一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法
【專利摘要】一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，屬于污水生物領(lǐng)域。城市污水進(jìn)入A2O-SBR反應(yīng)器后，聚磷菌利用生活污水中的有機(jī)碳源厭氧釋磷并合成PHA儲存體內(nèi)，然后N-SBR反應(yīng)器的一部分硝化液回流到A2O-SBR反應(yīng)器進(jìn)行缺氧反應(yīng)，缺氧反應(yīng)結(jié)束后A2O-SBR反應(yīng)器進(jìn)行微曝氣完成剩余磷的吸收及吹脫氮?dú)?，靜置沉淀，A2O-SBR反應(yīng)器一部分排水進(jìn)入N-SBR反應(yīng)器完成短程硝化，短程反應(yīng)后靜置沉淀，上清液一部分回流至A2O-SBR反應(yīng)器的缺氧段，另一部分與A2O-SBR反應(yīng)器的另一部分排水進(jìn)入Anammox-SBR反應(yīng)器進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。本發(fā)明節(jié)省碳源、曝氣量，提高脫氮除磷效率，減少污泥產(chǎn)率，適合低C/N比城市污水，達(dá)到同步深度脫氮除磷。
【專利說明】一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，屬于污水生物處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，污水處理的主要矛盾已由有機(jī)污染物的去除轉(zhuǎn)變?yōu)榈孜廴疚锏娜コ?。備受人們關(guān)注的由氮磷等污染物引起的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，不僅破壞了水環(huán)境，還影響到人類健康，所以，解決由氮磷等污染物引起的水環(huán)境污染問題迫在眉睫。近年來，各種生物處理法被廣泛應(yīng)用于各種污水處理，然而由于C/N比較低，出水TN濃度過高以及硝化菌和聚磷菌的泥齡矛盾問題，傳統(tǒng)的污水處理工藝及技術(shù)很難達(dá)到同步的深度脫氮除磷。
[0003]雙污泥短程反硝化除磷及厭氧氨氧化理論技術(shù)的提出及發(fā)展，為污水的生物深度脫氮除磷領(lǐng)域開辟了新的思路和方法，使得氮磷同步高效去除，解決了低C/N比生活污水碳源不足以及傳統(tǒng)工藝出水TN濃度過高的問題。短程反硝化除磷技術(shù)是通過厭氧/缺氧交替條件下不斷富集DPA0S，它能在厭氧條件下利用原水中的VFAS合成內(nèi)碳源PHA儲存體內(nèi)，缺氧條件下，以亞硝酸鹽為電子受體，體內(nèi)儲存的PHA為電子供體完成過量吸磷反應(yīng)。厭氧氨氧化技術(shù)，是指在厭氧條件下通過厭氧氨氧化菌的作用，以亞硝酸氮為電子受體，氨氮為電子供體，將亞硝酸氮和氨氮同時轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。
[0004]短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一碳兩用”，解決原水碳源不足的問題，節(jié)約碳源，節(jié)省曝氣量，提高出水總氮去除率，減少污泥產(chǎn)率，是一種高效節(jié)能的綠色生物脫氮除磷工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供的是一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，此發(fā)明解決了原水碳源不足、聚磷菌和硝化菌的泥齡矛盾以及傳統(tǒng)脫氮除磷工藝出水TN濃度過高等問題，并節(jié)約了運(yùn)行成本，達(dá)到同步的深度脫氮除磷。
[0006]本發(fā)明的目的是通過一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置來實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，包括城市污水原水水箱(I)、A2O-SBR反應(yīng)器(2)、調(diào)節(jié)水箱(3)、中間水箱(4)、N-SBR反應(yīng)器(5)、Anammox-SBR反應(yīng)器(6)、出水水箱(7)、計算機(jī)(8)、PLC控制箱(9);其中所述城市污水原水水箱(I)通過第一進(jìn)水泵(2.1)與A2O-SBR反應(yīng)器(2)連接；A20_SBR反應(yīng)器(2)通過第一排水閥(2.7)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應(yīng)器(5)通過第二進(jìn)水泵(5.6)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應(yīng)器(5)通過第二排水閥(5.7)與調(diào)節(jié)水箱(3)連接；A20-SBR反應(yīng)器⑵通過回流泵(2.8)與調(diào)節(jié)水箱(3)連接；Anammox-SBR反應(yīng)器(6)通過第三進(jìn)水泵(6.4)和第四進(jìn)水泵(6.3)分別與調(diào)節(jié)水箱(3)連接和中間水箱⑷連接；Anammox-SBR反應(yīng)器(6)通過第三排水閥(6.5)與出水水箱(7)連接；所述計算機(jī)(8)與PLC控制箱(9)連接；所述A2O-SBR反應(yīng)器(2)內(nèi)置的第一攪拌器(2.2)、第一氣體流量計(2.3)、第一 