申請日2015.06.23

　　公開(公告)日2015.09.30

　　IPC分類號C02F3/30

　　摘要

　　單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化處理低碳城市污水的裝置和方法，屬于污水生物處理領域。城市污水抽入到反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器內(nèi)，厭氧攪拌60～180min;啟動將部分反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器出水從出水水箱內(nèi)回流至反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器，缺氧攪拌120～240min;此后，低氧曝氣攪拌180～300min，沉淀排水，排水比為0.2～0.4，出水排入出水水箱;反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器運行時需排泥，使反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器內(nèi)污泥濃度維持在2500～4000mg/L。該方法在實現(xiàn)同步脫氮除磷的同時，高效的利用了原水中的有機碳源，節(jié)省了曝氣量，且減少了剩余污泥的排放量。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化處理低碳城市污水的裝 置，其特征在于，包括城市污水原水水箱(1)、反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝 化SBR反應器(2)、出水水箱(3)、在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)(4);其中所 述城市污水原水水箱(1)通過第一進水泵(2.1)與反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反 硝化SBR反應器(2)相連接，反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器(2) 通過電動排水閥(2.10)與出水水箱(3)相連接，出水水箱(3)通過第二進水 泵(2.2)與反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器(2)相連接;

　　所述反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器內(nèi)置有攪拌槳(2.4)、氣 泵(2.5)、氣體流量計(2.7)、曝氣頭(2.8)、電動排水閥(2.10)、采樣口 (2.9)、pH傳感器(2.14)、DO傳感器(2.13)和ORP傳感器(2.15);

　　所述在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)(4)包括計算機(4.1)和可編程過程控制 器(4.2)，可編程過程控制器(4.2)內(nèi)置信號轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口(4.3)、信 號轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口(4.4)、曝氣繼電器(4.5)、攪拌繼電器(4.6)、pH、 DO、ORP數(shù)據(jù)信號接口(4.7);其中，可編程過程控制器(4.2)上的信號AD 轉(zhuǎn)換接口(4.4)通過電纜線與計算機(4.1)相連接，將傳感器模擬信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號傳遞給計算機(4.1);計算機(4.1)通過信號轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口(4.3) 與可編程過程控制器(4.2)相連接，計算機(4.1)的數(shù)字指令傳遞給可編程過 程控制器(4.2)，曝氣繼電器(4.5)與電磁閥(2.6)相連接，攪拌器繼電器(4.6) 與攪拌器(2.3)相連接，pH、DO、ORP數(shù)據(jù)信號接口(4.7)通過傳感器導線 與pH、DO、ORP測定儀(2.12)相連接;pH傳感器(2.13)、DO傳感器(2.14)、 ORP傳感器(2.15)分別與pH、DO、ORP測定儀(2.12)相連接。

　　2.應用權(quán)利要求1所述裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　1)系統(tǒng)啟動：

　　將短程硝化反硝化污泥投加至反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器 內(nèi)，使接種后反應器內(nèi)污泥濃度達到2000～4000mg/L;

　　2)運行時調(diào)節(jié)操作如下：

　　將城市污水加入城市污水原水水箱(1)，啟動第一進水泵(2.1)將城市 污水抽入到反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器(2)內(nèi)，厭氧攪拌60～ 180min;啟動第二進水泵(2.2)將部分反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反 應器出水從出水水箱(3)內(nèi)回流至反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器 (2)，回流體積是排水體積的0.25～0.75，缺氧攪拌120～240min;此后，低 氧曝氣攪拌180～300min，沉淀排水，排水比為0.2～0.4，出水排入出水水箱(3); 低氧曝氣攪拌是指攪拌過程中控制DO濃度為0.3～0.5mg/L;反硝化除磷耦合 短程內(nèi)源反硝化SBR反應器(2)運行時需排泥，使反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反 硝化SBR反應器(2)內(nèi)污泥濃度維持在2500～4000mg/L。

　　說明書

　　單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化處理低碳城市污水的裝置和方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及，尤其涉及單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化處理低碳城市污 水的裝置和方法。

