專利名稱：城市污水生物強化短程生物脫氮的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種城市污水生物強化短程生物脫氮的裝置，屬于污水生物處理 技術(shù)領(lǐng)域，適用于城市污水脫氮處理。
背景技術(shù)：
國家對城市污水處理廠出水氮含量的要求日益嚴格，尤其近年來對出水總氮TN 濃度的要求。傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)是通過硝化菌和反硝化菌來實現(xiàn)氮的去除，而充足的碳源 是反硝化高效脫氮的關(guān)鍵。當(dāng)原水C/N比低于3. 4時，原水碳源無法滿足反硝化作用對有 機碳源的需求，需投加外碳源來滿足此要求，以保證生物脫氮效果。而我國部分城市污水廠 C/N遠低于3. 4，因此無法滿足傳統(tǒng)生物脫氮對碳源的要求，導(dǎo)致無法達到國家一級A排放 標(biāo)準。短程硝化反硝化脫氮理論的出現(xiàn)為該問題的解決提供了新的思路，短程硝化只將 氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，因此短程硝化反硝化減少了從NC^還原到NC^的過程所需的碳源， 可節(jié)省40%的碳源；此外還可以節(jié)省25%的曝氣量；亞硝酸鹽反硝化速率以1. 5到2倍的 硝酸鹽反硝化速率進行；減少(X)2的排放量達到20% ；硝化過程中減少33% 35%的污泥 產(chǎn)量，在反硝化過程中減少55%的污泥產(chǎn)量。但城市污水短程硝化的穩(wěn)定實現(xiàn)仍是公認的難題，尤其是在連續(xù)反應(yīng)器中實現(xiàn)穩(wěn) 定的短程硝化反硝化，因此城市污水短程硝化的實際工程應(yīng)用更是鮮見報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了解決上述技術(shù)問題，提出了一種城市污水生物強化短 程生物脫氮的裝置，該裝置利用低DO和FA抑制實現(xiàn)污泥消化液短程硝化，即實現(xiàn)AOB的 增長速率大于NOB的增長速率，使NOB不斷被淘洗掉，同時污泥消化液為高氨氮廢水，使得 污泥消化液AO系統(tǒng)單位污泥中含有的AOB的量遠大于城市污水AO系統(tǒng)中單位污泥所含的 AOB的量；因此通過將污泥消化液AO系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥投加至城市污水AO反應(yīng)器中，增 加其單位污泥中所含的AOB的量，從而強化短程硝化效率，提高硝化容積負荷，減少占地面 積，增強系統(tǒng)抗低溫沖擊的能力。本實用新型的目的是通過以下解決方案來解決的城市污水生物強化短程生物 脫氮的裝置，設(shè)有城市污水原水箱、城市污水AO反應(yīng)器、城市污水二沉池、污泥消化液原水 箱、污泥消化液AO反應(yīng)器、污泥消化液二沉池；所述城市污水原水箱為一敞口箱體，設(shè)有溢流管和放空管；城市污水原水箱通過 進水泵與城市污水AO反應(yīng)器進水閥相連接；所述城市污水AO反應(yīng)器為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向上下交錯設(shè) 置過流孔連接各個格室，前端為缺氧區(qū)格室，缺氧區(qū)格室設(shè)有攪拌器和攪拌槳，后端為好氧 區(qū)格室設(shè)有曝氣頭；空壓機通過氣體流量計、氣量調(diào)節(jié)閥、與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭連 接；好氧區(qū)最后一格室通過內(nèi)回流泵與城市污水AO反應(yīng)器進水閥相連接。