公布日：2022.12.09
申請日：2022.10.25
分類號：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及污水處理技術領域，尤其是涉及一種在AOA連續(xù)流系統(tǒng)中實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的裝置及方法。包括連續(xù)流AOA反應器，所述連續(xù)流AOA反應器包括依次連接的厭氧區(qū)、好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧氨氧化反應區(qū)；厭氧區(qū)通過進水管與水箱連接，厭氧區(qū)的底部通過污泥回流管與二沉池連接，厭氧區(qū)的底部通過超越管與厭氧氨氧化反應區(qū)連接；二沉池的出泥口通過進泥管與污泥發(fā)酵罐連接，污泥發(fā)酵液儲存箱通過進液管與缺氧區(qū)連接。本發(fā)明提供的技術方案通過將污泥發(fā)酵與AOA系統(tǒng)結合的策略，在強化生物深度脫氮過程的同時充分利用了剩余污泥中的碳源，實現(xiàn)污泥減量，減少環(huán)境污染。
權利要求書
1.一種在AOA連續(xù)流系統(tǒng)中實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的裝置，其特征在于，包括連續(xù)流AOA反應器，所述連續(xù)流AOA反應器包括依次連接的厭氧區(qū)(2)、好氧區(qū)(3)、缺氧區(qū)(4)和厭氧氨氧化反應區(qū)(5)；所述厭氧區(qū)(2)的入水口通過進水管與水箱(1)連接，所述厭氧區(qū)(2)的底部通過污泥回流管與二沉池(6)連接，所述厭氧區(qū)(2)的底部通過超越管與所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)連接；所述二沉池(6)的出泥口通過進泥管與污泥發(fā)酵系統(tǒng)連接，所述污泥發(fā)酵系統(tǒng)包括污泥發(fā)酵罐(7)和污泥發(fā)酵液儲存箱(8)，所述污泥發(fā)酵罐(7)的進泥口通過管道與所述二沉池(6)連接，所述污泥發(fā)酵罐(7)的出泥口通過管道與所述污泥發(fā)酵液儲存箱(8)連接，所述污泥發(fā)酵液儲存箱(8)的出液口通過進液管與所述缺氧區(qū)(4)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述厭氧區(qū)(2)、所述好氧區(qū)(3)、所述缺氧區(qū)(4)和所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)通過連接孔依次連通，所述連接孔上下錯位排列，所述厭氧區(qū)(2)、所述好氧區(qū)(3)、所述缺氧區(qū)(4)和所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)的體積比為1:3:2:1。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述好氧區(qū)(3)底部設有曝氣盤(17)，所述曝氣盤(17)通過曝氣管與鼓風機(16)連接，所述管道上設有轉子流量計(15)；所述缺氧區(qū)(4)內(nèi)部設有空心環(huán)填料(18)；所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)內(nèi)設有已接種厭氧氨氧化菌的懸掛式聚氨酯海綿填料(22)。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述污泥發(fā)酵罐(7)的頂部設有排氣口(20)和加藥口(21)。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述缺氧區(qū)(4)、所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)和所述污泥發(fā)酵罐(7)內(nèi)部均設有攪拌槳，所述攪拌槳的頂端均連接有攪拌器(9)。
6.采用權利要求1-5任一所述的裝置實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)系統(tǒng)啟動階段系統(tǒng)水力停留時間為18-19h，污泥齡為10-15d，所述好氧區(qū)(3)的DO為2.0-4.0mg/L；在所述缺氧區(qū)(4)內(nèi)設置空心環(huán)填料(18)，攪拌使空心環(huán)填料(18)處于流化狀態(tài)以加快掛膜速度；在所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)內(nèi)設置懸掛式聚氨酯海綿填料(22)，調(diào)節(jié)水溫穩(wěn)定在28-32℃；所述厭氧區(qū)(2)、所述好氧區(qū)(3)和所述缺氧區(qū)(4)的污泥濃度控制在3000-5000mg/L；所述二沉池(6)的污泥回流比為100％；所述厭氧區(qū)(2)超越流量比為50％；所述水箱(1)加入人工配水，待出水各指標穩(wěn)定后，逐漸增加生活污水量至全部為生活污水，連續(xù)運行后出水水質(zhì)NH4+-N為5.0-8.0mg/L、NO3--N為3.0-5.0mg/L、COD為30.0-40.