高新通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的SBR的装置和技术与流程

高新通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的SBR的装置和技术与流程
通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置和方法
技术领域
1.本发明属于城市污水处理与再生领域,具体涉及通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置和方法。
技术背景
2.目前,水体富营养化问题日益突出,从低c/n比的污水中有效去除氮磷并满足日益严格的污水处理厂质量标准是污水处理厂面临的主要挑战。在实现污水深度脱氮的过程中尽可能降低运行成本更是符合目前我国的发展目标,因此,开发经济绿色的污水脱氮技术对可持续发展具有重大意义。
3.硫自养反硝化的反应机理就是无机化能营养型、光能营养型的硫氧化细菌在缺氧或厌氧条件下利用还原态硫(s0、s
2-、s2o
32-等)作为电子供体,通过对还原态硫进行氧化获取能量,同时以硝酸盐为电子受体,将其还原为氮气,利用无机碳(如co
32-、hco
3-)合成细胞,从而实现自养反硝化。常作为硫自养反硝化电子供体的有硫磺,含硫化物的矿物、废水和废气。而污水处理厂污泥发酵产生的沼气中含有不同浓度的硫化氢,相比含硫矿物及废水,沼气的主要成分简单,主要为甲烷和二氧化碳,且在水中溶解度低,以沼气中硫化氢作为反硝化电子供体是一种经济安全的方式,同时,沼气中的甲烷也可作为反硝化的电子供体,实现甲烷氧化与反硝化的协同作用,即反硝化型甲烷厌氧氧化作用(damo)。可同时达到沼气脱硫与强化废水脱氮的目的。其中以硫化物为电子供体的自养反硝化和反硝化型甲烷厌氧氧化作用的反应方程式如下:
4.5s
2-+8no
3-+8h
+
—5so
42-+4n2+4h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
5.5ch4+8no
3-8h
+
—4n2+14h2o+5co2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
6.在此基础上提出通过异养与自养反硝化强化内源反硝化脱氮的sbr的装置和方法,sbr剩余污泥及部分外源污泥进入发酵罐进行厌氧发酵,产生的沼气进入集气罐,随后通入sbr反应器的缺氧段。sbr反应器的排水比为25%,生活污水首先由原水箱进入sbr反应器的缺氧段,在缺氧段以原水中的有机物和沼气中的甲烷及硫化氢为电子供体发生反硝化,随后在好氧段发生硝化反应,剩余的沼气收集在沼气收集罐,通过以上流程实现强化脱氮的目的,同时充分高效的利用资源。

技术实现要素:

7.本发明的目的在于为低c/n比城市污水脱氮提供一种通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置和方法。该装置中,sbr剩余污泥及部分外源污泥进入发酵罐进行厌氧发酵,产生的沼气进入集气罐,随后通入sbr反应器的缺氧段。sbr反应器的排水比为25%,生活污水首先由原水箱进入sbr反应器的缺氧段,在缺氧段以原水中的有机物和沼气中的甲烷及硫化氢为电子供体发生反硝化,随后在好氧段发生硝化反应,剩余的沼气收集在沼气收集罐,通过以上流程实现强化脱氮的目的。此发明无需外加碳源,且充分利用资源,可实现低c/n城市污水深度脱氮和污泥减量。
8.通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置和方法,其特征在于:包括污泥发酵罐(1)、集气罐(2),和顺序连接的污水原水箱(3)、sbr反应器(4)、污水水箱(5),以及剩余沼气收集罐(6)。污泥通过第一蠕动泵(1.1)泵入污泥发酵罐,污泥发酵罐内设有第一搅拌器(1.2)第一溶解氧控制器(1.3)、第一ph控制器(1.4)、加热装置(1.5)和温度控制器(1.6);污泥发酵罐与集气罐连接,沼气通过第一排气阀(1.7)进入集气罐;集气罐通过曝气装置(3.1)和气体流量计(3.2)与sbr反应器连接;污水原水箱通过第二蠕动泵(3.3)即进水泵与sbr反应器连接,sbr反应器内设有第二搅拌器(3.4)、第二溶解氧控制器(3.5)、第二ph控制器(3.6)。sbr反应器通过第以排水阀(3.7)与污水水箱相连,通过第二排气阀(3.8)与剩余沼气收集罐相连。
9.城市污水在此装置的处理流程为:sbr剩余污泥及部分外源污泥进入发酵罐进行厌氧发酵,产生的沼气进入集气罐,随后通入sbr反应器的缺氧段。sbr反应器的排水比为25%,生活污水首先由原水箱进入sbr反应器的缺氧段,在缺氧段以原水中的有机物和沼气中的甲烷及硫化氢为电子供体发生反硝化,随后在好氧段发生硝化反应,剩余的沼气收集在沼气收集罐,通过以上流程实现强化脱氮的目的。
10.本发明通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置和方法,其特征在于包括以下内容:
11.(1)污泥发酵罐的启动:污泥发酵罐的接种污泥为sbr反应器剩余污泥和部分城市污水处理厂二沉池剩余污泥,污泥浓度维持在8000-12000mg/l,通过充n2排出反应器中的空气,初始ph为7.0,后续通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,反应器进行厌氧搅拌,待甲烷产量达300ml/g-tvs以上,并且沼气中的甲烷浓度达70%-77%,并稳定维持10天以上时可认为污泥发酵产甲烷启动成功。随后将沼气通入集气罐。
