CN110143725A - 混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置和方法。本发明的装置主要有城市污水水箱、连续流脱氮装置、混合污泥发酵罐、二沉池装置。方法为：通过在缺氧区投加厌氧氨氧化菌填料、城市污水分段进水、消化液及污泥回流以及向缺氧段投加初沉池和二沉池混合污泥发酵液提供碳源的方式，以短程反硝化厌氧氨氧化为主要工艺实现氮素的去除。本发明以初沉池和二沉池混合污泥发酵液为外碳源，可有效结合初沉污泥发酵溶出相对少的氮、磷和二沉池污泥可产生大量VFAs的特点，利于短程反硝化的进行，有利于水质的达标且可以节省碳源，并达到污泥减量化的目的，从而降低运行成本的目的。

Description

混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工 艺处理城市污水装置和方法
技术领域
本发明涉及一种混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置和方法，属于污水生物处理的技术领域。
背景技术
随着国家经济的发展，人们的生活水平不断提高，水环境污染问题日益受到人们的重视。每年工业生产和生活用水会产生大量含氮、磷的废水，这些过量的污染物排放至水体中会引起严重的水体富营养化问题，研究发现，水体中TN>0.2mg/L，TP>0.02mg/L就会引发富营养化，破坏水环境生态***。目前，我国对于氮、磷排放标准日趋严格，然而传统的污水处理方法处理效果不佳且能耗高，剩余污泥产量大，因此，急需寻求一种脱氮除磷效率高、能耗低及运行性能稳定的新型污水脱氮技术。
厌氧氨氧化工艺是在缺氧条件下，无需外加碳源，将水中氨氮和亚硝酸盐转化为氮气，具有节省曝气量和有机碳源、降低污泥产量及氮去除负荷高等优点，与传统处理技术相比，处理效果更好且节省运行费用。然而，目前，亚硝酸盐基质的稳定获取仍然是厌氧氨氧化工艺的一个瓶颈问题。短程反硝化能够将硝酸盐转化为亚硝酸盐，从而形成亚硝酸盐的积累，为厌氧氨氧化工艺提供相对稳定的亚硝酸盐基质，且厌氧氨氧化工艺产生的占进水总氮11％的硝酸盐，也可通过短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺进一步去除，达到深度脱氮的效果。
发明内容
一种混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置和方法，其特征在于：所用装置包括城市污水水箱(1)、连续流反应器(7)、混合污泥发酵罐(17)、二沉池装置(24)；连续流反应器由第一缺氧反应器(8)、第一好氧反应器(9-1)、第二好氧反应器(9-2)、第二缺氧反应器(10-1)、第三缺氧反应器(10-2)、第四缺氧反应器(10-3)组成，城市污水水箱中原水经进水泵(3)分段进入第一缺氧反应器(8)和第二缺氧反应器(10-1)中；连续流脱氮装置的出水部分通过出水回流管路(22)和出水回流蠕动泵(21)回流至第二缺氧反应器(10-1)，剩余出水进入沉淀池经沉淀后通过出水管路(26)排出***；沉淀池污泥部分经污泥回流泵(29)及污泥回流控制闸阀控制回流至连续流脱氮装置首端第一缺氧反应器(8)，剩余的污泥经污泥排泥闸阀控制排出***；混合污泥发酵罐(17)中的发酵液通过污泥投加计量泵(19)经发酵污泥投加管(20)投加至第二缺氧反应器(10-1)中；第一好氧反应器(9-1)、第二好氧反应器(9-2)的曝气量通过气泵(13)、曝气阀(14)及气体流量计(15)控制，并经曝气头(16)曝气；第一缺氧反应器(8)、第二缺氧反应器(10-1)、第三缺氧反应器(10-2)和第四缺氧反应器(10-3)内装有搅拌器(12)和填料(11)，填料均采用直径为20-30mm的厌氧氨氧化菌填料，填充比为25％-30％。
一种混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置和方法，其特征在于，包括以下步骤：
接种城市污水处理厂二沉池回流污泥，投加至连续流反应器(7)，并培养使污泥浓度达到2500-4000mg/L，再向第一缺氧反应器(8)、第二缺氧反应器(10-1)、第三缺氧反应器(10-2)和第四缺氧反应器(10-3)投加厌氧氨氧化菌填料(11)，填充比为25％-30％。
城市污水水箱(1)中的城市污水经进水泵(3)分段进入到连续流反应器(7)，其中60％废水经进水截止阀(5)和分段进水泵管(6)进入第一缺氧反应器(8)，40％废水进入到第二缺氧反应器(10-1)。第一缺氧反应器(8)利用60％原水中碳源反硝化回流污泥中携带的硝态氮并储存部分废水中的内碳源；后进入好氧反应器(9)通过气泵(13)提供氧气，将原水中的氨氮转化为硝态氮；接着好氧反应器(9)的出水与40％原水同时进入第二缺氧反应器(10-1)，利用混合污泥发酵罐(17)经发酵污泥投加泵(19)提供的碳源进行短程反硝化产生亚硝态氮，为填料上的厌氧氨氧化菌提供底物亚硝态氮，并利用40％原水中氨氮与产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化脱氮，产生氮气及硝态氮。
