CN110078213B - Sbr/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。短程硝化/厌氧氨氧化技术因其节约能源、节省费用等优点而备受关注，如何发挥其最大作用也是研究热点，一体化工艺中很难维持二者的平衡，原水中存在的COD以及曝气过程的溶解氧等超过一定限度都会对厌氧氨氧化菌产生不利的影响。本发明通过实时控制启动部分短程硝化反硝化反应器，通过应用厌氧折流板反应器来为厌氧氨氧化菌提供厌氧环境，与此同时向反应器中投加三氯化铁，联合厌氧折流板反应器中污水呈升流式的特点，促进颗粒污泥的快速形成，有效持留厌氧氨氧化菌。本发明具有能耗低、运行操作简便、处理效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
水环境与人们的生活息息相关，如何保护好水环境可以说是永恒的话题，而对于污水处理，一般的生物处理工艺对COD具有较好的去除能力，出水中不达标的往往是氮、磷等容易引起水体富营养化的物质，传统的脱氮方式是将氨氮彻底氧化为硝态氮后，再通过反硝化去除硝态氮，硝化过程所需的曝气量较大，而且反硝化过程常因碳源不足而受限，投加外加碳源不仅大大增了运行的费用，更会增加污泥产量，甚至会造成二次污染。
短程硝化技术是指通过一定的手段将硝化过程控制在亚硝态氮阶段而不进一步氧化，所产生的亚硝态氮既可以作为厌氧氨氧化反应的底物。也可以直接进行反硝化，这不仅节省了曝气量，也相应的节省了很大一部分碳源。厌氧氨氧化技术是通过厌氧氨氧化菌直接利用氨氮与亚硝态氮反应生成氮气，不仅省去了氨氮的氧化过程，还省去了亚硝态氮氧化为硝态氮的过程，显而易见厌氧氨氧化反应是一种节能高效的脱氮方式。
短程硝化过程可以为厌氧氨氧化过程提供底物，因此二者的耦合是一个研究热点，但在一体化工艺中很难维持二者的平衡，不仅短程硝化过程所需要的溶解氧在一定条件下会对厌氧氨氧化菌产生抑制作用，进水中的有机物超过一定含量也会对厌氧氨氧化菌产生不利的影响，而厌氧氨氧化菌本身是自养菌，生长速度较慢，很容易受到影响而处于劣势地位，这样根本无法发挥短程硝化厌氧氨氧化的优势。
短程硝化厌氧氨氧化分段式工艺中将短程硝化过程与厌氧氨氧化过程分开，在两个反应器中可以通过调节参数使氨氧化菌与厌氧氨氧化菌均处在各自最适的生长环境中生长，这样既提高了处理效率，也方便在出水水质出现问题时快速找到源头并进行处理。
发明内容
针对厌氧氨氧化菌容易受到溶解氧等因素的影响而难以富集持留的问题，本发明通过应用厌氧折流板反应器来为厌氧氨氧化菌提供绝对的厌氧环境，与此同时向反应器中投加三氯化铁，联合厌氧折流板反应器中污水呈升流式的特点，促进颗粒污泥的快速形成，有效持留厌氧氨氧化菌。
SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置，其特征在于，该装置由进水箱(1)、部分短程硝化反硝化反应器(3)、中间水箱(4)、厌氧氨氧化反应器(16)、出水箱(18)组成；进水箱(1)通过进水蠕动泵(2)向部分短程硝化反硝化反应器(3)中进水，部分短程硝化反硝化反应器(3)通过电动排水阀(9)向中间水箱(4)排水，中间水箱(4)通过中间蠕动泵(13)向厌氧氨氧化反应器(16)进水，厌氧氨氧化反应器(16)向出水箱(18)排水，出水箱(18)中部分出水通过回流蠕动泵(19)回流至部分短程硝化反硝化反应器(3)。
所述部分短程硝化反硝化反应器(3)设有搅拌器(6)，pH传感器(7)，DO传感器(8)和pH/DO测定仪(5)，曝气泵(10)，流量计(11)，曝气盘(12)，其中进水泵(2)，搅拌器(6)，曝气泵(10)，电动排水阀(9)通过时控开关控制启动与停止；所述厌氧氨氧化反应器(16)，设有集气管(14)、折流板(17)。