pH計(2.6)均與PLC控制箱(9)連接；所述N-SBR反應(yīng)器(5)內(nèi)置的第二攪拌器(5.1)、第二氣體流量計(5.2)、第二 pH計(5.5)均與PLC控制箱(9)連接；所述Anammox-SBR反應(yīng)器(6)內(nèi)置的第三攪拌器(6.1)、第三pH計(6.2)均與PLC控制箱(9)連接。
[0007]本發(fā)明提供的是一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的方法，該方法主要包括以下步驟:
[0008]I)將城市污水加入城市污水原水水箱(I)，經(jīng)第一進(jìn)水泵(2.1)進(jìn)入A2O-SBR反應(yīng)器(2)，進(jìn)水比為0.2?0.3，通過第一攪拌器(2.2)厭氧攪拌90?120min，聚磷菌利用原水中的有機(jī)碳源合成內(nèi)碳源PHA，同時釋磷，此過程大部分COD被去除；
[0009]2)厭氧結(jié)束后，通過回流泵(2.8)注入N-SBR反應(yīng)器(5)排至調(diào)節(jié)水箱(3)的硝化液，回流比為200%?300%，通過第一攪拌器(2.2)缺氧攪拌180?210min，DPA0S以回流的亞硝態(tài)氮為電子受體，厭氧段儲存的PHA為電子供體，進(jìn)行缺氧反硝化除磷反應(yīng)，此過程大部分亞硝態(tài)氮和磷被去除；
[0010]3)缺氧反應(yīng)結(jié)束后，第一氣泵(2.4)開啟，通過第一氣體流量計(2.3)調(diào)節(jié)氣體流量進(jìn)行微曝氣，控制DO = 2?3mg/L，反應(yīng)時間30min，完成剩余磷的吸收及吹脫氮?dú)猓?br> [0011]4)曝氣結(jié)束后，關(guān)閉第一氣泵(2.4)，靜置沉淀30min后泥水分離，通過第一排水閥(2.7)將上清液排至中間水箱(4)中，同時排泥，控制污泥齡10?15d，污泥濃度2800?4000mg/L ；
[0012]5)N_SBR反應(yīng)器(5)經(jīng)第二進(jìn)水泵(5.6)注入中間水箱(4)中的上清液，進(jìn)水比為0.5?0.6，第二氣泵(5.3)開啟，通過第二氣體流量計(5.2)調(diào)節(jié)曝氣量，控制DO =2?4mg/L，通過第二 pH計(5.5)的DO探頭和pH探頭將信號傳給計算機(jī)⑶和PLC控制箱(9)，當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)“氨谷”或DO曲線上出現(xiàn)“氨氮突躍點(diǎn)”時停止曝氣，即當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)或DO曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)時停止曝氣，將硝化控制在短程階段，氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，靜置沉淀30min后泥水分離，通過第二排水閥(5.7)將上清液排至調(diào)節(jié)水箱(3)中，同時排泥，控制污泥齡15?25d，污泥濃度2800?4000mg/L ；
[0013]6)將A2O-SBR反應(yīng)器⑵排至中間水箱⑷的上清液和N-SBR反應(yīng)器(5)排至調(diào)節(jié)水箱(3)的上清液分別通過第四進(jìn)水泵(6.3)和第三進(jìn)水泵(6.4)按體積比為1: 1.32的比例一同注入Anammox-SBR反應(yīng)器(6)，進(jìn)水比為0.2?0.3，通過第三攪拌器(6.1)厭氧攪拌180min?210min,通過第三pH計(6.2)的DO探頭控制DO在O?0.2mg/L, Anammox菌將其中的氨氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，反?yīng)結(jié)束后，靜置沉淀30min后排水，排放的水量等于系統(tǒng)最初進(jìn)水量。
[0014]本發(fā)明的一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，具有以下7個優(yōu)占.^ \\\.
