專利名稱：一種城市生活污水高效除磷保留氮素的厭氧-好氧工藝調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市生活污水處理與資源化領(lǐng)域，具體涉及高效除磷及保留氮素的厭氧_好氧エ藝調(diào)控方法。
背景技術(shù)：
污水處理達標(biāo)排放是緩解水環(huán)境危機的重要手段。我國污水處理廠主要采用以下三種處理工藝即A2/0活性污泥法、氧化溝和SBR。A2/0エ藝的預(yù)期目標(biāo)是在去除有機污染的同時，使N、P也都得到生物深度去除。但是實際運行經(jīng)驗表明，由于反硝化脫氮和生物除磷都需要消耗碳源，存在碳源的爭奪問題，而且，除磷菌與脫氮菌在溶解氧和泥齡方面都有差異，同時脫氮除磷效果并不理想。氧化溝エ藝由于在溝內(nèi)形成了缺氧和好氧交替的區(qū)域，有利于發(fā)生硝化和反硝化反應(yīng)，雖然該エ藝可以獲得一定的脫氮效果，但也不能實現(xiàn)排放水ー級A的標(biāo)準。SBRエ藝雖然可以通過控制曝氣時間來實現(xiàn)有機物的去除、硝化、磷的吸收，通過控制曝 氣或攪拌強度來實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的厭氧缺氧狀態(tài)，從而完成生物除磷和反硝化過程，但是該エ藝與A2/0和氧化溝具有相同的缺點，即除磷菌與脫氮菌的生存競爭，因此，也很難實現(xiàn)排放水TN、P的ー級A標(biāo)準。已有的ニ級污水處理工藝改造工程，幾乎都是在ニ級處理流程的基礎(chǔ)上，補充深度處理工藝。即習(xí)慣性的將污水深度處理分級考慮，然后簡單機械的組合起來，實現(xiàn)污水深度處理。工程實際運行表明，這樣的升級改造不僅能耗、物耗大量浪費，而且處理效果也不甚理想。其根本原因就是各單元構(gòu)筑物在相應(yīng)的處理流程中所肩負的污染物的去除種類和負荷存在不合理、不經(jīng)濟甚或錯誤之處。因此，污水處理廠的升級改造工作應(yīng)該從エ藝流程的整體統(tǒng)籌考慮，明確和調(diào)整各處理單元的任務(wù)并優(yōu)化其相應(yīng)的有機負荷。從エ藝技術(shù)來看，應(yīng)結(jié)合污水處理廠現(xiàn)有的エ藝流程和場地情況研發(fā)エ藝簡潔、易操作運行和維護的污水深度處理關(guān)鍵技木，實現(xiàn)排放水穩(wěn)定高效達到ー級A排放標(biāo)準；從經(jīng)濟運行來看，應(yīng)盡量減少曝氣和藥劑投加的能耗和物耗，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟。既然N、P不可能在一個反應(yīng)器內(nèi)同時深度去除，那么就應(yīng)該在不同的反應(yīng)器中分步實現(xiàn)。生物除磷由于不投加藥劑，可以節(jié)省大量運行費用，而且在生物除磷的同時又可以去除有機物，因此可以強化生物除磷單元，實現(xiàn)磷和有機物的深度去除，這也完全符合低碳經(jīng)濟的目標(biāo)。由于在生物除磷的同時也去除了大量有機物，在不投加碳源的前提下，脫氮單元的エ藝就應(yīng)該采用以自養(yǎng)脫氮エ藝為核心的一系列脫氮エ藝。20世紀90年代發(fā)現(xiàn)的厭氧氨氧化(ANAMM0X)現(xiàn)象為這ー設(shè)想提供了可能性，為最終低碳高效處理生活污水提供了新的思路。污水再生全流程，通過以厭氧-好氧除磷除有機物，后續(xù)自養(yǎng)脫氮エ藝，實現(xiàn)城市生活污水的低碳、高效去除。污水再生全流程對A/0エ藝提出了新的要求。由于后續(xù)自養(yǎng)脫氮單元，除生物同化作用少量吸收一部分磷素，基本無除磷功能，除磷完全依賴于A/0エ藝，A/0除磷效果應(yīng)達到或接近ー級A水平。