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1、10申请公布号CN104163493A43申请公布日20141126CN104163493A21申请号201410361653222申请日20140727C02F3/30200601C02F11/0420060171申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号72发明人彭永臻郭媛媛王博唐裕芳王淑莹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发明名称微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的方法57摘要微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的方法，属于污水污泥处理领域。装置包括原水池、储泥池、主反应器、排水池、空气压缩机、排泥。
2、池以及自动控制系统。在主反应器上设有搅拌器、温控装置、气体流量计以及曝气装置。方法为首次运行时接种剩余污泥发酵系统的排泥，每周期运行时向主反应器注入城市污水生物脱氮系统所排剩余污泥以及生活污水，混合液中的氨氮通过硝化反应转化为亚硝态氮，进而利用污泥发酵产生的内碳源进行反硝化反应。本发明硝化阶段采用微曝气，反硝化阶段无需投加外碳源，最终实现了在同一反应器内进行污泥内碳源开发、硝化反应和发酵耦合反硝化反应的目的。51INTCL权利要求书2页说明书4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2页说明书4页附图1页10申请公布号CN104163493ACN104163493A。
3、1/2页21一种微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的装置，其特征在于包括原水池1、储泥池2、主反应器3、空气压缩机4、排水池5、排泥池6、可编程过程控制器7和计算机8；原水池1、储泥池2、空气压缩机4、排水池5、排泥池6分别与主反应器3相连接，在所述主反应器3顶部设有一号搅拌器31、温度传感器32、PH传感器34、DO传感器35，侧面设有气体流量计33、进水管12、进泥管23、排水管52、排泥管62，底部设有曝气头36；储泥池2顶部设有二号搅拌器21；原水池1、进水泵11和进水管12的一端依次相连接，进水管另一端与主反应器3连接；储泥池2、进泥泵21和进泥管23的一端依次相连。
4、接，进泥管23另一端与主反应器3相连接；排水池5、排水继电器51和排水管一端52依次相连接，所述排水管52另一端与主反应器3相连接；排泥池6、排水继电器61和排泥管62一端依次连接，排泥管62另一端与主反应器3相连接；空气压缩机4通过气体流量计33与主反应器3相连接；可编程过程控制器7内置有PH传感器接口71、DO传感器接口72、进水继电器接口73、一号搅拌器接口74、温控传感器接口75、曝气继电器接口76、排水继电器接口77、排泥继电器接口78、进泥继电器接口79，可编程过程控制器7另一端与计算机8相连接。2应用权利要求1所述装置处理低碳氮比生活污水的方法，其特征包括以下步骤1接种污泥微曝气。
5、硝化联合污泥发酵耦合反硝化主反应器首次启动时采用的接种污泥来自污泥消化系统排泥，其污泥浓度为1013KGMLSS/M3，并且初次进水进泥后的混合污泥浓度为58KGMLSS/M3；2启动系统开启进水泵、进泥泵、一号搅拌器、二号搅拌器、空气压缩机，开启可编程过程控制器和计算机，设置DO为0508MG/L，设置温度为301；3进泥启动进泥泵，将储泥池中的新鲜剩余污泥泵入主反应器中，剩余污泥为城市污水生物脱氮系统所排剩余污泥，污泥浓度浓缩至1013KGMLSS/M3，进泥与接种污泥的质量浓度比为1/5至3/10；4进水启动进水泵，将原水池中的城市生活污水泵入主反应器中，进水体积占主反应器有效容积的2/。
