反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置和方法

2023-12-01 18:06:16 2

反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置和方法
【專利摘要】反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置和方法，屬於汙水生物處理領域。工藝包括順序串聯的高氨氮進水水箱、一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器、沉澱池、生活汙水進水水箱、反硝化除磷脫氮反應器、出水水箱；所述方法為：在一體化反應器內，高氨氮廢水通過短程硝化和厭氧氨氧化作用實現氮的有效去除；在反硝化除磷脫氮反應器內，聚磷菌先利用生活汙水中的有機碳源厭氧釋磷，後利用厭氧氨氧化出水中的硝態氮缺氧反硝化除磷，最後在好氧段對磷進一步吸收，並伴有硝化細菌產生的硝化作用。該方法將厭氧氨氧化脫氮與反硝化除磷耦合應用於汙水生物脫氮除磷系統中，有效的利用了厭氧氨氧化過程產生的硝態氮，大大降低了氧耗、能耗。
【專利說明】反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汙水生物處理【技術領域】，尤其涉及反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置和方法 【背景技術】
[0002]隨著人類生活水平的提高、人口的急劇增長，以及工業的迅猛發展，汙水的排放量日趨增多，水環境汙染日益嚴重，汙水的脫氮除磷成為國內外專家學者研究的熱點。但是，傳統生物脫氮除磷工藝在實際應用過程中，經常會出現脫氮效果和除磷效果不能同時達到最佳的現象，並且存在耗能大、耗氧大、工藝複雜、脫氮除磷效率低、運行費用高等問題。
[0003]厭氧氨氧化是一種新型的生物脫氮技術，與傳統硝化-反硝化相比具有耗能低，不需外加碳源，不需投加酸鹼中和試劑，剩餘汙泥產量少，耗氧減少62.5%等優點。但是，厭氧氨氧化反應每消耗Imol的NH/-N和1.32mol的NOf-N就會產生0.26mol的N<V_N,使得TN去除率難以進一步提高。反硝化除磷技術實現了脫氮和除磷的統一，「一碳兩用」節省了碳源，且可有效的利用厭氧氨氧化過程產生的N03_-N進行反硝化除磷。但目前，厭氧氨氧化反應過程中產生的硝態氮很少進行下一步的處理，厭氧氨氧化耦合反硝化除磷進行同步脫氮除磷的工藝更是極少報導。
[0004]因此，提出一種合理、有效的工藝，用於處理厭氧氨氧化出水中所含的硝態氮，是一個迫在眉睫的問題。反硝化除磷SBR法結合了序批式反應器可操作性強、工藝簡單、便於實現同步脫氮除磷的特點，將SBR實時控制技術應用於反硝化除磷過程中，通過控制厭氧、缺氧和好氧的運行工序和好氧段DO濃度，實現了汙水的脫氮除磷；同時，有效的利用了厭氧氨氧化過程產生的硝態氮進行反硝化除磷，充分發揮了厭氧氨氧化與反硝化除磷耦合的優點，對開發運行費用低、投資少的同步脫氮除磷新技術具有重要意義。

【發明內容】

[0005]本發明的目的就是提供一種反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的工藝和方法,實現高氨氮厭氧氨氧化出水中硝態氮的進一步處理，有效的提高系統TN去除率。此外，結合在線監測反應器中pH值和DO的變化情況，對短程硝化、厭氧氨氧化和反硝化除磷過程進行實時控制，可有效的維持系統穩定性。該發明不僅解決了厭氧氨氧化出水硝態氮過高的問題，而且具有工藝流程簡單、可控制性強、操作靈活等特點，可降低工藝運行費用，減少能源消耗。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來解決的:反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置，其特徵在於，包括:高氨氮進水水箱1、一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2、沉澱池3、生活汙水進水水箱4、反硝化除磷脫氮SBR反應器5、出水水箱6，以及厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7 ;其中，高氨氮進水水箱I通過第一進水泵2.1與一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器2相連接；一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器2出水閥與沉澱池3相連接；沉澱池3通過第二進水泵5.2與反硝化脫氮除磷反應器5相連接；生活汙水進水水箱4通過第三進水泵5.1與反硝化脫氮除磷反應器5相連接；反硝化除磷脫氮SBR反應器5出水閥與出水水箱6相連接；
