專利名稱：一種低do后置反硝化污水處理裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保行業(yè)污水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種低DO后置反硝化污水處理裝
置及工藝。
背景技術(shù)：
鑒于近年來水體富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，湖泊藍(lán)藻和海洋赤潮頻發(fā)，國內(nèi)外紛紛制定了嚴(yán)格的污水氮磷排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，SBR、AO、氧化溝等常用污水處理工藝以去除COD、 氨氮為主，碳源利用率較低，對(duì)總氮和總磷的去除效果較差，導(dǎo)致大量低C/N比、C/P比廢水難以達(dá)標(biāo)處理。為此，研究者陸續(xù)提出了多種污水脫氮除磷工藝，如A2O (厭氧-缺氧-好氧)工藝、UCT工藝、MUCT工藝、BCFS 工藝等。這些工藝將缺氧區(qū)置于好氧區(qū)之前，屬于前置反硝化工藝，在污水廠中應(yīng)用廣泛。但這些工藝脫氮除磷過程需要消耗大量碳源，而很多污水中可利用碳源有限，無法同時(shí)滿足生物除磷和脫氮要求。此外，這些工藝還存在運(yùn)行操作復(fù)雜、運(yùn)行成本高、管理難度大等問題。為提高碳源利用率，改善氮磷去除效果，研究者提出了多種內(nèi)碳源反硝化工藝，包括同時(shí)硝化反硝化工藝(SND工藝)、反硝化除磷工藝、后置反硝化AOA工藝等。上述工藝中， 聚磷菌(PAO)和聚糖菌(GAO)在厭氧條件下吸收利用進(jìn)水中的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)等碳源， 并轉(zhuǎn)化為聚羥基鏈烷酸(PHA)等大分子有機(jī)物在體內(nèi)儲(chǔ)存，并在好氧條件下同時(shí)硝化反硝化、在缺氧條件下后置反硝化除磷，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效脫氮除磷。同時(shí)硝化反硝化(SND)工藝是指在單一好氧反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化過程，將氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)庵苯尤コ?。SND工藝可以省去獨(dú)立的缺氧池和硝化液回流，也使脫氮所需能耗大幅降低。傳統(tǒng)SND工藝一般通過在好氧池間歇曝氣或控制DO實(shí)現(xiàn)，對(duì)體系內(nèi)碳源利用率沒有明顯提升，故SND工藝在進(jìn)水C/N比偏低時(shí)脫氮處理效果十分有限。近年來，陸續(xù)有研究者提出以PHA為內(nèi)碳源的SND工藝，以SBR反應(yīng)器為平臺(tái)，通過好氧/缺氧交替運(yùn)行、 體系DO控制顯著提高SND性能與總氮去除效果。此外，也有研究者將SBR好氧段DO控制在0. 15-0. 45mg/L，在高效生物除磷(EBPR)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)SND，但該工藝仍需外加碳源。反硝化除磷是指聚磷菌以硝酸鹽、亞硝酸鹽為電子受體，分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHA產(chǎn)能以吸收污水中的磷素。該工藝PAO利用體內(nèi)儲(chǔ)存的內(nèi)碳源PH同時(shí)高效脫氮除磷，實(shí)現(xiàn)了 “一碳兩用”，大大提高了進(jìn)水碳源利用率，已成為近年來低C/N比、低C/P比污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，反硝化除磷工藝主要為A2N SBR、DEPHAN0X等雙泥法工藝，其采用獨(dú)立的硝化系統(tǒng)，污水中的磷則通過反硝化除磷去除，雖然其碳源利用率較高，但工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行成本高。此外，在A20、UCT等前置反硝化工藝中，污水中的部分磷在缺氧區(qū)的去除比例較低，若要提高工藝反硝化除磷比例則需增大硝化液回流比，從而增加能耗。后置反硝化工藝是指將缺氧區(qū)置于好氧區(qū)后，按厭氧-好氧-缺氧方式運(yùn)行，簡稱 AOA工藝。