两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺属于污水污泥生物处理领域。该发明专利技术包括：进水水箱、生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器(EBPR‑PN‑SBR)、中间水箱、厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器(ASFD‑SBR)、出水水箱。EBPR‑PN‑SBR中进行生物除磷以及短程硝化，将原水中COD储存内碳源用于除磷，在好氧段进行除磷以及一部分氨氮转化为亚硝态氮。ASFD‑SBR中厌氧氨氧化菌将进水氨氮和亚硝态氮转化为氮气和少量硝态氮，产生的硝态氮由污泥发酵产生的碳源还原为氮气，其中固定床填料用于持留厌氧氨氧化菌，反硝化与污泥发酵过程在絮体污泥中发生。本发明专利技术不仅节约了能耗，而且同时实现低碳氮比(C/N)城市生活污水的脱氮除磷和污泥的再利用。
Treatment Technology of Municipal Sewage Nitrogen and Phosphorus Removal Coupled Sludge Fermentation by Two-stage Sequence Batch Reactor
【技术实现步骤摘要】
两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺
本专利技术公开了两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺，适用于我国城市污水C/N比较低的现状，在脱氮除磷的同时减少剩余污泥排放量，具有节能降耗的特点。
技术介绍
水体富营养化是一个全球性的环境问题，它是由于水体中氮、磷含量超标导致藻类过渡繁殖引起的。为了进一步降低氮磷对水环境造成的危害，许多国家和地区立法对污水中氮、磷等指标制定了新的排放标准。如我国颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)明确规定了较为严格的TP、NH3-N和TN的排放标准分别为：TP≤0.5mg/L，NH3-N≤5mg/L，TN≤15mg/L(一级A标准)。目前国内建成的大多二级污水处理厂均有不适应新标准要求的问题，面临着严峻的改造任务。为进一步提高城市污水的脱氮除磷效果，防治水体富营养化，研究开发经济高效的城市污水、尤其是低碳源城市污水除磷脱氮新技术具有重要的实践意义。生物脱氮的一般过程为将氨氮氧化为硝态氮或亚硝态氮，产生的硝态氮可以通过反硝化去除，产生的亚硝态氮可以通过厌氧氨氧化与反硝化过程去除，无论用哪种方式都需要异养反硝化菌的参与，这也同时突出了我国市政污水的一大特点——碳源严重不足。因此为了解决以上问题，我国的市政污水处理厂一般采用投加外碳源，如甲醇等方式来强化脱氮除磷效果，而这些方式会大大增加污水处理成本，并且产生大量剩余污泥，增加了污泥处理费用。目前已有研究证明在升流式反应器中利用剩余污泥原位发酵可以产生碳源来提供反硝化所需的电子供体，但是一般污水厂建设升流式反应器成本高难度大，并且污水厂改造较为困难，本专利技术提供了一种新的解决办法，即利用序批式反应器代替升流式反应器，实现低碳氮比城市污水高效节能脱氮。另外，我国污水处理中污泥的处置也是一大难题，传统污泥处理过程包括消化、脱水、干化和焚烧等，其费用占整个污水厂建设和运营费用的40％-50％。本身剩余污泥中富含有机物和氨氮，但是目前国内污水厂对污泥和污水的处理大多采用分开处理，造成的能源的极大浪费，而且处理不当容易对环境造成污染。
技术实现思路
本专利技术的原理一方面是通过SBR实现除磷的过程完成部分短程硝化，另一方面是利用污泥发酵提供反硝化的碳源来去除厌氧氨氧化反应产物硝态氮，以达到对城市污水节能且高效的深度脱氮，两段SBR共同完成生活污水的脱氮除磷。为了实现上述目的，本专利技术提供了两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺，其装置包括进水箱(1)、生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)、中间水箱(4)、厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD-SBR(3)、出水箱(5)；进水箱(1)通过进水泵(6)与进水阀门(7)与生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)相连；生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)包括水质分析仪WTW(14)与DO探头(12)、pH探头(13)及由可拆卸曝气盘(10)、风机(8)、流量计(9)组成的曝气系统和搅拌器(11)，生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)的出水通过电动排水阀(15)进入中间水箱(4)，中间水箱(4)的出水通过进水蠕动泵(17)和进水阀门(18)进入厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD-SBR(3)，它由搅拌器(21)、搅拌器(21)、DO探头(19)、pH探头(20)组成，其出水通过电动排水阀(23)进入出水箱(5)；通过排泥口(16)、排泥口(24)进行排泥。应用权利要求1所述装置进行两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：各个单元的启动生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)的启动：1:1接种实验室短程硝化反硝化SBR中试的剩余污泥以及强化生物除磷系统的剩余污泥，接种后活性污泥浓度达到2000-4000mg/L；EBPR-PN-SBR(2)以A-O方式运行，每天3个周期，每周期8h，包括进水、厌氧搅拌、曝气、沉淀、排水、闲置六个阶段：其中进水10min；厌氧搅拌120min；曝气搅拌180min；沉淀60min；排水10min；闲置100min；将污泥浓度调整为3000-4000mg/L，加入EBPR-PN-SBR反应器，排水比为50％，控制溶解氧为1.0-1.5mg/L，不控制pH；启动阶段每天排出系统有效容积5％的泥水混合物以淘洗NOB。