[0007]所述一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2內置有第一攪拌器2.2、第一攪拌槳2.3、第一曝氣頭2.7、加熱裝置2.8、第一出水閥2.9、汙泥回流閥2.10、第一取樣口
2.1UpH和溫度傳感器2.14、第一 DO傳感器2.15 ；
[0008]所述反硝化除磷脫氮SBR反應器5內置有第二攪拌器5.3、第二攪拌槳5.4、第二曝氣頭5.8、第二出水閥5.9、排泥閥5.10、第二取樣口 5.12、pH傳感器5.14和第二 DO傳感器5.15 ；
[0009]所述厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7包括計算機7.1和可編程過程控制器7.2，可編程過程控制器7.2內置信號轉換器AD轉換接口 7.3、信號轉換器DA轉換接口 7.4、第一進水繼電器7.5、第一曝氣繼電器7.6、溫度數據信號接口 7.7、第一攪拌器繼電器7.8、第一 pH和DO數據信號接口 7.9、第一出水繼電器7.10、汙泥回流繼電器7.11、第二進水繼電器7.12、第三進水繼電器7.13、第二曝氣繼電器7.14、第二攪拌器繼電器7.15、第二出水繼電器7.16和排泥繼電器7.17、第二pH和DO數據信號接口 7.18 ;其中，可編程過程控制器7.2上的信號轉換器AD轉換接口 7.3通過電纜線與計算機7.1相連接，將傳感器模擬信號轉換成數位訊號傳遞給計算機7.1 ;計算機7.1通過信號轉換器DA轉換接口 7.4與可編程過程控制器7.2相連接，將計算機7.1的數字指令傳遞給可編程過程控制器7.2 ;第一進水繼電器7.5與第一進水泵2.1相連接；第一曝氣繼電器7.6與第一電磁閥2.5相連接；溫度數據信號接口 7.7通過傳感器導線與加熱裝置2.8相連接；第一攪拌器繼電器7.8與第一攪拌器2.2相連接；第一 pH和DO數據信號接口 7.9通過導線與第一 pH和DO測定儀2.13相連接；pH和溫度傳感器2.14、DO傳感器2.15分別通過傳感器導線與第一 pH和DO測定儀2.13相連接；第一出水繼電器7.10與第一出水閥2.9相連接；汙泥回流繼電器7.11與汙泥回流閥2.10相連接；第二進水繼電器7.12和第三進水繼電器7.13分別與第二進水泵5.2和第三進水泵5.1相連接；第二曝氣繼電器7.14與第二電磁閥5.6相連接；第二攪拌器繼電器7.15與第二攪拌器5.3相連接；第二出水繼電器7.16和排泥繼電器7.17分別與第二出水閥5.9和排泥閥5.10相連接；第二 pH和DO數據信號接口 7.18通過導線與第二 pH和DO測定儀5.13相連接；pH傳感器5.14和第二 DO傳感器5.15分別通過傳感器導線與第二 PH和DO測定儀5.13相連接。
[0010]汙水在此裝置中的處理流程為:經除碳處理後的汙泥消化液通過第一進水泵2.1由高氨氮進水水箱I抽入一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2內，通過調控pH、游離氨FA和D0，抑制亞硝酸鹽氧化菌的活性，實現高氨氮廢水的短程硝化，並通過低氧攪拌和缺氧攪拌交替運行，將剩餘的NH/-N和Ν02_-Ν經厭氧氨氧化作用轉化成N2和部分Ν03_-Ν，出水排入沉澱池；與此同時，生活汙水通過第三進水泵5.1被抽入反硝化除磷脫氮SBR反應器5，反硝化細菌利用上一反 應周期殘留的N03_-N進行反硝化脫氮，聚磷菌PAOs則利用汙水中的揮發性脂肪酸VFA進行厭氧釋磷，同時合成內碳源PHA儲存於體內；待厭氧釋磷過程結束後厭氧氨氧化出水被抽入反硝化除磷脫氮SBR反應器5，反硝化除磷菌DPAOs以Ν03__Ν為電子受體，利用體內合成的內碳源進行缺氧反硝化除磷，此後進行曝氣攪拌，發生硝化作用以及對磷的進一步吸收，出水排入出水水箱。[0011]本發明還提供了一種反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的方法，其具體的啟動和操作步驟如下:
[0012]I)系統啟動:將短程硝化汙泥和厭氧氨氧化汙泥按體積比2:1混合後投加至一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2，使反應器內活性汙泥濃度達到3000~5000mg/L ；將城市汙水廠剩餘汙泥或具有脫氮除磷性能的活性汙泥投加到反硝化除磷脫氮SBR反應器5，使接種後反應器內活性汙泥濃度達到2500~4000mg/L ；
[0013]2)運行時調節操作如下:
[0014]一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2啟動時，將反應器內溫度控制在30±1°C，通過投加0.lmol/L的HCl將進水pH控制在7.5±0.01 ;在每個運行周期先將經除碳處理後的汙泥消化液由高氨氮進水水箱I經第一進水泵2.1抽入一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2，此時進水游離氨FA濃度為4~10mg/L，隨後進行低氧曝氣攪拌10~60min,並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為0.3~0.5mg/L,而後缺氧攪拌30~120min ;此後低氧曝氣攪拌和缺氧攪拌交替，當低氧曝氣攪拌時pH值曲線出現拐點時停止低氧曝氣攪拌,再缺氧攪拌直至N02_-N < lmg/L ;最後，沉澱排水，排水比為40~60%，出水排入沉澱池3 ；
