一種促使連續(xù)流污水處理系統(tǒng)快速實現(xiàn)短程硝化的連續(xù)流運行方法
【專利摘要】一種促使連續(xù)流污水處理系統(tǒng)快速實現(xiàn)短程硝化的連續(xù)流運行方法，屬于生化法污水處理領域。本發(fā)明利用亞硝酸鹽氧化菌活性在缺氧條件受到抑制、在好氧條件下恢復緩慢的特性，將連續(xù)流系統(tǒng)改造成四段缺氧、好氧交替運行的方式，逐步提高亞硝酸鹽積累率；并通過排泥的方式淘洗出系統(tǒng)內(nèi)的亞硝酸鹽氧化菌，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化效果。實踐證明，在系統(tǒng)啟動后1個污泥齡左右其亞硝酸鹽積累率即能達到80%以上。本發(fā)明與依靠降低溶解氧實現(xiàn)連續(xù)流系統(tǒng)中短程硝化的方法相比，具有實現(xiàn)周期短、短程效果更穩(wěn)定、硝化速率高及不容易引發(fā)污泥膨脹等優(yōu)點，可作為一種專門針對連續(xù)流系統(tǒng)的短程硝化快速啟動方法，適用于各種規(guī)模的連續(xù)流污水處理系統(tǒng)。
【專利說明】一種促使連續(xù)流污水處理系統(tǒng)快速實現(xiàn)短程硝化的連續(xù)流運行方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種促使連續(xù)流污水處理系統(tǒng)快速實現(xiàn)短程硝化的連續(xù)流運行方法，屬于生化法污水處理【技術領域】，適用于采用連續(xù)流系統(tǒng)的不同規(guī)模市政污水處理廠。
【背景技術】
[0002]活性污泥法是目前世界范圍內(nèi)應用最廣泛的污水凈化方法，具有效果穩(wěn)定、效率高及成本低廉等優(yōu)點。污水處理系統(tǒng)按照其進水及反應方式主要分為兩類:連續(xù)流系統(tǒng)和序批式系統(tǒng)。其中連續(xù)流系統(tǒng)主要由生化反應池及二次沉淀池組成，污水連續(xù)進入生化反應池前段并與活性污泥混合，形成泥水混合液，泥水混合液以推流的流態(tài)順次經(jīng)過生化反應池的不同反應區(qū)(厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū))實現(xiàn)污水中污染物質(zhì)(主要為有機物，氮、磷元素及懸浮質(zhì)等)的降解去除，處理后的泥水混合物進入二沉池實現(xiàn)泥水分離，二沉池上清液作為處理后的出水排放，二沉池底部污泥通過回流繼續(xù)參與反應或者被當做剩余污泥排放；序批式系統(tǒng)則一般由一個池體構成,該池體在不同的時間充當著生化池和沉淀池的角色，周期初始，污水一次性注入池體內(nèi)部并與活性污泥混合，通過時間控制生化池進行不同階段的反應(厭氧階段、缺氧階段或好氧階段)，完成反應后池體處于靜置期以實現(xiàn)泥水分離，通過設定的排水比排放池體內(nèi)上清液，即完成一個周期，閑置的池體等待再一次進水并進入下一個周期的反應。這兩套系統(tǒng)由于構型的不同，各有優(yōu)缺點:如連續(xù)流系統(tǒng)連續(xù)進水，處理水量大，但是由于各部分池體固定，無法實現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)；而序批式系統(tǒng)雖然處理水量較小，但由于其根據(jù)時間來控制反應階段長短，可以針對不同的反應需求進行靈活的調(diào)節(jié)。
