申请日2019.08.22
公开(公告)日2019.10.29
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种通过连续流内源短程反硝化从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的装置和方法，采用AOA连续流工艺并将厌氧区部分泥水混合物直接超越至缺氧区，通过调控城市污水进水流量与超越泥水混合物流量的比值，实现出水中氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度比稳定在1:1.32;GAOs内源反硝化过程只进行到亚硝酸盐阶段，节省有机碳源需求，好氧吸磷、反硝化除磷与内源短程反硝化耦合作用，实现无外加碳源条件下城市污水除磷、除碳和稳定亚硝积累，为厌氧氨氧化过程提供稳定的氨氮和亚硝酸盐氮反应基质，解决了短程硝化过程亚硝酸盐积累率不易稳定维持的问题，为城市污水主流厌氧氨氧化工艺的实际工程应用提供新的思路。
权利要求书
1.一种通过连续流内源短程反硝化从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的装置，其特征在于主体结构包括原水水箱、进水泵、厌氧区、好氧区、缺氧区、搅拌器、曝气泵、气体流量计、曝气头、超越泵、回流泵、AOA连续流反应器和沉淀池;其中所述AOA连续流反应器上的厌氧区、好氧区和缺氧区通过隔板自左向右依次隔开;原水水箱通过进水泵与AOA连续流反应器上的厌氧区相连接;厌氧区通过超越泵与缺氧区相连接;缺氧区与沉淀池相连接;沉淀池通过回流泵与厌氧区相连接;厌氧区和缺氧区内均置有搅拌器;好氧区内置有曝气头，并且通过气体流量计与曝气泵相连接。
2.一种采用如权利要求1所述装置从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
1)城市污水由原水水箱通过进水泵进入AOA连续流反应器上的厌氧区，通过进水泵控制AOA连续流反应器水力停留时间为7-14h;通过AOA连续流反应器中的隔板，使厌氧区、好氧区与缺氧区的容积比为2:2:3;
2)在厌氧区，城市污水与通过回流泵回流的亚硝酸盐氮进行充分混合，并在反硝化菌、PAOs和GAOs的共同作用下，利用城市污水原水中含有的有机碳源进行外源反硝化脱氮、厌氧释磷和内碳源储存;通过调控超越泵使得33%-67%的泥水混合物进入缺氧区;
3)在好氧区，通过曝气泵和气体流量计控制溶解氧DO浓度为1-4mg/L，硝化细菌发生硝化反应，将城市污水原水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时PAOs发生吸磷反应，实现污水中磷的去除;
4)在缺氧区，PAOs和GAOs利用细胞内的内碳源进行反硝化除磷和内源短程反硝化，在实现超越泥水混合物中磷去除的同时，将好氧区硝化过程产生的硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮;控制城市污水进水流量与超越泥水混合物流量的比值为1.5-3，使出水氨氮与亚硝酸盐氮质量浓度比为1-1.5;
5)AOA连续流反应器运行过程中时需排泥，使反应器厌氧区活性污泥浓度为2000-4000mg/L。
说明书
一种通过连续流内源短程反硝化从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的装置和方法
技术领域:
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种通过连续流内源短程反硝化从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的装置和方法，适用于低碳城市生活污水、分散性农村生活污水处理工艺的升级改造等领域。
背景技术:
厌氧氨氧化技术，因其具有低能耗、低污泥产量和高氮去除率的巨大优势，已被广泛接受为最经济、可持续的生物脱氮工艺。目前，厌氧氨氧化已被成功应用于处理高氨氮废水(如垃圾渗滤液、污泥消化液和猪场废水)，但其在低氨氮城市污水处理中的应用仍受到诸多影响，其主要包括低进水基质氮浓度条件下的亚硝酸盐氮的不稳定积累，以及城市污水原水中可生物降解有机物对厌氧氨氧化细菌活性的抑制。
