一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法
2023-10-11 18:40:44 1
一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法
【專利摘要】一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，屬於汙水生物領域。城市汙水進入A2O-SBR反應器後，聚磷菌利用生活汙水中的有機碳源厭氧釋磷併合成PHA儲存體內，然後N-SBR反應器的一部分硝化液回流到A2O-SBR反應器進行缺氧反應，缺氧反應結束後A2O-SBR反應器進行微曝氣完成剩餘磷的吸收及吹脫氮氣，靜置沉澱，A2O-SBR反應器一部分排水進入N-SBR反應器完成短程硝化，短程反應後靜置沉澱，上清液一部分回流至A2O-SBR反應器的缺氧段，另一部分與A2O-SBR反應器的另一部分排水進入Anammox-SBR反應器進行厭氧氨氧化反應。本發明節省碳源、曝氣量，提高脫氮除磷效率，減少汙泥產率，適合低C/N比城市汙水，達到同步深度脫氮除磷。
【專利說明】一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，屬於汙水生物處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，汙水處理的主要矛盾已由有機汙染物的去除轉變為氮磷汙染物的去除。備受人們關注的由氮磷等汙染物引起的富營養化現象，不僅破壞了水環境，還影響到人類健康，所以，解決由氮磷等汙染物引起的水環境汙染問題迫在眉睫。近年來，各種生物處理法被廣泛應用於各種汙水處理，然而由於C/N比較低，出水TN濃度過高以及硝化菌和聚磷菌的泥齡矛盾問題，傳統的汙水處理工藝及技術很難達到同步的深度脫氮除磷。
[0003]雙汙泥短程反硝化除磷及厭氧氨氧化理論技術的提出及發展，為汙水的生物深度脫氮除磷領域開闢了新的思路和方法，使得氮磷同步高效去除，解決了低C/N比生活汙水碳源不足以及傳統工藝出水TN濃度過高的問題。短程反硝化除磷技術是通過厭氧/缺氧交替條件下不斷富集DPA0S，它能在厭氧條件下利用原水中的VFAS合成內碳源PHA儲存體內，缺氧條件下，以亞硝酸鹽為電子受體，體內儲存的PHA為電子供體完成過量吸磷反應。厭氧氨氧化技術，是指在厭氧條件下通過厭氧氨氧化菌的作用，以亞硝酸氮為電子受體，氨氮為電子供體，將亞硝酸氮和氨氮同時轉化為氮氣的過程。
[0004]短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化技術，實現「一碳兩用」，解決原水碳源不足的問題，節約碳源，節省曝氣量，提高出水總氮去除率，減少汙泥產率，是一種高效節能的綠色生物脫氮除磷工藝。
【發明內容】
[0005]本發明提供的是一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，此發明解決了原水碳源不足、聚磷菌和硝化菌的泥齡矛盾以及傳統脫氮除磷工藝出水TN濃度過高等問題，並節約了運行成本，達到同步的深度脫氮除磷。
[0006]本發明的目的是通過一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置來實現的，其特徵在於，包括城市汙水原水水箱(I)、A2O-SBR反應器(2)、調節水箱(3)、中間水箱(4)、N-SBR反應器(5)、Anammox-SBR反應器(6)、出水水箱(7)、計算機(8)、PLC控制箱(9);其中所述城市汙水原水水箱(I)通過第一進水泵(2.1)與A2O-SBR反應器(2)連接；A20_SBR反應器(2)通過第一排水閥(2.7)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應器(5)通過第二進水泵(5.6)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應器(5)通過第二排水閥(5.7)與調節水箱(3)連接；A20-SBR反應器⑵通過回流泵(2.8)與調節水箱(3)連接；Anammox-SBR反應器(6)通過第三進水泵(6.4)和第四進水泵(6.3)分別與調節水箱(3)連接和中間水箱⑷連接；Anammox-SBR反應器(6)通過第三排水閥(6.5)與出水水箱(7)連接；所述計算機(8)與PLC控制箱(9)連接；所述A2O-SBR反應器(2)內置的第一攪拌器(2.2)、第一氣體流量計(2.3)、第一 pH計(2.6)均與PLC控制箱(9)連接；所述N-SBR反應器(5)內置的第二攪拌器(5.1)、第二氣體流量計(5.2)、第二 pH計(5.5)均與PLC控制箱(9)連接；所述Anammox-SBR反應器(6)內置的第三攪拌器(6.1)、第三pH計(6.2)均與PLC控制箱(9)連接。