[0003]隨著污水處理排放標準中對氮排放要求的日益嚴格，許多新的生物脫氮工藝涌現(xiàn)出來，短程硝化工藝就是其一，近年來短程硝化工藝得到了大量的關注和研究。短程硝化工藝將傳統(tǒng)的硝化反應過程限制在亞硝酸鹽階段，理論上能節(jié)省25%的曝氣量及40%的反硝化碳源需求量，從而能解決市政污`水碳氮比低、碳源無法滿足生物脫氮的要求及外投加碳源經(jīng)濟成本較高等問題。傳統(tǒng)硝化過程中，在好氧條件下，氨氮先被氨氧化菌(AOB)氧化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽進一步被亞硝酸鹽氧化菌(NOB)氧化為硝酸鹽氮；短程實現(xiàn)的主要控制因素即溶解氧，通過限制曝氣時間或溶解氧的供給，即能使硝化停留在亞硝酸鹽階段，實現(xiàn)短程硝化。由于序批式反應器具有靈活控制好氧時間長短的優(yōu)點，通過監(jiān)測硝化進行程度及時停曝氣，即能較快地實現(xiàn)短程硝化，因此現(xiàn)有的相關領域的研究大部分都是以序批式系統(tǒng)作載體開展的。對于連續(xù)流系統(tǒng)，由于好氧區(qū)體積固定，好氧區(qū)的水力停留時間即被固定，較難實現(xiàn)曝氣時間的調(diào)節(jié)，因此好氧區(qū)內(nèi)很容易發(fā)生過曝氣的問題，不利于硝化過程的控制。目前，已有文獻報道的連續(xù)流工藝實現(xiàn)短程的案例中，多數(shù)采用低溶解氧來限制硝化的進行程度，實現(xiàn)亞硝酸鹽的積累。但是要實現(xiàn)穩(wěn)定的短程效果，需要將NOB淘洗出反應器，在未完全淘洗出NOB之前，系統(tǒng)的短程效果很不穩(wěn)定，一旦曝氣量供給過量就會導致NOB增長，亞硝酸鹽積累率下降，因此采用低溶解氧來實現(xiàn)連續(xù)流中短程硝化的啟動周期較長；此外，低溶解氧條件容易導致絲狀菌的過量繁殖，引發(fā)污泥膨脹的問題。目前污水處理廠的生化處理系統(tǒng)多以連續(xù)流為主，如何穩(wěn)定快速地實現(xiàn)連續(xù)流中的短程硝化制約著短程硝化工藝的大量推廣應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種促使連續(xù)流系統(tǒng)快速實現(xiàn)短程硝化的連續(xù)流運行方法，為目前污水處理界所面臨的連續(xù)流中啟動短程硝化周期長、效果不穩(wěn)定等問題提供解決方案，也為污水處理廠對連續(xù)流系統(tǒng)進行升級改造提供備選方案。其原理是通過改造連續(xù)流系統(tǒng)為多段式缺氧/好氧交替運行的方式，來實現(xiàn)對亞硝酸鹽氧化菌活性的抑制，實現(xiàn)亞硝酸鹽的逐步累積，并通過排放剩余污泥的方式淘洗出系統(tǒng)內(nèi)的亞硝酸鹽氧化菌，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化效果。
[0005]本發(fā)明的內(nèi)容包括如下步驟:
[0006](I)設定連續(xù)流系統(tǒng)的運行模式；將連續(xù)流系統(tǒng)按體積平均分隔成四段，每一段的構造相同，均由前置的缺氧區(qū)和后置的好氧區(qū)兩部分組成，且缺氧區(qū)和好氧區(qū)的體積比為2:1 ;四段串聯(lián)連接；進水和污泥回流、硝化液回流均進入第一段的缺氧區(qū)，泥水混合物經(jīng)第四段的好氧區(qū)出來后進入二沉池實現(xiàn)泥水分離；第四段的好氧區(qū)設置硝化液回流管連接第一段的缺氧區(qū)；二沉池底部設置污泥回流管連接第一段的缺氧區(qū)；
[0007](2)設定參數(shù)，啟動及運行系統(tǒng)；設定生化池總的水力停留時間為8-10小時；將連續(xù)流的進水流量、硝化液回流量與二沉池污泥回流量的流量比設定為1:1:1 ;設定每一段好氧區(qū)的溶解氧濃度為1.5-2.0mg/L ;設定污泥齡為10-15天，生化池內(nèi)部的污泥濃度為3000-3500mg/L ;每一段的缺氧區(qū)增設機械攪拌器，使泥水混合物混合均勻；參數(shù)設定完成后，將進水引入第一段缺氧區(qū)啟動系統(tǒng)，好氧區(qū)設溶解氧探頭實時監(jiān)測溶解氧的變化，并通過空氣流量計對曝氣量進行調(diào)節(jié)，以維持溶解氧恒定在1.5-2.0mg/L的水平；運行過程中每天監(jiān)測沉淀池的出水氮化合物濃度，以實時掌握連續(xù)流系統(tǒng)的短程實現(xiàn)情況；當出現(xiàn)如下情況時，按照相應的方案解決:
[0008]①當出水中氨氮濃度大于5mg/L時，增大第一段好氧區(qū)的溶解氧濃度至
