强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮作用的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103102044 A(43)申请公布日 2013.05.15CN103102044A*CN103102044A*(21)申请号 201310000626.8(22)申请日 2013.01.02C02F 9/14(2006.01)(71)申请人北京工业大学地址 100124 北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人彭永臻 汪传新 马斌(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司 11203代理人刘萍(54) 发明名称强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮作用的方法(57) 摘要强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮的方法属于污水处理领域。城市污水首先进入高负荷活性污泥反应器的

2、厌氧区发生厌氧释磷作用，而后进入好氧区通过活性污泥吸附作用将水中的有机物吸附至活性污泥，同时通过好氧吸磷将污水中磷去除；去除有机物和磷以后的污水进入氧化沟，经过低氧区实现短程硝化和厌氧氨氧化，随后经过缺氧区实现厌氧氨氧化，通过多次的经过低氧区与缺氧区实现短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮；本方法在生物除磷的同时将污水中的有机物富集至污泥中，污泥再用于厌氧产甲烷，可促进污水中能量的回收；同时通过低氧与缺氧交替实现自养脱氮，可大幅降低污水处理运行能耗。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10

3、)申请公布号 CN 103102044 ACN 103102044 A1/1页21.强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮方法，其特征在于，应用如下装置：设有高负荷活性污泥反应器（1）、中间沉淀池（2）、氧化沟反应器（3）和二沉池（4）；高负荷活性污泥反应器（1）设有厌氧区（1.1）与好氧区（1.2），好氧区（1.2）与中间沉淀池（2）连接，同时通过污泥回流泵（1.3）将中间沉淀池（2）和厌氧区（1.1）连接；中间沉淀池（2）与氧化沟反应器（3）相连接；氧化沟反应器（3）设有液下推进器（3.1）、溢流堰（3.2）、氧化沟二沉池连接管（3.3）、空压机（3.5）、气体流量计（3.6）、曝气管（3.7）；

4、氧化沟二沉池连接管将氧化沟反应器（3）和二沉池（4）相连接，同时二沉池（4）通过污泥回流泵（3.4）与氧化沟反应器（3）进水端连接；方法的步骤为：1）启动系统：接种城市污水厂活性污泥投加至高负荷活性污泥反应器（1），使污泥浓度达到1500-3000 mg/L；将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥混合后投加至氧化沟反应器（3），使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比值为0.8:1-1.2:1，且使污泥浓度达到20004000 mg/L；同时向氧化沟反应器投加粉末活性炭500-1000 mg/L；2）运行时调节操作如下：2.1）高负荷活性污泥反应器（1）污泥回流比控制在50-100%；厌氧区水力停留时间HR

5、T控制在10-20min；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-2.0mg/L，且好氧区水力停留时间HRT控制在20-40min；污泥龄控制在1-3天；2.2）氧化沟反应器（3）中缺氧区与低氧区交替设置，即在低氧区通过曝气装置充氧，缺氧区通过液下推进器搅拌；且缺氧区与低氧区容积比为0.5:1-5:1；2.3）氧化沟反应器（3）中低氧区通过调整曝气量控制溶解氧浓度在0.15-0.40mg/L，当低氧区末端亚硝酸盐氮浓度 10mg/L，或缺氧区末端亚硝酸盐氮浓度1mg/L时，降低低氧区的溶解氧浓度；2.4）氧化沟反应器（3）污泥回流比控制在50-200%。权 利 要 求 书CN 103102044 A1/

6、3页3强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮作用的方法技术领域0001 本发明涉及一种强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮的方法，属于污水生物处理技术领域。 背景技术0002 氧化沟工艺污泥停留时间长，有利于硝化菌的增长，因此氧化沟工艺硝化效果一般能够得到保证。当氧化沟系统污泥龄较长时，剩余污泥排放量少，会影响系统生物除磷效果。尤其是在城市污水碳氮比较低时，反硝化脱氮与厌氧释磷竞争碳源，导致氧化沟系统脱氮除磷效果难以保障。 0003 厌氧氨氧菌被发现之后，污水自养脱氮成为可能。首先氨氧化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，而后厌氧氨氧菌再利用亚硝酸盐氧化氨氮，最终实现污水中氮的去除。如果能在氧化沟工艺中强化自养脱氮，就