　　背景技術

　　污水的脫氮除磷一直是污水研究領域的熱點，現(xiàn)有污水處理工藝的研究也正在朝著高 效、低能耗的方向發(fā)展。短程硝化實現(xiàn)了高效的氨氮轉(zhuǎn)化，且內(nèi)源反硝化過程不需要有機 碳源，不需要投加酸堿中和試劑。反硝化除磷技術實現(xiàn)了脫氮和除磷過程的統(tǒng)一，而以往 的污水脫氮除磷技術，如A2O，存在著除磷效果不佳或脫氮不充分的問題。

　　傳統(tǒng)的生物脫氮技術一般采用硝化反硝化工藝，即通過硝化菌在好氧條件下將氨氮氧 化成硝態(tài)氮，然后再通過反硝化菌在缺氧環(huán)境下利用有機物將硝態(tài)氮還原成氮氣。傳統(tǒng)硝 化反硝化工藝的局限性在于需要有機物作為反硝化過程中完成硝酸鹽還原的電子供體。但 是，我國城市污水處理廠的進水碳氮比普遍較低，碳源的缺乏稱為脫氮除磷效率無法提高 的瓶頸，而外加碳源又會大幅度增加污水處理費用。

　　因此，急需研發(fā)低碳氮比城市污水高效節(jié)能同步脫氮除磷的工藝。本發(fā)明通過創(chuàng)造對 氨氧化菌、反硝化聚磷菌和反硝化聚糖菌有利的微生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)了幾種菌在脫氮除磷過 程中的協(xié)同作用。通過短程硝化同步內(nèi)源反硝化，可實現(xiàn)低碳氮比城市污水中氨氮的高效、 穩(wěn)定去除，顯著地降低了曝氣量和有機碳源;通過反硝化除磷，可更有效地利用污水中的 碳源和短程硝化過程產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮，解決了反硝化和除磷對碳源的競爭矛盾;本發(fā)明工 藝流程簡單，可實現(xiàn)高效的脫氮除磷，是具有前景的廢水厭氧、缺氧、好氧處理研究方向， 也是一種新的脫氮除磷思路。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就是提供一種單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化處理低碳 城市污水的裝置和方法，實現(xiàn)低碳氮比城市污水高效節(jié)能同步脫氮除磷，解決傳統(tǒng)脫氮除 磷工藝中存在碳源不足、脫氮和除磷不能同時達到最佳等問題，工藝流程簡單，運行費用 低。該發(fā)明結(jié)合了反硝化除磷、短程硝化和內(nèi)源反硝化所具有的優(yōu)點，可實現(xiàn)高效、低能 耗的低碳氮比城市污水處理。

　　本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來解決的：單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源 反硝化處理低碳城市污水的裝置，其特征在于，包括城市污水原水水箱1、反硝化除磷耦 合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2、出水水箱3、在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)4;其中所述城 市污水原水水箱1通過第一進水泵2.1與反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2相 連接，反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2通過電動排水閥2.10與出水水箱3 相連接，出水水箱3通過第二進水泵2.2與反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2 相連接;

　　所述反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器內(nèi)置有攪拌槳2.4、氣泵2.5、氣體流 量計2.7、曝氣頭2.8、電動排水閥2.10、采樣口2.9、pH傳感器2.14、DO傳感器2.13、 ORP傳感器2.15;

　　所述在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)4包括計算機4.1和可編程過程控制器4.2，可編程過程 控制器4.2內(nèi)置信號轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換接口4.3、信號轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口4.4、曝氣繼電器 4.5、攪拌繼電器4.6、pH、DO、ORP數(shù)據(jù)信號接口4.7;其中，可編程過程控制器4.2上 的信號AD轉(zhuǎn)換接口4.4通過電纜線與計算機4.1相連接，將傳感器模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號傳遞給計算機4.1;計算機4.1通過信號轉(zhuǎn)換器DA4.3轉(zhuǎn)換接口與可編程過程控制器相 4.2相連接，計算機4.1的數(shù)字指令傳遞給可編程過程控制器4.2，曝氣繼電器4.5與電磁 閥2.6相連接，攪拌器繼電器4.6與攪拌器2.3相連接，pH、DO、ORP數(shù)據(jù)信號接口4.7 通過傳感器導線與pH、DO、ORP測定儀2.12相連接;pH傳感器2.13、DO傳感器2.14、 ORP傳感器2.15分別與pH、DO、ORP測定儀2.12相連接。

