公布日：2022.12.09
申请日：2022.10.25
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种在AOA连续流系统中实现污水深度脱氮同步污泥减量的装置及方法。包括连续流AOA反应器，所述连续流AOA反应器包括依次连接的厌氧区、好氧区、缺氧区和厌氧氨氧化反应区；厌氧区通过进水管与水箱连接，厌氧区的底部通过污泥回流管与二沉池连接，厌氧区的底部通过超越管与厌氧氨氧化反应区连接；二沉池的出泥口通过进泥管与污泥发酵罐连接，污泥发酵液储存箱通过进液管与缺氧区连接。本发明提供的技术方案通过将污泥发酵与AOA系统结合的策略，在强化生物深度脱氮过程的同时充分利用了剩余污泥中的碳源，实现污泥减量，减少环境污染。
权利要求书
1.一种在AOA连续流系统中实现污水深度脱氮同步污泥减量的装置，其特征在于，包括连续流AOA反应器，所述连续流AOA反应器包括依次连接的厌氧区(2)、好氧区(3)、缺氧区(4)和厌氧氨氧化反应区(5)；所述厌氧区(2)的入水口通过进水管与水箱(1)连接，所述厌氧区(2)的底部通过污泥回流管与二沉池(6)连接，所述厌氧区(2)的底部通过超越管与所述厌氧氨氧化反应区(5)连接；所述二沉池(6)的出泥口通过进泥管与污泥发酵系统连接，所述污泥发酵系统包括污泥发酵罐(7)和污泥发酵液储存箱(8)，所述污泥发酵罐(7)的进泥口通过管道与所述二沉池(6)连接，所述污泥发酵罐(7)的出泥口通过管道与所述污泥发酵液储存箱(8)连接，所述污泥发酵液储存箱(8)的出液口通过进液管与所述缺氧区(4)连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述厌氧区(2)、所述好氧区(3)、所述缺氧区(4)和所述厌氧氨氧化反应区(5)通过连接孔依次连通，所述连接孔上下错位排列，所述厌氧区(2)、所述好氧区(3)、所述缺氧区(4)和所述厌氧氨氧化反应区(5)的体积比为1:3:2:1。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述好氧区(3)底部设有曝气盘(17)，所述曝气盘(17)通过曝气管与鼓风机(16)连接，所述管道上设有转子流量计(15)；所述缺氧区(4)内部设有空心环填料(18)；所述厌氧氨氧化反应区(5)内设有已接种厌氧氨氧化菌的悬挂式聚氨酯海绵填料(22)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述污泥发酵罐(7)的顶部设有排气口(20)和加药口(21)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缺氧区(4)、所述厌氧氨氧化反应区(5)和所述污泥发酵罐(7)内部均设有搅拌桨，所述搅拌桨的顶端均连接有搅拌器(9)。
6.采用权利要求1-5任一所述的装置实现污水深度脱氮同步污泥减量的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)系统启动阶段系统水力停留时间为18-19h，污泥龄为10-15d，所述好氧区(3)的DO为2.0-4.0mg/L；在所述缺氧区(4)内设置空心环填料(18)，搅拌使空心环填料(18)处于流化状态以加快挂膜速度；在所述厌氧氨氧化反应区(5)内设置悬挂式聚氨酯海绵填料(22)，调节水温稳定在28-32℃；所述厌氧区(2)、所述好氧区(3)和所述缺氧区(4)的污泥浓度控制在3000-5000mg/L；所述二沉池(6)的污泥回流比为100％；所述厌氧区(2)超越流量比为50％；所述水箱(1)加入人工配水，待出水各指标稳定后，逐渐增加生活污水量至全部为生活污水，连续运行后出水水质NH4+-N为5.0-8.0mg/L、NO3--N为3.0-5.0mg/L、COD为30.0-40.0mg/L，则系统启动完成；(2)稳定运行阶段所述二沉池(6)内除回流至所述厌氧区(2)外的污泥通过进泥泵(13)进入所述污泥发酵罐(7)中，向所述污泥发酵罐(7)中加入NaOH溶液，pH值为9.5-10.5，投加周