[0015]I)反硝化除磷實(shí)現(xiàn)“一碳兩用”，節(jié)省碳源，適合低C/N比生活污水
[0016]2)創(chuàng)造聚磷菌和硝化菌各自的最佳生長環(huán)境，解決泥齡矛盾。
[0017]3)短程硝化，節(jié)約曝氣量，降低運(yùn)行成本。
[0018]4)聚磷污泥為顆粒污泥，沉降性能好，泥水分離效果好。
[0019]5)耦合厭氧氨氧化技術(shù)解決了傳統(tǒng)反硝化除磷工藝出水TN濃度過高的問題。
[0020]6) SBR反應(yīng)器運(yùn)行方式靈活，有利于實(shí)時過程控制。
[0021]7)污泥產(chǎn)率低，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，運(yùn)行管理方便，能耗低、效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:I為城市污水原水水箱；2為A2O-SBR反應(yīng)器；3為調(diào)節(jié)水箱；4為中間水箱；5為N-SBR反應(yīng)器；6為Anammox-SBR反應(yīng)器；7為出水水箱；8為計算機(jī)；9為PLC控制箱；2.1、5.6、6.4、6.3分別為第一、第二、第三、第四進(jìn)水泵；2.2、5.1、6.I分別為第一、第二、第三攪拌器；2.3,5.2分別為第一、第二為氣體流量計；2.4,5.3分別為第一、第二氣泵；2.5、5.4分別為第一、第二曝氣頭；2.6,5.5,6.2分別為第一、第二、第三pH計；2.7,5.7分別為第一、第二排水閥；2.8為回流泵。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本申請專利作進(jìn)一步說明:
[0025]如圖1所示，短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化裝置，主要包括城市污水原水水箱
(I)、A2O-SBR反應(yīng)器⑵、調(diào)節(jié)水箱(3)、中間水箱⑷、N-SBR反應(yīng)器(5)、Anammox-SBR反應(yīng)器(6)、出水水箱(7)、計算機(jī)(8)、PLC控制箱(9);其中所述城市污水原水水箱(I)通過第一進(jìn)水泵(2.1)與A2O-SBR反應(yīng)器(2)連接;A20-SBR反應(yīng)器(2)通過第一排水閥(2.7)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應(yīng)器(5)通過第二進(jìn)水泵(5.6)與中間水箱(4)連接；N_SBR反應(yīng)器(5)通過第二排水閥(5.7)與調(diào)節(jié)水箱(3)連接；A20-SBR反應(yīng)器(2)通過回流泵(2.8)與調(diào)節(jié)水箱(3)連接；AnammoX-SBR反應(yīng)器(6)通過第三進(jìn)水泵(6.4)和第四進(jìn)水泵(6.3)分別與調(diào)節(jié)水箱(3)連接和中間水箱(4)連接；AnammoX-SBR反應(yīng)器(6)通過第三排水閥(6.5)與出水水箱(7)連接；所述計算機(jī)(8)與PLC控制箱(9)連接;所述A2O-SBR反應(yīng)器(2)內(nèi)置的第一攪拌器(2.2)、第一氣體流量計(2.3)、第一 pH計(2.6)均與PLC控制箱(9)連接；所述N-SBR反應(yīng)器(5)內(nèi)置的第二攪拌器(5.1)、第二氣體流量計(5.2)、第二 pH計(5.5)均與PLC控制箱(9)連接Jy^iiAnamm0x-SBR反應(yīng)器(6)內(nèi)置的第三攪拌器(6.1)、第三pH計(6.2)均與PLC控制箱(9)連接。
[0026]試驗(yàn)期間，試驗(yàn)用水取自某教工住宅小區(qū)化糞池的生活污水，其水質(zhì)特點(diǎn)如下:COD 濃度為 258 ?326mg/L，NH4+-N 濃度為 5L 6 ?70.5mg/L, NO2^ 濃度 <lmg/L，NO3^ 濃度為0.1?1.35mg/L, PO廣-P濃度為4.5?6.3mg/L, C/N比約為4.5，C/P比約為53.8。試驗(yàn)裝置如圖1所示，各反應(yīng)器均采用有機(jī)玻璃制作，A2O-SBR反應(yīng)器(2)、N-SBR反應(yīng)器(5)和Anammox-SBR反應(yīng)器(6)有效容積均為10L。
[0027]試驗(yàn)期間系統(tǒng)具體運(yùn)行操作如下:
[0028]I)將城市污水加入城市污水原水水箱(I)，經(jīng)第一進(jìn)水泵(2.1)進(jìn)入A2O-SBR反應(yīng)器(2)，進(jìn)水比為0.2，通過第一攪拌器(2.2)厭氧攪拌120min，聚磷菌利用原水中的有機(jī)碳源合成內(nèi)碳源PHA，同時釋磷，此過程約80% COD被去除；
