專利名稱：強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮作用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的方法，屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氧化溝工藝污泥停留時間長，有利于硝化菌的增長，因此氧化溝工藝硝化效果一般能夠得到保證。當氧化溝系統(tǒng)污泥齡較長時，剩余污泥排放量少，會影響系統(tǒng)生物除磷效果。尤其是在城市污水碳氮比較低時，反硝化脫氮與厭氧釋磷競爭碳源，導(dǎo)致氧化溝系統(tǒng)脫氮除磷效果難以保障。厭氧氨氧菌被發(fā)現(xiàn)之后，污水自養(yǎng)脫氮成為可能。首先氨氧化菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽，而后厭氧氨氧菌再利用亞硝酸鹽氧化氨氮，最終實現(xiàn)污水中氮的去除。如果能在氧化溝工藝中強化自養(yǎng)脫氮，就會降低脫氮過程中有機物的需求量，從而可將污水中的有機物用于生物除磷和產(chǎn)甲烷作用。因此強化氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮，有望提高城市污水脫氮除磷效果，降低污水處理能耗，同時有望提高污水廠甲烷產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為提高現(xiàn)有城市污水氧化溝工藝處理效果，降低運行能耗，提出了一種強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的方法，該方法首先將污水中的有機物用于生物除磷提高除磷效果，同時將一部分有機物富集至污泥中；該污泥有機物的富集，可提高厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷量，從而提高污水中能量回收率；除磷除有機物后的污水再通過短程硝化厭氧氨氧化進行自養(yǎng)脫氮。本發(fā)明的目的是通過以下解決方案來解決的:強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的裝置，其特征在于設(shè)有高負荷活性污泥反應(yīng)器1、中間沉淀池2、氧化溝反應(yīng)器3和二沉池4 ;高負荷活性污泥反應(yīng)器I設(shè)有厭氧區(qū)1.1與好氧區(qū)1.2，好氧區(qū)1.2與中間沉淀池2連接，同時通過污泥回流泵1.3將中間沉淀池2和厭氧區(qū)1.1連接；中間沉淀池2與氧化溝反應(yīng)器3相連接；氧化溝反應(yīng)器3設(shè)有液下推進器3.1、溢流堰3.2、氧化溝二沉池連接管3.3、空壓機3.5、氣體流量計3.6、曝氣管3.7 ;氧化溝二沉池連接管將氧化溝反應(yīng)器3和二沉池4相連接，同時二沉池4通過污泥回流泵3.4與氧化溝反應(yīng)器3進水端連接。
城市污水在此裝置中的處理流程為:城市污水與中間沉淀池回流污泥一起進入高負荷活性污泥反應(yīng)器的厭氧區(qū)，在此階段聚磷菌吸收有并貯存機物；隨后泥水混合物一起進入好氧區(qū)，聚磷菌發(fā)生過量吸磷作用將污水中磷吸收至污泥中；同時此階段通過活性污泥吸附作用將水中的部分有機物吸附至活性污泥，將水中有機物富集至污泥中；高負荷活性污泥反應(yīng)器出水進入中間沉淀池實現(xiàn)泥水分離，部分沉淀污泥回流至高負荷活性污泥反應(yīng)器厭氧區(qū)，部分沉淀污泥作為剩余污泥排放。中間沉淀池出水與氧化溝回流污泥一起進入氧化溝反應(yīng)器缺氧區(qū)，在此區(qū)域利用污水中剩余的有機物作為反硝化碳源實現(xiàn)反硝化作用；隨后泥水混合物進入低氧區(qū)，發(fā)生短程硝化和厭氧氨氧化作用，而后再進入缺氧區(qū)發(fā)生厭氧氨氧化作用；以后依次經(jīng)過低氧區(qū)和缺氧區(qū)，重復(fù)以上作用，最終達到強化氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的目的。