自養(yǎng)脫氮エ藝不能同時耐受高COD與低氮素基質(zhì)，A/0需在最大程度去除有機物的前提下，盡量多的保留水體中的氨氮，使之不轉(zhuǎn)化，低損失。但傳統(tǒng)A/0除磷エ藝運行吋，并不針對氮素進行調(diào)控，往往氨氮損失超過50%，總氮損失超過40%，這對后續(xù)自養(yǎng)脫氮エ藝極為不利，且反硝化的大量存在與厭氧區(qū)聚磷菌釋磷爭奪碳源，降低了除磷效率，一般傳統(tǒng)A/0エ藝運行吋，除磷率維持在80%左右，難以進一步提高。鑒于此，在傳統(tǒng)厭氧-好氧除磷エ藝的基礎(chǔ)上，提出高效除磷、低氮素損失的新型A/0除磷エ藝，勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供高效除磷、低氮素損失的厭氧-好氧エ藝調(diào)控方法。本發(fā)明是在常溫條件下，以生活污水為基礎(chǔ)用水，提出針對不同溫度下的厭氧-好氧エ藝調(diào)控參數(shù)，實現(xiàn)A/0エ藝高效除磷、低氮素損失運行，其特征在于當(dāng)溫度在12-18°C時，控制進水有機負荷為0. 4-0. 6kgC0D/m3/d，厭氧區(qū)與好氧區(qū)停留時間比為1:4，好氧區(qū)按體積比1:1:1分為三個溶解氧梯度，分別為1. 4-1. 5、1. 1-1. 2、
0.7-0. 8mg/L,污泥濃度控制在2. 0-3. Og/L,污泥回流比為40_50%，污泥齡為5_7d ；當(dāng)溫度在18_25°C時，控制進水有機負荷為0. 5-0. 7kgC0D/m3/d，厭氧區(qū)與好氧區(qū)停留時間比為1:3，好氧區(qū)按體積比1:1:1分為三個溶解氧梯度，分別為1. 0-1. 1,0. 6-0. 7、
0.4-0. 5mg/L，污泥濃度控制在2. 5-3. 5g/L，污泥回流比為30_40%，污泥齡為4_6d。與現(xiàn)有啟動亞硝化顆粒污泥方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果I)本發(fā)明針對不同溫度范圍，提出了 A/0エ藝的運行參數(shù)，實現(xiàn)高效除磷；2)本發(fā)明針對污水再生全流程賦予A/0的新使命，提出了 A/0エ藝的調(diào)控參數(shù)，實現(xiàn)高效除磷下的低氮素損失；3)總磷去除率大于90%，高于一般A/0除磷エ藝；4)氨氮損失小于20%，總氮損失小于25%，無亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮的積累，基本無反硝化，氮素損失主要是生物同化作用，滿足了全流程對于總磷的去除以及對于后續(xù)氮素的供給。


圖1是反應(yīng)器示意圖，試驗裝置由反應(yīng)池和ニ沉池兩部分構(gòu)成，反應(yīng)池有效容積1083L，其長、寬、高分別為2m、0. 6m、lm，分為厭氧區(qū)和好氧區(qū)，中間以穿孔隔板相隔。厭氧池設(shè)置攪拌機，為完全混合式；好氧池為推流式，底部沿程均勻設(shè)置三個曝氣裝置。ニ沉池為豎流式沉淀池，采用中心進水周邊出水。其中，(I)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(2)攪拌機(3)轉(zhuǎn)子流量計(4)0RP探頭(5)電導(dǎo)率探頭
