CN103058461A - 强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法属于污水处理领域。城市污水首先进入生物吸附反应器,通过活性污泥吸附作用将水中的有机物吸附至活性污泥,而后经中间水箱调节水量后进入SBR反应器,通过低氧曝气与缺氧搅拌交替运行,实现短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮;从而提高污水处理能量回收率,降低污水处理运行能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法,属于污水生物处理技术领域。
背景技术
城市污水中有机物不仅仅是污染物,还可以被看做能量的载体,因为可以通过厌氧发酵产甲烷,将水中的有机物转变为能源物质甲烷。现在城市污水厂应用的传统硝化反硝化生物脱氮工艺,需要利用污水中有机物作为反硝化碳源进行生物脱氮,因此就使得污水中用于产甲烷的有机物量降低。厌氧氨氧化菌的发现使得污水生物脱氮无需有机物,使得污水中有机物尽可能多的用于厌氧发酵产甲烷,从而可以提高城市污水中能量回收率。目前厌氧氨氧化技术的研究与应用主要集中在高氨氮废水处理,而将其应用于城市污水处理的比较少。
普通推流式城市污水脱氮***中,水质水温波动引起反应速率或反应器时间变化,而***的水力停留时间一定,因此可能会出现反应已经结束仍继续曝气的情况而导致能量的浪费,或反应不充分而导致出水水质恶化。SBR反应器在***容积一定时,可通过调整运行时间来控制反应进程,因此可以有效避免过曝气,同时可以稳定出水水质。
发明内容
本发明的目的就是针对现有城市污水处理能耗高、出水稳定性差的问题,提出了一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法和装置,该方法和装置首先将污水中的有机物通过生物吸附作用富集至污泥,再将该污泥厌氧发酵产甲烷提高污水中能量回收率;而后污水通过短程硝化厌氧氨氧化进行自养脱氮。
本发明的目的是通过以下解决方案来解决的:强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮装置,其特征在于:设有城市污水原水箱1、生物吸附反应器2、二沉池3、中间水箱4、SBR反应器5;城市污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2;城市污水原水箱1通过进水泵2.1与生物吸附反应器2进水管相连接;生物吸附反应器2为分为数个格室,按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室,设有空压机2.7、气体流量计2.6、气量调节阀2.5、与曝气头2.3;生物吸附反应器2通过二沉池连接管2.4与二沉池3连接;二沉池3通过污泥回流泵2.2与生物吸附反应器2进水管相连接;二沉池3出水管与中间水箱4连接;中间水箱4设有溢流管4.1和放空管4.2;中间水箱4通过SBR进水泵5.1与SBR反应器5进水管相连接;SBR反应器5设有曝气头5.4、搅拌器5.5、排泥阀5.3和排水阀5.6。
城市污水在此装置中的处理流程为:城市污水与二沉池回流污泥一起进入生物吸附反应器,通过活性污泥吸附作用将水中的有机物吸附至活性污泥,从而达到将水中有机物富集至污泥中的目的;生物吸附反应器出水进入中间水箱进行水质水量调节;中间水箱的污水通过SBR反应器进水泵向SBR反应器进水,在进水期间利用污泥污水中残余的有机物作为碳源,发生反硝化作用将SBR反应器中的硝态氮还原为氮气;而后SBR反应器低氧运行,将部分氨氮转化为NO- 2-N,再以缺氧搅拌运行,通过厌氧氨氧化作用将氨氮和NO- 2-N转化为氮气;随后再次低氧/缺氧交替运行,重复以上作用;最终达到将氮从污水中脱除的目的。
强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法的具体启动与调控步骤如下:
1)启动***:接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器2,使污泥浓度达到1500-4000mg/L;将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥混合后投加至SBR反应器5,使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比值为0.8:1-1.2:1,且使污泥浓度达到3000-6000mg/L;同时向SBR反应器5投加粉末活性炭500-2000mg/L;