2.0-2.2mg/L以提高硝化效率；
[0009]②當出水氨氮濃度低于5mg/L，但是出水中總氮濃度高于20mg/L時，增大硝化液回流量與進水流量的比值至120%-150%以強化反硝化效果；若仍然無法滿足出水總氮濃度低于20mg/L以下，則需往進水中添加外碳源，補充反硝化所需有機物，添加量以保障出水氮濃度達標為準；
[0010]③當出水中氨氮和總氮濃度分別低于5mg/L和20mg/L，且系統(tǒng)的亞硝酸鹽積累率達到80%以上后，若出現(xiàn)亞硝酸鹽積累率降到60%以下的情況，應將第三、四段的好氧區(qū)溶解氧濃度水平降低至1.2-1.5mg/L,防止亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；若亞硝酸鹽積累率仍然無法提升到80%以上，另外再將第二段好氧區(qū)的溶解氧濃度降低到1.2-1.5mg/L的水平予以解決。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有的連續(xù)流中通過降低溶解氧實現(xiàn)短程硝化的方法相比，具有如下優(yōu)點。
[0012](I)啟動周期短；釆用低溶解氧條件控制實現(xiàn)連續(xù)流中的短程硝化，一般需要30天左右的時間(2個污泥齡)才能實現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝積累率；而本發(fā)明所述的采用缺/好氧交替的方法，由于缺氧條件對亞硝酸鹽氧化菌的抑制，運行初期即能實現(xiàn)亞硝積累，在后期的排泥過程中，亞硝酸鹽氧化菌被逐步淘洗出系統(tǒng)，10-15天(I個污泥齡)即能實現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝積累率；
[0013](2)短程效果更穩(wěn)定；采用低溶解氧條件控制實現(xiàn)連續(xù)流中短程硝化，由于好氧區(qū)連續(xù)的曝氣條件難以把握，容易出現(xiàn)溶解氧過量供給的過曝氣現(xiàn)象，亞硝酸鹽氧化菌的活性不容易被抑制，若亞硝酸鹽氧化菌沒有完全淘洗出系統(tǒng)，過曝氣時即會導致亞硝酸鹽被氧化成硝酸鹽，短程效果不穩(wěn)定；而本發(fā)明所述的連續(xù)流運行方式，亞硝酸鹽氧化菌的活性在每一段的缺氧區(qū)都能得到較強的抑制，在隨后的好氧區(qū)，由于水力停留時間較短，其活性尚未完全恢復，在進入下一段的缺氧區(qū)時又會被進一步的抑制，因此無論亞硝酸鹽氧化菌是否完全淘洗出系統(tǒng)，在缺/好氧交替的運行條件下其活性都會受到抑制，短程效果更穩(wěn)定;
[0014](3)氨氮硝化速率高:低溶解氧條件不僅不容易控制，而且會導致氨氮的硝化速率降低；但是在本發(fā)明所述的運行方式中，每一段的好氧區(qū)仍然采用高溶解氧運行，硝化效率聞;
[0015](4)不容易導致污泥膨脹的發(fā)生；低溶解氧條件和高的亞硝酸濃度都能引發(fā)絲狀菌的增殖，導致污泥膨脹的發(fā)生，因此在低溶解氧實現(xiàn)短程的連續(xù)流系統(tǒng)中，污泥的沉降性能一般都會受到影響；而以本發(fā)明所述的缺/好氧方式運行連續(xù)流系統(tǒng)，上一段好氧區(qū)產(chǎn)生的亞硝酸鹽在下一段的缺氧區(qū)即能得到部分甚至全部的去除，較大程度地削弱了亞硝酸鹽積累對污泥沉降性能的不利影響；此外，本發(fā)明中好氧區(qū)高溶解氧的條件也不容易導致污泥沉降性能的惡化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的演示 裝置圖
[0017]圖2為本發(fā)明實施過程中連續(xù)流系統(tǒng)內(nèi)的短程硝化實現(xiàn)情況