城市污水AO反應(yīng)器通過城市污水二沉池連接管與城市污水二沉池連接；所述城市污水二沉池為一輻流式沉淀池，該沉淀池通過污泥回流泵與城市污水AO 反應(yīng)器進水閥相連接；所述污泥消化液原水箱為一敞口箱體，設(shè)有溢流管和放空管，污泥消化液原水箱 通過進水泵與污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥相連接；所述污泥消化液AO反應(yīng)器為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向上下交錯 設(shè)置過流孔連接各個格室，前端為缺氧區(qū)格室，缺氧區(qū)格室設(shè)有攪拌器和攪拌槳，后端為好 氧區(qū)格室設(shè)有曝氣頭；空壓機通過氣體流量計、氣量調(diào)節(jié)閥、與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭連 接；好氧區(qū)最后一格室通過內(nèi)回流泵與污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥相連接。污泥消化液AO 反應(yīng)器通過污泥消化液二沉池連接管與污泥消化液二沉池連接；所述污泥消化液二沉池為一豎流式沉淀池，該沉淀池通過污泥回流泵與污泥消化 液AO反應(yīng)器進水閥相連接；該沉淀池出水管與城市污水AO反應(yīng)器連接；該沉淀池排泥管 閥門通過短程污泥投加泵與城市污水AO反應(yīng)器連接；污泥消化液在此裝置中的處理流程為污泥消化液與回流污泥一起泵入污泥消化 液AO反應(yīng)器缺氧區(qū)，回流污泥中的NOi-N利用原水中有限的碳源進行反硝化，而后進入好 氧區(qū)發(fā)生短程硝化，將氨氮轉(zhuǎn)化為NC^-N;接著泥水混合物進入污泥消化液二沉池進行泥水 分離，上方清水進入城市污水AO反應(yīng)器缺氧區(qū)，下方沉淀污泥部分回流至污泥消化液AO反 應(yīng)器缺氧區(qū)，部分泵入城市污水AO反應(yīng)器缺氧區(qū)；城市污水處理流程如下城市污水、回流污泥、污泥消化液處理出水和污泥消化 液剩余污泥一起進入城市污水AO反應(yīng)器缺氧區(qū)，利用城市污水中碳源發(fā)生反硝化作用，將 NOi-N轉(zhuǎn)化為氮氣，而后進入好氧區(qū)發(fā)生短程硝化；接著泥水混合物進入城市污水二沉池 進行泥水分離，上方清水排放至受納水體，下方沉淀污泥部分回流至城市污水AO反應(yīng)器前 端，部分污泥作為剩余污泥排放。利用本實用新型公開的城市污水生物強化短程生物脫氮裝置進行處理的方法，包 括以下步驟1)將取自城市污水廠曝氣池具有硝化作用的活性污泥投加到城市污水AO反應(yīng)器 和城市污水二沉池，接種污泥后使活性污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L ；將城市污水原水 加入原水箱，啟動進水泵，通過城市污水AO反應(yīng)器進水閥進入城市污水AO反應(yīng)器；啟動缺 氧區(qū)攪拌器和空壓機，調(diào)節(jié)氣量調(diào)節(jié)閥使得好氧區(qū)溶解氧DO為0. 3-0. 8mg/L ；啟動城市污 水污泥回流泵和內(nèi)回流泵，污泥回流比為50% -100%，內(nèi)回流比為100% -300% ；2)將取自城市污水廠曝氣池具有硝化作用的活性污泥投加到污泥消化液AO反應(yīng) 器及污泥消化液二沉池，接種污泥后使活性污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L ；將污泥消化 液加入原水箱，啟動進水泵，通過污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥進入污泥消化液AO反應(yīng)器； 啟動缺氧區(qū)攪拌器和空壓機，調(diào)節(jié)氣量調(diào)節(jié)閥使得好氧區(qū)溶解氧DO為0. 