[0007]本發明提供的是一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的方法，該方法主要包括以下步驟:
[0008]I)將城市汙水加入城市汙水原水水箱(I)，經第一進水泵(2.1)進入A2O-SBR反應器(2)，進水比為0.2?0.3，通過第一攪拌器(2.2)厭氧攪拌90?120min，聚磷菌利用原水中的有機碳源合成內碳源PHA，同時釋磷，此過程大部分COD被去除；
[0009]2)厭氧結束後，通過回流泵(2.8)注入N-SBR反應器(5)排至調節水箱(3)的硝化液，回流比為200%?300%，通過第一攪拌器(2.2)缺氧攪拌180?210min，DPA0S以回流的亞硝態氮為電子受體，厭氧段儲存的PHA為電子供體，進行缺氧反硝化除磷反應，此過程大部分亞硝態氮和磷被去除；
[0010]3)缺氧反應結束後，第一氣泵(2.4)開啟，通過第一氣體流量計(2.3)調節氣體流量進行微曝氣，控制DO = 2?3mg/L，反應時間30min，完成剩餘磷的吸收及吹脫氮氣；
[0011]4)曝氣結束後，關閉第一氣泵(2.4)，靜置沉澱30min後泥水分離，通過第一排水閥(2.7)將上清液排至中間水箱(4)中，同時排泥，控制汙泥齡10?15d，汙泥濃度2800?4000mg/L ；
[0012]5)N_SBR反應器(5)經第二進水泵(5.6)注入中間水箱(4)中的上清液，進水比為0.5?0.6，第二氣泵(5.3)開啟，通過第二氣體流量計(5.2)調節曝氣量，控制DO =2?4mg/L，通過第二 pH計(5.5)的DO探頭和pH探頭將信號傳給計算機⑶和PLC控制箱(9)，當pH曲線上出現「氨谷」或DO曲線上出現「氨氮突躍點」時停止曝氣，即當pH曲線上出現拐點或DO曲線上出現拐點時停止曝氣，將硝化控制在短程階段，氨氮轉化為亞硝態氮，靜置沉澱30min後泥水分離，通過第二排水閥(5.7)將上清液排至調節水箱(3)中，同時排泥，控制汙泥齡15?25d，汙泥濃度2800?4000mg/L ；
[0013]6)將A2O-SBR反應器⑵排至中間水箱⑷的上清液和N-SBR反應器(5)排至調節水箱(3)的上清液分別通過第四進水泵(6.3)和第三進水泵(6.4)按體積比為1: 1.32的比例一同注入Anammox-SBR反應器(6)，進水比為0.2?0.3，通過第三攪拌器(6.1)厭氧攪拌180min?210min,通過第三pH計(6.2)的DO探頭控制DO在O?0.2mg/L, Anammox菌將其中的氨氮和亞硝態氮轉化為氮氣，反應結束後，靜置沉澱30min後排水，排放的水量等於系統最初進水量。
[0014]本發明的一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置和方法，具有以下7個優佔.^ \\\.
[0015]I)反硝化除磷實現「一碳兩用」，節省碳源，適合低C/N比生活汙水
[0016]2)創造聚磷菌和硝化菌各自的最佳生長環境，解決泥齡矛盾。
[0017]3)短程硝化，節約曝氣量，降低運行成本。
[0018]4)聚磷汙泥為顆粒汙泥，沉降性能好，泥水分離效果好。
[0019]5)耦合厭氧氨氧化技術解決了傳統反硝化除磷工藝出水TN濃度過高的問題。
[0020]6) SBR反應器運行方式靈活，有利於實時過程控制。
[0021]7)汙泥產率低，系統穩定性好，運行管理方便，能耗低、效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化裝置的結構示意圖。
[0023]圖中:I為城市汙水原水水箱；2為A2O-SBR反應器；3為調節水箱；4為中間水箱；5為N-SBR反應器；6為Anammox-SBR反應器；7為出水水箱；8為計算機；9為PLC控制箱；2.1、5.6、6.4、6.3分別為第一、第二、第三、第四進水泵；2.2、5.1、6.I分別為第一、第二、第三攪拌器；2.3,5.2分別為第一、第二為氣體流量計；2.4,5.3分別為第一、第二氣泵；2.5、5.4分別為第一、第二曝氣頭；2.6,5.5,6.2分別為第一、第二、第三pH計；2.7,5.7分別為第一、第二排水閥；2.8為回流泵。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本申請專利作進一步說明:
[0025]如圖1所示，短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化裝置，主要包括城市汙水原水水箱
(I)、A2O-SBR反應器⑵、調節水箱(3)、中間水箱⑷、N-SBR反應器(5)、Anammox-SBR反應器(6)、出水水箱(7)、計算機(8)、PLC控制箱(9);其中所述城市汙水原水水箱(I)通過第一進水泵(2.1)與A2O-SBR反應器(2)連接;A20-SBR反應器(2)通過第一排水閥(2.7)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應器(5)通過第二進水泵(5.6)與中間水箱(4)連接；N_SBR反應器(5)通過第二排水閥(5.7)與調節水箱(3)連接；A20-SBR反應器(2)通過回流泵(2.8)與調節水箱(3)連接；AnammoX-SBR反應器(6)通過第三進水泵(6.4)和第四進水泵(6.3)分別與調節水箱(3)連接和中間水箱(4)連接；AnammoX-SBR反應器(6)通過第三排水閥(6.5)與出水水箱(7)連接；所述計算機(8)與PLC控制箱(9)連接;所述A2O-SBR反應器(2)內置的第一攪拌器(2.2)、第一氣體流量計(2.3)、第一 pH計(2.6)均與PLC控制箱(9)連接；所述N-SBR反應器(5)內置的第二攪拌器(5.1)、第二氣體流量計(5.2)、第二 pH計(5.5)均與PLC控制箱(9)連接Jy^iiAnamm0x-SBR反應器(6)內置的第三攪拌器(6.1)、第三pH計(6.2)均與PLC控制箱(9)連接。
[0026]試驗期間，試驗用水取自某教工住宅小區化糞池的生活汙水，其水質特點如下:COD 濃度為 258 ?326mg/L，NH4+-N 濃度為 5L 6 ?70.5mg/L, NO2^ 濃度 <lmg/L，NO3^ 濃度為0.1?1.35mg/L, PO廣-P濃度為4.5?6.3mg/L, C/N比約為4.5，C/P比約為53.8。試驗裝置如圖1所示，各反應器均採用有機玻璃製作，A2O-SBR反應器(2)、N-SBR反應器(5)和Anammox-SBR反應器(6)有效容積均為10L。
[0027]試驗期間系統具體運行操作如下:
[0028]I)將城市汙水加入城市汙水原水水箱(I)，經第一進水泵(2.1)進入A2O-SBR反應器(2)，進水比為0.2，通過第一攪拌器(2.2)厭氧攪拌120min，聚磷菌利用原水中的有機碳源合成內碳源PHA，同時釋磷，此過程約80% COD被去除；
[0029]2)厭氧結束後，通過回流泵(2.8)注入N-SBR反應器(5)排至調節水箱(3)的硝化液，回流比為200%，通過第一攪拌器(2.2)缺氧攪拌210min，DPAOS以回流的亞硝態氮為電子受體，厭氧段儲存的PHA為電子供體，進行缺氧反硝化除磷反應，此過程大部分亞硝態氮和磷被去除；
[0030]3)缺氧反應結束後，第一氣泵(2.4)開啟，通過第一氣體流量計(2.3)調節氣體流量進行微曝氣，控制DO = 2?3mg/L，反應時間30min，完成剩餘磷的吸收及吹脫氮氣；
[0031]4)曝氣結束後，關閉第一氣泵(2.4)，靜置沉澱30min後泥水分離，通過第一排水閥(2.7)將上清液排至中間水箱⑷中，同時排泥，控制汙泥齡12d，汙泥濃度3300mg/L左右；
[0032]5)N_SBR反應器(5)經第二進水泵(5.6)注入中間水箱⑷中的上清液，進水比為0.52，第二氣泵(5.3)開啟，通過第二氣體流量計(5.2)調節曝氣量，控制DO = 2?4mg/L，通過第二 PH計(5.5)的DO探頭和pH探頭將信號傳給計算機⑶和PLC控制箱(9)，當pH曲線上出現「氨谷」或DO曲線上出現「氨氮突躍點」時停止曝氣，將硝化控制在短程階段，氨氮轉化為亞硝態氮，靜置沉澱30min後泥水分離，通過第二排水閥(5.7)將上清液排至調節水箱(3)中，同時排泥，控制汙泥齡20d，汙泥濃度3300mg/L左右；
[0033]6)將A2O-SBR反應器⑵排至中間水箱⑷的上清液和N-SBR反應器(5)排至調節水箱(3)的上清液分別通過第四進水泵(6.3)和第三進水泵(6.4)按約為1: 1.32的比例一同注入Anammox-SBR反應器(6),進水比為0.2,通過第三攪拌器(6.1)厭氧攪拌210min,通過第三pH計(6.2)的DO探頭控制DO在O?0.2mg/L, Anammox菌將其中的氨氮和亞硝態氮轉化為氮氣，反應結束後，靜置沉澱30min後排水，排放的水量等於系統最初進水量。
[0034]試驗結果表明:運行穩定後，Anammox-SBR反應器出水COD濃度為33?50mg/L、NH4+-N 濃度 <2mg/L、N(V-N 濃度 <lmg/L、N(V-N 濃度 <lmg/L、TP 濃度 <2mg/L、TN 濃度 <6mg/L,穩定達到國家一級A標準。
