申請日2015.06.23

　　公開(公告)日2015.09.30

　　IPC分類號C02F9/14

　　摘要

　　一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水同步脫氮除磷的裝置和方法，屬于污水生物處理領(lǐng)域。將城市污水抽入到厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器內(nèi)，厭氧攪拌120～240min后進(jìn)行曝氣攪拌;厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器內(nèi)DO濃度為0.5～1mg/L，曝氣攪拌階段在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化曲線，當(dāng)pH值變化至最低點(diǎn)出現(xiàn)后及時(shí)停止曝氣，再進(jìn)行缺氧攪拌;缺氧攪拌階段在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化曲線，當(dāng)pH值變化至最高點(diǎn)出現(xiàn)后停止缺氧攪拌;沉淀排水，排水比為0.2～0.4。厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)需排泥，使污泥濃度維持在2000～4000mg/L范圍內(nèi)。該方法實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水在無外加碳源條件下的同步脫氮除磷，節(jié)省了氧耗、能耗，降低了城市污水處理費(fèi)用，且提高了脫氮除磷效率。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水同步脫氮除磷的裝置，其特征在 于，包括原水水箱(1)、厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器(2)、出水水箱(3)、 在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)(4);其中所述原水水箱(1)通過進(jìn)水泵(2.1)與 厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器(2)相連接，厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器(2) 通過電動(dòng)排水閥(2.8)與出水水箱(3)相連;

　　所述厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器內(nèi)置攪拌槳(2.3)、氣泵(2.4)、氣體 流量計(jì)(2.6)、曝氣頭(2.7)、電動(dòng)排水閥(2.8)、第一采樣口(2.9)、pH 傳感器(2.13)、DO傳感器(2.14);

　　所述在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)(4)包括計(jì)算機(jī)(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)、攪拌器繼電器(4.6)、pH、 DO數(shù)據(jù)信號接口(4.7);其中，可編程過程控制器(4.2)上的信號轉(zhuǎn)換器AD 轉(zhuǎn)換接口(4.4)通過電纜線與計(jì)算機(jī)(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(jì)算機(jī)(4.1);計(jì)算機(jī)(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，將計(jì)算機(jī)(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(2.5)相連接，攪拌器繼電器 (4.6)與攪拌器(2.2)相連接，pH、DO數(shù)據(jù)信號接口(4.7)通過傳感器導(dǎo)線 與pH、DO測定儀(2.12)相連接;pH傳感器(2.13)、DO傳感器(2.14)分 別與pH、DO測定儀(2.12)相連接。

　　2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水同步脫氮除 磷的方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　1)系統(tǒng)啟動(dòng)：將短程硝化反硝化污泥投加至厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器 內(nèi)，使接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度達(dá)到2000～4000mg/L;

　　2)運(yùn)行過程操作調(diào)節(jié)如下：

　　將城市污水加入到原水水箱(1)，啟動(dòng)進(jìn)水泵(2.1)將城市污水抽入到厭 氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器(2)內(nèi)，厭氧攪拌120～240min后進(jìn)行曝氣攪拌; 啟動(dòng)氣泵(2.4)，通過調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)(2.6)使厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器 (2)內(nèi)DO濃度為0.5～1mg/L，曝氣攪拌階段在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化曲 線，當(dāng)pH值變化至最低點(diǎn)出現(xiàn)后及時(shí)停止曝氣，再進(jìn)行缺氧攪拌;缺氧攪拌階 段在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化曲線，當(dāng)pH值變化至最高點(diǎn)出現(xiàn)后停止缺氧攪 拌;此后進(jìn)行沉淀排水，排水比為0.2～0.4;厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器(2) 運(yùn)行時(shí)需排泥，使厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器(2)內(nèi)污泥濃度維持在2000～ 4000mg/L范圍內(nèi)。

　　說明書

　　一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水同步脫氮除磷的裝置和方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水 同步脫氮除磷的裝置和方法。

　　背景技術(shù)

