基于短程反硝化提供亞硝酸鹽的城市污水生物除磷自養(yǎng)脫氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于短程反硝化提供亞硝酸鹽的城市污水生物除磷自養(yǎng)脫氮方 法，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 厭氧氨氧化菌的發(fā)現(xiàn)改變了人們對(duì)氮循環(huán)途徑的認(rèn)識(shí)，使污水自養(yǎng)脫氮成為可 能。與傳統(tǒng)異養(yǎng)生物脫氮相比，厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮可以節(jié)省曝氣量，因?yàn)閮H需將污水中一 半的氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，而傳統(tǒng)異養(yǎng)生物脫氮?jiǎng)t需將全部的氨氮氧化為硝態(tài)氮；與此同 時(shí)，厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮無(wú)需有機(jī)碳源，因?yàn)閰捬醢毖趸詿o(wú)機(jī)碳作為碳源，這就可以將 污水中的有機(jī)物最大程度地用于厭氧產(chǎn)甲烷作用，以提高污水中能量的回收率。
[0003] 目前污水短程硝化厭氧氨氧化技術(shù)主要應(yīng)用于消化污泥脫水液等高氨氮污水脫 氮。若能將厭氧氨氧化技術(shù)推廣至城市污水處理，則有望使城市污水廠有能耗大戶轉(zhuǎn)變化 能量自給或外供的企業(yè)。限制厭氧氨氧化技術(shù)在城市污水處理廠應(yīng)用的瓶頸是厭氧氨氧化 反應(yīng)的底物亞硝酸鹽不能得到穩(wěn)定供應(yīng)。目前認(rèn)為獲得亞硝酸鹽的主要途徑是通過氨氧化 菌將污水中氨氮氧化為亞硝酸鹽，同時(shí)避免亞硝酸鹽進(jìn)一步被亞硝酸鹽氧化菌氧化為硝酸 鹽，即實(shí)現(xiàn)短程硝化。最新研宄表明厭氧環(huán)境持留的生物膜可進(jìn)行短程反硝化作用，即可將 硝態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮，從而使反硝化過程出現(xiàn)亞硝態(tài)氮的積累，從而有望為厭氧氨氧化 菌提供底物亞硝態(tài)氮。因此若能基于短程反硝化提供亞硝態(tài)氮實(shí)現(xiàn)城市污水自養(yǎng)脫氮?jiǎng)t可 為厭氧氨氧化技術(shù)在城市污水廠的應(yīng)用提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是針對(duì)城市污水處理過程中亞硝態(tài)氮難以穩(wěn)定獲取的難題，提出 了一種基于短程反硝化提供亞硝酸鹽的城市污水生物除磷自養(yǎng)脫氮方法，該方法首先使城 市污水進(jìn)入生物除磷脫氮反應(yīng)器的厭氧區(qū)，該區(qū)生物膜上的反硝化菌進(jìn)行短程反硝化，將 回流污泥中的硝態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮，生物膜上的厭氧氨氧化菌再將亞硝態(tài)氮和氨氮轉(zhuǎn)化 為氮?dú)?，而后絮體污泥中的聚磷菌發(fā)生厭氧釋磷作用；污水再進(jìn)入缺氧區(qū)，生物膜上反硝化 菌進(jìn)行短程反硝化，將回流硝化液中的硝態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮，而后生物膜中的厭氧氨氧 化菌將亞硝態(tài)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?；最后污水進(jìn)入好氧區(qū)，絮體污泥中的氨氧化菌與亞硝 酸鹽氧化菌將污水中剩余的氨氮氧化為硝態(tài)氮；最終實(shí)現(xiàn)連續(xù)流城市污水生物除磷與自養(yǎng) 脫氮，降低城市污水廠處理能耗。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下解決方案來(lái)解決的：基于短程反硝化提供亞硝酸鹽的城 市污水生物除磷自養(yǎng)脫氮裝置設(shè)有城市污水原水箱1、生物除磷脫氮反應(yīng)器2、二沉池3 ;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與生物 除磷脫氮反應(yīng)器進(jìn)水管2. 2相連接；生物除磷脫氮反應(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；第一個(gè)格室為設(shè)有懸浮填料的厭氧區(qū)2. 3,第二、三格室 為設(shè)有懸浮填料的缺氧區(qū)2. 4,其余格室為好氧區(qū)2. 5 ;厭氧區(qū)和缺氧區(qū)設(shè)有攪拌器2. 10， 好氧區(qū)通過設(shè)有空壓機(jī)2. 8、氣體流量計(jì)2. 9、氣量調(diào)節(jié)閥2. 11及曝氣頭2. 12的曝氣系統(tǒng) 進(jìn)行充氧；生物除磷脫氮反應(yīng)器2通過二沉池連接管2. 13與二沉池3連接；二沉池3通過 污泥回流泵2. 6與生物除磷脫氮反應(yīng)器進(jìn)水管2. 2相連接；硝化液回流泵2. 7將最后一格 好氧區(qū)和第一個(gè)缺氧格室連接起來(lái)。