5-1. Omg/L ；啟動 污泥消化液污泥回流泵，污泥回流比為30% -200%;污泥齡SRT控制為8-15d ；當(dāng)缺氧區(qū)水 中COD > 60mg/L時，開啟污泥消化液內(nèi)回流泵，內(nèi)回流比為50-250% ；3)啟動短程污泥投加泵，將污泥消化液AO 二沉池產(chǎn)生的部分剩余污泥投加至城 市污水AO反應(yīng)器，短程污泥每天投加量占城市污水AO反應(yīng)器總污泥量的百分比定義為q， q取值范圍為0.5% -10% ；[0019]4)根據(jù)污泥消化液水質(zhì)和污泥消化液AO反應(yīng)器中混合液的pH值及溫度，通過在 0. 2-2kg NH -N/m3 ·(!的范圍內(nèi)，調(diào)整進水NH -N負荷，即調(diào)整進水流量和改變污泥回流比 (在30%-200%范圍內(nèi)調(diào)整)，當(dāng)游離氨(FA)濃度高時，增大污泥回流比，維持污泥消化液 AO反應(yīng)器沿程的FA濃度為l-40mg/L ；5)維持污泥消化液AO反應(yīng)器出水NH -N濃度小于15mg/L ；當(dāng)出水NH -N濃度大 于15mg/L時，通過提高水力停留時間HRT，即減少進水量，來降低出水NH -N濃度；本實用新型的技術(shù)原理在于利用FA抑制和低DO實現(xiàn)污泥消化液穩(wěn)定的短程硝 化，從而產(chǎn)生單位污泥AOB含量高的污泥；城市污水AO反應(yīng)器利用低DO實現(xiàn)短程硝化的同 時，由于AOB含量高的污泥的投入使得反應(yīng)器短程硝化更加穩(wěn)定，短程硝化速率更高，從而 提高其容積負荷，增強其抗低溫沖擊的能力。本實用新型城市污水生物強化短程生物脫氮的裝置，與現(xiàn)有工藝相比具有以下優(yōu) 勢1)污泥消化液高AOB含量污泥投加至城市污水AO反應(yīng)器中，使得該反應(yīng)器中單位 污泥所含的AOB的量增加，從而使的城市污水短程硝化更加穩(wěn)定，其抗低溫、水量、水質(zhì)沖 擊能力更強；2)由于城市污水AO反應(yīng)器單位污泥AOB含量增加，使得系統(tǒng)短程硝化速率增加， 從而容積負荷增加，使得工藝占地面積減少，適合現(xiàn)有水廠的升級改造；3)污泥消化液旁側(cè)處理，由于氨氮負荷高使該系統(tǒng)短程硝化速率更高，同時FA抑 制的存在使得短程硝化更加容易實現(xiàn)和維持；4)此工藝還具有短程硝化反硝化所固有的特點耗氧量少，能耗降低；反硝化所 需碳源量降低，對于碳源缺乏的污水脫氮具有優(yōu)勢；污泥產(chǎn)量少，降低污泥處置費用。

圖1為本實用新型市污水生物強化短程生物脫氮的裝置機構(gòu)示意圖。圖中1為城市污水原水箱；2為城市污水AO反應(yīng)器；3為城市污水二沉池；4為污 泥消化液原水箱；5為污泥消化液AO反應(yīng)器；6為污泥消化液二沉池；1. 1為溢流管；1. 2為 放空管；2. 1為進水泵；2. 2為進水閥；2. 3為攪拌槳；2. 4為曝氣頭；2. 5為污泥回流泵；2. 6 為內(nèi)回流泵；2. 7為回流閥；2. 8為氣量調(diào)節(jié)閥；2. 9為攪拌器；2. 10為氣體流量計；2. 11為 空壓機；2. 12為短程污泥投加泵；3. 1為污泥回流閥；3. 2為剩余污泥排放閥；3. 3為；3. 4 為出水管；3. 5為城市污水二沉池連接管；3. 6為城市污水AO反應(yīng)器出水閥；4. 1為溢流管；
4.2為放空管；5. 1進水泵；5. 2污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥；5. 3為攪拌槳；5. 4為曝氣頭；