[0015]一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2啟動時，為防止汙泥流失需進行汙泥回流，出水排入沉澱池3並沉澱I天后，並當汙泥累積大於IL時，啟動汙泥回流泵2.12，將沉澱池3中的剩餘汙泥全部回流至一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2 ；
[0016]當一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2出水NH/-N < lmg/L, N02__N < lmg/L時，完成一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2的啟動；此時，一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2出水Ν03_-Ν與進水NH/-N的質量濃度比為0.1~0.13 ;
[0017]反硝化除磷脫氮SBR反應器5啟動時，汙泥齡為10~20d，水力停留時間HRT為6~18h ;每周期通過第三進水泵5.1將生活汙水從生活汙水進水水箱4抽入反應器，厭氧攪拌60~ISOmin ;然後，通過第二進水泵5.2將一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器
2的出水從沉澱池3抽入反應器,缺氧攪拌30~180min,當缺氧攪拌時pH值曲線出現拐點時停止缺氧攪拌；之後，再曝氣攪拌30~180min，並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為2±0.2mg/L,當曝氣攪拌時NH4+_N < 5mg/L時停止曝氣攪拌；最後，沉澱排水，排水比為40~60% ；
[0018]當反硝化除磷脫氮SBR反應器5出水P < lmg/L, TN < 15mg/L時,完成反硝化除磷脫氮SBR反應器5的啟動；
[0019]一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器2和反硝化脫氮除磷反應器5均成功啟動後，系統進入正式運行階段:
[0020]一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2運行時，通過投加0.lmol/L的HCl將一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2進水pH值控制在7.5±0.01，每周期進水結束後進行低氧曝氣攪拌10~60min，並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為0.3~0.5mg/L,而後缺氧攪拌30~120min，此後低氧曝氣攪拌和缺氧攪拌交替，當低氧曝氣攪拌時PH值曲線出現拐點時停止低氧曝氣攪拌，再缺氧攪拌至N02_-N < lmg/L,沉澱排水，排水比為40~60% ;正式運行階段，不再對一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2內溫度值進行調控，並且關閉汙泥回流泵2.12，不再對沉澱池3中的汙泥進行回流；
[0021]反硝化除磷脫氮SBR反應器5運行時，汙泥齡控制在10~20d，水力停留時間HRT為6~18h，每周期生活汙水進水結束後，厭氧攪拌60~180min，然後將一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2的出水從沉澱池3抽入反硝化除磷脫氮SBR反應器5，缺氧攪拌30~120min，當缺氧攪拌時pH值曲線出現拐點時停止缺氧攪拌，而後通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為2 土 0.2mg/L並曝氣攪拌30~180min,當曝氣攪拌時NH4+_N < 5mg/L時停止曝氣攪拌，沉澱排水，排水比為40~60%。
[0022]本發明的反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置和方法，具有以下優點:
[0023]I)將全程自養脫氮-短程硝化和厭氧氨氧化應用於高氨氮廢水的生物脫氮處理，與傳統硝化反硝化脫氮工藝相比不需外加碳源，不需投加酸鹼中和試劑，剩餘汙泥產量少，耗氧減少62.5%。
