/o+baf工藝生物脫氮除磷的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深度脫氮除磷裝置與方法，屬于活性污泥法污水處理技術(shù)領(lǐng)域，適用于新建污水廠及老污水廠的提標(biāo)改造、市政污水和工業(yè)廢水的處理等污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市政污水較多的采用傳統(tǒng)活性污泥法處理，我國(guó)城鎮(zhèn)污水存在C/N比較低，能夠用來(lái)進(jìn)行厭氧釋磷和反硝化脫氮的易降解碳源更低，對(duì)污水處理提出極大挑戰(zhàn)，深度生物脫氮是污水處理的難點(diǎn)。首先硝化過(guò)程中，自養(yǎng)硝化菌將污水中的氨氮氧化為硝酸鹽或亞硝酸鹽，然后反硝化反應(yīng)是異養(yǎng)反硝化菌在還原酶的作用下將硝酸鹽還原為氮?dú)獾纳镞^(guò)程。我國(guó)很多污水處理廠的出水TN不能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) 一級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]傳統(tǒng)活性污泥法工藝中存在菌種功能之間的矛盾，硝化反應(yīng)需要長(zhǎng)泥齡的硝化菌和好氧條件，吸磷需要好氧條件，而反硝化則需要短泥齡的聚磷菌和厭氧條件，因此硝化菌和聚磷菌在泥齡上存在著矛盾。若泥齡太高，不利于磷的去除，泥齡太低，硝化菌無(wú)法存活且泥量過(guò)大也會(huì)影響后續(xù)污泥處理。
[0004]BAF工藝是20世紀(jì)80年代末在普通生物濾池的基礎(chǔ)上借鑒給水濾池工藝而開(kāi)發(fā)的污水處理新工藝。BAF以顆粒狀填料及其附著生長(zhǎng)的生物膜為主要處理介質(zhì)，充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過(guò)濾作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器內(nèi)食物鏈的分級(jí)捕食作用，實(shí)現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)去除。由于生物膜生長(zhǎng)并固著在比表面積較大的濾料表面上，這就使得BAF中容納著大量微生物，從而體現(xiàn)出容積負(fù)荷高、停留時(shí)間短的特點(diǎn)，同時(shí)又能保證BAF在較低的污泥負(fù)荷下運(yùn)行，為進(jìn)一步降解污水中的污染物提供了可靠的保證，進(jìn)而獲得了優(yōu)良的處理效果，保證了出水的穩(wěn)定性。
[0005]在缺氧條件下，以亞硝酸鹽作為氧化劑將氨氧化為氮?dú)饣蛘咭园弊鳛殡娮庸w將亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾纳锓磻?yīng)，稱(chēng)為厭氧氨氧化。這是一種新型高效生物脫氮工藝，其容積效能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)生物脫氮工藝，具有誘人的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。與硝化作用相比，它以亞硝酸鹽取代氧氣，改變了末端電子受體與反硝化作用相比，它以氨取代有機(jī)物，改變了電子供體。厭氧氨氧化的發(fā)現(xiàn)不但加深了人們對(duì)氮素循環(huán)的認(rèn)識(shí)，也為人們研究和開(kāi)發(fā)新型生物脫氮工藝提供了理論依據(jù)。厭氧氨氧化工藝是通過(guò)工程措施，在缺氧條件下利用的作用，將廢水中的氨氮和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾奶幚矸椒?。厭氧氨氧化工藝的研究始于世紀(jì)末，至世紀(jì)初開(kāi)發(fā)成功，現(xiàn)已應(yīng)用于污泥消化液、垃圾滲濾液等高氨氮廢水的脫氮處理。
