一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低c/n城市污水的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是城市生活污水首先進(jìn)入吸附池，通過曝氣混合使污水中大部分有機(jī)物被活性污泥吸附，沉淀后上清液進(jìn)入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器，部分污泥進(jìn)入發(fā)酵池；硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水后曝氣，使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，然后栗入發(fā)酵池上清液，缺氧攪拌，利用發(fā)酵液中碳源將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮并與發(fā)酵液中氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生活污水中總氮的高效去除。本發(fā)明充分利用生活污水中碳源，污泥產(chǎn)率低，工藝簡單易控制，是一種低能耗、高效、穩(wěn)定的處理低C/N城市污水新途徑。
技術(shù)背景
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)水平迅速發(fā)展，污水的排放量也日益增加，而水體中氮、磷過量會導(dǎo)致富營養(yǎng)化等一系列環(huán)境問題，嚴(yán)重影響日常生活和水體環(huán)境，水體氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化是當(dāng)今各國的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的脫氮方法一般是通過硝化、反硝化過程實(shí)現(xiàn)的，在處理低C/N生活污水時(shí)，這一過程需要曝氣量高、額外投加碳源和堿度，而其污水脫氮效率并不能滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。研究和開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的除磷脫氮工藝已成為當(dāng)前城市污水處理技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
[0003]碳源不足是我國污水處理廠生物脫氮過程中普遍存在的問題，反硝化過程C/N需要大于4以上才能將硝酸鹽氮還原為氮?dú)?，城市污水中的碳源成分比較復(fù)雜，需進(jìn)一步水解后才能被反硝化菌利用，在此過程中，很大部分進(jìn)水碳源被用于合成微生物有機(jī)體或被以溶解氧為電子受體的微生物所消耗。因此，如何將進(jìn)水中的碳源富集、優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)化，并應(yīng)用于反硝化生物脫氮是一個(gè)很好的研究方向。
[0004]在生物脫氮除磷過程會產(chǎn)生大量剩余污泥，其中含有大量有機(jī)物，直接進(jìn)行焚燒或填埋處理不僅會對環(huán)境產(chǎn)生其他方面影響而且也浪費(fèi)了這部分有機(jī)資源。通過微生物的作用將其中蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸，再應(yīng)用于污水生物處理，作為所需的有機(jī)碳源，不僅可以減少污泥產(chǎn)量，使污泥得到資源化利用，減少了對環(huán)境的污染，又能夠節(jié)省外加碳源費(fèi)用，提高了污水生物脫氮效果，是一種污水處理廠提高處理效果、降低運(yùn)行成本的新途徑。
[0005]通過異養(yǎng)菌吸附的方式富集城市污水中的有機(jī)物，再將剩余污泥發(fā)酵后的有機(jī)碳源作為低C/N比污水的補(bǔ)充碳源，實(shí)現(xiàn)硝化、反硝化與厭氧氨氧化工藝的耦合，可以達(dá)到污泥減量和資源化利用。同時(shí)厭氧氨氧化工藝在處理低C/N比污水中具有明顯優(yōu)勢，其反應(yīng)在厭氧條件下進(jìn)行，以NO2 -N為電子受體，將NH/-N氧化為N2，過程中無需供氧和有機(jī)碳源，厭氧氨氧化菌的代謝活性較高，對基質(zhì)親和力較強(qiáng)，節(jié)省反應(yīng)器容積。而采用部分反硝化的方法將廢水中的NO3 -N還原為NO2 -N的方法為厭氧氨氧化提供了基質(zhì)NO2 -N，與短程硝化工藝相比，該方法可以獲得穩(wěn)定的亞硝酸鹽積累，而且操作簡單容易實(shí)現(xiàn)。此方法可以大大降低運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到污泥減量和資源化的目的，同時(shí)提高處理效果，操作易實(shí)現(xiàn)，是一種經(jīng)濟(jì)高效的低C/N比污水脫氮方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出了一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法，具體是城市生活污水首先進(jìn)入吸附池，通過曝氣混合使污水中大部分有機(jī)物被活性污泥吸附，沉淀后上清液進(jìn)入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器，部分污泥進(jìn)入發(fā)酵池；硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水后低氧曝氣，進(jìn)行同步短程硝化厭氧氨氧化；由于短程硝化沒有嚴(yán)格控制，會有部分氨氮全程硝化，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)器中硝酸鹽氮含量很高，此時(shí)栗入發(fā)酵池上清液，缺氧攪拌，利用發(fā)酵液中碳源將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽氮并與發(fā)酵液中氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生活污水中總氮的高效去除。
[0007]—種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置，其特征在于:
[0008]包括原水箱(1.1)、吸附池(I)、中間水箱(2.1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)、發(fā)酵池(3)、污泥脫水機(jī)(3.3)、發(fā)酵液儲備箱(3.5);原水箱(1.1)通過第一蠕動栗(1.2)與吸附池(I)連接；中間水箱(2.1)通過第一排水閥(1.5)、第二蠕動栗(2.2)與吸附池(I)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)連接；吸附池(I)通過第三蠕動栗(1.6)與發(fā)酵池(3)連接；發(fā)酵池(3)通過第四蠕動栗(3.2)與污泥脫水機(jī)(3.3)連接；發(fā)酵液儲備箱(3.5)通過第五蠕動栗(3.4)、第六蠕動栗(2.8)與污泥脫水機(jī)(3.3)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)連接；吸附池(I)設(shè)有曝氣頭(1.3)、第一排水閥(1.5);硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)設(shè)有攪拌器(2.3)、曝氣頭(2.4)、D0在線測定儀(2.7)、第二排水閥(2.9);發(fā)酵池(3)設(shè)有攪拌器(3.1);空氣栗(1.4)與曝氣頭(1.3)連接；空氣栗(2.5)通過氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)(2.6)與曝氣頭(2.4)連接。