[0024]2)回收利用了厭氧氨氧化反應生成的Ν03_-Ν，並將其作為反硝化除磷的電子受體，實現了生活汙水的同步脫氮除磷，與傳統厭氧釋磷、好氧吸磷的除磷工藝相比，「一碳兩用」，有效利用了原水中的碳源，同時大大節省了能耗和氧耗。
[0025]3) 一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器採用序批式活性汙泥法SBR反應器，可控性強、操作簡便，同時結合S BR實時控制技術，可實現汙水的全程自養脫氮。
[0026]4)將一體化短程硝化和厭氧氨氧化脫氮與反硝化除磷進行耦合，充分發揮了兩種技術的優點，實現了高氨氮廢水和生活汙水的脫氮除磷，運行費用低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發明反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置的結構示意圖。
[0028]圖中I為高氨氮進水水箱；2為一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器；3為沉澱池；4為生活汙水進水水箱；5為反硝化除磷脫氮SBR反應器；6為出水水箱；7為厭氧氨氧化和反硝化脫氮除磷在線監測和反饋控制系統；1.1為第一溢流管；1.2為第一放空管；
2.1為第一進水泵；2.2為第一攪拌器；2.3為第一攪拌槳；2.4為第一空壓機；2.5為第一氣泵；2.6為第一氣體流量計；2.7為第一曝氣頭；2.8為加熱裝置；2.9為第一出水閥；2.10為汙泥回流閥；2.11為第一取樣口 ；2.12為汙泥回流泵；2.13為第一 pH和DO測定儀；2.14為PH和溫度傳感器；2.15為第一 DO傳感器；3.1為第二溢流管；3.2為第二放空管；4.1為第三溢流管；4.2為第三放空管；5.1為第三進水泵；5.2為第二進水泵；5.3為第二攪拌器；
5.4為第二攪拌槳；5.5為第二空壓機；5.6為第二氣泵；5.7為第二氣體流量計；5.8為第二曝氣頭；5.9為第二出水閥；5.10為排泥閥；5.11為第四放空管；5.12為第二取樣口 ；5.13為第二 pH和DO測定儀；5.14為pH傳感器；5.15為第二 DO傳感器；6.1為第四溢流管；6.2為第五放空管；7.1為計算機；7.2為可編程過程控制器；7.3為信號轉換器AD轉換接口 ；7.4為信號轉換器DA轉換接口；7.5為第一進水繼電器；7.6為第一曝氣繼電器；7.7為溫度數據信號接口 ；7.8為第一攪拌器繼電器；7.9為第一 pH和DO數據信號接口 ；7.10為第一出水繼電器；7.11為回流繼電器；7.12為第二進水繼電器；7.13為第三進水繼電器；7.14為第二曝氣繼電器；7.15為第二攪拌器繼電器；7.16為第二出水繼電器；7.17為排泥繼電器；7.18為第二 pH和DO數據信號接口。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明:如圖1所示反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置，包括順序串聯的高氨氮進水水箱1、一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2、沉澱池3、生活汙水進水水箱4、反硝化脫氮除磷SBR反應器5、出水水箱6，以及厭氧氨氧化和反硝化脫氮除磷在線監測和反饋控制系統7 ;其中，高氨氮進水水箱I通過第一進水泵2.1與一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器2相連接；一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器2出水閥與沉澱池3相連接；沉澱池3放空管通過汙泥回流泵2.12與一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器2汙泥回流管相連接；沉澱池3通過第二進水泵5.2與反硝化除磷脫氮反應器5相連接；生活汙水進水水箱4通過第三進水泵
5.1與反硝化除磷脫氮反應器5相連接；反硝化除磷脫氮反應器5出水管與出水水箱6相連接；
[0030]所述一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2內置有第一攪拌器2.2、第一攪拌槳2.3、第一曝氣頭2.7、加熱裝置2.8、第一出水閥2.9、汙泥回流閥2.10、第一取樣口2.1UpH和溫度傳感器2.14、第一 DO傳感器2.15 ；
[0031]所述反硝化除磷脫氮SBR反應器5內置有第二攪拌器5.3、第二攪拌槳5.4、第二曝氣頭5.8、第二出水閥5.9、排泥閥5.10、第二取樣口 5.12、pH傳感器5.14和第二 DO傳感器5.15 ；
