一種絮體污泥與顆粒污泥共生實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種絮體污泥與顆粒污泥共生實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮的方法，屬于污 水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮技術(shù)已在世界范圍內(nèi)成功應(yīng)用于100多個(gè)高氨氮污水處理 工程，實(shí)現(xiàn)了污水生物脫氮節(jié)能降耗。近年來世界各國科學(xué)家和工程師一致認(rèn)為厭氧氨氧 化技術(shù)若能應(yīng)用于城市污水處理廠，則有望使城市污水處理廠由能耗大戶轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰孔越o 或能量外供的企業(yè)。這是因?yàn)?，一方面城市污水厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮過程耗氧量降低，所以 曝氣所消耗的能量降低；另一方面自養(yǎng)脫氮過程無需有機(jī)物做為碳源，使得城市污水中有 機(jī)污染物可最大程度地用于厭氧產(chǎn)甲烷，可實(shí)現(xiàn)城市污水中能量的回收利用。但目前限制 城市污水厭氧氨氧化脫氮的瓶頸是為厭氧氨氧化提供底物亞硝酸鹽的短程硝化過程難以 穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。
[0003] 最新研宄發(fā)現(xiàn)缺氧條件下亞硝酸鹽處理活性污泥對(duì)亞硝酸鹽氧化菌的抑制作用 大于對(duì)氨氧化菌的抑制作用，因此可以將亞硝酸鹽處理后的活性污泥回流至生物脫氮反應(yīng) 器，實(shí)現(xiàn)硝化過程中的亞硝酸鹽的積累。若采用亞硝酸鹽處理短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器 的混合污泥，則亞硝酸鹽在抑制亞硝酸鹽氧化菌的同時(shí)，也會(huì)抑制厭氧氨氧化菌。與此同時(shí) 研宄發(fā)現(xiàn)，顆粒污泥與絮體污泥共生的活性污泥系統(tǒng)中，氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌主要 富集在絮體污泥中，而厭氧氨氧化菌則主要存在于顆粒污泥中。在此研宄背景下，如何能夠 在抑制亞硝酸鹽氧化菌活性的同時(shí)，保持的厭氧氨氧化菌的活性，對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市污水短程 硝化厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)城市污水自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)短程硝化難以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)的瓶頸問 題，提出了一種絮體污泥與顆粒污泥共生實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮的方法，該方法首先在高 負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器中將污水中的有機(jī)污染吸附到污泥中，該污泥再用來厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷 以回收污水中的能量；而后污水再在自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器中，通過同步短程硝化厭氧氨氧化作 用將氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴亩鴮?shí)現(xiàn)脫氮的目的；關(guān)鍵是采用旋流分離器將混合污泥篩分為顆粒 污泥和絮體污泥，而后定期用亞硝酸鹽處理絮體污泥，控制亞硝酸鹽氧化菌的增長，在實(shí)現(xiàn) 控制絮體污泥中亞硝酸鹽氧化菌增長的同時(shí)，避免對(duì)顆粒污泥中厭氧氨氧化菌的抑制，最 終突破城市污水自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器難以穩(wěn)定維持短程硝化的瓶頸。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下解決方案來解決的：絮體污泥與顆粒污泥共生實(shí)現(xiàn)城市 污水自養(yǎng)脫氮裝置設(shè)有城市污水原水箱（1)、高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器（2)、二沉池（3)、中 間水箱（4)、自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)、污泥處理反應(yīng)器（6);城市污水原水箱（1)設(shè)有溢流管 (I. 1)和放空管（1. 2);城市污水原水箱（1)通過進(jìn)水泵（2. 1)與高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器 (2) 進(jìn)水管相連接；高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器（2)分為數(shù)個(gè)格室，按照水流方向上下交錯(cuò)設(shè) 置過流孔連接各個(gè)格室，設(shè)有曝氣頭（2. 3)、空壓機(jī)（2. 7)、氣體流量計(jì)（2.6)與氣量調(diào)節(jié) 閥（2. 5);高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器（2)通過二沉池連接管（2. 4)與二沉池（3)連接；二沉池 (3) 通過污泥回流泵（2. 2)與高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器（2)的進(jìn)水管相連接；二沉池（3)出 水管與中間水箱（4)連接；中間水箱（4)設(shè)有放空管（4. 1)與進(jìn)水泵（4. 2);自養(yǎng)脫氮反應(yīng) 器（5)為一敞口池體，設(shè)有進(jìn)水管（5. 1)、放空閥（5. 2)、曝氣頭（5. 3)、攪拌器（5. 6)、排水 閥（5.8);通過設(shè)置污泥泵（5.4)與旋流分離器（5.5)將絮體污泥與顆粒污泥分開，而后將 絮體污泥通過排泥閥（5. 7)排放，或排至污泥處理反應(yīng)器（6)進(jìn)行處理；污泥處理反應(yīng)器為 一敞口池體，設(shè)有放空管（6.1)、污泥回流泵（6. 2)、加藥管（6.3)、攪拌器（6.4)與進(jìn)泥管 ￠. 5) 〇