[0009]—種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]I)接種城市污水廠剩余污泥于吸附池中，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為2000mg/L?4000mg/L。接種城市污水廠剩余污泥、部分反硝化污泥和厭氧氨氧化污泥于硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中，三種接種污泥質(zhì)量濃度MLVSS比例為1: 1:2?1:1:4，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為2000mg/L?4000mg/L。接種城市污水廠剩余污泥于發(fā)酵池中，控制接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為10000mg/L?20000mg/L。
[0011]2)將城市污水栗入吸附池中，曝氣20?60min，控制溶解氧濃度在I?2mg/L，沉淀后將出水排入中間水箱，排水比40 %?60 %。
[0012]3)將中間水箱中污水栗入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中，控制溶解氧濃度在0.2?0.5mg/L，邊曝氣邊攪拌4?8h。
[0013]4)停止曝氣，通過蠕動栗將發(fā)酵液儲備箱中的發(fā)酵上清液栗入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器，缺氧攪拌2?4h。沉淀20?60min后排水，排水比40%?60%。
[0014]5)將吸附池中部分污泥栗入發(fā)酵池中，在密閉的條件下進(jìn)行厭氧水解酸化產(chǎn)生短鏈脂肪酸，運(yùn)行時(shí)維持污泥濃度MLSS在10000?20000mg/L，溫度控制在25?30°C，反應(yīng)過程中進(jìn)行厭氧攪拌，調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速為100?150r/min，厭氧水解酸化時(shí)間為5?7天，然后將泥水混合液栗入污泥脫水機(jī)。
[0015]6)污泥脫水機(jī)利用離心沉降的原理將污泥和發(fā)酵液進(jìn)行分離，脫水后的發(fā)酵液通過管道由蠕動栗送入發(fā)酵液儲備箱中。
[0016]所述的步驟I)中部分反硝化污泥能在反硝化過程中將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，轉(zhuǎn)化百分比穩(wěn)定維持在80%?90% ;
[0017]所述的步驟2)中的城市污水為低C/N比污水，NH/-N = 50?80mg/L，COD = 100?280mg/L ；
[0018]技術(shù)原理
[0019]—種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法解決了城市污水C/N不足的問題。城市污水中大部分有機(jī)物難以直接生物降解，因此利用異養(yǎng)菌吸附部分有機(jī)物，然后將吸附后的污泥發(fā)酵產(chǎn)酸提供碳源，充分利用了城市污水中的碳源。吸附有機(jī)物后的污水栗入硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器，先低氧曝氣，進(jìn)行短程硝化反應(yīng)將污水中氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，同時(shí)進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)自養(yǎng)脫氮，然后栗入發(fā)酵上清液，利用接種的具有高亞硝酸鹽積累率的反硝化污泥及發(fā)酵液中的有機(jī)物，將反應(yīng)器內(nèi)的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，同時(shí)利用接種的厭氧氨氧化污泥，同步將發(fā)酵液中的氨氮去除，實(shí)現(xiàn)低C/N城市污水的高效脫氮。
[0020]本發(fā)明涉及的一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置與方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]I)利用活性污泥吸附污水中有機(jī)物，不僅提高了城市污水中有機(jī)物的可生物降解性，還大大提高了污泥發(fā)酵產(chǎn)酸率，利用污水廠自身排放的污泥產(chǎn)碳源，降低運(yùn)行成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量；
[0022]2)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中短程硝化過程只通過低溶解氧控制，不需要嚴(yán)格的短程硝化，亞硝酸鹽積累率在40?70%即可，反應(yīng)條件易控制；
[0023]3)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器可將發(fā)酵液中的高濃度氨氮去除，無需通過投加藥劑等操作來降低發(fā)酵液中氨氮的濃度，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，簡化操作過程；
[0024]4)硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器中反硝化菌有較高的亞硝酸鹽積累率，運(yùn)行效果穩(wěn)定，反硝化菌將厭氧氨氧化反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽氮還原，提高出水水質(zhì)；
[0025]5)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行操作簡單，處理效果好，出水總氮維持在較低水平。
【附圖說明】
[0026]圖1是碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0028]如圖1所示，一種碳源吸附/硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化耦合工藝處理低C/N城市污水的裝置，其特征在于:包括原水箱(1.1)、吸附池(1)、中間水箱(2.1)、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)、發(fā)酵池(3)、污泥脫水機(jī)(3.3)、發(fā)酵液儲備箱(3.5);原水箱(1.D通過第一蠕動栗(1.2)與吸附池(I)連接；中間水箱(2.1)通過第一排水閥(1.5)、第二蠕動栗(2.2)與吸附池⑴、硝化/部分反硝化/厭氧氨氧化反應(yīng)器(2)連接；吸附池(I)通過第三蠕動栗(1.6)與發(fā)酵池(3)連接；發(fā)酵池(3)通過第四蠕動栗(3.2)與污泥脫水機(jī)(3.3)連接；發(fā)酵液儲備箱(3