　　污水在此裝置中的處理流程為：城市污水進入反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反 應器2后，先進行厭氧攪拌，DPB進行厭氧釋磷，DGAOs吸收污水中的有機物轉(zhuǎn)化為內(nèi) 碳源并儲存至細胞內(nèi);之后，含有亞硝態(tài)氮的部分反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反 應器2上一運行周期的出水由出水水箱3回流至反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應 器2，并進行缺氧攪拌，DPB在過量吸磷的同時將亞硝態(tài)氮還原為氮氣;此后，進行低氧 曝氣攪拌，AOB將氨氮氧化成亞硝態(tài)氮，同時DGAOs利用儲存的內(nèi)碳源進行內(nèi)源反硝化 脫氮將亞硝態(tài)氮進一步還原為氮氣;最后，進行沉淀排水，部分出水回流至反硝化除磷耦 合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2下一周期的缺氧攪拌段，部分出水直接排放。

　　本發(fā)明還提供了單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化處理低碳城市污水的 方法，其具體的啟動和操作步驟如下：

　　1)系統(tǒng)啟動：

　　將短程硝化反硝化污泥投加至反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器內(nèi)，使接種 后反應器內(nèi)污泥濃度達到2000～4000mg/L;

　　2)運行時調(diào)節(jié)操作如下：

　　將城市污水加入城市污水原水水箱1，啟動第一進水泵2.1將城市污水抽入到反硝化 除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2內(nèi)，厭氧攪拌60～180min;啟動第二進水泵2.2 將部分反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器出水從出水水箱3內(nèi)回流至反硝化除磷 耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2，回流體積是排水體積的0.25～0.75，缺氧攪拌120～ 240min;此后，低氧曝氣攪拌180～300min，沉淀排水，排水比為0.2～0.4，出水排入出 水水箱3;低氧曝氣攪拌是指攪拌過程中控制DO濃度為0.3～0.5mg/L;反硝化除磷耦合 短程內(nèi)源反硝化SBR反應器2運行時需排泥，使反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化SBR反 應器2內(nèi)污泥濃度維持在2500～4000mg/L。

　　本發(fā)明的單級SBR實現(xiàn)反硝化除磷耦合短程內(nèi)源反硝化處理低碳城市污水的裝置和 方法，具有以下優(yōu)點：

　　1)有效地將反硝化除磷、短程硝化內(nèi)源反硝化耦合應用于低碳城市污水的脫氮除磷 過程中。短程硝化為內(nèi)源反硝化提供電子受體，出水的部分硝化產(chǎn)物內(nèi)回流后在反硝化除 磷過程中實現(xiàn)了有效的去除，而且內(nèi)源反硝化和反硝化除磷產(chǎn)生的堿度有效地平衡了短程 硝化消耗的堿度;

　　2)通過短程硝化內(nèi)源反硝化和反硝化除磷兩者的耦合，實現(xiàn)兩者功能的合作與統(tǒng)一， 實現(xiàn)COD、PO43--P、NO2--N和NH4+-N的高效去除，是很有探索意義的污水處理研究方向;

　　3)利用反硝化聚磷菌厭氧釋磷、合成PHAs的特點，最大程度地利用了原水中的有機 碳源，避免了外碳源的投加，且反硝化除磷無需氧氣、具有“一碳兩用”的特點，同時具備 脫氮和除磷的作用;

　　4)短程硝化菌為自養(yǎng)菌，以CO2為無機碳源;短程硝化相對于全程硝化可節(jié)約25% 的曝氣量和40%的碳源;本工藝運行時有機碳源參與較少，可大大降低剩余污泥的排放， 降低處理費用。