污泥发酵耦合厌氧氨氧化与反硝化反应器ASFD-SBR的启动：自养脱氮的启动：接种实验室短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器中挂好膜的海绵填料，污泥浓度2500mg/L,与空白填料混合后固定加入反应器填充比40％；进水为配水，氨氮与亚硝态氮质量比为1：1.3，总氮负荷从20mg/L逐步增加到50mg/L，每阶段以10mg/L增加，每次增加的时间为自养脱氮率达到90％以上且稳定维持15d以上；反应器温度控制在25-28℃；启动期间不排泥，整个过程不控制pH；厌氧氨氧化耦合反硝化的启动:在自养脱氮启动完成后增加碳源，采用乙酸钠作为碳源，用量100-150mg/L，当总氮去除率在90％以上且稳定维持15d以上即认为厌氧氨氧化耦合反硝化启动成功；污泥发酵耦合厌氧氨氧化反硝化整体的启动：为保证ASFD反应器中污泥浓度，启动期间在已有污泥情况下再接种城市污水处理厂二沉池回流污泥，加入ASFD-SBR反应器，加入ASFD-SBR反应器的污泥浓度6000mg/L,；以污泥发酵产生的碳源代替乙酸钠作为反硝化碳源，当TN去除率高于90％且持续维持15天以上时，认为自养脱氮同步污泥发酵耦合反硝化启动；强化生物除磷耦合部分短程硝化反应器和污泥发酵耦合厌氧氨氧化与反硝化反应器的连接：在两个反应器分别启动完成后将其串联，生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器出水进入中间水箱，中间水箱出水连接污泥发酵耦合厌氧氨氧化反硝化反应器；各个单元的运行：PN-SBR的运行：以A/O方式运行，每天3个周期，每周期8h，包括进水、搅拌、曝气、沉淀、排水、闲置六个阶段，其中进水15min；其中进水10min；厌氧搅拌120min；曝气搅拌180min；沉淀60min；排水10min；闲置100min；污泥浓度控制在3000-4000mg/L，排水比设置为50％，控制溶解氧为1.0-1.5mg/L,不控制pH，运行阶段每天排出系统有效容积5％的泥水混合物以淘洗NOB，污泥龄为15-20d，污泥龄15-20d；ASFD-SBR的运行：ASFD-SBR反应器每天运行2个周期，每个周期12h，包括进水15min、厌氧搅拌690min、排水15min；填料采用固定生物填料，填充比40％，填料上厌氧氨氧化生物膜污泥浓度为2500-3500mg/L；反应器内絮体反硝化污泥与发酵污泥的污泥浓度为8000-9000mg/L排水比设置为50％；不主动排泥，污泥龄300-400d；温度保持在25-28℃，整个过程不控制pH。本专利技术技术原理如下：本专利技术分为两部分，即生物强化除磷耦合部分短程硝化、污泥发酵耦合厌氧氨氧化与反硝化。对于生物强化除磷耦合部分短程硝化，在厌氧段完成聚磷菌本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺，其特征在于：所应用的装置包括进水箱(1)、生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR‑PN‑SBR(2)、中间水箱(4)、厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD‑SBR(3)、出水箱(5)；进水箱(1)通过进水泵(6)与进水阀门(7)与生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR‑PN‑SBR(2)相连；生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR‑PN‑SBR(2)包括水质分析仪WTW(14)与DO探头(12)、pH探头(13)、由可拆卸曝气盘(10)、风机(8)、流量计(9)组成的曝气系统和搅拌器(11)，生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR‑PN‑SBR(2)的出水通过电动排水阀(15)进入中间水箱(4)，中间水箱(4)的出水通过进水蠕动泵(17)和进水阀门(18)进入厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD‑SBR(3)，厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD‑SBR(3)设置有搅拌器(21)、搅拌器(21)、DO探头(19)和pH探头(20)，其出水通过电动排水阀(23)进入出水箱(5)；通过排泥口(16)、排泥口(24)进行排泥。...
【技术特征摘要】
1.两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺，其特征在于：所应用的装置包括进水箱(1)、生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)、中间水箱(4)、厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD-SBR(3)、出水箱(5)；进水箱(1)通过进水泵(6)与进水阀门(7)与生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)相连；生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)包括水质分析仪WTW(14)与DO探头(12)、pH探头(13)、由可拆卸曝气盘(10)、风机(8)、流量计(9)组成的曝气系统和搅拌器(11)，生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)的出水通过电动排水阀(15)进入中间水箱(4)，中间水箱(4)的出水通过进水蠕动泵(17)和进水阀门(18)进入厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD-SBR(3)，厌氧氨氧化耦合污泥发酵与反硝化反应器ASFD-SBR(3)设置有搅拌器(21)、搅拌器(21)、DO探头(19)和pH探头(20)，其出水通过电动排水阀(23)进入出水箱(5)；通过排泥口(16)、排泥口(24)进行排泥。2.根据权利要求1所述两段序批式反应器实现城市污水脱氮除磷耦合污泥发酵的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)各个单元的启动1.1)生物强化除磷耦合部分短程硝化反应器EBPR-PN-SBR(2)的启动：按照1:1接种实验室短程硝化反硝化SBR中试的剩余污泥以及强化生物除磷系统的剩余污泥，接种后活性污泥浓度达到2000-4000mg/L；EBPR-PN-SBR(2)以A-O方式运行，每天3个周期，每周期8h，包括进水、厌氧搅拌、曝气、沉淀、排水、闲置六个阶段：其中进水10min；厌氧搅拌120min；曝气搅拌180min；沉淀60min；排水10min；闲置100min；将污泥浓度调整为3000-4000mg/L，加入EBPR-PN-SBR反应器，排水比为50％，控制溶解氧为1.0-1.5mg/L，不控制pH；启动阶段每天排出系统有效容积5％的泥水混合物以淘洗NOB。1.2)污泥发酵耦合厌氧氨氧化与反硝化反应器ASFD-SBR的启动：a.自养脱氮的启动：接种实验室短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器中挂好膜的海绵填料，污泥浓度2500mg/L，与空白...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，刘雪凡，王博，李夕耀，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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