[0018]圖1中:1_進水箱；2_進水泵；3_機械攪拌器；4_缺氧區(qū)；5_好氧區(qū)；6_溶解氧探頭；7_空氣壓縮機；8_空氣管路；9_硝化液回流管路；10_污泥回流管路；11_硝化液回流泵；12_污泥回流泵；13_數(shù)據(jù)傳輸線；14_溶解氧儀；15_生化池出水管；16_二沉池；17_二沉池出水管；18_排泥管；19_空氣流量計；20_第一段；21_第二段；22_第三段；23_第四段。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實例對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細地說明:
[0020](I)設定連續(xù)流的運行模式；如圖1所示為按照本發(fā)明改造后的連續(xù)流系統(tǒng)示意圖，連續(xù)流被改造成連續(xù)的四段(20-23 )，每一段由體積比為2:1的缺氧區(qū)(4 )和好氧區(qū)(5 )組成，上一段的好氧區(qū)出水流入下一段的缺氧區(qū)，最后一段的好氧區(qū)出水經(jīng)生化池出水管
(15)進入二沉池(16)實現(xiàn)泥水分離；最后一段好氧區(qū)設有硝化液回流管(9)和硝化液回流泵(11)連接第一段的缺氧區(qū)；二沉池出水經(jīng)出水管(17)排放，二沉池污泥一部分經(jīng)污泥回流泵(12)及污泥回流管(10)回流至第一段的缺氧區(qū)，一部分作為剩余污泥經(jīng)排泥管(18)排放；市政污水、回流硝化液及回流污泥均進入第一段缺氧區(qū)；每一段的缺氧區(qū)都設有機械攪拌器(3);每一段的好氧區(qū)均通過空氣壓縮機(7)和空氣管路(8)連續(xù)均勻曝氣，并通過溶解氧探頭(6 )及溶解氧儀(14 )監(jiān)測好氧區(qū)內(nèi)溶解氧水平，通過空氣流量計(19 )控制每個好氧區(qū)內(nèi)溶解氧濃度水平；整個連續(xù)流的運行狀態(tài)整體呈現(xiàn)缺/好氧交替的運行模式；
[0021](2)設定參數(shù)，啟動及運行系統(tǒng)；將連續(xù)流系統(tǒng)的進水泵(2)、硝化液回流泵和污泥回流泵均設定成相同的轉(zhuǎn)速，三者流量比為1:1:1 ;四個好氧區(qū)的溶解氧濃度均設定成
2.0mg/L;設定池體內(nèi)部的水力停留時間為8小時，設定系統(tǒng)的污泥齡為10天；系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度維持在3400mg/L左右；開啟各缺氧段的機械攪拌器，啟動連續(xù)流系統(tǒng)；通過溶解氧探頭實時測定各個好氧區(qū)的溶解氧濃度，并通過空氣流量計設定空氣流速，以維持好氧區(qū)內(nèi)溶解氧濃度的穩(wěn)定；運行過程中，每天對二沉池出水水質(zhì)指標進行監(jiān)測，以實時掌握連續(xù)流系統(tǒng)中的短程實現(xiàn)情況；同時每天按照10-15天的污泥齡排放剩余污泥，以迅速淘洗出亞硝酸鹽氧化菌；當出現(xiàn)如下情況時，按照相應的方案解決:
[0022]①如果二沉池出水中氨氮濃度高于5mg/L，說明曝氣量不足，硝化反應不完全，通過增大第一好氧區(qū)的溶解氧濃度至2.0-2.2mg/L的水平以解決；
[0023]②如果二沉池出水中氨氮濃度低于5mg/L，但是總氮濃度高于20mg/L，說明需增強反硝化效果，通過增大硝化液回流泵的轉(zhuǎn)速，使得硝化液回流比增大至120-150%予以解決；若仍然無法滿足出水總氮濃度低于20mg/L以下，則往進水中添加外碳源，添加外碳源可按不斷增加的原則，第一次投加先使得進水COD提高50-100mg/L，并測定添加碳源后二沉池的出水效果是否滿足總氮低于20mg/L，若無法達到則再添加碳源，以每次COD提高量不超過50mg/L為宜，直到出水總氮濃度低于20mg/L ；
[0024]③當出水中氨氮和總氮濃度分別低于5mg/L和20mg/L，且系統(tǒng)出水中的亞硝酸鹽積累率達到80%以上后，若出現(xiàn)亞硝酸鹽積累率突降到60%以下的情況，說明溶解氧供給過多，有部分亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成了硝酸鹽，此時可將第三、四段的好氧區(qū)溶解氧濃度水平降低至
`1.2-1.5mg/L的水平予以解決；若亞硝酸鹽積累率仍然無法提升到80%以上，可再將第二段好氧區(qū)的溶解氧濃度降低到1.2-1.5mg/L的水平予以解決。