应用所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)部分短程硝化反硝化反应器(3)的启动
i)首先在部分短程硝化反硝化反应器(3)中接种全程硝化污泥；
ii)启动阶段采用配水，要求氨氮浓度在100-150mg/L之间，部分短程硝化反硝化反应器(3)以A/O方式运行，首先，进水10min后缺氧搅拌60min，反硝化去除上一周期产生的硝态氮、亚硝态氮以及由厌氧氨氧化反应器(16)回流回来的硝态氮，缺氧阶段结束后开启曝气，控制DO在1-2mg/L之间，曝气240min，实时监测pH值，氨谷点出现则停止曝气，如未出现氨谷点，则延长曝气时间继续监测；
iii)根据氨谷点确定曝气时间后，在曝气阶段每30min取样，测定样品中的氨氮、亚硝态氮含量，确定二者以mg/L计的浓度比值为1:1.32的曝气时间，此时间则为稳定运行阶段部分短程硝化反硝化反应器(3)的曝气时间，曝气结束后，关闭搅拌器，静沉30min使泥水分离，开启电动排水阀(9)排水5min，排水比为50％；
iv)部分短程硝化反硝化反应器(3)出水以mg/L计的NH4 +:NO2 -N浓度持续10天以上维持在1:1-1:1.32，则证明部分短程硝化反硝化反应器(3)启动成功；
2)厌氧氨氧化反应器(16)的启动
i)首先在厌氧氨氧化反应器(16)中接种厌氧氨氧化絮体污泥；
ii)启动阶段厌氧氨氧化反应器(16)进水为配水，氨氮浓度100-150mg/L，亚硝态氮浓度132-198mg/L，需维持二者以mg/L计的浓度比值在1:1-1:1.32；
iii)厌氧氨氧化反应器(16)内保持厌氧状态，反应产生的气体通过集气管(14)排出，水流方向为由下向上，每天通过人孔(15)向厌氧氨氧化反应器(16)内投加絮凝剂三氯化铁，维持厌氧氨氧化反应器(16)内三氯化铁浓度为200-300μg/L；
iv)当厌氧氨氧化反应器(16)内粒径大于500μm的颗粒污泥占比大于60％，且持续10天以上总氮去除率大于80％时，证明厌氧氨氧化反应器(16)启动成功，进入下一个运行阶段；
3)部分短程硝化反硝化反应器(3)与厌氧氨氧化反应器(16)的串联
i)此阶段进水为城市污水，根据部分短程硝化反硝化反应器(13)启动阶段确定其总运行时间包括进水10min、缺氧搅拌60min、曝气，曝气时间为部分短程硝化反硝化反应器(13)启动阶段氨氮、亚硝态氮以mg/L计的浓度比值为1:1.32时的曝气时间、沉淀30min、排水5min，若24h内可以运行多个完整周期，则不设闲置，若有多余时间且不足一周期，则将多余时间均分后作为各周期后的闲置时间，据此确定每天运行的周期数，根据排水比50％、每天运行的周期数及部分短程硝化反硝化反应器(13)有效体积，确定每天的排水量，根据排水量及厌氧氨氧化反应器(16)有效体积设计中间蠕动泵(13)的泵速，保持厌氧氨氧化反应器(16)24h进水，同时向出水箱(18)排水，调整回流蠕动泵(19)的泵速，使厌氧氨氧化反应器(16)的含有硝态氮的出水在部分短程硝化反硝化反应器(3)每周期开始前5min，以其每周期一半的进水量回流到进水箱(1)中；
ii)当出水总氮去除率持续15天以上大于90％时，证明SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置启动成功。
4)稳定运行阶段
