间歇曝气改良连续流AO实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置与方法

间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置与方法
技术领域：
1.本发明涉及一种间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置与方法，属于污水生物处理与资源化领域，具有节能降耗、深度脱氮、污泥减量等优点，适用于城市污水处理厂等技术领域。


背景技术：

2.随着排污量日益增加，当前中国城市污水处理厂的主要矛盾，已由有机物的去除转向氮、磷等营养物的去除，脱氮除磷已成为当今污水处理领域的重大课题，而当前传统的生物脱氮除磷工艺主要存在碳源投加量大、曝气能耗大等问题，因此开发高效、节能、成本低的污水处理工艺具有重要意义。
3.短程硝化是将硝化反应控制在产生no
2-的阶段而不再继续进行的过程，理论上可以节省25％的硝化曝气能耗以及40％的反硝化碳源消耗，而通过间歇曝气启动并维持短程在sbr反应器中利用广泛，利用亚硝酸盐氧化菌(nob) 由缺氧转为好氧时有一定的滞后恢复时间，抑制nob的活性，实现no
2-积累，稳定地为厌氧氨氧化提供底物。
4.厌氧氨氧化是一种完全自养的生物脱氮技术，不需要任何碳源，在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌可以直接将nh
4
与no
2-按照1:1.32的比例转化为n2及少量的no
3-；内源反硝化时，污泥在厌氧阶段贮存内碳源，在缺氧段，内源反硝化菌利用胞内储存的内碳源，以no
2-或no
3-为电子受体，还原产生 n2，完成脱氮过程，节省外碳源的投加。
5.但目前连续流在实现短程硝化方面有很大的困难，在此基础上提出利用间歇曝气改良ao的手段，在连续流中通过短程硝化、厌氧氨氧化与内源反硝化工艺实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮，充分利用污水中的有机物的同时节约能耗。


