱氮方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种污泥消化液两级生物脱氮方法和装置，包括污泥消化液原水箱、反硝化反应器、自养脱氮反应器、二沉池；污泥消化液原水箱设有溢流管和放空管；反硝化反应器为UASB反应器，设有三相分离器及排气管和出水管；自养脱氮反应器包括缺氧区、好氧区、缺氧生物膜区、好氧区和缺氧生物膜区；缺氧区有搅拌器和搅拌浆；好氧区设有曝气头；缺氧生物膜区填充海绵填料，以及搅拌器和搅拌浆；二沉池设有出水管、污泥回流管、剩余污泥管和出水回流管；污泥消化液原水箱通过进水泵与反硝化反应器进水阀相连；反硝化反应器出水管与自养脱氮反应器进水阀相连；自养脱氮反应器出水阀与二沉池连接管相连；部分出水通过出水回流泵与反硝化反应器连接。

Description

一种污泥消化液两级生物脱氮方法和装置
技术领域
本发明涉及污水生物处理技术领域，尤其涉及一种污泥消化液两级生物脱氮方法和装置。 
背景技术
污泥产甲烷是城市污水厂能量回收的主要形式，在其过程中产生高氨氮污泥消化液，因有机物含量低，碱度不足等，而难以达到高效生物脱氮的目的。污泥消化液氮含量占污水厂总氮含量的15-25%，若不能有效的进行脱氮处理，而直接排至污水厂污水主流区，会使本来碳源短缺的城市污水更加缺少碳源，而使得城市污水厂出水难以达到国家规定的排放标准。 
短程硝化+厌氧氨氧化组合自养脱氮技术的出现为该问题的解决提供了新的思路，部分氨氮通过短程硝化作用，被氧化为亚硝酸盐氮，而后与剩余的氨氮发生厌氧氨氧化反应，从而达到自养脱氮的目的。此工艺无需有机物作为碳源，因此为有机物产甲烷回收能量提供了有利条件；仅有部分氨氮被氧化为亚硝酸盐氮，因此可以降低曝气能耗，节省运行费用；同时此工艺温室气体排放量少，污泥产量少。但污泥消化液厌氧氨氧化处理大都采用SRB反应器或CSTR反应器，出水中硝态氮无法去除，限值了其脱氮效率。 
因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提出一种有效的措施，以解决现有技术中存在的不足。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种污泥消化液两级生物脱氮方法和装置，充分利用污泥消化液中有机碳源去除自养脱氮产生的硝态氮，而后通过短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺在无有机物的条件下去除污泥消化液中的氨氮。 
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种污泥消化液两级生物脱氮装置，包括污泥消化液原水箱（1）、反硝化反应器（2）、自养脱氮反应器（3）、二沉池（4）；所述污泥消化液原水箱（1）设有溢流管（1.1）和放空管（1.2）；所述反硝化反应器（2）为一UASB反应器，设有三相分离器及排气管（2.1）和出水管（2.2）；所述自养脱氮反应器（3）包括5个格室，依次为缺氧区、好氧区、缺氧生物膜区、好氧区和缺氧生物膜区；缺氧区设有搅拌器（3.6）和搅拌浆（3.7）；好氧区设有曝气头（3.8）；缺氧生物膜区填充海绵填料（3.9），同时设有搅拌器和搅拌浆；所述二沉池（4）设有出水管（4.1）、污泥回流管（4.2）、剩余污泥管（4.3）和出水回流管（4.4）； 
污泥消化液原水箱（1）通过进水泵（2.1）与反硝化反应器进水阀（2.2）相连；反硝化反应器出水管（2.4）与自养脱氮反应器进水阀（3.1）相连；自养脱氮反应器出水阀（3.11）与二沉池连接管（3.12）相连；部分出水通过出水回流泵（6）与反硝化反应器（2）连接。
进一步地，所述污泥消化液原水箱（1）为一封闭箱体。 
进一步地，所述自养脱氮反应器（3）为一敞口池体。 
进一步地，所述海绵填料的填充比为10-50%。 
进一步地，所述二沉池（4）为一竖流式沉淀池。 
进一步地，所述反硝化反应器采用有机玻璃制成。 
