CN108862588A

CN108862588A - 连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷sbbr工艺

Info

Publication number: CN108862588A
Application number: CN201810798812.3A
Authority: CN
Inventors: 彭永臻; 王�琦; 赵骥; 李夕耀
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2018-11-23

Abstract

连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR工艺属于污水生物处理领域，装置包括原水水箱、一体化厌氧氨氧化反硝化除磷反应器、调节水箱、连续流短程硝化反应器、出水水箱；城市污水分别进入一体化厌氧氨氧化反硝化除磷反应器和短程硝化反应器。在一体化厌氧氨氧化反硝化除磷反应器中，聚磷菌充分利用原水中的有机碳源厌氧释磷。在短程硝化反应器中，氨氧化菌将原水中的NH₄ ⁺‑N转变为NO₂ ^‑‑N,连续流短程硝化反应器的出水经中间水箱调节水量后进入一体化厌氧氨氧化反硝化除磷反应器，NO₂ ^‑‑N在厌氧氨氧化菌的作用下与NH₄ ⁺‑N反应，生成N₂与少量NO₃ ^‑‑N实现氮的有效去除，反硝化聚磷以NO₃ ^‑‑N作为电子受体吸磷。该方法在实现能源节约、碳源充分利用的基础上，实现污水的脱氮除磷。

Description

连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR工艺

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，具体涉及适用于现有污水处理厂升级改造的连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷 SBBR工艺和方法。

背景技术

水是人类赖以生存的物质，是生命存在和经济发展的必要条件。但近年来，水资源环境质量不断下降，水环境持续恶化，中国地表水资源污染严重，地下水资源也不容乐观。综合考虑中国地表水质量现状，符合《地面水环境质量标准》的Ⅰ、Ⅱ类标准只占32.2％(河段统计)，符合III类标准的占28.9％，属于IV、V类标准的战38.9％。除此之外，地表水富营养化的问题也日益突出。由此，开发高效低能耗的脱氮除磷工艺显得尤为重要。

城市污水厂多采用连续流工艺，目前我国有一半以上的污水厂采用A²/O同步脱氮除磷工艺。但由于此工艺存在着PAO与反硝化过程的碳源竞争，在城市污水C/N比普遍偏低的情况下，出水的N难以达标，且在过程中需要投加大量有机碳源，使得运营成本增加。

针对污水低C/N比的性质，不管是短程硝化，厌氧氨氧化，还是反硝化除磷都能很好的优化碳源利用。在一个SBBR反应器内实现厌氧氨氧化与反硝化除磷的一体化，在连续流AOA的基础上富集氨氧化细菌(AOB)为SBBR反应器提供亚硝。此工艺可在现有的污水厂连续流基础上进行升级改造，将三种生物处理技术结合，充分发挥功能菌的作用，使出水稳定满足GB18978-2002一级A标准，具有重大的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于污水处理厂升级改造的利用反应器内富集AOB,DPAO,以及ANAMMOX的同步脱氮除磷工艺，实现城市污水高效、低能耗的脱氮除磷。

本发明的技术方案是这样实现的：

城市污水原水由第一进水泵1.1，第二进水泵4.1分别进入短程硝化连续流反应器和厌氧氨氧化反硝化除磷一体化SBBR反应器，连续流反应器分为三段，分别为厌氧段，好氧段和缺氧段，各区比例为V_厌氧：V_好氧：V_缺氧＝1:1:1，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，出水进入二沉池2，二沉池的污泥通过污泥回流泵2.1 回流至缺氧段，二沉池的出水进入中间水箱3，然后通过第三进水泵 4.2由第二进水口4.7进入SBBR反应器，为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮，出水进入排水箱5。

所述短程硝化连续流反应器1内1置有第一搅拌器1.2、第二搅拌器1.3，第一搅拌桨1.4、第二搅拌桨1.5，曝气泵1.6，曝气头 1.7。

所述一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4内置有第三搅拌器4.3，第三搅拌桨4.4，DO/pH探头4.6、主机4.5，排泥口4.8，排水口4.10。