技术实现要素：

6.基于当前连续流中短程硝化启动与维持困难、污水深度脱氮困难等问题，提出了一种间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置与方法。
7.间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置与方法，其特征在于：包括污水进水箱(1)，连续流ao反应器(2)，二沉池(3)。
8.ao反应器(2)包括9个格室，按水流方向，共分为3格厌氧，6格好氧，各个格室通过按水流方向上下交错的水流孔连接以防发生短流现象；进水箱(1) 通过进水泵(1.1)和进水管(1.2)与ao反应器(2)的第一格厌氧(2.1)相连，第六格好氧(2.9)通过出水管(2.11)与二沉池(3)相连，二沉池污泥斗(3)中的污泥通过污泥回流泵(3.1)和污泥回流管(3.2)与第一格厌氧(2.1)相连；曝气采用曝气泵 (2.12)、曝气管(2.12.1)和曝气盘(2.12.2)进行间歇曝气，每个曝气盘(2.12.2)均与转子流量计(2.12.3)相连；aoa反应器(2)中的每个格室均设有搅拌器(2.10)，每个好氧格均设置wtw探头以监测好氧段的溶解氧及ph。
9.城市污水在此工艺中的处理流程为：首先，生活污水从进水桶中进入ao 反应器的
厌氧段，在厌氧段，反硝化聚糖菌(dgaos)将污水中有机物储存为内碳源pha，随后，混合液进入好氧段，通过间歇曝气实现好氧格缺好氧状态的交替，在好氧时进行短程硝化，在氨氧化细菌(aob)的作用下将nh
4
氧化为no
2-，在缺氧时，污水中的nh
4
和no
2-在填料上的厌氧氨氧化菌的作用下生成氮气和no
3-，同时，dgaos以自身在厌氧段储存的内碳源为碳源，以亚硝态氮或硝态氮为电子受体，还原产生n2，完成脱氮过程，以此实现深度脱氮的目的。
10.本发明间歇曝气改良连续流aoa实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置与方法，包括以下步骤：
11.1)短程硝化启动阶段：接种城市污水处理厂a2o工艺的二沉池中剩余污泥，为传统的全程硝化反硝化污泥于ao反应器(2)中，保持污泥浓度在2500～3500mg/l；好氧段溶解氧浓度控制在1.5～2.0mg/l，进行硝化反应，间歇曝气设置为15min曝气(do：1.5～2.0mg/l)，30min不曝气，在6个好氧格上实现时间和空间上的双重间歇曝气，逐渐抑制并淘洗nob，在此阶段，当ao反应器(2)中好氧段亚硝积累率(nar)达到85％以上时，即认为短程硝化启动成功；
12.2)厌氧氨氧化耦合内源反硝化启动阶段：在此阶段，城市污水按水流方向依次上下通过ao反应器(2)的厌氧段和好氧段，在好氧格通过间歇曝气实现缺好氧的交替状态，进行厌氧储存内碳源、好氧短程硝化以及缺氧厌氧氨氧化和内源反硝化反应，当ao反应器(2)的有机物和总氮去除率分别达到80％和90％以上，即认为间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置启动成功；
13.3)稳定运行阶段：二沉池(3)的污泥回流到第一格厌氧(2.1)，污泥回流比为100％，以维持ao反应器污泥浓度在2500～3500mg/l，水力停留时间为15h；污泥龄为25～30d；连续运行反应器，当二沉池出水水质中cod≤50mg/l， nh
4 -n≤5mg/l，tn≤10mg/l并维持20～25d后，即认为系统达到了稳定状态。
14.与现有技术相比，本发明具有以下优势：
15.(1)城市污水中的有机物在前置厌氧段被dgaos储存为内碳源，充分利用原水中的碳源，节省能源。
16.(2)在连续流中通过间歇曝气实现短程硝化，为厌氧氨氧化提供稳定的亚硝来源，同时减少了曝气量，节省能源。
17.(3)在连续流中，通过间歇曝气在好氧格实现缺好氧状态交替的同时实现亚硝积累，相比no
3-，以no
2-为底物进行内源反硝化能够节约碳源，增大内源反硝化速率，保证出水水质。
附图说明：
18.图1为间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮装置的结构示意图。图1中：1为进水箱，1.1为进水泵，1.2为进水管，2为 aoa反应器，2.1-2.2为厌氧段，2.3-2.9为好氧段，2.10为搅拌器，2.11为出水管，2.12为曝气泵，2.12.1为曝气管，2.12.2为曝气盘，2.12.3为转子流量计，3为二沉池，3.1为污泥回流泵，3.2为污泥回流管，3.3为排泥管，3.4为排水管。
具体实施方式：
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置与方法，其特征在于：包括污水进水箱(1)，连续流ao反应器(2)，二沉池(3)。ao反应器(2) 包括9个格室，按水流方向，共分为3格厌氧，6格好氧，各个格室通过按水流方向上下交错的水流孔连接以防发生短流现象；进水箱(1)通过进水泵(1.1) 和进水管(1.2)与ao反应器(2)的第一格厌氧(2.1)相连，第六格好氧(2.9)通过出水管(2.11)与二沉池(3)相连，二沉池污泥斗(3)中的污泥通过污泥回流泵(3.1) 和污泥回流管(3.2)与第一格厌氧(2.1)相连；曝气采用曝气泵(2.12)、曝气管 (2.12.1)和曝气盘(2.12.2)进行间歇曝气，每个曝气盘(2.12.2)均与转子流量计 (2.12.3)相连；aoa反应器(2)中的每个格室均设有搅拌器(2.10)，每个好氧格均设置wtw探头以监测好氧段的溶解氧及ph。
20.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180-260mg/l，nh
4 -n为30-80mg/l，no
3-≤2mg/l，no
2-≤0.5mg/l。试验系统如图1所示，间歇曝气改良ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮反应器有效容积51.2l，均分为9格，二沉池有效容积18.6l，均采用有机玻璃制成。
21.具体操作如下：
22.1)短程硝化启动阶段：接种城市污水处理厂a2o工艺的二沉池中剩余污泥，为传统的全程硝化反硝化污泥于ao反应器(2)中，保持污泥浓度在 2500～3500mg/l；好氧段溶解氧浓度控制在1.5～2.0mg/l，进行硝化反应，间歇曝气设置为15min曝气(do：1.5～2.0mg/l)，30min不曝气，在6个好氧格上实现时间和空间上的双重间歇曝气，逐渐抑制并淘洗nob，在此阶段，当ao反应器(2)中好氧段亚硝积累率(nar)达到85％以上时，即认为短程硝化启动成功；
23.2)厌氧氨氧化耦合内源反硝化启动阶段：在此阶段，城市污水按水流方向依次上下通过ao反应器(2)的厌氧段和好氧段，在好氧格通过间歇曝气实现缺好氧的交替状态，进行厌氧储存内碳源、好氧短程硝化以及缺氧厌氧氨氧化和内源反硝化反应，当ao反应器(2)的有机物和总氮去除率分别达到80％和90％以上，即认为间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮的装置启动成功；
24.3)稳定运行阶段：二沉池(3)的污泥回流到第一格厌氧(2.1)，污泥回流比为100％，以维持ao反应器污泥浓度在2500～3500mg/l，水力停留时间为15h；污泥龄为25～30d；连续运行反应器，当二沉池出水水质中cod≤50mg/l， nh
4 -n≤5mg/l，tn≤10mg/l并维持20～25d后，即认为系统达到了稳定状态。
25.试验结果表明：运行稳定后,城市污水通过间歇曝气改良连续流ao实现低碳氮比城市生活污水深度脱氮装置后出水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。
26.以上是本发明的具体实施案例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，但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保护范围之内。