[0025]具體實例用水取自北京工業(yè)大學旁的市政管網(wǎng)實際生活污水，該污水水質(zhì):C0D257-417mg/L ;氨氮:54.2-76.7mg/L ;亞硝酸鹽:0.1-0.7mg/L ;硝酸鹽:0.2-2.3mg/L ；pH7.1-7.6。實例結果表明:系統(tǒng)運行3天后，其亞硝酸鹽積累率即達到了 10%左右；運行第12天，系統(tǒng)的亞硝酸鹽積累率即達到90%左右，出水的硝酸鹽氮濃度低于1.5mg/L，獲得了很好的短程硝化效果；在后期的穩(wěn)定運行過程中，通過維持四個好氧區(qū)的溶解氧濃度在
2.0mg/L左右的水平，很好地維持了短程效果，穩(wěn)定維持近四十天的運行過程中，未出現(xiàn)亞硝酸鹽積累率明顯降低、短程硝化效果遭到嚴重破壞的現(xiàn)象，可見本發(fā)明所述的連續(xù)流運行方式能夠有效地抑制活性污泥中亞硝酸鹽氧化菌的活性，保障連續(xù)流系統(tǒng)穩(wěn)定的短程硝化效果。
【權利要求】
1.一種促使連續(xù)流污水處理系統(tǒng)快速實現(xiàn)短程硝化的連續(xù)流運行方法，其特征在于包括如下步驟:(1)設定連續(xù)流系統(tǒng)的運行模式；將連續(xù)流系統(tǒng)按體積平均分隔成四段，每一段的構造相同，均由前置的缺氧區(qū)和后置的好氧區(qū)兩部分組成，且缺氧區(qū)和好氧區(qū)的體積比為2:1 ;四段串聯(lián)連接；進水和污泥回流、硝化液回流均進入第一段的缺氧區(qū)，泥水混合物經(jīng)第四段的好氧區(qū)出來后進入二沉池實現(xiàn)泥水分離；第四段的好氧區(qū)設置硝化液回流管連接第一段的缺氧區(qū)；二沉池底部設置污泥回流管連接第一段的缺氧區(qū)；(2)設定參數(shù)，啟動及運行系統(tǒng)；設定生化池總的水力停留時間為8-10小時；將連續(xù)流的進水流量、硝化液回流量與二沉池污泥回流量的流量比設定為1:1:1 ;設定每一段好氧區(qū)的溶解氧濃度為1.5-2.0mg/L;設定污泥齡為10-15天，生化池內(nèi)部的污泥濃度為3000-3500mg/L ;每一段的缺氧區(qū)增設機械攪拌器，使泥水混合物混合均勻；參數(shù)設定完成后，將進水引入第一段缺氧區(qū)啟動系統(tǒng)，好氧區(qū)設溶解氧探頭實時監(jiān)測溶解氧的變化，并通過空氣流量計對曝氣量進行調(diào)節(jié)，以維持溶解氧恒定在1.5-2.0mg/L的水平；運行過程中每天監(jiān)測沉淀池的出水氮化合物濃度，以實時掌握連續(xù)流系統(tǒng)的短程實現(xiàn)情況；當出現(xiàn)如下情況時，按照相應的方案解決:①當出水中氨氮濃度大于5mg/L時，增大第一段好氧區(qū)的溶解氧濃度至2.0-2.2mg/L以提聞硝化效率；②當出水氨氮濃度低于5mg/L,但是出水中總氮濃度高于20mg/L時,增大硝化液回流量與進水流量的比值至120%-150%以強化反硝化效果；若仍然無法滿足出水總氮濃度低于20mg/L以下，則需往進水中添加外碳源，補充反硝化所需有機物，添加量以保障出水氮濃度達標為準；③當出水中氨氮和總氮濃度分別低于5mg/L和20mg/L，且系統(tǒng)的亞硝酸鹽積累率達到80%以上后，若出現(xiàn)亞硝酸 鹽積累率降到60%以下的情況，應將第三、四段的好氧區(qū)溶解氧濃度水平降低至1.2-1.5mg/L,防止亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；若亞硝酸鹽積累率仍然無法提升到80%以上，另外再將第二段好氧區(qū)的溶解氧濃度降低到1.2-1.5mg/L的水平予以解決。
【文檔編號】C02F3/30GK103435160SQ201310359918
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月18日 優(yōu)先權日:2013年8月18日
【發(fā)明者】彭永臻, 楊雄, 宋姬晨 申請人:北京工業(yè)大學