进一步地，所述反硝化反应器采用钢板或者混凝土制成。 
本发明还提供了一种污泥消化液两级生物脱氮方法，包括： 
将具有反硝化活性的城市污水厂活性污泥，投加至反硝化反应器；
将短程硝化污泥或城市污水厂活性污泥，投加至自养脱氮反应器；
在缺氧生物膜区投加已挂好厌氧氨氧化菌膜的海绵填料；
出水回流量与消化液进水量之比为1:1-1:3，当反硝化反应器出水中COD较高时，增大出水回流量；
自养脱氮反应器污泥回流比控制在30-100%之间，污泥SVI低时，降低污泥回流比；
自养脱氮反应器好氧区与缺氧生物膜区体积比为1:1-8:1，好氧区溶解氧浓度控制在0.3-0.8mg/L，缺氧生物膜区亚硝酸氧氮浓度>2mg/L，降低好氧区溶解氧。
进一步地，海绵填料的填充比为10-50%。 
进一步地，所述反硝化反应器采用有机玻璃制成。 
综上，本发明提供的一种污泥消化液两级生物脱氮方法和装置，具有以下优点： 
1）将反硝化菌与自养菌（氨氧化菌和厌氧氨氧化菌）分开于两个独立的***中，从而避免了异养反硝化菌的快速繁殖对自养脱氮菌群的影响，进而保证***运行的稳定性；
2）充分利用污泥消化液中有限的有机物，进行反硝化作用去除自养脱氮过程中产生硝态氮，从而提高了***的脱氮效果；
3）自养脱氮反应器内分别设置好氧区和缺氧区，从而避免了氧对厌氧氨氧化菌的抑制作用，进而保证厌氧氨氧化菌高活性，提高了***的脱氮效率；
4）污泥消化液中氮通过此工艺的高效去除，降低了城市污水厂主流区氮负荷，可降低出水中的总氮含量，为出水达标提供了保障。
附图说明    
图1是本发明的一种污泥消化液两级生物脱氮装置的结构示意图；
图2是本发明的一种污泥消化液两级生物脱氮方法的流程示意图。
具体实施方式                                                      
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1所示为一种污泥消化液两级生物脱氮装置的结构示意图，包括污泥消化液原水箱1、反硝化反应器2、自养脱氮反应器3、二沉池4、污泥回流泵5、出水回流泵6；所述污泥消化液原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2；所述反硝化反应器2为一UASB反应器，设有三相分离器及排气管2.1和出水管2.2；所述自养脱氮反应器3包括5个格室，依次为缺氧区、好氧区、缺氧生物膜区、好氧区和缺氧生物膜区；缺氧区设有搅拌器3.6和搅拌浆3.7；好氧区设有曝气头3.8；缺氧生物膜区填充海绵填料3.9，同时设有搅拌器和搅拌浆；所述二沉池4设有出水管4.1、污泥回流管4.2、剩余污泥管4.3出水回流管4.4。所述反硝化反应器采用钢板或者混凝土制成。 
具体试验用水取自北京高碑店城市污水厂消化污泥脱水液，其水质如下：COD为110-250mg/L；NH4 +-N为200-400mg/L，NO2 --N≤1.5mg/L，NO3 --N在检测限以下，碱度为1000-1800mg/L，pH为7.0-7.8。反硝化反应器采用有机玻璃制成，反应区内径为8cm，有效体积为8L；自养脱氮反应器中每格室体积为8L，缺氧生物膜区海绵填料填充比为30%。 
参见图2是本发明所述一种污泥消化液两级生物脱氮方法流程图，包括： 
S201，将具有反硝化活性的城市污水厂活性污泥，投加至反硝化反应器；
S202，将短程硝化污泥或城市污水厂活性污泥，投加至自养脱氮反应器；
S203，在缺氧生物膜区投加已挂好厌氧氨氧化菌膜的海绵填料；
S204，出水回流量与消化液进水量之比为1:1-1:3，当反硝化反应器出水中COD较高时，增大出水回流量；
S205，自养脱氮反应器污泥回流比控制在30-100%之间，污泥SVI低时，降低污泥回流比；
S206，自养脱氮反应器好氧区与缺氧生物膜区体积比为1:1-8:1，好氧区溶解氧浓度控制在0.3-0.8mg/L，缺氧生物膜区亚硝酸氧氮浓度>2mg/L，降低好氧区溶解氧。
具体运行操作如下： 