期为2次/d，发酵温度为28-32℃，测得VFAs与SCOD的比值≥40％时，则污泥发酵系统启动完成；所述污泥发酵罐(7)产生的污泥发酵混合物经离心处理后，上清液储存在所述污泥发酵液储存箱(8)中备用，通过进液泵(14)进入所述缺氧区(4)内，当系统出水水质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时，则系统稳定运行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的人工配水组成为：NH4Cl为190.8mg/L、葡萄糖为188.7mg/L、KH2PO4为22.0mg/L、NaHCO3为800.0mg/L、CaCl2为15.0mg/L、MgSO4•7H2O为20.0mg/L。
8.根据权利求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述鼓风机(16)额定排气量为100L/h；所述转子流量计(15)额定量程为3L/min；所述缺氧区(4)的搅拌器转速为90-100rpm，所述厌氧氨氧化反应区(5)的搅拌器转速为60-70rpm；所述缺氧区(4)内空心环填料(18)的填充比为20％-30％、孔隙率为85-90％、比表面积为300-500m2/m3、密度为800-1000kg/m3；所述厌氧氨氧化反应区(5)内悬挂式聚氨酯海绵填料(22)的填充比为15-20％、孔隙率为90-95％、比表面积为15000-18000m2/m3、堆密度为18-20kg/m3。
9.根据权利求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中NaOH溶液的浓度为3.5-4.0mol/L，NaOH溶液加入量与污泥发酵混合物体积的比例为3:1000-3.5:1000。
10.根据权利求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述二沉池(6)的污泥进入所述污泥发酵罐(7)时控制所述污泥发酵罐(7)内的污泥浓度为8000-10000mg/L；所述污泥发酵液储存箱(8)内的液体进入所述缺氧区(4)的进液体积比为3％-5％，投加频率为2次/d。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种在AOA连续流系统中实现污水深度脱氮同步污泥减量的装置，该装置能够在提高脱氮效率的同时减少污泥的排放量，降低污泥处理难度，更加环保。本发明还提供了采用该装置实现污水深度脱氮同步污泥减量的方法，该方法简单易操作。
本发明提供一种在AOA连续流系统中实现污水深度脱氮同步污泥减量的装置，包括连续流AOA反应器，所述连续流AOA反应器包括依次连接的厌氧区、好氧区、缺氧区和厌氧氨氧化反应区；
所述厌氧区的入水口通过进水管与水箱连接，所述厌氧区的底部通过污泥回流管与二沉池连接，所述厌氧区的底部通过超越管与所述厌氧氨氧化反应区连接；
所述二沉池的出泥口通过进泥管与污泥发酵系统连接，所述污泥发酵系统包括污泥发酵罐和污泥发酵液储存箱，所述污泥发酵罐的进泥口通过管道与所述二沉池连接，所述污泥发酵罐的出泥口通过管道与所述污泥发酵液储存箱连接，所述污泥发酵液储存箱的出液口通过进液管与所述缺氧区连接。
进一步地，所述厌氧区、所述好氧区、所述缺氧区和所述厌氧氨氧化反应区通过连接孔依次连通，所述连接孔上下错位排列，所述厌氧区、所述好氧区、所述缺氧区和所述厌氧氨氧化反应区的体积比为1:3:2:1。
进一步地，所述好氧区底部设有曝气盘，所述曝气盘通过曝气管与鼓风机连接，所述管道上设有转子流量计；所述缺氧区内部设有空心环填料；所述厌氧氨氧化反应区内设有已接种厌氧氨氧化菌的悬挂式聚氨酯海绵填料。
进一步地，所述污泥发酵罐的顶部设有排气口和加药口。
进一步地，所述缺氧区、所述厌氧氨氧化反应区和所述污泥发酵罐内部均设有搅拌桨，所述搅拌桨的顶端均连接有搅拌器。
本发明提供的一种采用上述装置实现污水深度脱氮同步污泥减量的方法，包括以下步骤：
(1)系统启动阶段