12.(2)sbr反应器的启动:以全程硝化污泥作为接种污泥注入sbr反应器中,以实际生活污水为原水注入污水原水箱,通过第二蠕动泵即进水泵注入sbr反应器,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为16h,其中缺氧段3h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l。每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置,在上述条件下运行反应器。待出水总氮小于15mg/l,氨氮小于5mg/l,并稳定维持15天以上时可认为sbr反应器前置反硝化启动成功。
13.(3)异养与自养反硝化强化脱氮阶段:污泥发酵罐和sbr反应器启动成功后,连接sbr反应器和集气罐,向sbr反应器的缺氧段通入沼气,沼气通入量为80l/d,同时将缺氧段时间缩短1h,原水为实际生活污水,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为12h,其中缺氧段2h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l。每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置。在此阶段,污泥发酵罐的污泥浓度仍维持在8000-12000mg/l,通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,进行厌氧搅拌。保持出水总氮小于15mg/l,氨氮小于5mg/l,并稳定维持15天以上,可认为异养与自养反硝化强化反硝化脱氮阶段启动成功。
14.(4)后期运行阶段:原水为实际生活污水,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为12h,其中缺氧段2h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l。每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置。在此阶段,污泥发酵罐的污泥浓度仍维持在8000-12000mg/l,通过投加naoh
调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,进行厌氧搅拌。为保证良好的运行效果,后期运行对出水总氮进行监控。若出水总氮≥15mg/l,且其中氨氮≥5mg/l,则每10天延长水力停留时间2h,保持排水比25%,即按2:1的比例分别延长缺氧时间20min、好氧时间10min,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮≥15mg/l,且其中氨氮<5mg/l,则每10天加大沼气通入量10l/d,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮<15mg/l,且其中氨氮≥5mg/l,则每10天加大好氧段曝气量0.1l/min,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l,则保持水力停留时间12h,排水比25%,沼气通入量80l/d,好氧段曝气量0.6-0.7l/min不变。
15.本发明通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置和方法,与现有工艺相比具有以下优势:
16.(1)异养与自养反硝化强化反硝化脱氮,无需投加碳源,同时可缩短反硝化的水力停留时间。
17.(2)充分利用沼气中的甲烷和硫化氢,减少有毒气体的排放,实现以废制废,同时可实现污泥减量。
附图说明
18.图1通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置结构示意图。
19.1为污泥发酵罐,2为集气罐,3为污水原水箱,4为sbr反应器,5为污水水箱,6为剩余脱硫沼气收集罐,1.1为第一蠕动泵,1.2为第一搅拌器,1.3为第一溶解氧控制器,1.4为第一ph控制器,1.5为加热装置,1.6为温度控制器,1.7为第一排气阀,3.1为曝气装置,3.2为气体流量计,3.3为第二蠕动泵,3.4为第二搅拌器,3.5为第二溶解氧控制器,3.6为第二ph控制器,3.7为第一排水阀,3.8为第二排气阀。
具体实施方式:
20.下面结合附图和实施对本发明做进一步说明:通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置和方法,其特征在于:包括污泥发酵罐(1)、集气罐(2),和顺序连接的污水原水箱(3)、sbr反应器(4)、污水水箱(5),以及剩余沼气收集罐(6)。污泥通过第一蠕动泵(1.1)泵入污泥发酵罐,污泥发酵罐内设有第一搅拌器(1.2)第一溶解氧控制器(1.3)、第一ph控制器(1.4)、加热装置(1.5)和温度控制器(1.6);污泥发酵罐与集气罐连接,沼气通过第一排气阀(1.7)进入集气罐;集气罐通过曝气装置(3.1)和气体流量计(3.2)与sbr反应器连接;污水原水箱通过第二蠕动泵(3.3)即进水泵与sbr反应器连接,sbr反应器内设有第二搅拌器(3.4)、第二溶解氧控制器(3.5)、第二ph控制器(3.6)。sbr反应器通过第以排水阀(3.7)与污水水箱相连,通过第二排气阀(3.8)与剩余沼气收集罐相连。
