申请日2012.03.02
公开(公告)日2012.07.04
IPC分类号C02F11/04; C02F3/30
摘要
本发明提供一种强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理装置和方法，其处理装置中的原水池依次与A/O硝化反应器、二沉池、中间水池及厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的注水端连接，二沉池的排泥端分别与A/O硝化反应器以及储泥池的注泥端连接。其方法为：原污水首先进入A/O硝化反应器进行短程硝化，而后会同剩余污泥一同进入厌氧发酵同步低碳脱氮反应器，同步进行剩余污泥的发酵、硝化液的反硝化异养脱氮以及厌氧氨氧化的自养脱氮;剩余污泥进入厌氧发酵同步低碳脱氮反应器进行厌氧发酵和减量化处理。本发明适合于高氨氮污水处理，在实现对污水深度低碳耗脱氮处理的同时，还可以降低污水生物脱氮系统中剩余污泥的产量。
权利要求书
1.一种强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理装置，包括原水池、 A/O硝化反应器、二沉池、中间水池与储泥池，所述A/O硝化反应器的 排放端与所述二沉池的注入端连接，所述二沉池的排泥端分别与所述 A/O硝化反应器以及所述储泥池的注泥端连接，其特征在于，还包括厌 氧发酵同步低碳脱氮反应器，所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的注入 端分别与所述中间水池的出水端以及所述储泥池的排泥端连接，所述原 水池的出水端与所述A/O硝化反应器的注水端连接，所述二沉池的出水 端与所述中间水池的注水端连接。
2.根据权利要求1所述的强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理 装置，其特征在于，在所述A/O硝化反应器中设置有相连通的缺氧区格 室与好氧区格室，所述缺氧区格室设置在所述好氧区格室的前端，在所 述缺氧区格室中设置有搅拌装置，在所述好氧区格室中设置有曝气系统。
3.根据权利要求2所述的强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理 装置，其特征在于，所述A/O硝化反应器的出水端通过A/O出水管连接 所述二沉池的注水端，所述二沉池的排泥端通过污泥回流泵以及剩余污 泥泵分别与所述A/O硝化反应器的注入端以及所述储泥池的注泥端连 接，所述二沉池的出水端通过二沉池出水管与所述中间水池的注水端连 接。
4.根据权利要求3所述的强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理 装置，其特征在于，所述中间水池的出水端通过进水泵与所述厌氧发酵 同步低碳脱氮反应器的注水端连接，所述中间水池通过进水泵将硝化液 注入所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应器中。
5.根据权利要求4所述的强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理 装置，其特征在于，所述储泥池的排泥端通过进泥泵与所述厌氧发酵同 步低碳脱氮反应器的注泥端连接，所述储泥池通过进泥泵将剩余污泥注 入所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应器中。
6.根据权利要求5所述的强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理 装置，其特征在于，在所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的顶部与底部 分别设置有三相分离器与布水装置，所述三相分离器通过出水管与出水 池连接，在所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的下端还设有排泥阀，在 所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的外侧还设内回流泵。