[0032]所述厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7包括計算機7.1和可編程過程控制器7.2，可編程過程控制器7.2內置信號轉換器AD轉換接口 7.3、信號轉換器DA轉換接口 7.4、第一進水繼電器7.5、第一曝氣繼電器7.6、溫度數據信號接口 7.7、第一攪拌器繼電器7.8、第一 pH和DO數據信號接口 7.9、第一出水繼電器7.10、汙泥回流繼電器7.11、第二進水繼電器7.12、第三進水繼電器7.13、第二曝氣繼電器7.14、第二攪拌器繼電器7.15、第二出水繼電器7.16和排泥繼電器7.17、第一 pH和DO數據信號接口 7.18 ;其中，可編程過程控制器7.2上的信號轉換器AD轉換接口 7.3通過電纜線與計算機7.1相連接，將傳感器模擬信號轉換成數位訊號傳遞給計算機7.1 ;計算機7.1通過信號轉換器DA轉換接口 7.4與可編程過程控制器7.2相連接，將計算機7.1的數字指令傳遞給可編程過程控制器7.2 ;第一進水繼電器7.5與第一進水泵2.1相連接；第一曝氣繼電器7.6與第一電磁閥2.5相連接；溫度數據信號接口 7.7通過傳感器導線與加熱裝置2.8相連接；第一攪拌器繼電器7.8與第一攪拌器2.2相連接；第一 pH和DO數據信號接口 7.9通過傳感器導線與第一 PH和DO測定儀2.13相連接；pH和溫度傳感器2.14,DO傳感器2.15分別通過傳感器導線與第一 pH和DO測定儀2.13相連接；第一出水繼電器7.10與第一出水閥2.9相連接；汙泥回流繼電器7.11與汙泥回流閥2.10相連接；第二進水繼電器7.12和第三進水繼電器7.13分別與第二進水泵5.2和第三進水泵5.1相連接；第二曝氣繼電器7.14與第二電磁閥5.6相連接；第二攪拌器繼電器7.15與第二攪拌器5.3相連接；第二出水繼電器7.16和排泥繼電器7.17分別與第二出水閥5.9和排泥閥5.10相連接；第二 pH和DO數據信號接口 7.18通過導線與第二 pH和DO測定儀5.13相連接；pH傳感器5.14和第二 DO傳感器5.15分別通過傳感器導線與第二 pH和DO測定儀5.13相連接。[0033]試驗過程中，一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2採用經除碳處理後的汙泥消化液作為進水，具體水質如下=COD濃度為46~93mg/L ；NH4+-N濃度為172~353mg/L，NO2--N濃度為< lmg/L，NO3^N濃度< 0.5mg/L ;反硝化除磷SBR反應器5採用北京工業大學家屬區生活汙水作為原水，具體水質如下=COD濃度為167~278mg/L，NH4+_N濃度為55 ~74mg/L, NO2 -N 濃度< lmg/L, NO3 -N 濃度 0.1 ~1.4mg/L, P 濃度 4.3 ~7.6mg/L, pH為7.3~7.6。試驗系統如圖1所示，各反應器均採用有機玻璃製作，一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2有效容積為9L，反硝化除磷SBR反應器5有效容積為9L。
[0034]具體運行操作如下:
[0035]1)系統啟動:將短程硝化汙泥和厭氧氨氧化汙泥汙泥按體積比2:1混合後投加至一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2，投加後反應器內活性汙泥濃度為3850mg/L ;將城市汙水廠二沉池剩餘汙泥投加到反硝化除磷脫氮SBR反應器5，接種後反應器內活性汙泥濃度達到2800mg/L ；
[0036]2)運行時調節操作如下:
[0037]—體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2啟動時，將反應器內溫度控制在30±1°C，通過投加0.lmol/L的HCl將進水pH控制在7.5±0.01，在每個運行周期先將5L經除碳處理後的汙泥消化液由高氨氮進水水箱I經第一進水泵2.1抽入一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2，進水游離氨濃度為4.1~8.4mg/L,隨後進行低氧曝氣攪拌30min,並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為0.3~0.5mg/L,而後缺氧攪拌60min,此後低氧曝氣攪拌和缺氧攪拌交替，當低氧曝氣攪拌時PH值曲線出現拐點時停止低氧曝氣攪拌，再缺氧攪拌直至N02_-N < lmg/L ;最後，沉澱30min後排水，排水比55%，出水排入沉澱池3 ；
[0038]一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2啟動時，為防止汙泥流失進行汙泥回流，當出水排入沉澱池3並沉澱I天后，並當汙泥累積大於IL時，啟動汙泥回流泵2.12，將沉澱池3中的剩餘汙泥全部回流至一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2 ；