2)运行时调节操作如下:
2.1)生物吸附反应器2污泥回流比控制在50-100%;好氧区溶解氧浓度控制在0.5-2.0mg/L;该反应器2的水力停留时间HRT控制在20-60min;污泥龄控制在1-3天;
2.2)SBR反应器5运行方式为,首先进水同时搅拌10-30min,而后为低氧搅拌15-30min与缺氧搅拌10-90min交替,在第一次低氧搅拌时调整曝气量使溶解氧浓度为为0.15-0.3mg/L,而后低氧搅拌时保持曝气量不变;当低氧搅拌时溶解氧浓度上升至0.5mg/L时结束曝气;最后再缺氧搅拌10-90min,然后静止沉淀5-60min,最后通过排水阀排水;
2.3)SBR反应器5,若缺氧搅拌结束时亚硝酸氧氮浓度>0.5mg/L,增加缺氧搅拌时间,直至亚硝酸氧氮浓度<0.5mg/L。
本发明强化污水中能量回收的城市污水自养脱氮方法,与现有传统生物脱氮工艺相比具有以下优势:
1)通过污泥吸附作用将污水中有机物富集,尽可能低利用污水中的有机物产生能源物质甲烷,从而提高污水中能量的回收率。
2)低氧短程硝化与厌氧氨氧化多次交替运行,降低反应器中亚硝酸盐浓度,从而避免了厌氧氨氧化菌活性受到抑制。
3)低氧短程硝化可以实现曝气量的降低,从而降低污水厂能耗。
4)短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮以无机碳做为碳源,同时厌氧氨氧化菌代谢过程中无N2O生成,因此本工艺温室气体排放少。
附图说明
图1为本发明强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮装置的结构示意图。
图中1为城市污水原水箱、2为生物吸附反应器、3为二沉池、4为中间水箱、5为SBR反应器;1.1为溢流管,1.2为放空管;2.1为生物吸附反应器进水泵,2.2为生物吸附反应器回流污泥泵,2.3为曝气头,2.4为二沉池连接管,2.5为气量调节阀,2.6为气体流量计,2.7为空压机;3.1为生物吸附反应器回流污泥管阀门,3.2为排泥管阀门;4.1为溢流管,4.2为放空管;5.1为SBR进水泵,5.2为SBR反应器进水管阀门,5.3为排泥管阀,5.4为曝气头,5.5为搅拌器,5.6为排水阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:如图1所示强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮装置设有城市污水原水箱1、生物吸附反应器2、二沉池3、中间水箱4、SBR反应器5;城市污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2;城市污水原水箱1通过进水泵2.1与生物吸附反应器2进水管相连接;生物吸附反应器2为分为数个格室,按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室,设有空压机2.7、气体流量计2.6、气量调节阀2.5、与曝气头2.3;生物吸附反应器2通过二沉池连接管2.4与二沉池3连接;二沉池3通过污泥回流泵2.2与生物吸附反应器2进水管相连接;二沉池3出水管与中间水箱4连接;中间水箱4设有溢流管4.1和放空管4.2;中间水箱4通过SBR进水泵5.1与SBR反应器5进水管相连接;SBR反应器5设有曝气头5.4、搅拌器5.5、排泥阀5.3和排水阀5.6。
试验采用北京工业大学家属区生活污水作为原水,具体水质如下:COD浓度为110-230mg/L;NH+ 4-N浓度为63-94mg/L,NO- 2-N≤0.5mg/L,NO- 3-N ≤0.5mg/L。试验***如图1所示,各反应器均采用有机玻璃制成,生物吸附反应器有效体积为16L,均分为2个格室;SBR反应器有效容积为12L。
具体运行操作如下:
1)启动***:接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器2,使污泥浓度达到2500mg/L;将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥混合后投加至SBR反应器5,使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比值为0.8:1-1.2:1,且使污泥浓度达到5000mg/L;同时向SBR反应器5投加粉末活性炭500mg/L;
2)运行时调节操作如下:
2.1)生物吸附反应器2污泥回流比控制在50%;好氧区溶解氧浓度控制在0.5-2.0mg/L;该反应器2的水力停留时间HRT控制在60min;污泥龄控制在2-3天;
2.2)SBR反应器5运行方式为,首先进水同时搅拌10min,而后为低氧搅拌15min与缺氧搅拌90min交替,在第一次低氧搅拌时调整曝气量使溶解氧浓度为为0.15-0.3mg/L,而后低氧搅拌时保持曝气量不变;当低氧搅拌时溶解氧浓度上升至0.5mg/L时结束曝气;最后再缺氧搅拌90min,然后静止沉淀30min,最后通过排水阀排水;
2.3)SBR反应器5,若缺氧搅拌结束时亚硝酸氧氮浓度>0.5mg/L,增加缺氧搅拌时间,直至亚硝酸氧氮浓度<0.5mg/L。
试验结果表明:运行稳定后,生物吸附反应器出水COD浓度为40-60mg/L, NH+ 4-N浓度45-78mg/L,NO- 2-N浓度为0.1-3.0mg/L, NO-3-N浓度0.1-1.5mg/L;短程硝化厌氧氨氧化反应器出水COD浓度为35-65mg/L, NH+ 4-N浓度1-11mg/L,NO- 2-N浓度为0-1.5mg/L, NO-3-N浓度1.0-6.5mg/L,TN低于15mg/L。
Claims (1)
1.一种强化能量回收的城市污水短程硝化+厌氧氨氧化脱氮方法,其特征在于,应用如下装置:设有城市污水原水箱(1)、生物吸附反应器(2)、二沉池(3)、中间水箱(4)、SBR反应器(5);城市污水原水箱(1)设有溢流管(1.1)和放空管(1.2);城市污水原水箱(1)通过进水泵(2.1)与生物吸附反应器(2)进水管相连接;生物吸附反应器(2)为分为数个格室,按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室,设有空压机(2.7)、气体流量计(2.6)、气量调节阀(2.5)、与曝气头(2.3);生物吸附反应器(2)通过二沉池连接管(2.4)与二沉池(3)连接;二沉池(3)通过污泥回流泵(2.2)与生物吸附反应器(2)进水管相连接;二沉池(3)出水管与中间水箱(4)连接;中间水箱(4)设有溢流管(4.1)和放空管(4.2);中间水箱(4)通过SBR进水泵(5.1)与SBR反应器(5)进水管相连接;SBR反应器(5)设有曝气头(5.4)、搅拌器(5.5)、排泥阀(5.3)和排水阀(5.6);
方法的步骤为:
1)启动***:接种城市污水厂活性污泥投加至生物吸附反应器(2),使污泥浓度达到1500-4000mg/L;将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥混合后投加至SBR反应器(5),使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比值为0.8:1-1.2:1,且使污泥浓度达到3000-6000mg/L;同时向SBR反应器(5)投加粉末活性炭500-2000mg/L;
2)运行时调节操作如下:
2.1)生物吸附反应器(2)污泥回流比控制在50-100%;好氧区溶解氧浓度控制在0.5-2.0mg/L;该反应器(2)的水力停留时间HRT控制在20-60min;污泥龄控制在1-3天;
2.2)SBR反应器(5)运行方式为,首先进水同时搅拌10-30min,而后为低氧搅拌15-30min与缺氧搅拌10-90min交替,在第一次低氧搅拌时调整曝气量使溶解氧浓度为为0.15-0.3mg/L,而后低氧搅拌时保持曝气量不变;当低氧搅拌时溶解氧浓度上升至0.5mg/L时结束曝气;最后再缺氧搅拌10-90min,然后静止沉淀5-60min,最后通过排水阀排水;
2.3)SBR反应器(5),若缺氧搅拌结束时亚硝酸氧氮浓度>0.5mg/L,增加缺氧搅拌时间,直至亚硝酸氧氮浓度<0.5mg/L。
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