1）启动***：将具有反硝化活性的高碑店污水厂活性污泥，投加至反硝化反应器；将短程硝化污泥，投加至自养脱氮反应器，同时在缺氧生物膜区投加已挂好厌氧氨氧化菌膜的海绵填料，其填充比为30%，出水回流量与消化液进水量之比为1:1；污泥回流比为50%，好氧区溶解氧为0.5mg/L。
2）运行时调节操作如下： 
2.1）出水回流量与消化液进水量之比为1:1-1:3，当反硝化反应器2出水中COD较高时，增大出水回流量；
2.2）自养脱氮反应器污泥回流比控制在30-100%之间，污泥SVI低时，降低污泥回流比；
2.3）自养脱氮反应器好氧区与缺氧生物膜区体积比为1:1-8:1，好氧区溶解氧浓度控制在0.3-0.8mg/L，缺氧生物膜区亚硝酸氧氮浓度>2mg/L，降低好氧区溶解氧；
试验结果表明：运行稳定后，自养脱氮反应器最大氮去除速率约为0.8kgN/m3d，出水NH4 +-N浓度32-75mg/L，出水COD为45-68mg/L。
以上对本发明所提供的一种污泥消化液两级生物脱氮方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (10)

1.一种污泥消化液两级生物脱氮装置，其特征在于，包括污泥消化液原水箱（1）、反硝化反应器（2）、自养脱氮反应器（3）、二沉池（4）；所述污泥消化液原水箱（1）设有溢流管（1.1）和放空管（1.2）；所述反硝化反应器（2）为一UASB反应器，设有三相分离器及排气管（2.1）和出水管（2.2）；所述自养脱氮反应器（3）包括5个格室，依次为缺氧区、好氧区、缺氧生物膜区、好氧区和缺氧生物膜区；缺氧区设有搅拌器（3.6）和搅拌浆（3.7）；好氧区设有曝气头（3.8）；缺氧生物膜区填充海绵填料（3.9），同时设有搅拌器和搅拌浆；所述二沉池（4）设有出水管（4.1）、污泥回流管（4.2）、剩余污泥管（4.3）和出水回流管（4.4）； 
污泥消化液原水箱（1）通过进水泵（2.1）与反硝化反应器进水阀（2.2）相连；反硝化反应器出水管（2.4）与自养脱氮反应器进水阀（3.1）相连；自养脱氮反应器出水阀（3.11）与二沉池连接管（3.12）相连；部分出水通过出水回流泵（6）与反硝化反应器（2）连接。 
2.根据权利要求1所述的污泥消化液两级生物脱氮装置，其特征在于，所述污泥消化液原水箱（1）为一封闭箱体。 
3.根据权利要求2所述的污泥消化液两级生物脱氮装置，其特征在于，所述自养脱氮反应器（3）为一敞口池体。 
4.根据权利要求3所述的污泥消化液两级生物脱氮装置，其特征在于，所述海绵填料的填充比为10-50%。 
5.根据权利要求4所述的污泥消化液两级生物脱氮装置，其特征在于，所述二沉池（4）为一竖流式沉淀池。 
6.根据权利要求1所述的污泥消化液两级生物脱氮装置，其特征在于，所述反硝化反应器采用有机玻璃制成。 
7.根据权利要求1所述的污泥消化液两级生物脱氮装置，其特征在于，所述反硝化反应器采用钢板或者混凝土制成。 
8.一种污泥消化液两级生物脱氮方法，其特征在于，包括：
将具有反硝化活性的城市污水厂活性污泥，投加至反硝化反应器；
将短程硝化污泥或城市污水厂活性污泥，投加至自养脱氮反应器；
在缺氧生物膜区投加已挂好厌氧氨氧化菌膜的海绵填料；
出水回流量与消化液进水量之比为1:1-1:3，当反硝化反应器出水中COD较高时，增大出水回流量；
自养脱氮反应器污泥回流比控制在30-100%之间，污泥SVI低时，降低污泥回流比；
自养脱氮反应器好氧区与缺氧生物膜区体积比为1:1-8:1，好氧区溶解氧浓度控制在0.3-0.8mg/L，缺氧生物膜区亚硝酸氧氮浓度>2mg/L，降低好氧区溶解氧。
9.根据权利要求8所述的污泥消化液两级生物脱氮方法，其特征在于：
海绵填料的填充比为10-50%。
10.根据权利要求8所述的污泥消化液两级生物脱氮方法，其特征在于：
所述反硝化反应器采用有机玻璃制成。
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