i)进水为城市污水，部分短程硝化反硝化反应器(3)以A/O方式运行，首先，进水10min后缺氧搅拌60min，反硝化去除上一周期产生的硝态氮、亚硝态氮以及由厌氧氨氧化反应器(16)回流回来的硝态氮，缺氧阶段结束后开启曝气，曝气时间为部分短程硝化反硝化反应器(13)启动阶段氨氮、亚硝态氮以mg/L计的浓度比值为1:1.32时的曝气时间，控制DO在1-2mg/L之间，曝气结束后关闭搅拌器，静沉30min使泥水分离，开启电动排水阀(9)排水5min，排水比为50％；
ii)根据部分短程硝化反硝化反应器(3)与厌氧氨氧化反应器(16)串联阶段调整的泵速由中间水箱(4)通过中间蠕动泵(13)向厌氧氨氧化反应器(16)进水，同时向出水箱(18)排水，厌氧氨氧化反应器(16)的含有硝态氮的出水在部分短程硝化反硝化反应器(3)每周期开始前5min，以其每周期一半的进水量回流到进水箱(1)中。
附图说明
图1为SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置
图1中：1--进水箱；2--进水蠕动泵；3--部分短程硝化反硝化反应器；4--中间水箱；5--pH/DO测定仪；6--搅拌器；7--pH传感器；8--DO传感器；9--电动排水阀；10--曝气泵；11--流量计；12--曝气盘；13--中间蠕动泵；14--集气管；15--人孔；16--厌氧氨氧化反应器；17--折流板；18--出水箱；19--回流蠕动泵。
具体实施方式
1)部分短程硝化反硝化反应器(3)的启动
i)首先在部分短程硝化反硝化反应器(3)中接种全程硝化污泥；
ii)启动阶段采用配水，要求氨氮浓度在100-150mg/L之间，部分短程硝化反硝化反应器(3)以A/O方式运行，首先，进水10min后缺氧搅拌60min，反硝化去除上一周期产生的硝态氮、亚硝态氮以及由厌氧氨氧化反应器(16)回流回来的硝态氮，缺氧阶段结束后开启曝气，控制DO在1-2mg/L之间，曝气240min，实时监测pH值，氨谷点出现则停止曝气，如未出现氨谷点，则延长曝气时间继续监测；
iii)根据氨谷点确定曝气时间后，在曝气阶段每30min取样，测定样品中的氨氮、亚硝态氮含量，确定二者以mg/L计的浓度比值为1:1.32的曝气时间，此时间则为稳定运行阶段部分短程硝化反硝化反应器(3)的曝气时间，曝气结束后，关闭搅拌器，静沉30min使泥水分离，开启电动排水阀(9)排水5min，排水比为50％；
iv)部分短程硝化反硝化反应器(3)出水以mg/L计的NH4 +:NO2 -N浓度持续10天以上维持在1:1-1:1.32，则证明部分短程硝化反硝化反应器(3)启动成功；
2)厌氧氨氧化反应器(16)的启动
i)首先在厌氧氨氧化反应器(16)中接种厌氧氨氧化絮体污泥；
ii)启动阶段厌氧氨氧化反应器(16)进水为配水，氨氮浓度100-150mg/L，亚硝态氮浓度132-198mg/L，需维持二者以mg/L计的浓度比值在1:1-1:1.32；
iii)厌氧氨氧化反应器(16)内保持厌氧状态，反应产生的气体通过集气管(14)排出，水流方向为由下向上，每天通过人孔(15)向厌氧氨氧化反应器(16)内投加絮凝剂三氯化铁，维持厌氧氨氧化反应器(16)内三氯化铁浓度为200-300μg/L；
iv)当厌氧氨氧化反应器(16)内粒径大于500μm的颗粒污泥占比大于60％，且持续10天以上总氮去除率大于80％时，证明厌氧氨氧化反应器(16)启动成功，进入下一个运行阶段；
3)部分短程硝化反硝化反应器(3)与厌氧氨氧化反应器(16)的串联