6、53/5；5好氧阶段硝化阶段采用微曝气，通过可编程过程控制器控制空气压缩机使溶解氧控制在0508MG/L，可编程过程控制器收集PH传感器反馈信号并传输入计算机，当PH信号的一阶导数由负变正时，关闭空气压缩机；6缺氧阶段通过可编程过程控制器控制一号搅拌器，转速控制在80100RPM，可编程过程控制器收集PH传感器反馈信号并传输至计算机，当PH信号的一阶导数由正变负时，关闭一号搅拌器，进入下一步骤；7静置静置沉淀时间为3060MIN，沉淀结束后进入下一步骤；8排水通过可编程过程控制器控制排水继电器，排水体积为主反应器有效容积的2/53/5；9排泥通过可编程过程控制器控制排泥继电器，排泥比为1125。
7、18；10搅拌通过可编程过程控制器启动一号搅拌器，搅拌时间为610H；权利要求书CN104163493A2/2页311循环步骤310。权利要求书CN104163493A1/4页4微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的方法技术领域0001本发明涉及一种微曝气硝化联合发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的方法，属于污水生物处理技术领域。该工艺适用于低碳氮比COD质量浓度/总氮质量浓度，C/N城市生活污水的强化脱氮生物处理。背景技术0002随着水体富营养化的日益严重，氮素污染问题引起了人们的高度关注。与此同时，对于氮素的排放标准也日趋严格。我国于2002年颁布的城镇污水处理厂污染物排放。
8、标准GB189182002中对氮素的一级A排放标准为氨氮小于5MG/L，总氮小于15MG/L。然而，我国城市污水普遍存在的碳氮比偏低的问题逐渐成为城市污水处理达标的瓶颈，这导致了约有三分之一的城市污水处理厂总氮难以达标，需要通过在反硝化阶段投加外碳源的方式达到一级A排放标准。0003活性污泥法是目前城市污水处理使用的普遍方法之一，活性污泥法在净水的同时会产生数量可观的剩余污泥。我国每年产生的污泥量更是高达1亿吨以上。因此，污水生物处理系统的剩余污泥处理问题是城市污水处理厂另一个重点和难点。0004近年来，污泥内碳源的开发与利用成为了新的研究热点。这既有助于解决污水处理碳源不足的问题，又可以实现。
9、污泥的减量化无害化处理。但现有多数研究往往局限于污泥内碳源的开发，即污泥发酵产酸后，通过淘洗的方式将有机酸投入到反应器中进行利用。这种发酵淘洗的方式有以下不足1、由于混合污泥长期处于厌氧环境，导致污泥黏度升高，不易泥水分离；2、完全厌氧发酵过程很难避免有产甲烷反应发生，而产甲烷过程会消耗大量发酵产物；3、由于淘洗效率普遍较低，若要提高液相中的挥发性脂肪酸VOLATILEFATTYACID，VFA溶出量，则需加大淘洗水量和淘洗次数；4、由于发酵过程会释放出较高的氨氮和磷酸盐，将发酵液注入后续处理单元时会增加进水负荷。发明内容0005为了解决上述问题，本发明利用序批式反应器将污泥发酵、城市生活污水。
10、的硝化、反硝化耦合于同一体系中，利用污泥发酵产生的有机酸为碳源进行反硝化，无需外加碳源，强化了低C/N污水的脱氮效果。本发明可以在同一反应器中实现微曝气氨氧化反应、发酵产生内碳源、原位利用发酵产物进行反硝化反应的耦合，从而使得系统出水达到一级A标准。0006本发明通过以下技术步骤实现0007一种微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的方法，其装置包括原水池、储泥池、主反应器、空气压缩机、排水池、排泥池、可编程过程控制器和计算机。原水池、储泥池、空气压缩机、排水池、排泥池分别与主反应器相连接，在主反应器顶部设有一号搅拌器、温控装置、PH传感器、DO传感器，侧面设有气体流量计、进水管。
11、、进泥管、说明书CN104163493A2/4页5出水管、排泥管，底部设有曝气装置；储泥池顶部设有二号搅拌器。0008原水池、进水泵和进水管一端依次相连，进水管另一端与主反应器连接；储泥池、进泥泵和进泥管一端依次相连，进泥管另一端与主反应器相连接；排水池、排水继电器和排水管一端依次连接，排水管另一端与主反应器相连接；排泥池、排水继电器和排泥管一端依次连接，排泥管另一端与主反应器相连接；空气压缩机通过气体流量计与主反应器相连接；0009可编程过程控制器内置有PH传感器接口、DO传感器接口、进水继电器接口、一号搅拌器接口、温控传感器接口、曝气继电器接口、排水继电器接口、排泥继电器接口、进泥继电器接。