污水在此装置中的处理流程为：

城市污水分别通过进水泵1.1和4.1分别进入短程硝化连续流反应器1和厌氧氨氧化反硝化除磷一体化SBBR反应器4，在连续流短程硝化反应器4内，原水中的NH₄ ⁺-N在氨氧化细菌AOB的作用下被氧化成NO₂ ^--N，硝化液由好氧段III回流至缺氧段，出水进入二沉池2，污泥通过污泥回流泵2.1回流至厌氧段，二沉池2的上清液进入到中间水箱3，在一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4内，聚磷菌利用原水中的有机碳源厌氧释磷，并合成内碳源储存于体内；开启进水泵4.2，将连续流短程硝化反应器1的短程硝化出水抽入一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4内，一方面厌氧氨氧化菌通过厌氧氨氧化作用将原水中的NH₄ ⁺-N和短程硝化反应器1出水中的 NO₂ ^--N转化为N₂和少量NO₃ ^--N，另一方面反硝化聚磷菌利用体内储存的内碳源，并以短程硝化反应器1出水中的NO₃ ^--N和厌氧氨氧化过程产生的NO₃ ^--N为电子受体，进行反硝化除磷，出水通过排水口4.10 排出。

本发明还提供了一种连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR处理低C/N比城市污水的方法，其具体的启动和操作步骤如下

1)***的启动

连续流短程硝化反应器1接种短程硝化污泥，使反应器污泥浓度为2.5～3g/L。

将反硝化除磷污泥投加到一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4，使反应器污泥浓度达到2.5～3.3g/L，将厌氧氨氧化海绵填料投加到一体化厌氧氨氧化反硝化除磷除磷SBBR反应器4内，使反应器内厌氧氨氧化海绵填料的体积占到一体化反应器有效容积的 3/8～5/8。

2)运行时操作步骤

将城市污水加到原位水箱，启动进水泵1.1和4.1将城市污水分别抽入连续流短程硝化反应器1和一体化厌氧氨氧化反硝化除磷 SBBR反应器4。连续流短程硝化反应器1运行时控制好氧段溶解氧为 2～3mg/L，水力停留时间为2～3h，污泥回流比80％，污泥龄9～10d。

一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4运行时，厌氧氨氧化菌主要在海绵填料上附着生长，反硝化聚磷菌主要在反应器内呈絮体污泥状悬浮生长，每周期厌氧搅拌120min-150min，在启动进水泵4.2将连续流短程硝化反应器1的出水通过进水泵4.2由中间水箱 3抽入一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4，并缺氧搅拌 120min-150min，沉淀排水，排水比为40％～60％，出水进入出水箱5。

一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4运行时，通过调整进水泵4.2的运行时间和使一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4中的NO₂ ^--N：NH₄ ⁺-N质量浓度比为1.0～1.5，当该比例小于1时，增加进水泵4.2的运行时间，当比例大于1.5时，减少进水泵4.2的运行时间。

一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4运行时需要在每个周期缺氧末进行排泥，保持反应器内污泥浓度稳定在2.7～3.0mg/L。

本发明的连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷 SBBR处理城市低C/N比生活污水的工艺与方法具有以下优点：

1)在连续流AOA的基础上进行改造，适用于现阶段污水处理厂的升级改造，在节约改造费用，节省碳源的基础上可使出水达到 GB18978-2002一级A标准，具有较大的工程意义。

2)在一个SBBR反应器内通过分别添加厌氧氨氧化生物膜和反硝化除磷活性污泥，可创造对厌氧氨氧化菌和反硝化聚磷菌有利的微环境，并实现两种细菌共存及其在脱氮除磷方面的协同作用，从而可达到污水的脱氮除磷，并可解决传统脱氮除磷过程中存在的污泥龄等方面的矛盾。