在傳統(tǒng)AOA工藝中，除磷和反硝化分別在好氧區(qū)和缺氧區(qū)完成，缺氧區(qū)往往存在反硝化所需碳源不足的問題，目前常采用分段進(jìn)水、外加碳源等方式改善系統(tǒng)反硝化性能。 近年來，有研究者提出以糖原為內(nèi)碳源的后置反硝化AOA工藝，但該工藝普遍在SBR反應(yīng)器中運(yùn)行，且仍需在進(jìn)水中補(bǔ)充碳源以強(qiáng)化脫氮除磷。也有研究者通過向AOA-SBR工藝好氧區(qū)投加乙酸抑制好氧吸磷，從而在缺氧區(qū)實(shí)現(xiàn)反硝化除磷，但碳源投加量需準(zhǔn)確控制，且運(yùn)行成本較高。綜上，與常規(guī)反硝化工藝相比，以PHA、糖原等大分子有機(jī)物為內(nèi)碳源的新型反硝化工藝可明顯提高碳源利用率和脫氮除磷性能、工藝流程簡單，但目前多在SBR反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)，且相關(guān)技術(shù)尚不成熟。因此，本新型連續(xù)流后置反硝化工藝及裝置的開發(fā)，有望在低運(yùn)行成本、簡便操控下實(shí)現(xiàn)SND和反硝化除磷，強(qiáng)化生物系統(tǒng)氮磷處理性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前脫氮除磷工藝流程復(fù)雜、能耗高的問題，對(duì)傳統(tǒng)后置反硝化工藝進(jìn)行改造，提供一種低DO后置反硝化污水處理裝置及工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是
低DO后置反硝化污水處理裝置包括進(jìn)水桶、蠕動(dòng)泵、厭氧池、好氧池、缺氧池、沉淀池、 出水桶、污泥回流管、磁力攪拌器、攪拌子、玻璃墊板、曝氣頭、氣體流量計(jì)、氣泵和連通管； 進(jìn)水桶、蠕動(dòng)泵、厭氧池、好氧池、缺氧池、沉淀池、出水桶順次相連；厭氧池、好氧池、缺氧池通過連通管相連；厭氧池、好氧池、缺氧池底部均設(shè)有攪拌子，下面均設(shè)有磁力攪拌器；好氧池內(nèi)設(shè)有曝氣頭，曝氣頭、氣體流量計(jì)、氣泵順次相連；沉淀池包括中心管、反射板、池體、 出水堰和出水口，沉淀池中心設(shè)有中心管，中心管下端與反射板相連，沉淀池上端設(shè)有出水堰，出水堰與出水口相連，沉淀池底部通過污泥回流管與厭氧池相連。所述的厭氧池、好氧池、缺氧池三者的體積比為1 :1 :2。所述的好氧池液位比厭氧池液位低，缺氧池液位比好氧池液位低。所述的連通管在厭氧池、好氧池、缺氧池等生化池內(nèi)部為垂直方向，在生化池外部為水平方向，中間為平滑的弧形。所述的厭氧池、好氧池、缺氧池底部均設(shè)有玻璃墊板，攪拌子位于玻璃墊板上面。所述的好氧池溶解氧(DO)濃度為0. 8-1. 4mg/L0所述的生化池總水力停留時(shí)間 (HRT)為他，其中，厭氧池、好氧池、缺氧池三者HRT分別為池、池和4h。所述的生化池泥齡 (SRT)為20d。所述的污泥回流管(8)污泥回流比(R)為1. 0。低DO后置反硝化污水處理工藝的步驟如下
1)污水和回流污泥首先進(jìn)入?yún)捬醭夭⒊浞只旌?，在厭氧池聚磷?PAO)分解體內(nèi)儲(chǔ)存的聚磷，釋放磷酸鹽，利用釋磷產(chǎn)生的能量吸收污水中有機(jī)物并轉(zhuǎn)化為聚羥基鏈烷酸 (PHA)，以內(nèi)碳源形式儲(chǔ)存在聚磷菌體內(nèi)；
2)接著，厭氧池泥水混合液通過連通管進(jìn)入好氧池，在好氧池聚磷菌分解體內(nèi)儲(chǔ)存的 PHA，利用產(chǎn)生的能量吸收水中的磷酸鹽；部分氨氮通過同時(shí)硝化反硝化作用去除，總氮濃度降低，剩余氨氮被硝化細(xì)菌完全氧化為硝酸鹽；
3)之后，好氧池的泥水混合液通過連通管進(jìn)入缺氧池，在缺氧池聚磷菌以好氧池產(chǎn)生的硝酸鹽為電子受體分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHA，利用產(chǎn)生的能量吸收水中的磷酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)反硝化除磷，利用同一碳源將硝酸鹽和磷酸鹽同時(shí)去除；