5.5為內(nèi)回流泵；5. 6為污泥回流泵；5. 7為污泥回流閥；5. 8為空壓機；5. 9為氣體流量計； 5. 10為攪拌器；5. 11為氣量調(diào)節(jié)閥；6. 1為剩余污泥排放閥；6. 2為短程污泥投加閥；6. 3為 污泥回流管閥；6. 4為污泥消化液AO反應(yīng)器出水閥；6. 5為污泥消化液二沉池連接管；6. 6 為出水管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明如圖1所示，城市污水生物 強化短程生物脫氮的裝置設(shè)有城市污水原水箱1、城市污水AO反應(yīng)器2、城市污水二沉池3、污泥消化液原水箱4、污泥消化液AO反應(yīng)器5、污泥消化液二沉池6 ；所述城市污水原水箱1為一敞口箱體，設(shè)有溢流管1. 1和放空管1. 2 ；城市污水原 水箱1通過進水泵2. 1與城市污水AO反應(yīng)器進水閥2. 2相連接；所述城市污水AO反應(yīng)器為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向上下交錯設(shè) 置過流孔連接各個格室，前端為缺氧區(qū)格室，缺氧區(qū)格室設(shè)有攪拌器2. 9和攪拌槳2. 3，后 端為好氧區(qū)格室設(shè)有曝氣頭2. 4 ；空壓機2. 11通過氣體流量計2. 10、氣量調(diào)節(jié)閥2. 8、與設(shè) 在反應(yīng)器底部的曝氣頭2. 4連接；好氧區(qū)最后一格室通過內(nèi)回流泵2. 6與城市污水AO反應(yīng) 器進水閥2. 2相連接。城市污水AO反應(yīng)器2通過城市污水二沉池連接管3. 5與城市污水 二沉池3連接；所述城市污水二沉池3為一輻流式沉淀池，該沉淀池通過污泥回流泵2. 5與城市 污水AO反應(yīng)器進水閥2. 2相連接；所述污泥消化液原水箱4為一敞口箱體，設(shè)有溢流管4. 1和放空管4. 2，污泥消化 液原水箱4通過進水泵5. 1與污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥5. 2相連接；所述污泥消化液AO反應(yīng)器5為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向上下 交錯設(shè)置過流孔連接各個格室，前端為缺氧區(qū)格室，缺氧區(qū)格室設(shè)有攪拌器5. 10和攪拌 槳5. 3，后端為好氧區(qū)格室設(shè)有曝氣頭5. 4 ；空壓機5. 8通過氣體流量計5. 9、氣量調(diào)節(jié)閥
5.11、與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭5. 4連接；好氧區(qū)最后一格室通過內(nèi)回流泵5. 5與污泥消 化液AO反應(yīng)器進水閥5. 2相連接。污泥消化液AO反應(yīng)器5通過污泥消化液二沉池連接管
6.5與污泥消化液二沉池6連接；所述污泥消化液二沉池6為一豎流式沉淀池，該沉淀池通過污泥回流泵5. 6與污 泥消化液AO反應(yīng)器進水閥5. 2相連接；該沉淀池出水管6. 6與城市污水AO反應(yīng)器2連接； 該沉淀池排泥管閥門6. 2通過短程污泥投加泵2. 12與城市污水AO反應(yīng)器2連接；具體試驗用水取自北京高碑店城市污水廠初沉池出水和消化污泥脫水液。初沉池 出水水質(zhì)C0D 為 106. 1-182. 4mg/L，NH-N 為 40. 24-64. 97mg/L，NOj -N 為 0. 00-1. 12mg/ L,NOj -N 為 0. 11-1. 19mg/L ；SS 為 60_138mg/L ；TP 為 3. 13-8. 31mg/L ；堿度為 247-405mg/ L ；pH 為 7. 02-7. 58。污泥脫水液水質(zhì):C0D 為 78_249mg/L ；NH -N 為 132_315mg/L，NOj -N ( 1. 5mg/L, NOj -N 在檢測限以下，TP 為 7. 