0mg/L，則系統(tǒng)啟動完成；(2)穩(wěn)定運行階段所述二沉池(6)內(nèi)除回流至所述厭氧區(qū)(2)外的污泥通過進泥泵(13)進入所述污泥發(fā)酵罐(7)中，向所述污泥發(fā)酵罐(7)中加入NaOH溶液，pH值為9.5-10.5，投加周期為2次/d，發(fā)酵溫度為28-32℃，測得VFAs與SCOD的比值≥40％時，則污泥發(fā)酵系統(tǒng)啟動完成；所述污泥發(fā)酵罐(7)產(chǎn)生的污泥發(fā)酵混合物經(jīng)離心處理后，上清液儲存在所述污泥發(fā)酵液儲存箱(8)中備用，通過進液泵(14)進入所述缺氧區(qū)(4)內(nèi)，當系統(tǒng)出水水質(zhì)NH4+-N低于1.0mg/L、NO2--N低于0.5mg/L、NO3--N低于2.0mg/L、COD低于20.0mg/L時，則系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的人工配水組成為：NH4Cl為190.8mg/L、葡萄糖為188.7mg/L、KH2PO4為22.0mg/L、NaHCO3為800.0mg/L、CaCl2為15.0mg/L、MgSO4•7H2O為20.0mg/L。
8.根據(jù)權利求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述鼓風機(16)額定排氣量為100L/h；所述轉子流量計(15)額定量程為3L/min；所述缺氧區(qū)(4)的攪拌器轉速為90-100rpm，所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)的攪拌器轉速為60-70rpm；所述缺氧區(qū)(4)內(nèi)空心環(huán)填料(18)的填充比為20％-30％、孔隙率為85-90％、比表面積為300-500m2/m3、密度為800-1000kg/m3；所述厭氧氨氧化反應區(qū)(5)內(nèi)懸掛式聚氨酯海綿填料(22)的填充比為15-20％、孔隙率為90-95％、比表面積為15000-18000m2/m3、堆密度為18-20kg/m3。
9.根據(jù)權利求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中NaOH溶液的濃度為3.5-4.0mol/L，NaOH溶液加入量與污泥發(fā)酵混合物體積的比例為3:1000-3.5:1000。
10.根據(jù)權利求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述二沉池(6)的污泥進入所述污泥發(fā)酵罐(7)時控制所述污泥發(fā)酵罐(7)內(nèi)的污泥濃度為8000-10000mg/L；所述污泥發(fā)酵液儲存箱(8)內(nèi)的液體進入所述缺氧區(qū)(4)的進液體積比為3％-5％，投加頻率為2次/d。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種在AOA連續(xù)流系統(tǒng)中實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的裝置，該裝置能夠在提高脫氮效率的同時減少污泥的排放量，降低污泥處理難度，更加環(huán)保。本發(fā)明還提供了采用該裝置實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的方法，該方法簡單易操作。
本發(fā)明提供一種在AOA連續(xù)流系統(tǒng)中實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的裝置，包括連續(xù)流AOA反應器，所述連續(xù)流AOA反應器包括依次連接的厭氧區(qū)、好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧氨氧化反應區(qū)；
所述厭氧區(qū)的入水口通過進水管與水箱連接，所述厭氧區(qū)的底部通過污泥回流管與二沉池連接，所述厭氧區(qū)的底部通過超越管與所述厭氧氨氧化反應區(qū)連接；
所述二沉池的出泥口通過進泥管與污泥發(fā)酵系統(tǒng)連接，所述污泥發(fā)酵系統(tǒng)包括污泥發(fā)酵罐和污泥發(fā)酵液儲存箱，所述污泥發(fā)酵罐的進泥口通過管道與所述二沉池連接，所述污泥發(fā)酵罐的出泥口通過管道與所述污泥發(fā)酵液儲存箱連接，所述污泥發(fā)酵液儲存箱的出液口通過進液管與所述缺氧區(qū)連接。
進一步地，所述厭氧區(qū)、所述好氧區(qū)、所述缺氧區(qū)和所述厭氧氨氧化反應區(qū)通過連接孔依次連通，所述連接孔上下錯位排列，所述厭氧區(qū)、所述好氧區(qū)、所述缺氧區(qū)和所述厭氧氨氧化反應區(qū)的體積比為1:3:2:1。
進一步地，所述好氧區(qū)底部設有曝氣盤，所述曝氣盤通過曝氣管與鼓風機連接，所述管道上設有轉子流量計；所述缺氧區(qū)內(nèi)部設有空心環(huán)填料；所述厭氧氨氧化反應區(qū)內(nèi)設有已接種厭氧氨氧化菌的懸掛式聚氨酯海綿填料。
進一步地，所述污泥發(fā)酵罐的頂部設有排氣口和加藥口。
進一步地，所述缺氧區(qū)、所述厭氧氨氧化反應區(qū)和所述污泥發(fā)酵罐內(nèi)部均設有攪拌槳，所述攪拌槳的頂端均連接有攪拌器。