[0006]DEAMOX(Denitrifying Ammonium OXidat1n)工藝，一種全新的生物脫氮工藝。它是由荷蘭Delft大學(xué)的Mulder等2006年在厭氧氨氧化工藝的基礎(chǔ)上結(jié)合異氧反硝化提出的一種新的脫氮工藝，可以有效的去除含有NH/-N和NO3 -N廢水。即在單一反應(yīng)器內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行著厭氧氨氧化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，并且厭氧氨氧化反應(yīng)的電子供體來(lái)自于反硝化過(guò)程產(chǎn)生的NO2 -N。不再需要操控困難的半短程過(guò)程，有效的解決厭氧氨氧化過(guò)程N(yùn)O2 -N難以獲取的問(wèn)題，并且可以將厭氧氨氧化過(guò)程產(chǎn)生的NO3 -N原位去除，因而相比傳統(tǒng)的厭氧氨氧化工藝出水TN濃度可以有效降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是提供一種深度脫氮除磷的裝置與方法，一方面，在低C/N比條件下通過(guò)控制缺氧區(qū)的平均水力停留時(shí)間HRT來(lái)實(shí)現(xiàn)短程反硝化，為厭氧氨氧化菌提供反應(yīng)底物亞硝態(tài)氮；通過(guò)在缺氧區(qū)投加聚丙烯空心環(huán)為厭氧氨氧化菌提供生長(zhǎng)載體，改變?nèi)毖鯀^(qū)的功能，在原有缺氧區(qū)只進(jìn)行反硝化反應(yīng)的基礎(chǔ)上，增加短程反硝化、Anammox功能，原水中提供氨氮，曝氣生物濾池BAF進(jìn)行充分的硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，通過(guò)管路回流至缺氧區(qū)提供硝態(tài)氮，硝態(tài)氮進(jìn)入缺氧區(qū)發(fā)生短程反硝化產(chǎn)生亞硝態(tài)氮，缺氧區(qū)內(nèi)的聚丙烯空心環(huán)上的厭氧氨氧化菌利用氨氮和亞硝態(tài)氮進(jìn)行Anammox脫氮，實(shí)現(xiàn)市政污水的脫氮除磷，有利于出水穩(wěn)定達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) —級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，該裝置集A2/0、反硝化除磷技術(shù)與曝氣生物濾池BAF優(yōu)勢(shì)于一體，成功解決了傳統(tǒng)工藝中DPA0S、反硝化菌與硝化菌的競(jìng)爭(zhēng)性矛盾:一個(gè)工藝中存在兩個(gè)污泥齡，將硝化過(guò)程從A2/0中分離出去，讓污水在曝氣生物濾池BAF充分進(jìn)行硝化反應(yīng)。A2/0在短泥齡條件下運(yùn)行，不要求有硝化功能，發(fā)揮其除磷和反硝化效果好的優(yōu)點(diǎn):曝氣生物濾池BAF在長(zhǎng)泥齡條件下運(yùn)行，不但不影響系統(tǒng)的除磷效果，反而更有利于硝化效果的穩(wěn)定和高效；曝氣生物濾池BAF回流回來(lái)的硝態(tài)氮為A2/0的缺氧區(qū)提供了充足的電子受體，為反硝化除磷提供了很好的環(huán)境，反硝化除磷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“一碳兩用”。