4)最后，缺氧池的泥水混合液在沉淀池完成泥水分離，上清液排到出水桶，沉淀污泥經(jīng)過污泥回流管回流到厭氧池。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用柱式連續(xù)流反應(yīng)器，構(gòu)建了一種低DO后置反硝化工藝，以聚羥基鏈烷酸(PHA)為內(nèi)碳源，在好氧池實(shí)現(xiàn)了同時(shí)硝化反硝化，在缺氧池實(shí)現(xiàn)了反硝化除磷，改善了系統(tǒng)脫氮除磷效能，工藝流程簡便，系統(tǒng)運(yùn)行能耗低，對(duì)碳源的利用效率高，反硝化速率快，適用于低C/N比、低C/P比污水的處理。


圖1為低DO后置反硝化污水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的工藝不同單元NH/-N、NCV-N、TN變化曲線； 圖3為本發(fā)明的工藝不同單元TOC、PHB、P043_-P變化曲線；
圖中進(jìn)水桶1、蠕動(dòng)泵2、厭氧池3、好氧池4、缺氧池5、沉淀池6、出水桶7、污泥回流管8、磁力攪拌器9、攪拌子10、玻璃墊板11、曝氣頭12、氣體流量計(jì)13、氣泵14、連通管15、 中心管16、反射板17、池體18、出水堰19、出水口 20。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工藝和裝置作進(jìn)一步說明。附圖均為簡化的示意圖，只顯示與本發(fā)明有關(guān)的基本結(jié)構(gòu)。低DO后置反硝化污水處理裝置包括進(jìn)水桶1、蠕動(dòng)泵2、厭氧池3、好氧池4、缺氧池5、沉淀池6、出水桶7、污泥回流管8、磁力攪拌器9、攪拌子10、玻璃墊板11、曝氣頭12、 氣體流量計(jì)13、氣泵14和連通管15 ；進(jìn)水桶1、蠕動(dòng)泵2、厭氧池3、好氧池4、缺氧池5、沉淀池6、出水桶7順次相連；厭氧池3、好氧池4、缺氧池5通過連通管15相連；厭氧池3、好氧池4、缺氧池5底部均設(shè)有攪拌子10，下面均設(shè)有磁力攪拌器9 ；好氧池4內(nèi)設(shè)有曝氣頭 12，曝氣頭12、氣體流量計(jì)13、氣泵14順次相連；沉淀池6包括中心管16、反射板17、池體 18、出水堰19和出水口 20，沉淀池6中心設(shè)有中心管16，中心管16下端與反射板17相連， 沉淀池6上端設(shè)有出水堰19，出水堰19與出水口 20相連，沉淀池6底部通過污泥回流管8 與厭氧池3相連。所述的厭氧池3、好氧池4、缺氧池5三者的體積比為1 :1 :2。所述的好氧池4液位比厭氧池3液位低，缺氧池5液位比好氧池4液位低。所述的連通管15在厭氧池3、好氧池4、缺氧池5等生化池內(nèi)部為垂直方向，在生化池外部為水平方向，中間為平滑的弧形。 所述的厭氧池3、好氧池4、缺氧池5底部均設(shè)有玻璃墊板11，攪拌子10位于玻璃墊板11上所述的好氧池4溶解氧(DO)濃度為0. 8-1. 4mg/L0所述的生化池總水力停留時(shí)間 (HRT)為他，其中，厭氧池3、好氧池4、缺氧池5三者HRT分別為池、池和4h。所述的生化池泥齡(SRT)為20d。所述的污泥回流管8回流比(R)為1. 0。低DO后置反硝化污水處理工藝的步驟如下
1)污水和回流污泥首先進(jìn)入?yún)捬醭?并充分混合，在厭氧池3聚磷菌(PAO)分解體內(nèi)儲(chǔ)存的聚磷，釋放磷酸鹽，利用釋磷產(chǎn)生的能量吸收污水中有機(jī)物并轉(zhuǎn)化為聚羥基鏈烷酸 (PHA)，以內(nèi)碳源形式儲(chǔ)存在聚磷菌體內(nèi)；
2)接著，厭氧池3泥水混合液通過連通管15進(jìn)入好氧池4，在好氧池4聚磷菌分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHA，利用產(chǎn)生的能量吸收水中的磷酸鹽；部分氨氮通過同時(shí)硝化反硝化作用去除， 總氮濃度降低，剩余氨氮被硝化細(xì)菌完全氧化為硝酸鹽；3)之后，好氧池4的泥水混合液通過連通管15進(jìn)入缺氧池5，在缺氧池5聚磷菌以好氧池4產(chǎn)生的硝酸鹽為電子受體分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHA，利用產(chǎn)生的能量吸收水中的磷酸鹽， 從而實(shí)現(xiàn)反硝化除磷，利用同一碳源將硝酸鹽和磷酸鹽同時(shí)去除；
4)最后，缺氧池5的泥水混合液在沉淀池6完成泥水分離，上清液排到出水桶7，沉淀污泥經(jīng)過污泥回流管8回流到厭氧池3。
實(shí)施例一、實(shí)驗(yàn)水質(zhì)