[0035]以上內容是結合具體的試驗實施方式對本發明所做的進一步詳細說明，便於該領域技術人員更好的理解和應用本發明，不能認為本發明的【具體實施方式】只限於這些，因此該領域技術人員對本發明所做的簡單改進都在本發明保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化的裝置，其特徵在於:包括城市汙水原水水箱(1)、A2O-SBR反應器⑵、調節水箱(3)、中間水箱⑷、N-SBR反應器(5)、Anammox-SBR反應器(6)、出水水箱(7)、計算機(8)、PLC控制箱(9);其中所述城市汙水原水水箱(I)通過第一進水泵(2.1)與A2O-SBR反應器(2)連接;A20-SBR反應器(2)通過第一排水閥(2.7)與中間水箱(4)連接；N-SBR反應器(5)通過第二進水泵(5.6)與中間水箱(4)連接；N_SBR反應器(5)通過第二排水閥(5.7)與調節水箱(3)連接；A20-SBR反應器(2)通過回流泵(2.8)與調節水箱(3)連接；AnammoX-SBR反應器(6)通過第三進水泵(6.4)和第四進水泵(6.3)分別與調節水箱(3)連接和中間水箱(4)連接；AnammoX-SBR反應器(6)通過第三排水閥(6.5)與出水水箱(7)連接；所述計算機(8)與PLC控制箱(9)連接;所述A2O-SBR反應器(2)內置的第一攪拌器(2.2)、第一氣體流量計(2.3)、第一 pH計(2.6)均與PLC控制箱(9)連接；所述N-SBR反應器(5)內置的第二攪拌器(5.1)、第二氣體流量計(5.2)、第二 pH計(5.5)均與PLC控制箱(9)連接Jy^iiAnamm0x-SBR反應器(6)內置的第三攪拌器(6.1)、第三pH計(6.2)均與PLC控制箱(9)連接。
2.應用權利要求1所述的一種短程反硝化除磷耦合厭氧氨氧化裝置的方法，其特徵在於，包括以下內容: . 1)將城市汙水加入城市汙水原水水箱(I)，經第一進水泵(2.1)進入A2O-SBR反應器(2)，進水比為0.2?0.3，通過第一攪拌器(2.2)厭氧攪拌90?120min，聚磷菌利用原水中的有機碳源合成內碳源PHA，同時釋磷； .2)厭氧結束後，通過回流泵(2.8)注入N-SBR反應器(5)排至調節水箱(3)的硝化液，回流比為200%?300%，通過第一攪拌器(2.2)缺氧攪拌180?210min，DPAOS以回流的亞硝態氮為電子受體，厭氧段儲存的PHA為電子供體，進行缺氧反硝化除磷反應； . 3)缺氧反應結束後，第一氣泵(2.4)開啟，通過第一氣體流量計(2.3)調節氣體流量進行微曝氣，控制DO = 2?3mg/L，反應時間30min，完成剩餘磷的吸收及吹脫氮氣； . 4)曝氣結束後，關閉第一氣泵(2.4)，靜置沉澱30min後泥水分離，通過第一排水閥(2.7)將上清液排至中間水箱(4)中，同時排泥，控制汙泥齡10?15d，汙泥濃度2800?.4000mg/L ； . 5)N-SBR反應器(5)經第二進水泵(5.6)注入中間水箱(4)中的上清液，進水比為.0.5?0.6，第二氣泵(5.3)開啟，通過第二氣體流量計(5.2)調節曝氣量，控制DO = 2?4mg/L，通過第二 pH計(5.5)的DO探頭和pH探頭將信號傳給計算機⑶和PLC控制箱(9)，當pH曲線上出現「氨谷」或DO曲線上出現「氨氮突躍點」時停止曝氣，將硝化控制在短程階段，氨氮轉化為亞硝態氮，靜置沉澱30min後泥水分離，通過第二排水閥(5.7)將上清液排至調節水箱(3)中，同時排泥，控制汙泥齡15?25d，汙泥濃度2800?4000mg/L ； .6)將A2O-SBR反應器(2)排至中間水箱(4)的上清液和N-SBR反應器(5)排至調節水箱(3)的上清液分別通過第四進水泵(6.3)和第三進水泵(6.4)按1: 1.32的比例一同注入Anammox-SBR反應器(6),進水比為0.2?0.3,通過第三攪拌器(6.1)厭氧攪拌180min?.210min,通過第三pH計(6.2)的DO探頭控制DO在O?0.2mg/L, Anammox菌將其中的氨氮和亞硝態氮轉化為氮氣，反應結束後，靜置沉澱30min後排水，排放的水量等於系統最初進水量。
【文檔編號】C02F9/14GK104370422SQ201410677791
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月23日 優先權日:2014年11月23日
【發明者】彭永臻, 呂冬梅, 趙偉華, 王淑瑩 申請人:北京工業大學