[0039]當一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2出水NH/-N < lmg/L, Ν02__Ν < lmg/L時，完成一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2的啟動；此時，一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2出水NOf-N與進水NH/-N的質量濃度比為0.1~0.13 ;
[0040]反硝化除磷脫氮SBR反應器5啟動時，汙泥齡為12d，每天運行4個周期；每周期運行時，通過第三進水泵5.1將2L生活汙水從生活汙水進水水箱4抽入反應器，厭氧攪拌120min ;然後,通過第二進水泵5.2將2L —體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2出水從沉澱池3抽入反應器,缺氧攪拌30~120min,當pH值曲線出現拐點時停止缺氧攪拌；之後，再曝氣攪拌30~180min，並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為2±0.2mg/L,當曝氣攪拌時DO曲線出現拐點時停止曝氣攪拌；最後，沉澱排水，排水比為45% ;當反硝化除磷脫氮SBR反應器5出水P < lmg/L，TN < 15mg/L時，完成反硝化除磷脫氮SBR反應器5的啟動；
[0041]一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器2和反硝化脫氮除磷反應器5均成功啟動後，系統進入正式運行階段:
[0042]通過投加0.lmol/L的HCl將一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2進水pH值控制在7.5±0.01，每周期運行時，先將5L經除碳處理後的汙泥消化液由高氨氮進水水箱I經第一進水泵2.1抽入一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2，進水游離氨濃度為4.1~8.4mg/L,隨後進行低氧曝氣攪拌30min，並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為0.3~0.5mg/L,而後缺氧攪拌60min，此後低氧曝氣攪拌和缺氧攪拌交替，當低氧曝氣攪拌時PH值曲線出現拐點時停止低氧曝氣攪拌，再缺氧攪拌至N02_-N < lmg/L，沉澱排水，排水比為55% ;正式運行階段，不再對一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2內溫度值進行調控，不再對沉澱池3中的汙泥進行回流；[0043]反硝化除磷脫氮SBR反應器5運行時，汙泥齡為12d，水力停留時間HRT為12.5h，每周期通過第三進水泵5.1將2L生活汙水從生活汙水進水水箱4抽入反應器，厭氧攪拌120min，然後通過第二進水泵5.2將2L —體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2的出水從沉澱池3抽入反硝化除磷脫氮SBR反應器5，缺氧攪拌120min ;之後，再曝氣攪拌IOOmin,並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統7控制反應器內DO濃度為2±0.2mg/L ;最後,沉澱排水,排水比為45%。
[0044]試驗結果表明:運行穩定後，一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器2出水NH/-N濃度為< lmg/L，NO2--N濃度為< lmg/L，NO3^N濃度為47~64mg/L ；TN去除負荷為
0.8kg N/m3.Cf1 ;反硝化除磷脫氮SBR反應器5出水COD濃度為27~46mg/L，NH4+-N濃度為 I ~12mg/L, NO2 -N 為< lmg/L, NO3 -N < 3mg/L, P < 0.5mg/L, TN 低於 15mg/L。
【權利要求】
1.反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置，其特徵在於，包括:高氨氮進水水箱(1)、一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)、沉澱池(3)、生活汙水進水水箱(4)、反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)、出水水箱(6)，以及厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統(7);其中，高氨氮進水水箱(1)通過第一進水泵(2.1)與一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器(2)相連接；一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器(2)出水閥與沉澱池(3)相連接；沉澱池(3)放空管通過汙泥回流泵(2.12)與一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器(2)汙泥回流管相連接；沉澱池(3)通過第二進水泵(5.2)與反硝化除磷脫氮反應器(5)相連接；生活汙水進水水箱(4)通過第三進水泵(5.1)與反硝化除磷脫氮反應器(5)相連接；反硝化除磷脫氮反應器(5)出水管與出水水箱(6)相連接； 