7、会降低脱氮过程中有机物的需求量，从而可将污水中的有机物用于生物除磷和产甲烷作用。因此强化氧化沟工艺自养脱氮，有望提高城市污水脱氮除磷效果，降低污水处理能耗，同时有望提高污水厂甲烷产量。 发明内容0004 本发明的目的就是为提高现有城市污水氧化沟工艺处理效果，降低运行能耗，提出了一种强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮的方法，该方法首先将污水中的有机物用于生物除磷提高除磷效果，同时将一部分有机物富集至污泥中；该污泥有机物的富集，可提高厌氧发酵产甲烷量，从而提高污水中能量回收率；除磷除有机物后的污水再通过短程硝化厌氧氨氧化进行自养脱氮。 0005 本发明的目的是通过以下解决方案来解决的：强化城市污水氧化

8、沟工艺自养脱氮的装置，其特征在于设有高负荷活性污泥反应器1、中间沉淀池2、氧化沟反应器3和二沉池4；高负荷活性污泥反应器 1设有厌氧区1.1与好氧区1.2，好氧区1.2与中间沉淀池2连接，同时通过污泥回流泵1.3将中间沉淀池2和厌氧区1.1连接；中间沉淀池2与氧化沟反应器3相连接；氧化沟反应器3设有液下推进器3.1、溢流堰3.2、氧化沟二沉池连接管3.3、空压机3.5、气体流量计3.6、曝气管3.7；氧化沟二沉池连接管将氧化沟反应器3和二沉池4相连接，同时二沉池4通过污泥回流泵3.4与氧化沟反应器3进水端连接。 0006 城市污水在此装置中的处理流程为：城市污水与中间沉淀池回流污泥一起进入高负

9、荷活性污泥反应器的厌氧区，在此阶段聚磷菌吸收有并贮存机物；随后泥水混合物一起进入好氧区，聚磷菌发生过量吸磷作用将污水中磷吸收至污泥中；同时此阶段通过活性污泥吸附作用将水中的部分有机物吸附至活性污泥，将水中有机物富集至污泥中；高负荷活性污泥反应器出水进入中间沉淀池实现泥水分离，部分沉淀污泥回流至高负荷活性污泥反应器厌氧区，部分沉淀污泥作为剩余污泥排放。中间沉淀池出水与氧化沟回流污泥一起进入氧化沟反应器缺氧区，在此区域利用污水中剩余的有机物作为反硝化碳源实现反硝化作用；随后泥水混合物进入低氧区，发生短程硝化和厌氧氨氧化作用，而后再进入缺氧区发生说 明 书CN 103102044 A2/3页4厌氧氨

10、氧化作用；以后依次经过低氧区和缺氧区，重复以上作用，最终达到强化氧化沟工艺自养脱氮的目的。 0007 强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮的方法具体启动与调控步骤如下： 0008 1）启动系统：接种城市污水厂活性污泥投加至高负荷活性污泥反应器1，使污泥浓度达到1500-3000mg/L；将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥按一定比例投加至氧化沟反应器3，使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率接近，且使污泥浓度达到2000-4000mg/L；同时向氧化沟反应器3投加粉末活性炭500-1000mg/L； 0009 2）运行时调节操作如下： 0010 2.1）高负荷活性污泥反应器1污泥回流比控制在50-100%；厌氧

11、区水力停留时间HRT控制在10-20min；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-2.0mg/L，且好氧区水力停留时间HRT控制在20-40min；污泥龄控制在1-3天； 0011 2.2）氧化沟反应器3中缺氧区与低氧区交替设置，即在低氧区通过曝气装置充氧，缺氧区通过液下推进器搅拌；且缺氧区与低氧区容积比为0.5:1-5:1； 0012 2.3）氧化沟反应器3中低氧区通过调整曝气量控制溶解氧浓度在0.15-0.40mg/L，当低氧区末端亚硝酸盐氮浓度 10mg/L，或缺氧区末端亚硝酸盐氮浓度1mg/L时，降低低氧区的溶解氧浓度； 0013 2.4）氧化沟反应器3污泥回流比控制在50-200%。 001