12、口，可编程过程控制器另一端与计算机相连接。0010一种微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的方法，其特征包括以下步骤00111接种污泥微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化主反应器首次启动时采用的接种污泥来自污泥消化系统排泥，其污泥浓度为1013KGMLSS/M3，并且初次进水进泥后的混合污泥浓度为58KGMLSS/M3；00122启动系统开启进水泵、进泥泵、一号搅拌器、二号搅拌器、空气压缩机，开启可编程过程控制器和计算机，设置DO为0508MG/L，设置温度为301；00133进泥启动进泥泵，将储泥池中的新鲜剩余污泥泵入主反应器中，剩余污泥为城市污水生物脱氮系统所排剩余污泥，污泥浓。
13、度浓缩至1013KGMLSS/M3，进泥与接种污泥的质量浓度比为1/5至3/10；00144进水启动进水泵，将原水池中的城市生活污水泵入主反应器中，进水体积占主反应器有效容积的2/53/5；00155好氧阶段硝化阶段采用微曝气，通过可编程过程控制器控制空气压缩机使溶解氧控制在0508MG/L，可编程过程控制器收集PH传感器反馈信号并传输入计算机，当PH信号的一阶导数由负变正时，关闭空气压缩机；00166缺氧阶段通过可编程过程控制器控制一号搅拌器，转速为80100RPM，可编程过程控制器收集PH传感器反馈信号并传输至计算机，当PH信号的一阶导数由正变负时，关闭一号搅拌器，进入下一步骤；00177。
14、静置静置沉淀时间为3060MIN，沉淀结束后进入下一步骤；00188排水通过可编程过程控制器控制排水继电器，排水体积为主反应器有效容积的2/53/5；00199排泥通过可编程过程控制器控制排泥继电器，排泥比为112518；002010搅拌通过可编程过程控制器启动一号搅拌器，搅拌时间为610H；002111循环步骤310。0022本发明的原理本发明可以在同一反应器中实现微曝气氨氧化反应、发酵产生内碳源、原位利用发酵产物进行反硝化反应的耦合。本发明所述方法处理的城市生活污水C/N小于3，进水氨氮浓度为50MG/L。首先在氨氧化阶段，溶解氧控制在0508MG/L，硝化细菌利用溶解氧进行硝化反应，将氨。
15、氮转化为亚硝态氮；反硝化阶段，在发酵细菌进行消化的同时，反硝化细菌利用污泥发酵产生的内碳源进行反硝化反应，由此实现了发酵耦合反硝化反应。另外，由于前一阶段采用微曝气，故不会对发酵细菌产生较大影响。反硝化反应终说明书CN104163493A3/4页6止后，进行厌氧消化，为下一周期提供内碳源。0023与现有技术相比，本发明具有以下优点00241在同一空间内实现了城市生活污水的硝化反应、发酵耦合反硝化反应，无需外加碳源，即可实现低C/N城市生活污水的总氮一级A排放标准；00252在硝化阶段采用微曝气，既不破坏发酵细菌的产酸活性，又节约了能源消耗；00263短程硝化出水的亚硝态氮为发酵耦合反硝化阶段提。
16、供了稳定的缺氧环境，同时反硝化过程产生碱度，中和了消化反应产生的短链脂肪酸，有效促进了消化效率；00274相较于传统的厌氧消化过程，亚硝态氮的存在避免了产甲烷菌消耗污泥发酵产物，从而使发酵产物充分用于脱氮。附图说明0028图1为本发明的装置结构图00291原水池11进水泵12进水管00302储泥池21二号搅拌器22进泥泵23进泥管00313主反应器31一号搅拌器32温度传感器33气体流量计34PH传感器003235DO传感器36曝气头00334空气压缩机5排水池51排水继电器52排水管00346排泥池61排泥继电器62排泥管00357可编程过程控制器71PH传感器接口72DO传感器接口0036。