i)此阶段进水为城市污水，根据部分短程硝化反硝化反应器(13)启动阶段确定其总运行时间包括进水10min、缺氧搅拌60min、曝气，曝气时间为部分短程硝化反硝化反应器(13)启动阶段氨氮、亚硝态氮以mg/L计的浓度比值为1:1.32时的曝气时间、沉淀30min、排水5min，若24h内可以运行多个完整周期，则不设闲置，若有多余时间且不足一周期，则将多余时间均分后作为各周期后的闲置时间，据此确定每天运行的周期数，根据排水比50％、每天运行的周期数及部分短程硝化反硝化反应器(13)有效体积，确定每天的排水量，根据排水量及厌氧氨氧化反应器(16)有效体积设计中间蠕动泵(13)的泵速，保持厌氧氨氧化反应器(16)24h进水，同时向出水箱(18)排水，调整回流蠕动泵(19)的泵速，使厌氧氨氧化反应器(16)的含有硝态氮的出水在部分短程硝化反硝化反应器(3)每周期开始前5min，以其每周期一半的进水量回流到进水箱(1)中；
ii)当出水总氮去除率持续15天以上大于90％时，证明SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置启动成功。
4)稳定运行阶段
i)进水为城市污水，部分短程硝化反硝化反应器(3)以A/O方式运行，首先，进水10min后缺氧搅拌60min，反硝化去除上一周期产生的硝态氮、亚硝态氮以及由厌氧氨氧化反应器(16)回流回来的硝态氮，缺氧阶段结束后开启曝气，曝气时间为部分短程硝化反硝化反应器(13)启动阶段氨氮、亚硝态氮以mg/L计的浓度比值为1:1.32时的曝气时间，控制DO在1-2mg/L之间，曝气结束后关闭搅拌器，静沉30min使泥水分离，开启电动排水阀(9)排水5min，排水比为50％；
ii)根据部分短程硝化反硝化反应器(3)与厌氧氨氧化反应器(16)串联阶段调整的泵速由中间水箱(4)通过中间蠕动泵(13)向厌氧氨氧化反应器(16)进水，同时向出水箱(18)排水，厌氧氨氧化反应器(16)的含有硝态氮的出水在部分短程硝化反硝化反应器(3)每周期开始前5min，以其每周期一半的进水量回流到进水箱(1)中。
Claims (1)
1.SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的方法，该方法所用装置包括进水箱（1）、部分短程硝化反硝化反应器（3）、中间水箱（4）、厌氧氨氧化反应器（16）、出水箱（18）；进水箱（1）通过进水泵（2）向部分短程硝化反硝化反应器（3）中进水，部分短程硝化反硝化反应器（3）通过电动排水阀（9）向中间水箱（4）排水，中间水箱（4）通过中间蠕动泵（13）向厌氧氨氧化反应器（16）进水，厌氧氨氧化反应器（16）向出水箱（18）排水，出水箱（18）中部分出水通过回流蠕动泵（19）回流至部分短程硝化反硝化反应器（3）；
所述部分短程硝化反硝化反应器（3）设有搅拌器（6），pH传感器（7），DO传感器（8）和pH/DO测定仪（5），曝气泵（10），流量计（11），曝气盘（12），其中进水泵（2），搅拌器（6），曝气泵（10），电动排水阀（9）通过时控开关控制启动与停止；所述厌氧氨氧化反应器（16），设有集气管（14）和折流板（17）；
其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）部分短程硝化反硝化反应器（3）的启动
i）首先在部分短程硝化反硝化反应器（3）中接种全程硝化污泥；
ii）启动阶段采用配水，要求氨氮浓度在100-150mg/L之间，部分短程硝化反硝化反应器（3）以A/O方式运行，首先，进水10min后缺氧搅拌60min，反硝化去除上一周期产生的硝态氮、亚硝态氮以及由厌氧氨氧化反应器（16）回流回来的硝态氮，缺氧阶段结束后开启曝气，控制DO在1-2mg/L之间，曝气240min，实时监测pH值，氨谷点出现则停止曝气，如未出现氨谷点，则延长曝气时间继续监测；