12、4 本发明强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮方法，与现有氧化沟工艺相比具有以下优势： 0015 1）污水中有机物首先用于生物除磷，可以提高污水除磷效果； 0016 2）污水中部分有机物在高负荷活性污泥反应器中被富集至污泥中，此污泥再被用于发酵产甲烷时可提高单位污泥产甲烷量； 0017 3）低氧区与缺氧区交替运行，可降低反应器中亚硝酸盐浓度，避免亚硝酸盐对厌氧氨氧化菌产生抑制； 0018 4）低氧短程硝化可降低曝气量，降低污水厂能耗； 0019 5）强化短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮可减少温室气体排放少。 附图说明0020 图1为本发明强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮的装置的结构示意图。 0021 图中1

13、为高负荷活性污泥反应器，2为中间沉淀池，3为氧化沟反应器，4为二沉池；高负荷活性污泥反应器中，1.1为厌氧区，1.2为好氧区，1.3为污泥回流泵，1.4为空压机，1.5为气体流量计；氧化沟反应器中，3.1为液下推进器，3.2为溢流堰，3.3为氧化沟二沉池连接管，3.4为污泥回流泵，3.5为空压机，3.6为气体流量计，3.7为曝气管。 具体实施方式0022 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：如图1所示强化城市污水氧化沟工艺自养脱氮的装置设有高负荷活性污泥反应器1、中间沉淀池2、氧化沟反应器3和二沉池4；高负荷活性污泥反应器 1设有厌氧区1.1与好氧区1.2，好氧区1.2与中间沉淀池2连接

14、，同时通过污泥回流泵1.3将中间沉淀池2和厌氧区1.1连接；中间沉淀池2与氧化沟说 明 书CN 103102044 A3/3页5反应器3相连接；氧化沟反应器3设有液下推进器3.1、溢流堰3.2、氧化沟二沉池连接管3.3、空压机3.5、气体流量计3.6、曝气管3.7；氧化沟二沉池连接管将氧化沟反应器3和二沉池4相连接，同时二沉池4通过污泥回流泵3.4与氧化沟反应器3进水端连接。 0023 试验采用某小区生活污水作为原水，具体水质如下：COD浓度为100-250 mg/L；NH+ 4-N浓度为60-90 mg/L，NO- 2-N0.5 mg/L，NO- 3-N 0.5 mg/L。试验系统如图1所示

15、。 0024 具体运行操作如下： 0025 1）启动系统：接种城市污水厂活性污泥投加至高负荷活性污泥反应器1，使污泥浓度达到3000 mg/L；将短程硝化污泥与厌氧氨氧化污泥混合后投加至氧化沟反应器3，使好氧氨氧化速率与厌氧氨氧化速率比值为0.8:1-1.2:1，且使污泥浓度达到3000 mg/L；同时向氧化沟反应器3投加粉末活性炭500mg/L； 0026 2）运行时调节操作如下： 0027 2.1）高负荷活性污泥反应器1污泥回流比控制在50%；厌氧区水力停留时间HRT控制在10min；好氧区溶解氧浓度控制在0.5-2.0mg/L，且好氧区水力停留时间HRT控制在40min；污泥龄控制在3天

16、； 0028 2.2）氧化沟反应器3中缺氧区与低氧区交替设置，即在低氧区通过曝气装置充氧，缺氧区通过液下推进器搅拌；且缺氧区与低氧区容积比为1:1； 0029 2.3）氧化沟反应器3中低氧区通过调整曝气量控制溶解氧浓度在0.15-0.40mg/L，当低氧区末端亚硝酸盐氮浓度 10mg/L，或缺氧区末端亚硝酸盐氮浓度1mg/L时，降低低氧区的溶解氧浓度； 0030 2.4）氧化沟反应器3污泥回流比控制在50%。 0031 试验结果表明：运行稳定后，高负荷活性污泥反应器出水COD浓度为40-80 mg/L, NH+ 4-N浓度50-80 mg/L，NO- 2-N浓度为0.1-3.0 mg/L, NO- 3-N浓度0。0.2-2.0 mg/L；短程硝化厌氧氨氧化反应器出水 COD浓度为40-70 mg/L, NH+ 4-N浓度1.5-11.0 mg/L，NO- 2-N浓度为0.1-2.0 mg/L, NO- 3-N浓度0.8-7.0 mg/L，TN低于15.0 mg/L。 说 明 书CN 103102044 A1/1页6图1说 明 书 附 图CN 103102044 A