強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的方法具體啟動與調(diào)控步驟如下:I)啟動系統(tǒng):接種城市污水廠活性污泥投加至高負荷活性污泥反應(yīng)器1，使污泥濃度達到1500-3000mg/L ;將短程硝化污泥與厭氧氨氧化污泥按一定比例投加至氧化溝反應(yīng)器3，使好氧氨氧化速率與厭氧氨氧化速率接近,且使污泥濃度達到2000-4000mg/L ；同時向氧化溝反應(yīng)器3投加粉末活性炭500-1000mg/L ；2)運行時調(diào)節(jié)操作如下:2.1)高負荷活性污泥反應(yīng)器I污泥回流比控制在50-100% ;厭氧區(qū)水力停留時間HRT控制在10-20min ;好氧區(qū)溶解氧濃度控制在0.5-2.0mg/L，且好氧區(qū)水力停留時間HRT控制在20-40min ;污泥齡控制在1_3天；2.2)氧化溝反應(yīng)器3中缺氧區(qū)與低氧區(qū)交替設(shè)置，即在低氧區(qū)通過曝氣裝置充氧，缺氧區(qū)通過液下推進器攪拌；且缺氧區(qū)與低氧區(qū)容積比為0.5:1-5:1 ；2.3)氧化溝反應(yīng)器3中低氧區(qū)通過調(diào)整曝氣量控制溶解氧濃度在0.15-0.40mg/L,當?shù)脱鯀^(qū)末端亞硝酸鹽氮濃度> 10mg/L，或缺氧區(qū)末端亞硝酸鹽氮濃度>lmg/L時，降低低氧區(qū)的溶解氧濃度；2.4)氧化溝反應(yīng)器3污泥回流比控制在50-200%。本發(fā)明強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮方法，與現(xiàn)有氧化溝工藝相比具有以下優(yōu)勢:1)污水中有機物首先用于生物除磷，可以提高污水除磷效果；2)污水中部分有機物在高負荷活性污泥反應(yīng)器中被富集至污泥中，此污泥再被用于發(fā)酵產(chǎn)甲烷時可提高單位污泥產(chǎn)甲烷量；3)低氧區(qū)與缺氧區(qū)交替運行，可降低反應(yīng)器中亞硝酸鹽濃度，避免亞硝酸鹽對厭氧氨氧化菌產(chǎn)生抑制；4)低氧短程硝化可降低曝氣量，降低污水廠能耗；5)強化短程硝化厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮可減少溫室氣體排放少。


圖1為本發(fā)明強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I為高負荷活性污泥反應(yīng)器，2為中間沉淀池，3為氧化溝反應(yīng)器，4為二沉池；高負荷活性污泥反應(yīng)器中，1.1為厭氧區(qū)，1.2為好氧區(qū)，1.3為污泥回流泵，1.4為空壓機，
1.5為氣體流量計；氧化溝反應(yīng)器中，3.1為液下推進器，3.2為溢流堰，3.3為氧化溝二沉池連接管，3.4為污泥回流泵，3.5為空壓機，3.6為氣體流量計，3.7為曝氣管。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明:如圖1所示強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的裝置設(shè)有高負荷活性污泥反應(yīng)器1、中間沉淀池2、氧化溝反應(yīng)器3和二沉池4 ;高負荷活性污泥反應(yīng)器I設(shè)有厭氧區(qū)1.1與好氧區(qū)1.2，好氧區(qū)1.2與中間沉淀池2連接，同時通過污泥回流泵1.3將中間沉淀池2和厭氧區(qū)1.1連接；中間沉淀池2與氧化溝反應(yīng)器3相連接；氧化溝反應(yīng)器3設(shè)有液下推進器3.1、溢流堰3.2、氧化溝二沉池連接管
3.3、空壓機3.5、氣體流量計3.6、曝氣管3.7 ;氧化溝二沉池連接管將氧化溝反應(yīng)器3和二沉池4相連接，同時二沉池4通過污泥回流泵3.4與氧化溝反應(yīng)器3進水端連接。試驗采用某小區(qū)生活污水作為原水，具體水質(zhì)如下:C0D濃度為100-250 mg/L ；NH+ 4-N 濃度為 60-90 mg/L, NO- 2_N ≤ 0.5 mg/L, NO- 3_N ≤ 0.5 mg/L。試驗系統(tǒng)如圖1所示。具體運行操作如下:1)啟動系統(tǒng):接種城市污水廠活性污泥投加至高負荷活性污泥反應(yīng)器1，使污泥濃度達到3000 mg/L ;將短程硝化污泥與厭氧氨氧化污泥混合后投加至氧化溝反應(yīng)器3，使好氧氨氧化速率與厭氧氨氧化速率比值為0.8:1-1.2:1，且使污泥濃度達到3000 mg/L ;同時向氧化溝反應(yīng)器3投加粉末活性炭500mg/L ；2)運行時調(diào)節(jié)操作如下:2.1)高負荷活性污泥反應(yīng)器I污泥回流比控制在50% ;厭氧區(qū)水力停留時間HRT控制在IOmin ;好氧區(qū)溶解氧濃度控制在0.5-2.0mg/L，且好氧區(qū)水力停留時間HRT控制在40min ;污泥齡控制在3天；2.2)氧化溝反應(yīng)器3中缺氧區(qū)與低氧區(qū)交替設(shè)置，即在低氧區(qū)通過曝氣裝置充氧，缺氧區(qū)通過液下推進器攪拌；且缺氧區(qū)與低氧區(qū)容積比為1:1 ;2.3)氧化溝反應(yīng)器3中低氧區(qū)通過調(diào)整曝氣量控制溶解氧濃度在0.15-0.40mg/L,當?shù)脱鯀^(qū)末端亞硝酸鹽氮濃度> 10mg/L，或缺氧區(qū)末端亞硝酸鹽氮濃度>lmg/L時，降低低氧區(qū)的溶解氧濃度；2.4)氧化溝反應(yīng)器3污泥回流比控制在50%。