iii）根据氨谷点确定曝气时间后，在曝气阶段每30min取样，测定样品中的氨氮、亚硝态氮含量，确定二者以mg/L计的浓度比值为1:1.32的曝气时间，此时间则为稳定运行阶段部分短程硝化反硝化反应器（3）的曝气时间，曝气结束后，关闭搅拌器，静沉30min使泥水分离，开启电动排水阀（9）排水5min，排水比为50%；
iv）部分短程硝化反硝化反应器（3）出水以mg/L计的NH4 +:NO2 -N浓度持续10天以上维持在1:1-1:1.32，则证明部分短程硝化反硝化反应器（3）启动成功；
2）厌氧氨氧化反应器（16）的启动
i）首先在厌氧氨氧化反应器（16）中接种厌氧氨氧化絮体污泥；
ii）启动阶段厌氧氨氧化反应器（16）进水为配水，氨氮浓度100-150mg/L，亚硝态氮浓度132-198mg/L，需维持二者以mg/L计的浓度比值在1:1-1:1.32；
iii）厌氧氨氧化反应器（16）内保持厌氧状态，反应产生的气体通过集气管（14）排出，水流方向为由下向上，每天通过人孔（15）向厌氧氨氧化反应器（16）内投加絮凝剂三氯化铁，维持厌氧氨氧化反应器（16）内三氯化铁浓度为200-300μg/L；
iv）当厌氧氨氧化反应器（16）内粒径大于500μm的颗粒污泥占比大于60%，且持续10天以上总氮去除率大于80%时，证明厌氧氨氧化反应器（16）启动成功，进入下一个运行阶段；
3）部分短程硝化反硝化反应器（3）与厌氧氨氧化反应器（16）的串联
i）此阶段进水为城市污水，根据部分短程硝化反硝化反应器（3）启动阶段确定其总运行时间包括进水10min、缺氧搅拌60min、曝气、沉淀30min和排水5min，曝气时间为部分短程硝化反硝化反应器（3）启动阶段氨氮、亚硝态氮以mg/L计的浓度比值为1:1.32时的曝气时间；若24h内可以运行多个完整周期，则不设闲置，若有多余时间且不足一周期，则将多余时间均分后作为各周期后的闲置时间，据此确定每天运行的周期数，根据排水比50%、每天运行的周期数及部分短程硝化反硝化反应器（3）有效体积，确定每天的排水量，根据排水量及厌氧氨氧化反应器（16）有效体积设计中间蠕动泵（13）的泵速，保持厌氧氨氧化反应器（16）24h进水，同时向出水箱（18）排水，调整回流蠕动泵（19）的泵速，使厌氧氨氧化反应器（16）的含有硝态氮的出水在部分短程硝化反硝化反应器（3）每周期开始前5min，以其每周期一半的进水量回流到进水箱（1）中；
ii）当出水总氮去除率持续15天以上大于90%时，证明SBR/厌氧折流板反应器强化厌氧氨氧化处理城市污水稳定运行的装置启动成功；
4）稳定运行阶段
i）进水为城市污水，部分短程硝化反硝化反应器（3）以A/O方式运行，首先，进水10min后缺氧搅拌60min，反硝化去除上一周期产生的硝态氮、亚硝态氮以及由厌氧氨氧化反应器（16）回流回来的硝态氮，缺氧阶段结束后开启曝气，曝气时间为部分短程硝化反硝化反应器（3）启动阶段氨氮、亚硝态氮以mg/L计的浓度比值为1:1.32时的曝气时间，控制DO在1-2mg/L之间，曝气结束后关闭搅拌器，静沉30min使泥水分离，开启电动排水阀（9）排水5min，排水比为50%；
ii）根据部分短程硝化反硝化反应器（3）与厌氧氨氧化反应器（16）串联阶段调整的泵速由中间水箱（4）通过中间蠕动泵（13）向厌氧氨氧化反应器（16）进水，同时向出水箱（18）排水，厌氧氨氧化反应器（16）的含有硝态氮的出水在部分短程硝化反硝化反应器（3）每周期开始前5min，以其每周期一半的进水量回流到进水箱（1）中。
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