[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)入生物除 磷脫氮反應(yīng)器的厭氧區(qū)進(jìn)行短程反硝化、厭氧氨氧化與厭氧釋磷；而后與回流硝化液一起 進(jìn)入缺氧區(qū)，發(fā)生短程反硝化、厭氧氨氧化與反硝化除磷；然后進(jìn)入好氧區(qū)發(fā)生好氧硝化作 用，從而達(dá)到將氮從污水中脫除的目的；混合污泥最后進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，上清液作 為系統(tǒng)出水排放，部分沉淀污泥作為剩余污泥排放，部分沉淀污泥回流至反應(yīng)器前端的厭 氧區(qū)。
[0007] 基于短程反硝化提供亞硝酸鹽的城市污水生物除磷自養(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)：接種傳統(tǒng)污水處理廠活性污泥投加至生物除磷脫氮反應(yīng)器⑵，使 污泥濃度為1500-3000mg/L;接種已經(jīng)掛好厭氧氨氧化生物膜的懸浮填料至生物除磷脫氮 反應(yīng)器的厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，填充體積比為15-40%。
[0009] 2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下：
[0010] 2. 1)城市污水與二沉池回流污泥混合后進(jìn)入生物除磷脫氮反應(yīng)器的厭氧區(qū)，該區(qū) 懸浮填料生物膜上的反硝化菌進(jìn)行短程反硝化，將回流污泥中的硝態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮， 生物膜上的厭氧氨氧化菌再將亞硝態(tài)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，而后絮體污泥中的聚磷菌發(fā)生 厭氧釋磷作用；厭氧區(qū)的泥水混合液和回流硝化液一起進(jìn)入缺氧區(qū)，該區(qū)懸浮填料生物膜 上反硝化菌進(jìn)行短程反硝化，將回流硝化液中的硝態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮，而后生物膜中的 厭氧氨氧化菌將亞硝態(tài)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?；最后污水進(jìn)入好氧區(qū)，絮體污泥中的氨氧化 菌與亞硝酸鹽氧化菌將污水中剩余的氨氮氧化為硝態(tài)氮；
[0011] 2. 2)生物除磷脫氮反應(yīng)器好氧區(qū)污泥回流比為50-100%;通過調(diào)整剩余污泥的排 放量，控制反應(yīng)器中絮體污泥的污泥齡控制為15-20天；
[0012] 2. 3)通過調(diào)整氣量調(diào)節(jié)閥的開啟度，調(diào)控好氧區(qū)的充氧量，控制好氧區(qū)前端溶解 氧濃度為〇. 5-1. 5mg/L，好氧區(qū)最后一個(gè)格室中溶解氧濃度為0. 3-0. 6mg/L;
[0013] 2.4)生物除磷脫氮反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為8-14h，其中厭氧水力停留時(shí)間為 I. 5-3h，缺氧水力停留時(shí)間為3-6h;
[0014] 2. 5)硝化液回流比為100-200%;當(dāng)缺氧區(qū)出水硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮大于3mg/L時(shí)， 降低硝化液回流比；當(dāng)好氧區(qū)出水硝態(tài)氮濃度大于l〇mg/L時(shí)，提高硝化液回流比。
[0015] 本發(fā)明基于短程反硝化提供亞硝酸鹽的城市污水生物除磷自養(yǎng)脫氮方法，與傳統(tǒng) 生物除磷脫氮工藝相比具有以下優(yōu)勢(shì)：
[0016] 1)污水中的氨氮一半通過厭氧氨氧化反應(yīng)去除，所以僅有剩下的另外一半氨氮進(jìn) 入好氧區(qū)，因此好氧區(qū)的需氧量可降低一半，進(jìn)而可節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行能耗。
[0017] 2)好氧區(qū)氧化的氨氮量降低一半，使得回流的硝化液中的硝態(tài)氮濃度降低一半， 進(jìn)而使得缺氧需要還原的硝態(tài)氮的量降低一半；同時(shí)硝態(tài)氮只需還原為亞硝態(tài)氮，無(wú)需進(jìn) 一步還原為氮?dú)?，因此可大幅降低反硝化探源需求量?br>[0018] 3)自養(yǎng)脫氮污泥產(chǎn)量低，可減少污水廠污泥處置費(fèi)用。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明基于短程反硝化提供亞硝酸鹽的城市污水生物除磷自養(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為生物除磷脫氮反應(yīng)器、3為二沉池；I. 1為溢流管、 1. 2為放空管；2. 1為進(jìn)水泵、2. 2為生物除磷脫氮反應(yīng)器進(jìn)水管、2. 3為厭氧區(qū)、2. 4為缺氧 區(qū)、2. 5好氧區(qū)、2. 6為污泥回流泵、2. 7為硝化液回流泵、2. 8為空壓機(jī)、2. 9為氣體流量計(jì)、 2. 10為攪拌器、2. 11為氣量調(diào)節(jié)閥、2. 12為曝氣頭、2. 13為二沉池連接管；3. 1為回流污泥 閥、3. 2為排泥閥、3. 3為出水管。
【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(shuō)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