該工藝采用城鎮(zhèn)生活污水作為進(jìn)水，進(jìn)水COD為300 mg/L, NH4+-N為50 mg/L, Ρ043__Ρ 為4 mg/L。進(jìn)水pH為7.0。二、工藝條件
四個(gè)生化池總體積16L，沉淀池6體積8L。生化池總水力停留時(shí)間(HRT)為他，厭氧池 3、好氧池4、缺氧池5三者HRT分別為濁、》!和4h。泥齡(SRT)為20d。好氧池4的DO控制在0. 8-1. 4mg/L。污泥回流比(R)為1. 0。三、處理效果
在以上工藝條件下，低DO后置反硝化工藝(Α0Α工藝)NH4+-N、TN和Ρ0/—-Ρ去除率可達(dá)95. 3%、94. 8和100%。出水可達(dá)到城市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。如圖2所示，進(jìn)水TN濃度為52. 4mg/L, TN在好氧池4和缺氧池5的去除速率較快，在好氧池4中，氨氮濃度迅速降低，但生成的硝酸鹽較少，TN濃度從22. lmg/L降低至 12. ang/L，說明部分氨氮在好氧池4通過同時(shí)硝化反硝化作用去除；在缺氧池5中，硝酸鹽得到進(jìn)一步去除，TN濃度降低至4. 3mg/L0出水TN濃度僅為2. 7mg/L,系統(tǒng)TN去除率達(dá) 94. 8%ο如圖3所示，在厭氧池3中Ρ043_-Ρ濃度顯著升高，在好氧池4中污泥吸磷速率很快，大部分Ρ043_-Ρ得到去除，剩余Ρ043_-Ρ在缺氧池5完全去除。在厭氧池3進(jìn)水中TOC濃度降至最低，混合液聚- β -羥基丁酸(PHB)濃度高達(dá)9. 16mmol-C/L,說明進(jìn)水中有機(jī)物在厭氧池3被充分吸收并轉(zhuǎn)化為PHB儲(chǔ)存起來。在好氧池4和缺氧池5中PHB濃度逐步降低。由于好氧池4的HRT較短，DO濃度較低，PHB在好氧池4的消耗較少，導(dǎo)致污泥PHB 含量較高，系統(tǒng)中PAO等微生物可利用PHB作為內(nèi)碳源進(jìn)行快速反硝化和除磷作用。因好氧池4的HRT僅為池，氨氮負(fù)荷高達(dá)0. 2kgNH4+-N/gMLSS/d,同時(shí)好氧池4的DO濃度較低， 僅為0. 8-1. 4mg/L，有利于SND的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種低DO后置反硝化污水處理裝置，其特征在于包括進(jìn)水桶(1)、蠕動(dòng)泵(2)、厭氧池(3)、好氧池(4)、缺氧池(5)、沉淀池(6)、出水桶(7)、污泥回流管(8)、磁力攪拌器(9)、 攪拌子(10)、玻璃墊板(11)、曝氣頭(12)、氣體流量計(jì)(13)、氣泵(14)和連通管(15)；進(jìn)水桶(1)、蠕動(dòng)泵(2)、厭氧池(3)、好氧池(4)、缺氧池(5)、沉淀池(6)、出水桶(7)順次相連； 厭氧池(3 )、好氧池(4)、缺氧池(5 )通過連通管(15 )相連；厭氧池(3 )、好氧池(4)、缺氧池 (5)底部均設(shè)有攪拌子(10)，下面均設(shè)有磁力攪拌器(9)；好氧池(4)內(nèi)設(shè)有曝氣頭(12)， 曝氣頭(12)、氣體流量計(jì)(13)、氣泵(14)順次相連；沉淀池(6)包括中心管(16)、反射板 (17)、池體(18)、出水堰(19)和出水口(20)，沉淀池(6)中心設(shè)有中心管(16)，中心管(16) 下端與反射板(17)相連，沉淀池(6)上端設(shè)有出水堰(19)，出水堰(19)與出水口(20)相連，沉淀池(6 )底部通過污泥回流管(8 )與厭氧池(3 )相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低DO后置反硝化污水處理裝置，其特征在于所述的厭氧池(3)、好氧池(4)、缺氧池(5)三者的體積比為1 1 :2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低DO后置反硝化污水處理裝置，其特征在于所述的好氧池(4 )液位比厭氧池(3 )液位低，缺氧池(5 )液位比好氧池(4 )液位低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低DO后置反硝化污水處理裝置，其特征在于所述的連通管(15)在厭氧池(3)、好氧池(4)、缺氧池(5)等生化池內(nèi)部為垂直方向，在生化池外部為水平方向，中間為平滑的弧形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低DO后置反硝化污水處理裝置，其特征在于所述的厭氧池(3 )、好氧池(4)、缺氧池(5 )底部均設(shè)有玻璃墊板(11)，攪拌子(10 )位于玻璃墊板(11) 上面。