近年来，可将硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮的短程反硝化过程引起了人们的广泛关注，其可为厌氧氨氧化过程提供电子受体亚硝酸盐氮。与传统短程硝化过程相比，短程反硝化过程不受溶解氧浓度的影响，更容易实现稳定的亚硝积累;与全程反硝化过程相比，其能进一步节省有机碳源,而内源短程反硝化过程，较外源短程反硝化，则具有更大的优势。在城市污水内源短程反硝化系统中，聚磷菌和聚糖菌富集程度较高，可实现原水中有限的有机碳源的高效利用与储存，并将其用于好氧吸磷、反硝化除磷和内源短程反硝化，其解决了传统短程硝化工艺存在亚硝积累不稳定、氧耗高、能耗高、且容易造成原水中有机碳源浪费等问题。目前城市污水主流厌氧氨氧化工艺存在亚硝酸盐氮供给不稳定、脱氮不完全、且容易造成原水中有机碳源浪费等问题。因此，设计一种通过连续流内源短程反硝化从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的装置和方法，在城市污水AOA连续流工艺中实现内源短程反硝化和除磷过程，通过采用厌氧区部分泥水混合直接超越至缺氧区的方式，实现污水中有机物和磷酸盐的高效去除，同时保证出水中氨氮和亚硝酸盐浓度比维持在合适的范围内，可为厌氧氨氧化过程提供了稳定的基质氮来源，也为城市污水主流厌氧氨氧化工艺的升级改造提供新的思路。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种通过连续流内源短程反硝化从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的装置和方法，针对城市污水碳氮比低、氨氮浓度低的水质特点，结合反硝化除磷与内源短程反硝化等新型生物脱氮除磷技术，在充分利用原水中有机碳源的基础上，实现磷去除与亚硝积累，以为主流厌氧氨氧化工艺提供稳定的亚硝酸盐氮来源。
为了实现上述目的，本发明所述通过连续流内源短程反硝化从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的装置主体结构包括原水水箱、进水泵、厌氧区、好氧区、缺氧区、搅拌器、曝气泵、气体流量计、曝气头、超越泵、回流泵、AOA连续流反应器和沉淀池;其中所述AOA连续流反应器上的厌氧区、好氧区和缺氧区通过隔板自左向右依次隔开;原水水箱通过进水泵与AOA连续流反应器上的厌氧区相连接;厌氧区通过超越泵与缺氧区相连接;缺氧区与沉淀池相连接;沉淀池通过回流泵与厌氧区相连接;厌氧区和缺氧区内均置有搅拌器;好氧区内置有曝气头，并且通过气体流量计与曝气泵相连接。
本发明应用所述装置从城市污水中获得厌氧氨氧化基质的方法具体包括以下步骤：
1)城市污水由原水水箱通过进水泵进入AOA连续流反应器上的厌氧区，通过进水泵控制AOA连续流反应器水力停留时间为7-14h;通过AOA连续流反应器中的隔板，使厌氧区、好氧区与缺氧区的容积比为2:2:3;
2)在厌氧区，城市污水与通过回流泵回流的亚硝酸盐氮进行充分混合，并在反硝化菌、PAOs和GAOs的共同作用下，利用城市污水原水中含有的有机碳源进行外源反硝化脱氮、厌氧释磷和内碳源储存;通过调控超越泵使得33%-67%的泥水混合物进入缺氧区;
3)在好氧区，通过曝气泵和气体流量计控制溶解氧DO浓度为1-4mg/L，硝化细菌发生硝化反应，将城市污水原水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮，同时PAOs发生吸磷反应，实现污水中磷的去除;
4)在缺氧区，PAOs和GAOs利用细胞内的内碳源进行反硝化除磷和内源短程反硝化，在实现超越泥水混合物中磷去除的同时，将好氧区硝化过程产生的硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮;控制城市污水进水流量与超越泥水混合物流量的比值为1.5-3，使出水氨氮与亚硝酸盐氮质量浓度比为1-1.5;
5)AOA连续流反应器运行过程中时需排泥，使反应器厌氧区活性污泥浓度为2000-4000mg/L。
本发明与现有技术相比，通过在AOA连续流工艺中采用部分厌氧区泥水混合物超越至缺氧区的方式，以实现出水中含有稳定的氨氮和亚硝酸盐氮，且具有能耗低、工艺流程简单等特点，具体具有以下优点：一是采用AOA连续流工艺并将厌氧区部分泥水混合物直接超越至缺氧区，通过调控城市污水进水流量与超越泥水混合物流量的比值，可实现出水中氨氮和亚硝酸盐氮质量浓度比稳定在1:1.32左右;二是GAOs内源反硝化过程只进行到亚硝酸盐阶段，可节省有机碳源需求，适合用于处理低碳城市污水;三是好氧吸磷、反硝化除磷与内源短程反硝化耦合作用，实现无外加碳源条件下城市污水除磷、除碳和稳定亚硝积累，可为厌氧氨氧化过程提供稳定的氨氮和亚硝酸盐氮反应基质;四是解决了短程硝化过程亚硝酸盐积累率不易稳定维持的问题，为城市污水主流厌氧氨氧化工艺的实际工程应用提供新的思路。（发明人王晓霞;赵骥;于德爽;陈光辉）