21.以北京某高校家属区化粪池废水为处理对象,运行期间具体水质如下:cod为100-250mg/l,nh
4+
为30-80mg/l,no
3-≤2mg/l,no
2-≤0.5mg/l。试验系统如图1所示,异养与自养反硝化强化脱氮的sbr反应器有效容积10l,污泥发酵罐有效容积5l,均由有机玻璃制成。
22.具体操作如下:
23.(1)污泥发酵罐的启动:污泥发酵罐的接种污泥为sbr反应器剩余污泥和部分城市污水处理厂二沉池剩余污泥,污泥浓度维持在8000-12000mg/l,通过充n2排出反应器中的
空气,初始ph为7.0,后续通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,反应器进行厌氧搅拌,待甲烷产量达300ml/g-tvs以上,并且沼气中的甲烷浓度达70%-77%,并稳定维持10天以上时可认为污泥发酵产甲烷启动成功。随后将沼气通入集气罐。
24.(2)sbr反应器的启动:以全程硝化污泥作为接种污泥注入sbr反应器中,以实际生活污水为原水注入污水原水箱,通过第二蠕动泵即进水泵注入sbr反应器,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为16h,其中缺氧段3h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l。每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置,在上述条件下运行反应器。待出水总氮小于15mg/l,氨氮小于5mg/l,并稳定维持15天以上时可认为sbr反应器前置反硝化启动成功。
25.(3)异养与自养反硝化强化脱氮阶段:污泥发酵罐和sbr反应器启动成功后,连接sbr反应器和集气罐,向sbr反应器的缺氧段通入沼气,沼气通入量为80l/d,同时将缺氧段时间缩短1h,原水为实际生活污水,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为12h,其中缺氧段2h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l。每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置。在此阶段,污泥发酵罐的污泥浓度仍维持在8000-12000mg/l,通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,进行厌氧搅拌。保持出水总氮小于15mg/l,氨氮小于5mg/l,并稳定维持15天以上,可认为异养与自养反硝化强化反硝化脱氮阶段启动成功。
26.(4)后期运行阶段:原水为实际生活污水,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为12h,其中缺氧段2h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l。每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置。在此阶段,污泥发酵罐的污泥浓度仍维持在8000-12000mg/l,通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,进行厌氧搅拌。为保证良好的运行效果,后期运行对出水总氮进行监控。若出水总氮≥15mg/l,且其中氨氮≥5mg/l,则每10天延长水力停留时间2h,保持排水比25%,即按2:1的比例分别延长缺氧时间20min、好氧时间10min,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮≥15mg/l,且其中氨氮<5mg/l,则每10天加大沼气通入量10l/d,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮<15mg/l,且其中氨氮≥5mg/l,则每10天加大好氧段曝气量0.1l/min,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l,则保持水力停留时间12h,排水比25%,沼气通入量80l/d,好氧段曝气量0.6-0.7l/min不变。
27.试验结果表明:运行稳定后,城市污水通过异养与自养反硝化强化脱氮的sbr反应器后出水cod为45-55mg/l,nh
4+-n低于2mg/l,总氮低于5mg/l,出水cod、nh
4+-n、tn等技术指标均稳定达到国家一级a排放标准。
28.以上是本发明的具体实施例,便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明,本发明的实施不限于此,因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明的范围之内。

技术特征:
1.通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的sbr的装置,其特征在于:包括污泥发酵罐(1)、集气罐(2),和顺序连接的污水原水箱(3)、sbr反应器(4)、污水水箱(5),以及剩余沼气收集罐(6);污泥通过第一蠕动泵(1.1)泵入污泥发酵罐,污泥发酵罐内设有第一搅拌器(1.2)、第一溶解氧控制器(1.3)、第一ph控制器(1.4)、加热装置(1.5)和温度控制器(1.6);污泥发酵罐与集气罐连接,沼气通过第一排气阀(1.7)进入集气罐;集气罐通过曝气装置(3.1)和气体流量计(3.2)与sbr反应器连接;污水原水箱通过第二蠕动泵(3.3)即进水泵与sbr反应器连接,sbr反应器内设有第二搅拌器(3.4)、第二溶解氧控制器(3.5)、第二ph控制器(3.6);sbr反应器通过第一排水阀(3.7)与污水水箱相连,通过第二排气阀(3.8)与剩余沼气收集罐相连。2.应用如权利要求1所述装置的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)污泥发酵罐的启动:污泥发酵罐的接种污泥为sbr反应器剩余污泥和部分城市污水处理厂二沉池剩余污泥,污泥浓度维持在8000-12000mg/l,通过充n2排出反应器中的空气,初始ph为7.0,后续通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,反应器进行厌氧搅拌,待甲烷产量达300ml/g-tvs以上,并且沼气中的甲烷浓度达70%-77%,并稳定维持10天以上时认为污泥发酵产甲烷启动成功;随后将沼气通入集气罐;(2)sbr反应器的启动:以全程硝化污泥作为接种污泥注入sbr反应器中,以实际生活污水为原水注入污水原水箱,通过第二蠕动泵即进水泵注入sbr反应器,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为16h,其中缺氧段3h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l;每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置,在上述条件下运行反应器;待出水总氮小于15mg/l,氨氮小于5mg/l,并稳定维持15天以上时认为sbr反应器前置反硝化启动成功;(3)异养与自养反硝化强化脱氮阶段:污泥发酵罐和sbr反应器启动成功后,连接sbr反应器和集气罐,向sbr反应器的缺氧段通入沼气,沼气通入量为80l/d,同时将缺氧段时间缩短1h,原水为实际生活污水,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为12h,其中缺氧段2h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l;每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置;在此阶段,污泥发酵罐的污泥浓度仍维持在8000-12000mg/l,通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,进行厌氧搅拌;保持出水总氮小于15mg/l,氨氮小于5mg/l,并稳定维持15天以上,认为异养与自养反硝化强化反硝化脱氮阶段启动成功;(4)后期运行阶段:原水为实际生活污水,每天运行4个周期,排水比维持在25%,水力停留时间为12h,其中缺氧段2h,好氧段1h,污泥浓度维持在3000-4000mg/l,好氧段曝气量控制在0.6-0.7l/min,溶解氧控制在2-3mg/l;每个周期包括进水,缺氧搅拌,曝气,沉淀,排水,闲置;在此阶段,污泥发酵罐的污泥浓度仍维持在8000-12000mg/l,通过投加naoh调节ph为7.4-7.5,温度控制在35℃,进行厌氧搅拌;为保证良好的运行效果,后期运行对出水总氮进行监控;若出水总氮≥15mg/l,且其中氨氮≥5mg/l,则每10天延长水力停留时间2h,保持排水比25%,按2:1的比例每次分别延长缺氧时间20min、好氧时间10min,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮≥15mg/l,且其中氨氮<5mg/l,则每10天加大沼气通入量10l/d,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮<15mg/l,且其中氨氮≥5mg/l,则每10天加大好氧段
曝气量0.1l/min,至出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l为止;若出水总氮<15mg/l,且其中氨氮<5mg/l,则保持水力停留时间12h,排水比25%,沼气通入量80l/d,好氧段曝气量0.6-0.7l/min不变。
技术总结
通过异养与自养反硝化强化反硝化脱氮的SBR的装置和方法,属于城市污水处理与再生领域。该装置包括污泥发酵罐、集气罐、污水原水箱、SBR反应器、污水水箱,以及剩余脱硫沼气收集罐。SBR剩余污泥及部分外源污泥进入发酵罐进行厌氧发酵,产生的沼气进入集气罐,随后通入SBR反应器的缺氧段。SBR反应器的排水比为25%,生活污水首先由原水箱进入SBR反应器的缺氧段,在缺氧段以原水中的有机物和沼气中的甲烷及硫化氢为电子供体发生反硝化,随后在好氧段发生硝化反应,剩余的沼气收集在沼气收集罐,通过以上流程实现强化脱氮的目的。此发明通过异养与自养反硝化强化脱氮,无需外加碳源,有利于低C/N城市生活污水深度脱氮,可实现污泥减量,具有节能降耗等特点。具有节能降耗等特点。具有节能降耗等特点。

技术开发人、权利持有人:彭永臻 丁静 高歆婕 张琼

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