[0008]基于DEAMOX強(qiáng)化A2/0+BAF工藝生物脫氮除磷的裝置，其特征在于:由水箱⑴、A2/0反應(yīng)裝置(3)、二沉池(10)和曝氣生物濾池BAF (21)順序連接組成，A2/0反應(yīng)裝置(3)依次包括厭氧區(qū)(4)、缺氧區(qū)(5)與好氧區(qū)(6);水箱⑴通過(guò)進(jìn)水栗(2)與厭氧區(qū)⑷連接，厭氧區(qū)⑷與缺氧區(qū)(5)連接，缺氧區(qū)(5)與好氧區(qū)(6)連接；好氧區(qū)(6)經(jīng)A2/0溢流管(9)與二沉池(10)連接；二沉池(10)底部經(jīng)過(guò)污泥回流栗(14)與厭氧區(qū)(4)連接，二沉池(10)通過(guò)提升栗(18)連接曝氣生物濾池BAF (21)，曝氣生物濾池BAF (21)經(jīng)硝化液回流栗(17)連接至缺氧區(qū)(5)，曝氣生物濾池BAF(21)設(shè)有出水口(13)、取樣口(11)，好氧區(qū)(6)和曝氣生物濾池BAF(21)均設(shè)置曝氣裝置，厭氧區(qū)(4)、缺氧區(qū)(5)內(nèi)安裝攪拌器(7)。缺氧區(qū)(5)內(nèi)放置聚丙烯空心環(huán)(8)，其填充比為15%?25%，比表面積為200m2/m3?800m 2/m3，密度為0.96?1.00g/cm3;曝氣生物濾池BAF (21)內(nèi)放置聚氨酯泡沫(12)，其填充比為30%?45%，孔隙率92?94%，密度為0.22?0.25g/cm3。
[0009]基于DEAMOX強(qiáng)化A2/0+BAF工藝生物脫氮除磷的裝置，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]I)生活污水由水箱⑴經(jīng)進(jìn)水栗⑵進(jìn)入A2/0反應(yīng)裝置(3)的厭氧區(qū)⑷，同步進(jìn)入的還有來(lái)二沉池(10)底部經(jīng)污泥回流栗(14)抽回的回流污泥，控制厭氧水力停留時(shí)間HRTKft為1.5?2.5h，在厭氧區(qū)(4)內(nèi)進(jìn)行厭氧釋磷反應(yīng)=DPAOS利用原水中的揮發(fā)性脂肪酸VFAs，合成內(nèi)碳源PHAs，同時(shí)釋放磷。
[0011]2)混合液從厭氧區(qū)(4)進(jìn)入缺氧區(qū)(5)，同時(shí)進(jìn)入的還有來(lái)自曝氣生物濾池BAF (21)的硝化液，硝態(tài)氮濃度為10?15mg/L，控制缺氧水力停留時(shí)間HRIftftS 2?4.5h，DPAOS以硝酸鹽氮為電子受體，以PHAs為電子供體，進(jìn)行反硝化吸磷；回流的硝態(tài)氮進(jìn)入缺氧區(qū)發(fā)生短程反硝化產(chǎn)生亞硝態(tài)氮，與混合液中氨氮混合，缺氧區(qū)內(nèi)的生物填料(9)上的厭氧氨氧化菌利用氨氮和亞硝態(tài)氮進(jìn)行Anammox脫氮。
[0012]3)混合液從缺氧區(qū)(5)進(jìn)入好氧區(qū)￠)，進(jìn)行好氧反應(yīng):控制溶解氧濃度為I?1.5mg/L，進(jìn)行混合液中剩余磷的好氧去除，好氧水力停留時(shí)間HRTffft控制為0.5?lh。
[0013]4)混合液從好氧區(qū)(6)經(jīng)A2/0溢流管(9)進(jìn)入二沉池(10)，實(shí)現(xiàn)泥水分離，含有氨氮的污水經(jīng)提升栗(18)進(jìn)入到曝氣生物濾池BAF (21)，二沉池(10)底部污泥經(jīng)污泥回流栗(14)回流到厭氧區(qū)(4)，污泥回流比為75%?100%。
[0014]5)曝氣生物濾池BAF(21)中的聚氨酯泡沫(12)上生長(zhǎng)著硝化菌，控制溶解氧濃度在2?4mg/L，硝化菌在好氧條件下將氨氮氧化為硝酸鹽氮，通過(guò)控制水力停留時(shí)間在3?5h使氨氮濃度降低至lmg/L以下，曝氣生物濾池BAF(21)流出的硝化液一部分通過(guò)硝化液回流栗(17)回流到缺氧區(qū)(5)，硝化液回流比為200%?300%，另一部分從出水口(13)排放。
[0015]6)通過(guò)混合液的排放，保持A2/0反應(yīng)裝置(3)中活性污泥MLSS為3000?4500mg/L，污泥齡為11?14d。
[0016]基于DEAMOX強(qiáng)化A2/0+BAF工藝生物脫氮除