　　污水的脫氮除磷一直是污水研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，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。短程硝化技術(shù)是一種高效的氨氮轉(zhuǎn)化途徑，內(nèi)源反硝化技術(shù)利用 活性污泥在厭氧階段儲存的內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化，實(shí)現(xiàn)了反硝化過程中有機(jī)碳源的零添加， 強(qiáng)化生物除磷是一種經(jīng)濟(jì)、高效的除磷方式。

　　由于現(xiàn)行的污水脫氮除磷工藝中存在各種矛盾，如：PAOs與硝化菌對DO和污泥齡 的競爭，PAOs與反硝化菌對碳源的競爭，使得污水的同步脫氮除磷難以實(shí)現(xiàn)。并且，在 實(shí)際應(yīng)用過程中，氮和磷的排放都難以達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。這些矛盾在處理碳、氮、 磷比例失調(diào)和碳源不足的城市污水(尤其是我國南方地區(qū))時(shí)變得尤為明顯，碳源不足已 成為現(xiàn)行傳統(tǒng)脫氮除磷工藝在處理低碳氮比城市污水時(shí)的“瓶頸”。

　　因此，研究城市污水高效節(jié)能同步脫氮除磷的工藝已成為迫在眉睫的任務(wù)。本發(fā)明通 過創(chuàng)造交替的有機(jī)物的“盛宴期”和“饑荒期”，可強(qiáng)化微生物在“盛宴期”將污水中的 有機(jī)碳源儲存到細(xì)胞內(nèi)合成內(nèi)碳源的能力;通過短程硝化作用，減少了氨氮氧化時(shí)的需氧 量，通過內(nèi)源反硝化，減少了反硝化時(shí)碳源的投加，減少了運(yùn)行費(fèi)用;在內(nèi)源反硝化過程 結(jié)束后及時(shí)停止攪拌，避免了二次釋磷，保證了系統(tǒng)除磷效果的穩(wěn)定;本發(fā)明工藝流程簡 單，可實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水的高效脫氮除磷，是具有應(yīng)用前景的污水厭氧/好氧/缺氧 處理的研究方向，也是一種新型的脫氮除磷思路。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就是提供一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水同步脫氮除磷的裝置 和方法，實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水高效、節(jié)能的同步脫氮除磷，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(shí)達(dá)到最佳等問題，工藝流程簡單，且運(yùn)行費(fèi)用低。此外， 通過在線監(jiān)測反應(yīng)器中pH值的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，既可有效地維持短程硝化的穩(wěn)定運(yùn)行， 又可避免二次釋磷。該發(fā)明結(jié)合了短程硝化、內(nèi)源短程反硝化和強(qiáng)化生物除磷所具有的優(yōu) 點(diǎn)，可在最大程度的利用原水碳源的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)城市污水高效率、低能耗的脫氮除磷。

　　本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水 同步脫氮除磷的裝置，其特征在于，包括原水水箱1、厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2、 出水水箱3、在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)4;其中所述原水水箱1通過進(jìn)水泵2.1與厭氧/好 氧/缺氧SBR反應(yīng)器2相連接，厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2通過電動(dòng)排水閥2.8與 出水水箱3相連;

　　所述厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器內(nèi)置攪拌槳2.3、氣泵2.4、氣體流量計(jì)2.6、曝氣 頭2.7、電動(dòng)排水閥2.8、第一采樣口2.9、pH傳感器2.13、DO傳感器2.14;