3)原水中的有机物均用于反硝化除磷与短程硝化的过程，原水中的氮主要通过厌氧氨氧化和短程硝化去除，相比于传统工艺达到了节能高效的目标。

综上所述，本发明提供的连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR处理低C/N比城市污水的工艺，将厌氧氨氧化耦合反硝化除磷与短程硝化技术相结合，解决了传统脱氮除磷工艺中的泥龄矛盾，且具有工艺简单，高效节能的优点。

附图说明

图1为本发明连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR工艺结构示意图。

图中第一进水泵1.1、第二进水泵4.1，第一搅拌器1.2、第二搅拌器1.3、第三搅拌器4.3，第一搅拌桨1.4、第二搅拌桨1.5、第三搅拌桨4.4，曝气泵1.6，曝气头1.7，污泥回流泵2.1，二沉池2，中间水箱3，pH/DO探头4.6，pH/DO仪4.5，第一进水口4.9、第二进水口4.7，排泥口4.8，排水口4.10，排水桶5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：如图1所示，连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷处理低C/N比城市污水的工艺，其特征在于包含：第一进水泵1.1、第二进水泵4.1，第一搅拌器1.2、第二搅拌器1.3、第三搅拌器4.3，第一搅拌桨1.4、第二搅拌桨1.5、第三搅拌桨4.4，曝气泵1.6，曝气头1.7，污泥回流泵 2.1，二沉池2，中间水箱3，pH/DO探头4.6，pH/DO仪4.5，第一进水口4.9、第二进水口4.7，排泥口4.8，排水口4.10，排水桶5构成。其中城市污水原水由第一进水泵1.1和第二进水泵4.1分别进入短程硝化连续流反应器和厌氧氨氧化反硝化除磷一体化SBBR反应器，连续流反应器分为三段，分别为厌氧段，好氧段和缺氧段，各区比例为V_厌氧：V_好氧：V_缺氧＝1:1:1，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，出水进入二沉池2，二沉池的污泥通过污泥回流泵2.1 回流至缺氧段，二沉池的出水进入中间水箱3，然后通过第三进水泵由进水口4.7进入SBBR反应器，为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮，出水进入排水箱5。

所述短程硝化连续流反应器内1置有第一搅拌器1.2、第二搅拌器1.3，第一搅拌桨1.4、第二搅拌桨1.5，曝气泵1.6，曝气头1.7。

试验过程中，具体试验用水取自北京工业大学家属区生活污水，具体水质如下：COD浓度为180～310mg/L，NH₄ ⁺-N浓度为35～71mg/L， NO₂ ^--N浓度<1mg/L,NO₃ ^--N浓度为0.1～1.4mg/L,PO₄ ^3--P浓度为1.9～ 6.5mg/L，pH值为7.3～7.6.试验***如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制作，一体化氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4有效容积为10L，连续流短程硝化反应器1由有机玻璃制成，长、宽、高分别为50cm、25cm、30cm，总有效容积为30L，沿水流方向分为三段共五格，分别为厌氧段，缺氧段和好氧段，各区比例为V_厌氧：V_好氧：V_缺氧＝1:1:1，并按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室。好氧区设有气体流量计控制曝气量，厌氧区和缺氧区设有搅拌桨使泥水完全混合。

具体运行操作如下：

1)***的启动

连续流短程硝化反应器1接种短程硝化污泥，使反应器污泥浓度为2.7～3.0g/L。

将反硝化除磷污泥投加到一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4，使反应器污泥浓度达到3g/L，将厌氧氨氧化海绵填料投加到一体化厌氧氨氧化反硝化除磷除磷SBBR反应器4内，使反应器内厌氧氨氧化海绵填料的体积占到一体化反应器有效容积的3/8。

2)运行时操作步骤

将城市污水加到原位水箱，启动第一进水泵1.1和第二进水泵 4.1将城市污水分别抽入连续流短程硝化反应器1和一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4。连续流短程硝化反应器1运行时控制进水流量为5L/h，好氧段溶解氧为3mg/L，水力停留时间为6h，污泥回流比80％，污泥龄9d。