所述一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)內置有第一攪拌器(2.2)、第一攪拌槳(2.3)、第一曝氣頭(2.7)、加熱裝置(2.8)、第一出水閥(2.9)、汙泥回流閥(2.10)、第一取樣口(2.11), pH和溫度傳感器(2.14)、第一 DO傳感器(2.15)； 所述反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)內置有第二攪拌器(5.3)、第二攪拌槳(5.4)、第二曝氣頭(5.8)、第二出水閥(5.9)、排泥閥(5.10)、第二取樣口(5.12)、pH傳感器(5.14)和第二 DO傳感器(5.15)； 所述厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統(7)包括計算機(7.1)和可編程過程控制器(7.2)，可編程過程控制器(7.2)內置信號轉換器AD轉換接口(7.3)、信號轉換器DA轉換接口(7.4)、第一進水繼電器(7.5)、第一曝氣繼電器(7.6)、溫度數據信號接口(7.7)、第一攪拌器繼電器(7.8)、第一 pH和DO數據信號接口(7.9)、第一出水繼電器(7.10)、汙泥回流繼電器(7.11)、第二進水繼電器(7.12)、第三進水繼電器(7.13)、第二曝氣繼電器(7.14)、 第二攪拌器繼電器(7.15)、第二出水繼電器(7.16)和排泥繼電器(7.17)、第二 pH和DO數據信號接口(7.18);其中，可編程過程控制器(7.2)上的信號轉換器AD轉換接口(7.3)通過電纜線與計算機(7.1)相連接，將傳感器模擬信號轉換成數位訊號傳遞給計算機(7.1);計算機( 7.1)通過信號轉換器DA轉換接口(7.4)與可編程過程控制器(7.2)相連接，將計算機(7.1)的數字指令傳遞給可編程過程控制器(7.2);第一進水繼電器(7.5 )與第一進水泵(2.1)相連接；第一曝氣繼電器(7.6 )與第一電磁閥(2.5 )相連接；溫度數據信號接口(7.7)通過傳感器導線與加熱裝置(2.8)相連接；第一攪拌器繼電器(7.8)與第一攪拌器(2.2)相連接；第一 pH和DO數據信號接口(7.9)通過傳感器導線與第一 pH和DO測定儀(2.13)相連接；pH和溫度傳感器(2.14)、D0傳感器(2.15)分別通過傳感器導線與第一 pH和DO測定儀(2.13)相連接；第一出水繼電器(7.10)與第一出水閥(2.9)相連接；汙泥回流繼電器(7.11)與汙泥回流閥(2.10)相連接；第二進水繼電器(7.12)和第三進水繼電器(7.13)分別與第二進水泵(5.2)和第三進水泵(5.1)相連接；第二曝氣繼電器(7.14)與第二電磁閥(5.6)相連接；第二攪拌器繼電器(7.15)與第二攪拌器(5.3)相連接；第二出水繼電器(7.16)和排泥繼電器(7.17)分別與第二出水閥(5.9)和排泥閥(5.10)相連接；第二 PH和DO數據信號接口(7.18)通過導線與第二 pH和DO測定儀(5.13)相連接；pH傳感器(5.14)和第二 DO傳感器(5.15)分別通過傳感器導線與第二 pH和DO測定儀(5.13)相連接。
2.應用權利要求1所述的反硝化脫氮除磷處理高氨氮厭氧氨氧化出水和生活汙水的裝置的方法，其特徵在於，包括以下內容:1)系統啟動:將短程硝化汙泥和厭氧氨氧化汙泥按體積比2:1混合後投加至一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)，使反應器內活性汙泥濃度達到3000~5000mg/L ;將城市汙水廠剩餘汙泥或具有脫氮除磷性能的活性汙泥投加到反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)，使接種後反應器內活性汙泥濃度達到2500~4000mg/L ； 2)運行時調節操作如下: 一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)啟動時，將反應器內溫度控制在`30 土 1°C，通過投加0.lmol/L的HCl將進水pH控制在7.5 ±0.01 ;在每個運行周期先將經除碳處理後的汙泥消化液由高氨氮進水水箱(1)經第一進水泵(2.1)抽入一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)，此時進水游離氨FA濃度為4~10mg/L，隨後進行低氧曝氣攪拌10~60min，並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統(7)控制反應器內DO濃度為0.3~0.5mg/L,而後缺氧攪拌30~120min ;此後低氧曝氣攪拌和缺氧攪拌交替，當低氧曝氣攪拌時PH值曲線出現拐點時停止低氧曝氣攪拌，再缺氧攪拌直至Ν02_-Ν<lmg/L ;最後,沉澱排水,排水比為40~60%,出水排入沉澱池(3)； 一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)啟動時，為防止汙泥流失需進行汙泥回流，出水排入沉澱池(3)並沉澱I天后，並當汙泥累積大於IL時，啟動汙泥回流泵(2.12)，將沉澱池(3)中的剩餘汙泥全部回流至一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)； 當一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)出水NH/-N < lmg/L,NO2^-N < lmg/L時，完成一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)的啟動；此時，一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)出水Ν03_-Ν與進水NH4+-N的質量濃度比為0.1~0.13 ; 反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)啟動時，汙泥齡為10~20d，水力停留時間HRT為6~18h ;每周期通過第三進水泵(5.1)將生活汙水從生活汙水進水水箱(4)抽入反應器，厭氧攪拌60~180min ;然後,通過第二進水泵(5.2)將一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)的出水從沉澱池(3)抽入反應器,缺氧攪拌30~180min,當缺氧攪拌時pH值曲線出現拐點時停止缺氧攪拌；之後，再曝氣攪拌30~180min，並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統(7)控制反應器內DO濃度為2±0.2mg/L,當曝氣攪拌時NH4+_N<5mg/L時停止曝氣攪拌；最後，沉澱排水，排水比為40~60% ； 當反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)出水P < lmg/L, TN < 15mg/L時,完成反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)的啟動； 一體化短程硝化和厭氧氨氧化反應器(2)和反硝化脫氮除磷反應器(5)均成功啟動後，系統進入正式運行階段: 一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)運行時，通過投加0.lmol/L的HCl將一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)進水pH值控制在7.5±0.01，每周期進水結束後進行低氧曝氣攪拌10~60min，並通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統(7)控制反應器內DO濃度為0.3~0.5mg/L，而後缺氧攪拌30~120min，此後低氧曝氣攪拌和缺氧攪拌交替，當低氧曝氣攪拌時PH值曲線出現拐點時停止低氧曝氣攪拌，再缺氧攪拌至N02_-N < lmg/L,沉澱排水，排水比為40~60% ;正式運行階段，不再對一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器 (2)內溫度值進行調控，並且關閉汙泥回流泵(2.12)，不再對沉澱池(3)中的汙泥進行回流； 反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)運行時，汙泥齡控制在10~20d，水力停留時間HRT為6~18h ,每周期生活汙水進水結束後，厭氧攪拌60~180min，然後將一體化短程硝化和厭氧氨氧化SBR反應器(2)的出水從沉澱池(3)抽入反硝化除磷脫氮SBR反應器(5)，缺氧攪拌30~120min，當缺氧攪拌時pH值曲線出現拐點時停止缺氧攪拌，而後通過厭氧氨氧化和反硝化除磷在線監測和反饋控制系統(7)控制反應器內DO濃度為2±0.2mg/L並曝氣攪拌30~180min，當曝氣攪拌時NH4+_N < 5mg/L時停止曝氣攪拌，沉澱排水，排水比為40~60%。
【文檔編號】C02F9/14GK103539317SQ201310518302
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】王淑瑩, 王曉霞, 彭永臻, 翁冬晨 申請人:北京工業大學