　　所述在線監(jiān)測和反饋控制系統(tǒng)4包括計(jì)算機(jī)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 轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換接口4.4通過電纜線與計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)4.1;計(jì)算機(jī)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，將計(jì)算機(jī)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 2.5相連接，攪拌器繼電器4.6與攪拌器2.2相連接，pH、DO數(shù)據(jù)信號接口4.7通過傳感 器導(dǎo)線與pH、DO測定儀2.12相連接;pH傳感器2.13、DO傳感器2.14分別與pH、DO 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(jìn)入?yún)捬?好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2后，首 先進(jìn)行厭氧攪拌，PAOs利用污水中的有機(jī)碳源進(jìn)行厭氧釋磷，同時(shí)合成內(nèi)碳源PHAs儲 存于細(xì)胞內(nèi);DGAOs也利用污水中的有機(jī)碳源合成內(nèi)碳源PHAs儲存在細(xì)胞內(nèi);厭氧攪拌 結(jié)束后，厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2開始曝氣，PAOs利用自身儲存的內(nèi)碳源吸收污 水中的磷酸鹽，AOB將氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，曝氣攪拌階段在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化 曲線，當(dāng)pH值變化最低點(diǎn)出現(xiàn)后及時(shí)停止曝氣;此后進(jìn)入缺氧內(nèi)源反硝化階段，DGAOs 利用自身儲存的內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化脫氮，缺氧攪拌階段在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化曲線， 當(dāng)pH值變化最高點(diǎn)出現(xiàn)后停止缺氧攪拌，停止攪拌，沉淀排水，以避免二次釋磷，出水 通過電動(dòng)排水閥2.8排出。

　　本發(fā)明還提供了一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水同步脫氮除磷的方法，其具體 的啟動(dòng)和操作步驟如下：

　　1)系統(tǒng)啟動(dòng)：將短程硝化反硝化污泥投加至厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2內(nèi)，使 接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度達(dá)到2000～4000mg/L;

　　2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下：

　　將城市污水加入到原水水箱1，啟動(dòng)進(jìn)水泵2.1將城市污水抽入到厭氧/好氧/缺氧 SBR反應(yīng)器2內(nèi)，厭氧攪拌120～240min;啟動(dòng)氣泵2.4，通過調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)2.6使厭氧 /好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2內(nèi)DO濃度為0.5～1mg/L，曝氣攪拌階段在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi) pH值變化曲線，當(dāng)pH值變化最低點(diǎn)出現(xiàn)后及時(shí)停止曝氣，再進(jìn)行缺氧攪拌;缺氧攪拌過 程中在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值變化曲線，當(dāng)pH值變化最高點(diǎn)出現(xiàn)后停止缺氧攪拌;此后進(jìn) 行沉淀排水，排水比為0.2～0.4。厭氧/好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2運(yùn)行時(shí)需排泥，使厭氧 /好氧/缺氧SBR反應(yīng)器2內(nèi)污泥濃度維持在2000～4000mg/L范圍內(nèi)。

　　本發(fā)明一種無外加碳源實(shí)現(xiàn)低碳氮比城市污水同步脫氮除磷的裝置和方法，具有以下 優(yōu)點(diǎn)：

　　1)將短程硝化與內(nèi)源短程反硝化技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于低碳氮比城市污水的脫氮過程中， 短程硝化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高效的氨氮轉(zhuǎn)化，內(nèi)源反硝化技術(shù)利用活性污泥在厭氧階段儲存的內(nèi) 碳源進(jìn)行反硝化，可實(shí)現(xiàn)反硝化過程中有機(jī)碳源的零添加;

　　2)短程硝化和內(nèi)源短程反硝化在同一個(gè)SBR反應(yīng)器中進(jìn)行，具有可控制性強(qiáng)、工藝 簡單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合在線監(jiān)測和實(shí)時(shí)控制技術(shù)，使得短程硝化和內(nèi)源短程反硝化更易于 在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)穩(wěn)定維持;

　　3)利用強(qiáng)化生物除磷EBPR技術(shù)實(shí)現(xiàn)PAOs較高程度的富集，可在厭氧/好氧條件下 實(shí)現(xiàn)城市污水的高效、穩(wěn)定除磷;

　　4)SBR采用厭氧/好氧/缺氧的運(yùn)行方式，將短程硝化、內(nèi)源短程反硝化與強(qiáng)化生 物除磷技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于低碳城市污水的處理，PAOs和DGAOs可在厭氧段實(shí)現(xiàn)原水中碳源 的最大儲存，并可在后續(xù)的好氧段和缺氧段分別實(shí)現(xiàn)磷和氮的去除，是具有應(yīng)用前景的污 水處理新工藝。