試驗結(jié)果表明:運行穩(wěn)定后，高負荷活性污泥反應(yīng)器出水COD濃度為40-80 mg/L,NH+ 4-N 濃度 50-80 mg/L, NO- 2-N 濃度為 0.1-3.0 mg/L, NO- 3-N 濃度 O。0.2-2.0 mg/L ;短程硝化厭氧氨氧化反應(yīng)器出水COD濃度為40-70 mg/L, NH+ 4-N濃度1.5-11.0 mg/L, NO- 2-N 濃度為 0.1-2.0 mg/L, NO- 3-N 濃度 0.8-7.0 mg/L, TN 低于 15.0 mg/L。
權(quán)利要求
1.強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮方法，其特征在于，應(yīng)用如下裝置:設(shè)有高負荷活性污泥反應(yīng)器(1)、中間沉淀池(2)、氧化溝反應(yīng)器(3)和二沉池(4);高負荷活性污泥反應(yīng)器(1)設(shè)有厭氧區(qū)(1.1)與好氧區(qū)(1.2)，好氧區(qū)(1.2)與中間沉淀池(2)連接，同時通過污泥回流泵(1.3)將中間沉淀池(2)和厭氧區(qū)(1.1)連接；中間沉淀池(2)與氧化溝反應(yīng)器(3)相連接；氧化溝反應(yīng)器(3)設(shè)有液下推進器(3.1)、溢流堰(3.2)、氧化溝二沉池連接管(3.3)、空壓機(3.5)、氣體流量計(3.6)、曝氣管(3.7);氧化溝二沉池連接管將氧化溝反應(yīng)器(3)和二沉池(4)相連接，同時二沉池(4)通過污泥回流泵(3.4)與氧化溝反應(yīng)器(3)進水端連接； 方法的步驟為: O啟動系統(tǒng):接種城市污水廠活性污泥投加至高負荷活性污泥反應(yīng)器(1)，使污泥濃度達到1500-3000 mg/L ;將短程硝化污泥與厭氧氨氧化污泥混合后投加至氧化溝反應(yīng)器(3)，使好氧氨氧化速率與厭氧氨氧化速率比值為0.8:1-1.2:1，且使污泥濃度達到2000 -.4000 mg/L ;同時向氧化溝反應(yīng)器投加粉末活性炭500-1000 mg/L ； .2)運行時調(diào)節(jié)操作如下: .2.1)高負荷活性污泥反應(yīng)器(I)污泥回流比控制在50-100% ;厭氧區(qū)水力停留時間HRT控制在10-20min ;好氧區(qū)溶解氧濃度控制在0.5-2.0mg/L，且好氧區(qū)水力停留時間HRT控制在20-40min ;污泥齡控制在1_3天； .2.2)氧化溝反應(yīng) 器(3)中缺氧區(qū)與低氧區(qū)交替設(shè)置，即在低氧區(qū)通過曝氣裝置充氧，缺氧區(qū)通過液下推進器攪拌；且缺氧區(qū)與低氧區(qū)容積比為0.5:1-5:1 ； .2.3)氧化溝反應(yīng)器(3)中低氧區(qū)通過調(diào)整曝氣量控制溶解氧濃度在0.15-0.40mg/L,當?shù)脱鯀^(qū)末端亞硝酸鹽氮濃度> 10mg/L，或缺氧區(qū)末端亞硝酸鹽氮濃度>lmg/L時，降低低氧區(qū)的溶解氧濃度； .2.4)氧化溝反應(yīng)器(3)污泥回流比控制在50-200%。
全文摘要
強化城市污水氧化溝工藝自養(yǎng)脫氮的方法屬于污水處理領(lǐng)域。城市污水首先進入高負荷活性污泥反應(yīng)器的厭氧區(qū)發(fā)生厭氧釋磷作用，而后進入好氧區(qū)通過活性污泥吸附作用將水中的有機物吸附至活性污泥，同時通過好氧吸磷將污水中磷去除；去除有機物和磷以后的污水進入氧化溝，經(jīng)過低氧區(qū)實現(xiàn)短程硝化和厭氧氨氧化，隨后經(jīng)過缺氧區(qū)實現(xiàn)厭氧氨氧化，通過多次的經(jīng)過低氧區(qū)與缺氧區(qū)實現(xiàn)短程硝化厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮；本方法在生物除磷的同時將污水中的有機物富集至污泥中，污泥再用于厭氧產(chǎn)甲烷，可促進污水中能量的回收；同時通過低氧與缺氧交替實現(xiàn)自養(yǎng)脫氮，可大幅降低污水處理運行能耗。
文檔編號C02F9/14GK103102044SQ20131000062
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月2日
發(fā)明者彭永臻, 汪傳新, 馬斌 申請人:北京工業(yè)大學(xué)