[0029]2)厭氧結(jié)束后，通過回流泵(2.8)注入N-SBR反應(yīng)器(5)排至調(diào)節(jié)水箱(3)的硝化液，回流比為200%，通過第一攪拌器(2.2)缺氧攪拌210min，DPAOS以回流的亞硝態(tài)氮為電子受體，厭氧段儲存的PHA為電子供體，進(jìn)行缺氧反硝化除磷反應(yīng)，此過程大部分亞硝態(tài)氮和磷被去除；
[0030]3)缺氧反應(yīng)結(jié)束后，第一氣泵(2.4)開啟，通過第一氣體流量計(2.3)調(diào)節(jié)氣體流量進(jìn)行微曝氣，控制DO = 2?3mg/L，反應(yīng)時間30min，完成剩余磷的吸收及吹脫氮?dú)猓?br> [0031]4)曝氣結(jié)束后，關(guān)閉第一氣泵(2.4)，靜置沉淀30min后泥水分離，通過第一排水閥(2.7)將上清液排至中間水箱⑷中，同時排泥，控制污泥齡12d，污泥濃度3300mg/L左右；
[0032]5)N_SBR反應(yīng)器(5)經(jīng)第二進(jìn)水泵(5.6)注入中間水箱⑷中的上清液，進(jìn)水比為0.52，第二氣泵(5.3)開啟，通過第二氣體流量計(5.2)調(diào)節(jié)曝氣量，控制DO = 2?4mg/L，通過第二 PH計(5.5)的DO探頭和pH探頭將信號傳給計算機(jī)⑶和PLC控制箱(9)，當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)“氨谷”或DO曲線上出現(xiàn)“氨氮突躍點(diǎn)”時停止曝氣，將硝化控制在短程階段，氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，靜置沉淀30min后泥水分離，通過第二排水閥(5.7)將上清液排至調(diào)節(jié)水箱(3)中，同時排泥，控制污泥齡20d，污泥濃度3300mg/L左右；
[0033]6)將A2O-SBR反應(yīng)器⑵排至中間水箱⑷的上清液和N-SBR反應(yīng)器(5)排至調(diào)節(jié)水箱(3)的上清液分別通過第四進(jìn)水泵(6.3)和第三進(jìn)水泵(6.4)按約為1: 1.32的比例一同注入Anammox-SBR反應(yīng)器(6),進(jìn)水比為0.2,通過第三攪拌器(6.1)厭氧攪拌210min,通過第三pH計(6.2)的DO探頭控制DO在O?0.2mg/L, Anammox菌將其中的氨氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓磻?yīng)結(jié)束后，靜置沉淀30min后排水，排放的水量等于系統(tǒng)最初進(jìn)水量。
[0034]試驗(yàn)結(jié)果表明:運(yùn)行穩(wěn)定后，Anammox-SBR反應(yīng)器出水COD濃度為33?50mg/L、NH4+-N 濃度 <2mg/L、N(V-N 濃度 <lmg/L、N(V-N 濃度 <lmg/L、TP 濃度 <2mg/L、TN 濃度 <6mg/L,穩(wěn)定達(dá)到國家一級A標(biāo)準(zhǔn)。
[0035]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的試驗(yàn)實(shí)施方式對本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，便于該領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解和應(yīng)用本發(fā)明，不能認(rèn)為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】只限于這些，因此該領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明所做的簡單改進(jìn)都在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置，其特征在于:包括城市污水原水水箱(1)、A2O-SBR反應(yīng)器⑵、調(diào)節(jié)水箱(3)、中間水箱⑷、N-SBR反應(yīng)器(5)、Anammox-SBR反應(yīng)器(6)、出水水箱(7)、計算機(jī)(8)、PLC控制箱(9);其中所述城市污水原水水箱(I)通過第一進(jìn)水泵(2.1)與A2O-SBR反應(yīng)器(2)連接;A20-SBR反應(yīng)器(2)通過第一排水閥(2.7)