(6)pH探頭(7) DO探頭(8)曝氣頭(9) ニ沉池(10)氣體流量計(11)空壓機(12)生活污水泵(13)污泥回流泵(14)自動排泥閥。圖2是冬季期間，在溫度13_16°C，反應(yīng)器運行效果。Nvot表示COD容積負荷，即單位體積反應(yīng)器姆天處理的有機物質(zhì)量， kgC0D/m3/d, OrgN表示有機氮，inf表示進水，eff表示出水。調(diào)控前，即0-15d，出水總磷平均為1. 21mg/L,總磷去除率平均為80. 95%，平均氨氮損失率高達46. 14%，平均總氮損失率高達41. 85%。調(diào)控后，即16d開始，運行至第55天，出水總磷平均為0. 44mg/L,總磷去除率平均為93. 02%,出水總磷達到ー級A標(biāo)準，平均氨氮損失率僅為12. 74%，平均總氮損失率僅為20. 61%。圖3為冬季期間，反應(yīng)器運行至第53d反應(yīng)器沿程氮素關(guān)系圖，由于進水與回流在厭氧段混合，厭氧段氨氮迅速降低，進入好氧段，氨氮基本保持平穩(wěn)，且部分有機氮氧化導(dǎo)致出水氨氮略微升高，全程亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮沒有積累，氨氮損失主要用于生物同化作用。圖4是夏季期間，在溫度22_24°C，反應(yīng)器運行效果。Nvail表示COD容積負荷，即單位體積反應(yīng)器姆天處理的有機物質(zhì)量，kgC0D/m3/d, OrgN表示有機氮，inf表示進水，eff表示出水。調(diào)控前，即0-15d，出水總磷平均為1. 08mg/L,總磷去除率平均為82. 13%，平均氨氮損失率高達61. 00%，平均總氮損失率高達56. 63% ;調(diào)控后，即16d開始，運行至第50天，出水總磷平均為0. 44mg/L,總磷去除率平均為93. 02%,出水總磷達到ー級A標(biāo)準，平均氨氮損失率僅為12. 74%，平均總氮損失率僅為20. 61% ;出水總磷平均為0. 46mg/L，總磷去除率平均為92. 40%,出水總磷達到ー級A標(biāo)準，平均氨氮損失率僅為17. 69%，平均總氮損失率僅為 23. 58%o圖5為夏季期間，反應(yīng)器運行至第47d反應(yīng)器沿程氮素關(guān)系圖，由于進水與回流在厭氧段混合，厭氧段氨氮迅速降低，進入好氧段，氨氮基本保持平穩(wěn)，且部分有機氮氧化導(dǎo)致出水氨氮略微升高，全程亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮沒有積累，氨氮損失主要用于生物同化作用。
具體實施例方式實施例1:試驗在13_16°C條件下進行，以城市生活污水為進水。試驗裝置由反應(yīng)池和ニ沉池兩部分構(gòu)成，反應(yīng)池有效容積1083L，其長、寬、高分別為2m、0. 6m、lm，分為厭氧區(qū)和好氧區(qū)，中間以穿孔隔板相隔。厭氧池設(shè)置攪拌機，為完全混合式；好氧池為推流式，底部沿程均勻設(shè)置三個曝氣裝置。ニ沉 池為豎流式沉淀池，采用中心進水周邊出水。試驗分為兩部分進行，0-15d按GB50014-2006室外排水設(shè)計規(guī)范中厭氧-好氧除磷エ藝的設(shè)計控制參數(shù)運行，16-55d按本發(fā)明所述控制參數(shù)運行，以對比除磷及氮素損失效果。0-15d控制進水有機負荷為1.0±0. lkgC0D/m3/d，厭氧區(qū)與好氧區(qū)停留時間比為1:4，好氧區(qū)溶解氧控制在2. 0-2. 5mg/L,污泥濃度維持在2. 4-2. 7g/L，污泥回流比為40-50%，污泥齡為6-7d ;出水總磷平均為1. 21mg/L，總磷去除率平均為80. 95%，平均氨氮損失率高達46. 14%，平均總氮損失率高達41. 85%。16d起降低進水有機負荷為0. 6±0. 05kgC0D/m3/d，好氧區(qū)按體積比1:1:1分為三個溶解氧梯度，分別為1. 4-1. 5、1. 1-1. 2,0. 7-0. 8mg/L，污泥回流比降至40_45%，控制污泥齡為5-6d,運行至25d出水效果穩(wěn)定,其后穩(wěn)定運行，出水總磷平均為0. 44mg/L,總磷去除率平均為93. 02%,出水總磷達到ー級A標(biāo)準，平均氨氮損失率僅為12. 74%，平均總氮損失率僅為 20. 61%。實施例2試驗在22_24°C條件下進行，以城市生活污水為進水。