本發(fā)明提供的一種采用上述裝置實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的方法，包括以下步驟：
(1)系統(tǒng)啟動階段
系統(tǒng)水力停留時間為18-19h，污泥齡為10-15d，所述好氧區(qū)DO為2.0-4.0mg/L；在所述缺氧區(qū)內(nèi)置設空心環(huán)填料，攪拌使空心環(huán)填料處于流化狀態(tài)以加快掛膜速度；在所述厭氧氨氧化反應區(qū)內(nèi)設置懸掛式聚氨酯海綿填料，調(diào)節(jié)水溫穩(wěn)定在28-32℃；
所述厭氧區(qū)、所述好氧區(qū)和所述缺氧區(qū)的污泥濃度控制在3000-5000mg/L；所述二沉池的污泥回流比為100％；所述厭氧區(qū)超越流量比為50％；
所述水箱加入人工配水，待出水各指標穩(wěn)定后，逐漸增加生活污水量至全部為生活污水，連續(xù)運行后出水水質(zhì)NH4+-N為5.0-8.0mg/L、NO3--N為3.0-5.0mg/L、COD為30.0-40.0mg/L，則系統(tǒng)啟動完成；
(2)穩(wěn)定運行階段
所述二沉池內(nèi)除回流至所述厭氧區(qū)外的污泥通過進泥泵進入所述污泥發(fā)酵罐中，向所述污泥發(fā)酵罐中加入NaOH溶液，pH值為9.5-10.5，投加周期為2次/d，發(fā)酵溫度為28-32℃，測得VFAs與SCOD的比值≥40％時，則污泥發(fā)酵系統(tǒng)啟動完成；
所述污泥發(fā)酵罐產(chǎn)生的污泥發(fā)酵混合物經(jīng)離心處理后，上清液儲存在所述污泥發(fā)酵液儲存箱中備用，通過進液泵進入所述缺氧區(qū)內(nèi)，當系統(tǒng)出水水質(zhì)NH4+-N低于1.0mg/L、NO2--N低于0.5mg/L、NO3--N低于2.0mg/L、COD低于20.0mg/L時，則系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
進一步地，所述步驟(1)中的人工配水組成為：NH4Cl為190.8mg/L、葡萄糖為188.7mg/L、KH2PO4為22.0mg/L、NaHCO3為800.0mg/L、CaCl2為15.0mg/L、MgSO4•7H2O為20.0mg/L。
進一步地，所述步驟(1)中所述鼓風機額定排氣量為100L/h；所述轉子流量計額定量程為3L/min；所述缺氧區(qū)的攪拌器轉速為90-100rpm，所述厭氧氨氧化反應區(qū)的攪拌器轉速為60-70rpm；
所述缺氧區(qū)內(nèi)空心環(huán)填料的填充比為20％-30％、孔隙率為85-90％、比表面積為300-500m2/m3、密度為800-1000kg/m3；
所述厭氧氨氧化反應區(qū)內(nèi)懸掛式聚氨酯海綿填料的填充比為15-20％、孔隙率為90-95％、比表面積為15000-18000m2/m3、堆密度為18-20kg/m3。
進一步地，所述步驟(2)中NaOH溶液的濃度為3.5-4.0mol/L，NaOH溶液加入量與污泥發(fā)酵混合物體積的比例為3:1000-3.5:1000。
進一步地，所述步驟(2)中所述步驟中所述二沉池的污泥進入所述污泥發(fā)酵罐時控制所述污泥發(fā)酵罐內(nèi)的污泥濃度為8000-10000mg/L；
所述污泥發(fā)酵液儲存箱內(nèi)的液體進入所述缺氧區(qū)的進液體積比為3％-5％，投加頻率為2次/d。
綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明提供的技術方案通過將污泥發(fā)酵系統(tǒng)與AOA系統(tǒng)結合的策略，在強化生物深度脫氮過程的同時充分利用了剩余污泥中的碳源，實現(xiàn)污泥減量。
(2)本發(fā)明提供的技術方案通過設置的連續(xù)流AOA反應器，能夠強化污泥內(nèi)碳源的利用率，在節(jié)省外碳源的同時，也能降低好氧區(qū)的曝氣量，通過前置的厭氧區(qū)能夠增強系統(tǒng)的耐沖擊負荷，提高穩(wěn)定性，設置的缺氧區(qū)及厭氧氨氧化反應區(qū)能夠有效持留微生物，形成生物膜，強化生物脫氮的同時也能減少剩余污泥的產(chǎn)量。
(3)本發(fā)明提供的技術方案通過設置的污泥發(fā)酵液儲存箱與缺氧區(qū)連接，利用污泥發(fā)酵液中的乙酸等揮發(fā)性脂肪酸作為缺氧區(qū)補充碳源，能夠?qū)崿F(xiàn)短程反硝化，為后續(xù)厭氧氨氧化提供底物NO2-的同時也能實現(xiàn)較高的脫氮效率；另外，設置的二沉池通過回流管與厭氧區(qū)連接，利用系統(tǒng)內(nèi)自身產(chǎn)生的剩余污泥進行厭氧發(fā)酵能夠?qū)崿F(xiàn)同步污泥減量。
(4)本發(fā)明提供的技術方案通過在厭氧區(qū)與厭氧氨氮話反應之間設置超越管，一方面能夠在一定程度上減少好氧區(qū)曝氣對原水中碳源的過度消耗，另一方面也能夠補充厭氧氨氧化的底物NH4+；同時，原水中的有機物也能用于厭氧氨氧化反應區(qū)的反硝化過程，進一步提高脫氮效率。
(5)本發(fā)明提供的實現(xiàn)污水深度脫氮同步污泥減量的方法，流程簡單且容易控制，處理效率高，出水水質(zhì)好，脫氮效率高，能夠減少污泥產(chǎn)生量，減少環(huán)境污染。
（發(fā)明人：劉曉靜;夏楊;張云富;張翀;李峰;馬鑫垚）