7.一种应用权利要求1所述装置，强化污水厂污泥减量及低碳耗脱 氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向原水池与储泥池中分别注满高氨氮浓度污水与剩余污泥;
(2)将高氨氮浓度污水与接种污泥混合形成混合液，并注入A/O 硝化反应器中进行短程硝化处理;
(3)硝化液经中间水池注入厌氧发酵同步低碳脱氮反应器中;
(4)在厌氧发酵同步低碳脱氮反应器中对硝化液与通过储泥池注入 的剩余污泥进行厌氧氨氧化、反硝化和污泥发酵的三重耦合处理;
(5)处理后出水与污泥分别通过出水管与排泥阀排出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，根 据氨氧化率及短程积累率控制气体流量调节阀以调节A/O硝化反应器中 好氧段的溶解氧浓度，根据A/O硝化反应器中MLSS浓度控制污泥回流 泵以调节污泥回流比，根据A/O硝化反应器污泥龄调节剩余污泥泵以控 制A/O硝化系统的排泥量。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中还包 括厌氧发酵同步低碳脱氮反应器启动与驯化过程的三个子步骤：
(4.1)启动初期厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的进水采用NH4+-N∶ NO2-N为1∶1.3的人工配水，并采用逐次增大氮负荷的方法完成对厌氧发 酵同步低碳脱氮反应器的厌氧氨氧化驯化处理;
(4.2)当系统厌氧氨氧化去除氮负荷达到预期值时，增加人工配水 中NO2-N比例至NH4+-N∶NO2-N为1∶1.9，并将一定量的NO3--N投入厌 氧发酵同步低碳脱氮反应器中，同时投加葡萄糖作为反硝化碳源，以实 现厌氧氨氧化和反硝化的耦合;
(4.3)逐渐减低进水中葡萄糖的比重，增加剩余污泥的投入量，以 剩余污泥取代葡萄糖作为反硝化的碳源，以实现厌氧氨氧化、反硝化和 污泥发酵的三重耦合。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，根 据厌氧发酵同步低碳脱氮反应器内上升流速控制内回流泵，以调节内回 流比，根据出水的中硝酸盐和亚硝酸盐浓度调节进泥泵及排泥阀，以调 整厌氧发酵同步低碳脱氮反应器内的污泥龄。
说明书
强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理装置和方法
技术领域
本发明涉及污水污泥生物处理技术领域，尤其是一种强化污水厂污 泥减量及低碳耗脱氮的处理装置和方法。
背景技术
我国绝大部分城市污水，特别是高氨氮浓度的工业废水，存在碳源 严重不足的问题，其自身的碳源根本无法满足脱氮的需求，而使碳源不 足成为污水生物处理总氮不达标的关键原因，国内现有污水生物处理系 统往往通过投加甲醇等外碳源来补充碳源需求，这既增加了处理成本， 又加剧了水厂的CO2排放及剩余污泥产量。
另外，由于污水生物处理系统的剩余污泥产量大，处理成本高昂， 对于一个典型的城市污水处理系统而言，其污泥处理成本大约占总成本 的40%，且剩余污泥的处理处置容易造成营养元素的二次释放，容易引 起二次污染。因此，如何降低城市污水处理系统的剩余污泥产量也是一 个重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在实现污水深度低碳耗脱氮处理的同 时，还可以降低污水生物脱氮系统剩余污泥产量的强化污水厂污泥减量 及低碳耗脱氮的处理装置和方法。
为实现上述目的，本发明提供一种强化污水厂污泥减量及低碳耗脱 氮的处理装置，包括原水池、A/O硝化反应器、二沉池、中间水池与储 泥池，所述A/O硝化反应器的排放端与所述二沉池的注入端连接，所述 二沉池的排泥端分别与所述A/O硝化反应器以及所述储泥池的注泥端连 接，还包括厌氧发酵同步低碳脱氮反应器，所述厌氧发酵同步低碳脱氮 反应器的注入端分别与所述中间水池的出水端以及所述储泥池的排泥端 连接，所述原水池的出水端与所述A/O硝化反应器的注水端连接，所述 二沉池的出水端与所述中间水池的注水端连接。
在所述A/O硝化反应器中设置有相连通的缺氧区格室与好氧区格 室，所述缺氧区格室设置在所述好氧区格室的前端，在所述缺氧区格室 中设置有搅拌装置，在所述好氧区格室中设置有曝气系统。