4-32. 9mg/L,堿度為 854_1587mg/L，pH 為 6. 93-8. 67。試驗系統(tǒng)如圖1所示，城市污水AO反應(yīng)器有效容積為36L，反應(yīng)器尺寸為 LXBXH = 60X12X50cm,平均分為5個格室，格室間隔板由上下交錯的小孔連接。污泥消 化液AO反應(yīng)器有效容積為25L，反應(yīng)器尺寸為LXBXH = 50X 10X60cm，平均分為5個格 室，格室間隔板由上下交錯的小孔連接。具體運行操作如下1)將取自城市污水廠曝氣池具有硝化作用的活性污泥投加到城市污水AO反應(yīng) 器、和城市污水二沉池，接種污泥后使活性污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L ；將城市污水原 水加入原水箱，啟動進水泵，通過城市污水AO反應(yīng)器進水閥進入城市污水AO反應(yīng)器；啟動 缺氧區(qū)攪拌器和空壓機，調(diào)節(jié)氣量調(diào)節(jié)閥使得好氧區(qū)溶解氧DO為0. 3-0. 8mg/L ；啟動城市 污水污泥回流泵和內(nèi)回流泵污泥回流比為50% -100%，內(nèi)回流比為100% -300% ；2)將取自城市污水廠曝氣池具有硝化作用的活性污泥投加到污泥消化液AO反應(yīng) 器及污泥消化液二沉池，接種污泥后使活性污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L ；將污泥消化液加入原水箱，啟動進水泵，通過污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥進入污泥消化液AO反應(yīng)器； 啟動缺氧區(qū)攪拌器和空壓機，調(diào)節(jié)氣量調(diào)節(jié)閥使得好氧區(qū)溶解氧DO為0. 5-1. Omg/L ；啟動 污泥消化液污泥回流泵，污泥回流比為30% -200%;污泥齡SRT控制為8-15d ；當(dāng)缺氧區(qū)水 中COD > 60mg/L時，開啟污泥消化液內(nèi)回流泵，內(nèi)回流比為50-250% ；3)啟動短程污泥投加泵，將污泥消化液AO 二沉池產(chǎn)生的部分剩余污泥投加至城 市污水AO反應(yīng)器，短程污泥每天投加量占城市污水AO反應(yīng)器總污泥量的百分比定義為q， q取值范圍為0.5% -10% ；4)根據(jù)污泥消化液水質(zhì)和污泥消化液AO反應(yīng)器中混合液的pH值及溫度，通過在 0. 2-2kg NH -N/m3 ·(!的范圍內(nèi)，調(diào)整進水NH -N負荷，即調(diào)整進水流量和改變污泥回流比 (在30%-200%范圍內(nèi)調(diào)整)，當(dāng)游離氨(FA)濃度高時，增大污泥回流比，維持污泥消化液 AO反應(yīng)器沿程的FA濃度為l-40mg/L ；5)維持污泥消化液AO反應(yīng)器出水NH -N濃度小于15mg/L ；當(dāng)出水NH -N濃度大 于15mg/L時，通過提高水力停留時間HRT，即減少進水量，來降低出水NH -N濃度；試驗結(jié)果表明運行穩(wěn)定后，城市污水出水COD < 35mg/L, TN為10_15mg/L，污泥 消化液AO反應(yīng)器最大NH -N去除負荷為1. 5kgN/m3 · d，出水NH -N濃度5_15mg/L，出水 C0D49-68mg/Lo