[0006] 城市污水在此裝置中的處理流程為：城市污水與二沉池回流污泥一起進(jìn)入高負(fù)荷 活性污泥反應(yīng)器，將水中的有機(jī)污染物吸附到污泥中；而后高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器出水進(jìn) 入中間水箱調(diào)節(jié)水質(zhì)水量；中間水箱的污水通過自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器進(jìn)水泵向自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器 進(jìn)水；然后自養(yǎng)脫氮反應(yīng)進(jìn)入第一個(gè)缺氧攪拌階段，反應(yīng)器內(nèi)的反硝化菌會(huì)利用污水中殘 余的有機(jī)物進(jìn)行反硝化，將自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器中的硝態(tài)氮還原為氮?dú)?；隨后自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器 進(jìn)入曝氣充氧階段，將部分氨氮轉(zhuǎn)化為NO_ 2-N，然后再進(jìn)入缺氧攪拌段，通過厭氧氨氧化作 用將氨氮和Nd2-N轉(zhuǎn)化為氮?dú)?；隨后再次好氧/缺氧交替運(yùn)行，重復(fù)以上作用；最終達(dá)到將 氮從污水中脫除的目的。
[0007] 絮體污泥與顆粒污泥共生實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮裝置實(shí)現(xiàn)自養(yǎng)脫氮的方法，其特 征在于包含以下內(nèi)容：
[0008] 1)啟動(dòng)系統(tǒng)：接種城市污水廠普通活性污泥投加至高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器（2)， 使污泥濃度為2000-4000mg/L ;將厭氧氨氧化顆粒污泥與城市污水廠曝氣池絮體污泥混合 后投加至自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)，使絮體污泥濃度達(dá)到1500-3000mg/L，在上述污泥濃度范圍 內(nèi)調(diào)整絮體污泥濃度和顆粒污泥濃度，使反應(yīng)器內(nèi)好氧氨氧化速率與厭氧氨氧化速率之比 為 1. 1-1.5 ;;
[0009] 2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下：
[0010] 2. 1)高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器⑵的污泥齡控制為3-5天，好氧區(qū)溶解氧濃度控制 為L 0-2. Omg/L，污泥回流比為30-100%，水力停留時(shí)間為30-60min ;
[0011] 2.2)自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)每周前6天運(yùn)行，最后1天停止運(yùn)行，而污泥處理反應(yīng)器 (6)則在每周最后1天運(yùn)行；
[0012] 2. 3)2. 3)自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)的運(yùn)行方式為，首先進(jìn)水10-60min，而后攪 拌20-60min與曝氣充氧15-30min交替運(yùn)行12次，曝氣充氧階段溶解氧濃度控制在 0. 3-0. 7mg/L，第12次曝氣結(jié)束后再攪拌30-60min，然后沉淀30-60min后將上清液通過排 水閥（5. 8)排出；每天通過污泥泵（5. 4)將5-8%的混合污泥輸送至旋流分離器（5. 5)，將 顆粒污泥和絮體污泥分開，顆粒污泥返回至自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)，將絮體污泥作為剩余污泥 排放；通過調(diào)整絮體污泥排放量控制系統(tǒng)絮體污泥的污泥齡為13-20天；
[0013] 2. 4)每周最后1天將自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)停止運(yùn)行，與此同時(shí)啟動(dòng)污泥泵（5. 4) 將自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器內(nèi)所有混合污泥輸送至旋流分離器（5. 5)，進(jìn)行顆粒污泥和絮體污泥 的分離，顆粒污泥返回至自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)，而絮體污泥則輸送至污泥處理反應(yīng)器（6); 然后向污泥處理反應(yīng)器（6)投加亞硝酸鈉，使反應(yīng)器內(nèi)亞硝酸鹽氮濃度為200-1000mg/ L，再攪拌運(yùn)行12-20h，在攪拌過程中通過投加酸或堿控制污泥處理反應(yīng)器（6)內(nèi)pH為 5. 5-6. 5,上述攪拌結(jié)束后，再投加乙酸鈉使其濃度為1400-7000mg/L，再攪拌2-4h，最后再 通過污泥回流泵（6.2)將絮體污泥輸送至自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器（5)。
[0014] 本發(fā)明絮體污泥與顆粒污泥共生實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮的方法，與現(xiàn)有傳統(tǒng)生物 脫氮工藝相比具有以下優(yōu)勢：
[0015] 1)城市污水中的有機(jī)物被吸附到活性污泥中，而后該污泥被用于發(fā)酵產(chǎn)甲烷，從 而可實(shí)現(xiàn)城市污水中能量的回收利用。
[0016] 2)通過旋流分離器將混合污泥篩分為顆粒污泥和絮體污泥，而僅采用亞硝酸鹽處 理絮體污泥，從而在控制亞硝酸鹽氧化菌增長的條件下，避免了亞硝酸鹽對(duì)厭氧氨氧化菌 的抑制。
[0017] 3)短程硝化厭氧氨氧化技術(shù)需氧量低，使得污水廠能耗大幅降低。
[0018] 4)厭氧氨氧化菌代謝過程中無 N2O生成，本工藝溫室氣體排放量少。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明絮體污泥與顆粒污泥共生實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0020] 圖中1為城市污水原水箱、2為高負(fù)荷活性污泥反應(yīng)器、3為二沉池、4為中間水箱、 5為自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器、6為污泥處理反應(yīng)器；I. 1為溢流管、1. 2為放空管；2. 1為進(jìn)水泵、2. 2 為污泥回流泵、2. 3為曝氣頭、2. 4為二沉池連接管、2. 5為氣量調(diào)節(jié)閥、2. 6為氣體流量計(jì)、 2. 7為空壓機(jī)；3. 1為二沉池回流污泥管閥門，3. 2為排泥管閥，3. 3為二沉池出水管；4. 1為 中間水箱放空管，4. 2為進(jìn)水泵；5. 1為自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器進(jìn)水管、5. 2為放空管、5. 3為曝氣 頭、5. 4為污泥泵、5. 5為旋流分離器、5. 6為攪拌器、5. 7為排泥閥、5. 8為排水閥；6. 1為污 泥處理反應(yīng)器放空管、6. 2為污泥回流泵、6. 3為加藥管、6. 4為攪拌器、6. 5為進(jìn)泥管。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：如圖1所示，絮體污泥與顆粒污 泥共生實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮裝置設(shè)有城市污水原水箱（1)、高負(fù)荷