连续流反应器(7)出水部分经消化液回流泵(21)回流至第二缺氧反应器(10)进行进一步处理，控制消化液回流比为200％；剩余的部分进入到沉淀池(24)进行泥水分离，出水溢流排出***，沉淀污泥部分通过污泥回流泵(29)回流至第一缺氧反应器(8)以保证反应器的污泥浓度基本稳定，控制污泥回流比为60％，剩余的部分污泥通过污泥排泥闸阀(27)排出***。
分段进水连续流反应器的平均水力停留时间HRT控制在11-14h，通过污泥排泥闸阀(27)控制剩余污泥排放，控制反应器中絮体污泥的污泥龄在14-16d。
在混合污泥发酵液为碳源的连续流短程反硝化厌氧氨氧化工艺中，第一缺氧反应器(8)的功能主要是进行反硝化脱氮，利用60％原水中的碳源反硝化回流污泥中携带的硝态氮并储存部分废水中的内碳源，好氧反应器(9)的功能主要是进行全程硝化，将原水中的氨氮转化为硝态氮，为后续工艺提供充足的基质，反应器后端缺氧反应器(10)的功能主要是对原水进行短程反硝化厌氧氨氧化脱氮及对回流的消化液进行进一步脱氮，利用好氧反应器(9)出水中的硝态氮和混合污泥发酵罐(17)经发酵污泥投加泵(19)提供的碳源进行短程反硝化产生亚硝态氮，为填料上的厌氧氨氧化菌提供底物亚硝态氮，并利用40％原水中氨氮与产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化脱氮，产生氮气及硝态氮。本方法需控制分段进水比、初沉池和二沉池混合污泥发酵液投加量、消化液及污泥回流比来更好实现氮素的去除，通过控制C/N比和缺氧池的水力停留时间(HRT)来实现短程反硝化厌氧氨氧化，形成亚硝的积累，为厌氧氨氧化提供反应底物；通过在缺氧池投加直径为25-30mm的厌氧氨氧化菌填料以增强厌氧氨氧化菌的持留效果，达到更好的脱氮效果；根据出水硝态氮含量及缺氧池处理能力来调控消化液回流比以达到进一步脱氮的目的。
一种混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置和方法，具有以下优势：1)以污泥发酵液为碳源，可降低成本，有利于污泥减量化；2)短程反硝化厌氧氨氧化反应过程为部分自养脱氮，所以可降低污泥产量，有利于降低污泥处置费用，节能降耗；3)以初沉池和二沉池混合污泥发酵液为外碳源，可有效结合初沉污泥发酵溶出相对少的氮、磷和二沉池污泥可产生大量VFAs的特点，利于短程反硝化的进行，有利于水质的达标。
附图说明
图1为一种混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置。
如图1所示结构示意图，1为城市污水水箱；2为放空管；3为进水泵；4为总进水泵管；5为进水截止阀；6为分段进水泵管；7为连续流反应器；8为第一缺氧反应器；9-1为第一好氧反应器；9-2为第二好氧反应器；10-1为第二缺氧反应器；10-2为第三缺氧反应器；10-3为第四缺氧反应器；11为厌氧氨氧化菌填料；12为搅拌器；13为气泵；14为曝气阀；15为气体流量计；16为曝气头；17为混合污泥发酵罐；18为发酵污泥搅拌器；19为发酵污泥投加泵；20为发酵污泥投加管；21为消化液回流泵；22为消化液回流管；23为出水管；24为沉淀池；25为溢流堰；26为沉淀池出水口；27为污泥排泥闸阀；28为污泥回流控制闸阀；29为污泥回流泵；30为污泥回流管。
具体实施方式：
结合图1，详细说明本发明的实施方案：
接种城市污水处理厂二沉池回流污泥，投加至连续流反应器(7)，并培养使污泥浓度达到2500-4000mg/L，再向第一缺氧反应器(8)、第二缺氧反应器(10-1)、第三缺氧反应器(10-2)和第四缺氧反应器(10-3)投加厌氧氨氧化菌填料(11)，填充比为25％-30％。
城市污水水箱(1)中的城市污水经进水泵(3)分段进入到连续流反应器(7)，其中60％废水经进水截止阀(5)和分段进水泵管(6)进入第一缺氧反应器(8)，40％废水进入到第二缺氧反应器(10-1)。第一缺氧反应器(8)利用60％原水中的碳源反硝化回流污泥中携带的硝态氮并储存部分废水中的内碳源；后进入好氧反应器(9)通过气泵(13)提供氧气，将原水中的氨氮转化为硝态氮；接着好氧反应器(9)的出水与40％原水同时进入第二缺氧反应器(10-1)，利用混合污泥发酵罐(17)经发酵污泥投加泵(19)提供的碳源进行短程反硝化产生亚硝态氮，为填料上的厌氧氨氧化菌提供底物亚硝态氮，并利用40％原水中氨氮与产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化脱氮，产生氮气及硝态氮。