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應(yīng)器(5)通過第二進(jìn)水泵(5.6)與中間水箱(4)連接；N_SBR反應(yīng)器(5)通過第二排水閥(5.7)與調(diào)節(jié)水箱(3)連接；A20-SBR反應(yīng)器(2)通過回流泵(2.8)與調(diào)節(jié)水箱(3)連接；AnammoX-SBR反應(yīng)器(6)通過第三進(jìn)水泵(6.4)和第四進(jìn)水泵(6.3)分別與調(diào)節(jié)水箱(3)連接和中間水箱(4)連接；AnammoX-SBR反應(yīng)器(6)通過第三排水閥(6.5)與出水水箱(7)連接；所述計算機(jī)(8)與PLC控制箱(9)連接;所述A2O-SBR反應(yīng)器(2)內(nèi)置的第一攪拌器(2.2)、第一氣體流量計(2.3)、第一 pH計(2.6)均與PLC控制箱(9)連接；所述N-SBR反應(yīng)器(5)內(nèi)置的第二攪拌器(5.1)、第二氣體流量計(5.2)、第二 pH計(5.5)均與PLC控制箱(9)連接Jy^iiAnamm0x-SBR反應(yīng)器(6)內(nèi)置的第三攪拌器(6.1)、第三pH計(6.2)均與PLC控制箱(9)連接。
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化裝置的方法，其特征在于，包括以下內(nèi)容: . 1)將城市污水加入城市污水原水水箱(I)，經(jīng)第一進(jìn)水泵(2.1)進(jìn)入A2O-SBR反應(yīng)器(2)，進(jìn)水比為0.2?0.3，通過第一攪拌器(2.2)厭氧攪拌90?120min，聚磷菌利用原水中的有機(jī)碳源合成內(nèi)碳源PHA，同時釋磷； .2)厭氧結(jié)束后，通過回流泵(2.8)注入N-SBR反應(yīng)器(5)排至調(diào)節(jié)水箱(3)的硝化液，回流比為200%?300%，通過第一攪拌器(2.2)缺氧攪拌180?210min，DPAOS以回流的亞硝態(tài)氮為電子受體，厭氧段儲存的PHA為電子供體，進(jìn)行缺氧反硝化除磷反應(yīng)； . 3)缺氧反應(yīng)結(jié)束后，第一氣泵(2.4)開啟，通過第一氣體流量計(2.3)調(diào)節(jié)氣體流量進(jìn)行微曝氣，控制DO = 2?3mg/L，反應(yīng)時間30min，完成剩余磷的吸收及吹脫氮?dú)猓?. 4)曝氣結(jié)束后，關(guān)閉第一氣泵(2.4)，靜置沉淀30min后泥水分離，通過第一排水閥(2.7)將上清液排至中間水箱(4)中，同時排泥，控制污泥齡10?15d，污泥濃度2800?.4000mg/L ； . 5)N-SBR反應(yīng)器(5)經(jīng)第二進(jìn)水泵(5.6)注入中間水箱(4)中的上清液，進(jìn)水比為.0.5?0.6，第二氣泵(5.3)開啟，通過第二氣體流量計(5.2)調(diào)節(jié)曝氣量，控制DO = 2?4mg/L，通過第二 pH計(5.5)的DO探頭和pH探頭將信號傳給計算機(jī)⑶和PLC控制箱(9)，當(dāng)pH曲線上出現(xiàn)“氨谷”或DO曲線上出現(xiàn)“氨氮突躍點(diǎn)”時停止曝氣，將硝化控制在短程階段，氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，靜置沉淀30min后泥水分離，通過第二排水閥(5.7)將上清液排至調(diào)節(jié)水箱(3)中，同時排泥，控制污泥齡15?25d，污泥濃度2800?4000mg/L ； .6)將A2O-SBR反應(yīng)器(2)排至中間水箱(4)的上清液和N-SBR反應(yīng)器(5)排至調(diào)節(jié)水箱(3)的上清液分別通過第四進(jìn)水泵(6.3)和第三進(jìn)水泵(6.4)按1: 1.32的比例一同注入Anammox-SBR反應(yīng)器(6),進(jìn)水比為0.2?0.3,通過第三攪拌器(6.1)厭氧攪拌180min?.210min,通過第三pH計(6.2)的DO探頭控制DO在O?0.2mg/L, Anammox菌將其中的氨氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，反?yīng)結(jié)束后，靜置沉淀30min后排水，排放的水量等于系統(tǒng)最初進(jìn)水量。
【文檔編號】C02F9/14GK104370422SQ201410677791
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月23日
【發(fā)明者】彭永臻, 呂冬梅, 趙偉華, 王淑瑩 申請人:北京工業(yè)大學(xué)