6.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的低DO后置反硝化污水處理工藝，其特征在于所述的好氧池(4)溶解氧濃度為0. 8-1. 4mg/L0
7.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的低DO后置反硝化污水處理工藝，其特征在于所述的生化池總水力停留時(shí)間(HRT )為他，其中，厭氧池(3 )、好氧池(4 )、缺氧池(5 )三者HRT 分別為2h、2h和4h。
8.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的低DO后置反硝化污水處理工藝，其特征在于所述的生化池泥齡(SRT)為20d。
9.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的低DO后置反硝化污水處理工藝，其特征在于所述的污泥回流管(8)回流比(R)為1.0。
10.一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的低DO后置反硝化污水處理工藝，其特征在于它的步驟如下1)污水和回流污泥首先進(jìn)入?yún)捬醭?3)并充分混合，在厭氧池(3)聚磷菌(PAO)分解體內(nèi)儲(chǔ)存的聚磷，釋放磷酸鹽，利用釋磷產(chǎn)生的能量吸收污水中有機(jī)物并轉(zhuǎn)化為聚羥基鏈烷酸(PHA)，以內(nèi)碳源形式儲(chǔ)存在聚磷菌體內(nèi)；2)接著，厭氧池(3 )泥水混合液通過連通管(15 )進(jìn)入好氧池(4 )，在好氧池(4 )聚磷菌分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHA，利用產(chǎn)生的能量吸收水中的磷酸鹽；部分氨氮通過同時(shí)硝化反硝化作用去除，總氮濃度降低，剩余氨氮被硝化細(xì)菌完全氧化為硝酸鹽；3)之后，好氧池(4 )的泥水混合液通過連通管(15)進(jìn)入缺氧池(5 )，在缺氧池(5 )聚磷菌以好氧池(4)產(chǎn)生的硝酸鹽為電子受體分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHA，利用產(chǎn)生的能量吸收水中的磷酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)反硝化除磷，利用同一碳源將硝酸鹽和磷酸鹽同時(shí)去除；4)最后，缺氧池(5 )的泥水混合液在沉淀池(6 )完成泥水分離，上清液排到出水桶(7 )， 沉淀污泥經(jīng)過污泥回流管(8)回流到厭氧池(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低DO后置反硝化污水處理裝置及工藝，用于城鎮(zhèn)污水生物脫氮除磷。反應(yīng)裝置的主體包括四個(gè)柱式生化池和一個(gè)豎流式沉淀池。該工藝按照厭氧—好氧—缺氧方式連續(xù)運(yùn)行，簡稱AOA工藝，其中第一個(gè)生化池為厭氧段，第二個(gè)生化池為好氧段，最后兩個(gè)生化池為缺氧段。進(jìn)水碳源在厭氧段被聚磷菌(PAO)吸收利用，并儲(chǔ)存為聚羥基鏈烷酸(PHA)；好氧段溶解氧(DO)濃度控制在0.8-1.4mg/L，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)硝化反硝化和高效除磷；缺氧段內(nèi)聚磷菌則利用PHA作為內(nèi)碳源實(shí)現(xiàn)高效反硝化和除磷。該工藝具有污泥PHA含量高、反硝化速率快、碳源利用率高、氮磷去除效果好、工藝流程簡單、運(yùn)行能耗低等優(yōu)點(diǎn)，適用于處理低C/N比、低C/P比污(廢)水。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102358663SQ201110280849
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者劉鋼, 徐向陽, 朱亮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)