一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4运行时，厌氧氨氧化菌主要在海绵填料上附着生长，反硝化聚磷菌主要在反应器内呈絮体污泥状悬浮生长，每周期厌氧搅拌120min，在启动第三进水泵4.2 将连续流短程硝化反应器1的出水由中间水箱3抽入一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4，并缺氧搅拌120min，沉淀排水，排水比为40％，出水进入出水箱5。

一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4运行时，通过调整第三进水泵4.2的运行时间和使一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR 反应器4中的NO₂ ^--N：NH₄ ⁺-N质量浓度比为1.0～1.5，当该比例小于 1时，增加第三进水泵4.2的运行时间，当比例大于1.5时，减少第三进水泵4.2的运行时间。

实验结果表明：运行稳定后,连续流短程硝化反应器1出水COD 浓度为42～56mg/L，NH₄ ⁺-N浓度<3mg/L,NO₂ ^--N为18～23mg/L， NO₃ ^--N<5mg/L；一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器4出水COD 浓度为43～55mg/L，NH₄ ⁺-N浓度<5mg/L，NO₂ ^--N浓度 <5mg/L,NO₃ ^--N<5mg/L,P<0.5mg/L。

Claims

1.连续流短程硝化并联一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR工艺，其特征为城市污水原水由第一进水泵，第二进水泵分别进入短程硝化连续流反应器和厌氧氨氧化反硝化除磷一体化SBBR反应器，短程硝化连续流反应器分为三段，分别为厌氧段，好氧段和缺氧段，各区比例为V_厌氧：V_好氧：V_缺氧＝1:1:1，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室，出水进入二沉池(2)，二沉池的污泥通过污泥回流泵(2.1)回流至厌氧段，二沉池的出水进入中间水箱(3)，然后通过第三进水泵由进水口(4.7)进入厌氧氨氧化反硝化除磷一体化SBBR反应器，为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮，出水进入排水箱(5)；

所述短程硝化连续流反应器(1)内置有第一搅拌器(1.2)、第二搅拌器(1.3)、第一搅拌桨(1.4)、第二搅拌桨(1.5)，曝气泵(1.6)，曝气头(1.7)；

所述一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器(4)内置第三搅拌器(4.3)，第三搅拌桨(4.4)、DO/pH探头(4.6)、主机(4.5)、排泥口(4.8)，排水口(4.10)。

2.应用权利要求1所述的装置与方法，其特征在于，包括以下内容：

1)***的启动

短程硝化连续流反应器(1)接种短程硝化污泥，使反应器污泥浓度为2.5～3g/L；

将反硝化除磷污泥投加到一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器(4)，使一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器污泥浓度达到2.5～3.3g/L，将厌氧氨氧化海绵填料投加到一体化厌氧氨氧化反硝化除磷除磷SBBR反应器(4)内，使反应器内厌氧氨氧化海绵填料的体积占到一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR有效容积的3/8～5/8；

2)运行时操作步骤

将城市污水加到原位水箱，启动进水泵将城市污水分别抽入短程硝化连续流反应器(1)和一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器(4)；短程硝化连续流反应器(1)运行时控制好氧段溶解氧为2～3mg/L，水力停留时间为2～3h，污泥回流比80％，污泥龄9～10d；

一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器(4)运行时，厌氧氨氧化菌在海绵填料上附着生长，反硝化聚磷菌在一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器内呈絮体污泥状悬浮生长，每周期厌氧搅拌120min-150min，在启动进水泵(4.2)将短程硝化连续流反应器(1)的出水由中间水箱(3)抽入一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器(4)，并缺氧搅拌120min-150min，沉淀排水，排水比为40％～60％，出水进入出水箱(5)；

一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器运行时需要在每个周期缺氧末进行排泥，保持一体化厌氧氨氧化反硝化除磷SBBR反应器内污泥浓度稳定在2.7～3.0mg/L。