所述A/O硝化反应器的出水端通过A/O出水管连接所述二沉池的注 水端，所述二沉池的排泥端通过污泥回流泵以及剩余污泥泵分别与所述 A/O硝化反应器的注入端以及所述储泥池的注泥端连接，所述二沉池的 出水端通过二沉池出水管与所述中间水池的注入端连接。
所述中间水池的出水端通过进水泵与所述厌氧发酵同步低碳脱氮反 应器的注水端连接，所述中间水池通过进水泵将硝化液注入所述厌氧发 酵同步低碳脱氮反应器中。
所述储泥池的排泥端通过进泥泵与所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应 器的注泥端连接，所述储泥池通过进泥泵将剩余污泥注入所述厌氧发酵 同步低碳脱氮反应器中。
在所述厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的顶部与底部分别设置有三相 分离器与布水装置，所述三相分离器通过出水管与出水池连接，在所述 厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的下端还设有排泥阀，在所述厌氧发酵同 步低碳脱氮反应器的外侧还设内回流泵。
本发明同时还提供一种强化污水厂污泥减量及低碳耗脱氮的处理方 法，包括以下步骤：
(1)向原水池与储泥池中分别注满高氨氮浓度污水与剩余污泥;
(2)将高氨氮浓度污水与接种污泥混合形成混合液，并注入A/O 硝化反应器中进行短程硝化处理;
(3)硝化液经中间水池注入厌氧发酵同步低碳脱氮反应器中;
(4)在厌氧发酵同步低碳脱氮反应器中对硝化液与通过储泥池注入 的剩余污泥进行厌氧氨氧化、反硝化和污泥发酵的三重耦合处理;
(5)处理后出水与污泥分别通过出水管与排泥阀排出。
在步骤(2)中，根据氨氧化率及短程积累率控制气体流量调节阀以 调节A/O硝化反应器中好氧段的溶解氧浓度，根据A/O硝化反应器中 MLSS浓度控制污泥回流泵以调节污泥回流比，根据A/O硝化反应器污 泥龄要求调节剩余污泥泵以控制A/O硝化系统的排泥量。
在步骤(4)中还包括厌氧发酵同步低碳脱氮反应器启动与驯化过程 的三个子步骤：
(4.1)启动初期厌氧发酵同步低碳脱氮反应器的进水采用NH4+-N∶ NO2-N为1∶1.3的人工配水，并采用逐次增大氮负荷的方法完成对厌氧发 酵同步低碳脱氮反应器的厌氧氨氧化驯化处理;
(4.2)当系统厌氧氨氧化去除氮负荷达到预期值时，增加人工配水 中NO2-N比例至NH4+-N∶NO2-N为1∶1.9，并将一定量的NO3--N投入厌 氧发酵同步低碳脱氮反应器中，同时投加葡萄糖作为反硝化碳源，以实 现厌氧氨氧化和反硝化的耦合;
(4.3)逐渐减低进水中葡萄糖的比重，增加剩余污泥的投入量，以 剩余污泥取代葡萄糖作为反硝化的碳源，以实现厌氧氨氧化、反硝化和 污泥发酵的三重耦合。
在步骤(4)中，根据厌氧发酵同步低碳脱氮反应器内上升流速控制 内回流泵，以调节内回流比，根据出水的中硝酸盐和亚硝酸盐浓度调节 进泥泵及排泥阀，以调整厌氧发酵同步低碳脱氮反应器内的污泥龄。
本发明的技术原理如下：
污水首先进入A/O硝化反应器，通过A/O系统实现对污水中氨氮的 短程硝化;硝化液进入厌氧发酵同步低碳脱氮系统，该系统一方面利用 厌氧氨氧化菌的自养脱氮能力，将来自A/O系统的氨氮和亚硝以及污泥 发酵过程中释放的氨氮去除，另一方面，通过反硝化菌的作用，利用污 泥发酵所产生的碳源，将来自A/O系统的剩余亚硝氮和硝氮以及厌氧氨 氧化过程中产生的硝氮，以反硝化的形式去除;从而实现整个系统的低 碳脱氮，同时降低了系统剩余污泥产量。本发明的关键在于，通过A/O 硝化反应系统中氨氧化率和短程积累率的调控，保证厌氧发酵同步低碳 脱氮系统中亚硝的比例充足或过甚，以确保整个系统中氨氮的厌氧氨氧 化去除，也因此，厌氧发酵同步低碳脱氮系统中厌氧氨氧化功能的维持 也是技术实施的关键。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、通过将短程硝化、自养脱氮及剩余污泥内碳源反硝化相结合，实 现真正意义上的低碳耗污水生物脱氮，达到节省污水脱氮碳源投加和处 理成本的目的;
2、能够完成对污水生物脱氮系统自身剩余污泥的减量化处理;
3、通过厌氧氨氧化、反硝化和污泥水解发酵的同步耦合，大大提高 了污水污泥处理效率，节省处理成本和占地面积。