權(quán)利要求1. 一種城市污水生物強化短程生物脫氮的裝置，其特征在于設(shè)有城市污水原水箱 (1)、城市污水AO反應(yīng)器O)、城市污水二沉池(3)、污泥消化液原水箱、污泥消化液AO 反應(yīng)器(5)、污泥消化液二沉池(6)；所述城市污水原水箱(1)為一敞口箱體，設(shè)有溢流管(1. 1)和放空管(1. 2)；城市污水 原水箱⑴通過進水泵(2. 1)與城市污水AO反應(yīng)器⑵進水閥(2. 2)相連接；所述城市污水AO反應(yīng)器O)為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向上下交錯 設(shè)置過流孔連接各個格室，前端為缺氧區(qū)格室，缺氧區(qū)格室設(shè)有攪拌器(2. 9)和攪拌槳 O. 3)，后端為好氧區(qū)格室設(shè)有曝氣頭(2.4)；空壓機(2. 11)通過氣體流量計(2. 10)、氣量 調(diào)節(jié)閥O. 8)、與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭(2.4)連接；好氧區(qū)最后一格室通過內(nèi)回流泵 (2. 6)與城市污水AO反應(yīng)器進水閥(2. 2)相連接；城市污水AO反應(yīng)器(2)通過城市污水 二沉池連接管(3. 5)與城市污水二沉池( 連接；所述城市污水二沉池(3)為一輻流式沉淀池，該沉淀池通過污泥回流泵(2. 5)與城市 污水AO反應(yīng)器進水閥(2. 2)相連接；所述污泥消化液原水箱(4)為一敞口箱體，設(shè)有溢流管(4. 1)和放空管(4.幻，污泥消 化液原水箱(4)通過進水泵(5. 1)與污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥(5. 2)相連接；所述污泥消化液AO反應(yīng)器(5)為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向上下交 錯設(shè)置過流孔連接各個格室，前端為缺氧區(qū)格室，缺氧區(qū)格室設(shè)有攪拌器(5. 10)和攪拌槳 (5. 3)，后端為好氧區(qū)格室設(shè)有曝氣頭(5.4)；空壓機(5.8)通過氣體流量計(5. 9)、氣量 調(diào)節(jié)閥(5. 11)、與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭(5.4)連接；好氧區(qū)最后一格室通過內(nèi)回流泵 (5. 5)與污泥消化液AO反應(yīng)器進水閥(5. 2)相連接；污泥消化液AO反應(yīng)器(5)通過污泥 消化液二沉池連接管(6. 5)與污泥消化液二沉池(6)連接；所述污泥消化液二沉池(6)為一豎流式沉淀池，該沉淀池通過污泥回流泵(5.6)與污 泥消化液AO反應(yīng)器進水閥(5. 2)相連接；該沉淀池出水管(6. 6)與城市污水AO反應(yīng)器(2) 連接；該沉淀池排泥管閥門(6. 通過短程污泥投加泵(2. 12)與城市污水AO反應(yīng)器(2) 連接。
專利摘要本實用新型公開了一種城市污水生物強化短程生物脫氮的裝置。所述裝置包括城市污水原水箱、城市污水AO反應(yīng)器、城市污水二沉池、污泥消化液原水箱、污泥消化液AO反應(yīng)器、污泥消化液二沉池；城市污水二沉池為輻流式沉淀池；污泥消化液二沉池為豎流式沉淀池；所述方法是污泥消化液通過低溶解氧(DO為0.5-1mg/L)和游離氨(FA)抑制實現(xiàn)短程硝化；將污泥消化液短程硝化系統(tǒng)剩余污泥投加至城市污水短程硝化系統(tǒng)，同時維持該系統(tǒng)低溶解氧(DO為0.3-0.8mg/L)，從而穩(wěn)定實現(xiàn)城市污水高效短程硝化。此方法可穩(wěn)定實現(xiàn)短程硝化反硝化，節(jié)省曝氣能耗、減少反硝化碳源需求，減少污泥產(chǎn)量，同時可提高城市污水短程硝化系統(tǒng)的容積負荷，增強系統(tǒng)抗沖擊能力。
文檔編號C02F9/14GK201923925SQ20112000591
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者張亮, 張樹軍, 彭永臻, 王俊敏, 馬斌 申請人:彭永臻