試驗裝置由反應(yīng)池和ニ沉池兩部分構(gòu)成，反應(yīng)池有效容積1083L，其長、寬、高分別為2m、0. 6m、lm，分為厭氧區(qū)和好氧區(qū)，中間以穿孔隔板相隔。厭氧池設(shè)置攪拌機，為完全混合式；好氧池為推流式，底部沿程均勻設(shè)置三個曝氣裝置。ニ沉池為豎流式沉淀池，采用中心進水周邊出水。試驗分為兩部分進行，0-15d按GB50014-2006室外排水設(shè)計規(guī)范中厭氧-好氧除磷エ藝的設(shè)計控制參數(shù)運行，16-50d按本發(fā)明所述控制參數(shù)運行，以對比除磷及氮素損失效果。0-15d控制進水有機負荷為1.0±0. lkgC0D/m3/d，厭氧區(qū)與好氧區(qū)停留時間比為1:3，好氧區(qū)溶解氧控制在2. 0-2. 5mg/L,污泥濃度維持在2. 8-3. 2g/L，污泥回流比為35-45%，污泥齡為5-6d ;出水總磷平均為1. 08mg/L，總磷去除率平均為82. 13%，平均氨氮損失率高達61. 00%，平均總 氮損失率高達56. 63%。16d起降低進水有機負荷為0. 7±0. 05kgC0D/m3/d，好氧區(qū)按體積比1:1:1分為三個溶解氧梯度，分別為1. 0-1. 1,0. 6-0. 7,0. 4-0. 5mg/L，污泥回流比降至35_40%，控制污泥齡為4-5d。運行至26d出水基本穩(wěn)定,其后穩(wěn)定運行，出水總磷平均為0. 46mg/L,總磷去除率平均為92. 40%,出水總磷達到ー級A標(biāo)準，平均氨氮損失率僅為17. 69%，平均總氮損失率僅為 23. 58%。
權(quán)利要求
1. ー種城市生活污水高效除磷保留氮素的厭氧-好氧エ藝調(diào)控方法，其特征在于 當(dāng)溫度在12-18°C吋，控制進水有機負荷為0. 4-0. 6kgCOD/m3/d，厭氧區(qū)與好氧區(qū)停留時間比為1:4，好氧區(qū)按體積比1:1:1分為三個溶解氧梯度，分別為1.4-1.5、1. 1-1.2、·0. 7-0. 8mg/L,污泥濃度控制在2. 0-3. Og/L,污泥回流比為40_50%，污泥齡為5_7d ； 當(dāng)溫度在18-25°C吋，控制進水有機負荷為0. 5-0. 7kgC0D/m3/d，厭氧區(qū)與好氧區(qū)停留時間比為1:3，好氧區(qū)按體積比1:1:1分為三個溶解氧梯度，分別為1.0-1. 1,0. 6-0.7、·0. 4-0. 5mg/L，污泥濃度控制在2. 5-3. 5g/L，污泥回流比為30_40%，污泥齡為4_6d。
全文摘要
一種城市生活污水高效除磷保留氮素的厭氧-好氧工藝調(diào)控方法屬于城市生活污水處理與資源化領(lǐng)域。以厭氧-好氧除磷除有機物，后續(xù)自養(yǎng)脫氮工藝除氮為代表的污水再生全流程是實現(xiàn)污水低碳高效處理的有效途徑，對于全流程中的厭氧-好氧除磷工藝，由于后續(xù)自養(yǎng)脫氮工藝無除磷功能及以氨氮為進水，需要其出水總磷小于0.5mg/L達到一級A標(biāo)準，且對氮素盡可能保留，不轉(zhuǎn)化，低損失。在常溫條件下，以生活污水為基礎(chǔ)用水，提出了針對不同溫度下的厭氧-好氧工藝的調(diào)控參數(shù)，通過實施梯度限氧，嚴格控制污泥齡，抑制氨氧化及反硝化，實現(xiàn)厭氧-好氧工藝高效除磷、低氮素損失運行。
文檔編號C02F3/30GK103058375SQ20131000648
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者李冬, 王斌, 吳迪, 梁瑜海, 李德祥, 高偉楠, 張翠丹, 吳青, 蘇慶嶺, 楊胤, 何永平, 張玉龍, 周元正, 門絢, 曾輝平, 張 杰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)