17、73进水继电器接口74一号搅拌器接口003775温控传感器接口76曝气继电器接口003877排水继电器接口78排泥继电器接口003979进泥继电器接口8计算机具体实施方式0040结合附图1和实施实例对本发明做进一步说明。0041一种微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化处理低碳氮比生活污水的方法，其装置包括原水池1、储泥池2、主反应器3、空气压缩机4、排水池5、排泥池6、可编程过程控制器7和计算机8。微曝气联合污泥发酵耦合反硝化主反应器3采用圆柱形结构，在其顶部设有一号搅拌器31，温度传感器32、PH传感器34、DO传感器35，侧面设有气体流量计33，两侧分别设有进水管12、进泥管23、出水管52、。
18、排泥管62，底部设有曝气装置36。0042原水池1通过进水泵11、进水管12与主反应器3相连接，储泥池2通过进泥泵22、进泥管23和主反应器相连接，储泥池2顶部设有二号搅拌器21，排水池5通过排水继电器51、排水管52与主反应器3相连接，排泥池6通过排泥继电器61、排泥管62与主反应器3相连接，空气压缩机4通过气体流量计33与主反应器3相连接。0043可编程过程控制器7内置有PH传感器接口71、DO传感器接口72、进水继电器接口73、一号搅拌器接口74、温控传感器接口75、曝气继电器接口76、排水继电器接口77、排泥继电器接口78、进泥继电器接口79，可编程过程控制器7另一端与计算机8相说明书。
19、CN104163493A4/4页7连接。0044本发明以某大学家属区排放的生活污水PH7079，NH4N5868MG/L，COD120140MG/L为研究对象。实验接种污泥来自某城市污水处理厂污泥消化系统所排剩余污泥，实验用剩余污泥来自城市生活污水中试脱氮系统所排剩余污泥，浓缩后置于储泥池中MLSS1013KGMLSS/M3，MLVSS811KGMLSS/M3。微曝气联合污泥发酵耦合反硝化主反应器有效容积为10L，首次运行接种消化污泥4L，每周期投加新鲜剩余污泥12L，进水48L，混合后NH4N浓度为35MG/L，污泥浓度为61KGMLSS/M3，反应温度控制在30。具体运行过程如下00451。
20、接种污泥微曝气硝化联合污泥发酵耦合反硝化主反应器首次启动时采用的接种污泥来自污泥消化系统排泥，其污泥浓度为12KGMLSS/M3，首次投加的新鲜剩余污泥来自城市生活污水中试脱氮系统，其污泥浓度为11KGMLSS/M3，并且初次进水进泥后的混合污泥浓度为61KGMLSS/M3。00462启动系统开启进水泵、进泥泵、一号搅拌器、二号搅拌器、空气压缩机，开启可编程过程控制器和计算机，设置DO为0508MG/L，设置温度为301；00473进泥启动进泥泵，将储泥池中的新鲜剩余污泥泵入主反应器中，剩余污泥为城市污水生物脱氮系统所排剩余污泥，污泥浓度为11KGMLSS/M3，进泥泵速为240ML/MIN，。
21、进泥时间为5MIN；00484进水启动进水泵，将原水池中的生活污水泵入主反应器中，进水泵速为480ML/MIN，进水时间为10MIN；00495好氧阶段硝化阶段采用微曝气，通过可编程过程控制器控制空气压缩机使溶解氧控制在0508MG/L，可编程过程控制器收集PH传感器反馈信号并传输入计算机，当PH信号的一阶导数由负变正时，关闭空气压缩机，硝化时间约为3H；00506缺氧阶段通过可编程过程控制器控制一号搅拌器，转速为80RPM，可编程过程控制器收集PH传感器反馈信号并传输至计算机，当PH信号的一阶导数由正变负时，关闭一号搅拌器，随后进入下一步骤；00517静置静置沉淀时间为30MIN，沉淀结束后。
22、进入下一步骤；00528排水通过可编程过程控制器控制排水继电器，排水体积为48L，排水时间为2MIN；00539排泥排水结束后，启动一号搅拌器，通过可编程过程控制器控制排泥继电器，排泥12L；005410搅拌，搅拌时间为9H；005511循环步骤310。0056连续运行结果表明在30，DO浓度为0508MG/L，反应器中污泥浓度为58KGMLSS/M3，进水C/N小于3的情况下，出水氨氮小于5MG/L，出水总氮小于10MG/L，达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182002一级A标准。本发明在同一反应器中实现了微曝气硝化、污泥内碳源的开发、利用污泥内碳源进行反硝化的耦合，最终实现了低C/N生活污水的脱氮过程。说明书CN104163493A1/1页8图1说明书附图CN104163493A。