系统水力停留时间为18-19h，污泥龄为10-15d，所述好氧区DO为2.0-4.0mg/L；在所述缺氧区内置设空心环填料，搅拌使空心环填料处于流化状态以加快挂膜速度；在所述厌氧氨氧化反应区内设置悬挂式聚氨酯海绵填料，调节水温稳定在28-32℃；
所述厌氧区、所述好氧区和所述缺氧区的污泥浓度控制在3000-5000mg/L；所述二沉池的污泥回流比为100％；所述厌氧区超越流量比为50％；
所述水箱加入人工配水，待出水各指标稳定后，逐渐增加生活污水量至全部为生活污水，连续运行后出水水质NH4+-N为5.0-8.0mg/L、NO3--N为3.0-5.0mg/L、COD为30.0-40.0mg/L，则系统启动完成；
(2)稳定运行阶段
所述二沉池内除回流至所述厌氧区外的污泥通过进泥泵进入所述污泥发酵罐中，向所述污泥发酵罐中加入NaOH溶液，pH值为9.5-10.5，投加周期为2次/d，发酵温度为28-32℃，测得VFAs与SCOD的比值≥40％时，则污泥发酵系统启动完成；
所述污泥发酵罐产生的污泥发酵混合物经离心处理后，上清液储存在所述污泥发酵液储存箱中备用，通过进液泵进入所述缺氧区内，当系统出水水质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时，则系统稳定运行。
进一步地，所述步骤(1)中的人工配水组成为：NH4Cl为190.8mg/L、葡萄糖为188.7mg/L、KH2PO4为22.0mg/L、NaHCO3为800.0mg/L、CaCl2为15.0mg/L、MgSO4•7H2O为20.0mg/L。
进一步地，所述步骤(1)中所述鼓风机额定排气量为100L/h；所述转子流量计额定量程为3L/min；所述缺氧区的搅拌器转速为90-100rpm，所述厌氧氨氧化反应区的搅拌器转速为60-70rpm；
所述缺氧区内空心环填料的填充比为20％-30％、孔隙率为85-90％、比表面积为300-500m2/m3、密度为800-1000kg/m3；
所述厌氧氨氧化反应区内悬挂式聚氨酯海绵填料的填充比为15-20％、孔隙率为90-95％、比表面积为15000-18000m2/m3、堆密度为18-20kg/m3。
进一步地，所述步骤(2)中NaOH溶液的浓度为3.5-4.0mol/L，NaOH溶液加入量与污泥发酵混合物体积的比例为3:1000-3.5:1000。
进一步地，所述步骤(2)中所述步骤中所述二沉池的污泥进入所述污泥发酵罐时控制所述污泥发酵罐内的污泥浓度为8000-10000mg/L；
所述污泥发酵液储存箱内的液体进入所述缺氧区的进液体积比为3％-5％，投加频率为2次/d。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的技术方案通过将污泥发酵系统与AOA系统结合的策略，在强化生物深度脱氮过程的同时充分利用了剩余污泥中的碳源，实现污泥减量。
(2)本发明提供的技术方案通过设置的连续流AOA反应器，能够强化污泥内碳源的利用率，在节省外碳源的同时，也能降低好氧区的曝气量，通过前置的厌氧区能够增强系统的耐冲击负荷，提高稳定性，设置的缺氧区及厌氧氨氧化反应区能够有效持留微生物，形成生物膜，强化生物脱氮的同时也能减少剩余污泥的产量。
(3)本发明提供的技术方案通过设置的污泥发酵液储存箱与缺氧区连接，利用污泥发酵液中的乙酸等挥发性脂肪酸作为缺氧区补充碳源，能够实现短程反硝化，为后续厌氧氨氧化提供底物NO2-的同时也能实现较高的脱氮效率；另外，设置的二沉池通过回流管与厌氧区连接，利用系统内自身产生的剩余污泥进行厌氧发酵能够实现同步污泥减量。
(4)本发明提供的技术方案通过在厌氧区与厌氧氨氮话反应之间设置超越管，一方面能够在一定程度上减少好氧区曝气对原水中碳源的过度消耗，另一方面也能够补充厌氧氨氧化的底物NH4+；同时，原水中的有机物也能用于厌氧氨氧化反应区的反硝化过程，进一步提高脱氮效率。
(5)本发明提供的实现污水深度脱氮同步污泥减量的方法，流程简单且容易控制，处理效率高，出水水质好，脱氮效率高，能够减少污泥产生量，减少环境污染。
（发明人：刘晓静;夏杨;张云富;张翀;李峰;马鑫垚）