连续流反应器(7)出水部分经消化液回流泵(21)回流至第二缺氧反应器(10-1)进行进一步处理，控制消化液回流比为200％；剩余的部分进入到沉淀池(24)进行泥水分离，出水溢流排出***，沉淀污泥部分通过污泥回流泵(29)回流至第一缺氧反应器(8)以保证反应器的污泥浓度基本稳定，控制污泥回流比为60％，剩余的部分污泥通过污泥排泥闸阀(27)排出***。
分段进水连续流反应器的平均水力停留时间HRT控制在11-14h，通过污泥排泥闸阀(27)控制剩余污泥排放，控制反应器中絮体污泥的污泥龄在14-16d。
具体操作如下：
1)***启动：接种城市污水处理厂二沉池回流污泥，投加至连续流反应器(7)，并培养使污泥浓度达到2500-4000mg/L，再向缺氧反应器(8，10)投加厌氧氨氧化菌填料(11)，填充比为25％-30％。
2)运行操作：分段进水连续流反应器的平均水力停留时间HRT控制在11-14h，控制污泥回流比在60％，消化液回流比在200％；开启曝气阀(14)及调控气体流量计(15)以控制充氧量，控制好氧反应器(9)溶解氧浓度为2.0-3.0mg/L，控制缺氧反应器(8,10)溶解氧浓度为0mg/L；分段进入第一缺氧反应器(8)和第二缺氧反应器(10-1)的水分别占原水的60％和40％；通过污泥排泥闸阀(27)控制剩余污泥排放，控制反应器中絮体污泥的污泥龄在14-16d。

Claims (2)

1.混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置，其特征在于：包括城市污水水箱(1)、连续流反应器(7)、混合污泥发酵罐(17)、二沉池装置(24)；
连续流反应器由第一缺氧反应器(8)、第一好氧反应器(9-1)、第二好氧反应器(9-2)、第二缺氧反应器(10-1)、第三缺氧反应器(10-2)、第四缺氧反应器(10-3)组成，城市污水水箱中原水经进水泵(3)分段进入第一缺氧反应器(8)和第二缺氧反应器(10-1)中；连续流脱氮装置的出水部分通过出水回流管路(22)和出水回流蠕动泵(21)回流至第二缺氧反应器(10-1)，剩余出水进入沉淀池经沉淀后通过出水管路(26)排出***；沉淀池污泥部分经污泥回流泵(29)及污泥回流控制闸阀控制回流至连续流脱氮装置首端第一缺氧反应器(8)，剩余的污泥经污泥排泥闸阀控制排出***；混合污泥发酵罐(17)中的发酵液通过污泥投加计量泵(19)经发酵污泥投加管(20)投加至第二缺氧反应器(10-1)中；第一好氧反应器(9-1)、第二好氧反应器(9-2)的曝气量通过气泵(13)、曝气阀(14)及气体流量计(15)控制，并经曝气头(16)曝气；第一缺氧反应器(8)、第二缺氧反应器(10-1)、第三缺氧反应器(10-2)和第四缺氧反应器(10-3)内装有搅拌器(12)和填料(11)，填料均采用直径为20-30mm的厌氧氨氧化菌填料，填充比为25％-30％。
2.利用如权利要求1所述的一种以混合污泥发酵液为碳源连续流短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理城市污水装置的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1：接种城市污水处理厂二沉池回流污泥，投加至连续流反应器(7)，并培养使污泥浓度达到2500-4000mg/L，再向第一缺氧反应器(8)、第二缺氧反应器(10-1)、第三缺氧反应器(10-2)和第四缺氧反应器(10-3)投加厌氧氨氧化菌填料(11)，填充比为25％-30％；
步骤2：城市污水水箱(1)中的城市污水分段进入到连续流反应器(7)，其中60％废水进入第一缺氧反应器(8)，40％废水进入到第二缺氧反应器(10-1)；第一缺氧反应器(8)利用60％原水中的碳源反硝化回流污泥中携带的硝态氮并储存部分废水中的内碳源；后进入好氧反应器(9)通过气泵(13)提供氧气，将原水中的氨氮转化为硝态氮；接着好氧反应器(9)的出水与40％原水同时进入第二缺氧反应器(10-1)，利用混合污泥发酵罐(17)经发酵污泥投加泵(19)提供的碳源进行短程反硝化产生亚硝态氮，40％原水中氨氮与产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化产生氮气及硝态氮；
步骤3：连续流反应器(7)出水部分经消化液回流泵(21)回流至第二缺氧反应器(10-1)进行进一步处理，控制消化液回流比为200％；剩余的部分进入到沉淀池(24)进行泥水分离，出水溢流排出***，沉淀污泥部分通过污泥回流泵(29)回流至第一缺氧反应器(8)，控制污泥回流比为60％，剩余的部分污泥通过污泥排泥闸阀(27)排出***；
步骤4：分段进水连续流反应器的平均水力停留时间HRT控制在11-14h，通过污泥排泥闸阀(27)控制剩余污泥排放，控制反应器中絮体污泥的污泥龄在14-16d。
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