專利名稱：低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種污水生物處理技術(shù)，具體是通過聚磷菌將污水中的磷去除， 通過短程硝化+厭氧氨氧化技術(shù)將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣，從而達(dá)到自養(yǎng)生物脫氮的目 的。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有城市污水廠都是利用傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝，對碳源有一定的需求，因為厭 氧釋磷過程需要有機碳源，反硝化脫氮過程也需要有機碳源，但是有的城市污水卻為低碳 水質(zhì)，即所含有機碳源不能滿足傳統(tǒng)生物脫氮除磷的需求。國家為了控制水體富營養(yǎng)化，不 斷提高污水氮磷排放標(biāo)準(zhǔn)，這就造成有些水廠為了達(dá)標(biāo)排放，不得不投加外碳源，如工業(yè)酒 精等，在提高水廠運行費用的同時，也增加了污泥產(chǎn)量，增加了處理過程中二氧化碳的產(chǎn)生 量，不符合低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的宗旨。短程硝化+厭氧氨氧化技術(shù)的出現(xiàn)使得生物脫氮無需有機碳源，適合低碳高氨氮 廢水的處理，且在污泥消化液處理方面已經(jīng)有工程應(yīng)用實例的出現(xiàn)，但至今未見該技術(shù)在 城市污水廠的應(yīng)用。短程硝化+厭氧氨氧化技術(shù)若能在城市污水處理中的到應(yīng)用，則能減 少污水處理廠曝氣所消耗的能耗，降低污泥處理所需的費用，減少污水處理過程中的溫室 氣體的排放。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是提出一種低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮的裝置。本實用新型的技術(shù)方案為提供了一種低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮的 裝置，設(shè)有原水水箱1、生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2、二沉池3、中間水箱4和厭氧氨氧化 UASB反應(yīng)器5 ；所述原水箱1為一敞口箱體，設(shè)有溢流管1. 1和放空管1. 2 ；原水箱1通過 進(jìn)水泵2. 1與進(jìn)水閥2. 2相連接；所述生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向 上下交錯設(shè)置過流孔連接各個格室，前端為厭氧區(qū)格室，設(shè)有攪拌器2. 8，隨后是缺氧區(qū)格 室，也設(shè)有攪拌器2. 7，最后是好氧區(qū)格室，其底部設(shè)有曝氣頭2.5 ；空壓機2. 10通過氣體流 量計2. 9、氣量調(diào)節(jié)閥2. 6與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭2. 5連接；缺氧區(qū)格室通過內(nèi)回流泵 2. 3與進(jìn)水閥2. 2連接；缺氧區(qū)格室通過污泥回流泵2. 4與二沉池污泥回流閥3. 1連接；生 物除磷半短程硝化反應(yīng)器2通過二沉池連接管3. 3與城市污水二沉池3連接；所述二沉池3為中間進(jìn)水的輻流式沉淀池，通過二沉池出水管3. 4與中間水箱4 相連接；所述中間水箱4為一敞口箱體，設(shè)有中間水箱溢流管4. 1和中間水箱放空管4. 2 ； 中間水箱4通過UASB反應(yīng)器進(jìn)水泵5. 1與UASB反應(yīng)器進(jìn)水閥5. 2相連接；所述厭氧氨氧化反應(yīng)器5為一 UASB反應(yīng)器，底部設(shè)有UASB反應(yīng)器進(jìn)水閥5. 2和 UASB反應(yīng)器排泥閥5. 3，從下往上等間距依次設(shè)置數(shù)個UASB反應(yīng)器取樣閥5. 4，上部設(shè)有三相分離器5. 5、UASB反應(yīng)器出水管5. 6與UASB反應(yīng)器出氣管閥5. 7。利用本實用新型提供的低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮裝置處理城市污 水的方法，包括以下步驟1)將取自城市污水廠曝氣池的活性污泥投加到生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2 和二沉池3，接種污泥后使活性污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L ；將城市污水加入原水 箱1，啟動進(jìn)水泵2. 1，通過進(jìn)水閥2. 2進(jìn)入生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2 ；啟動厭氧區(qū)攪 拌器2. 8、缺氧區(qū)攪拌器2. 7、空壓機2. 10，調(diào)節(jié)氣量調(diào)節(jié)閥2. 6使得好氧區(qū)溶解氧DO為 0. 3-0. 8mg/L ；啟動污泥回流泵2. 4和內(nèi)回流泵2. 3，污泥回流比為50% -100%，內(nèi)回流比 為 100% -300% ；2)將具有良好活性的厭氧氨氧化顆粒污泥投加至厭氧氨氧化反應(yīng)器5中，接種污 泥量占厭氧氨氧化反應(yīng)器5總體積的1/4-1/3 ；水力停留時間HRT為0. l-3h ；3)生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2污泥齡SRT控制為6-15d ；厭氧區(qū)水力停留時間 為0. 5-1. 5h，缺氧區(qū)水力停留時間為0. 5-1. 5h，好氧區(qū)水力停留時間為1- ；4)通過調(diào)整生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2好氧區(qū)的DO(在0. 3-0. 8mg/L范圍內(nèi))， 使好氧區(qū)出水NOrN/NHl-N為1. 2-1. 4 ；當(dāng)N(VN/NH:-N>1.4時，通過減少曝氣量來降低 DO,當(dāng)N0〗-N/NH:-N<1.2時，增加曝氣量來提高DO ；技術(shù)原理低碳城市污水進(jìn)入生物除磷半短程硝化反應(yīng)器厭氧區(qū)發(fā)生厭氧釋磷作用，而后進(jìn) 入缺氧區(qū)利用回流污泥中的亞硝酸鹽氮進(jìn)行缺氧吸磷，隨后進(jìn)入好氧區(qū)發(fā)生好氧吸磷和 短程硝化，通過調(diào)整溶解氧濃度控制出水ΝΟ〗-Ν/ΝΗ:-Ν為1.2-1. 4，而后進(jìn)入?yún)捬醢毖趸?UASB反應(yīng)器，發(fā)生厭氧氨氧化作用將氨氮和亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮氣。技術(shù)的關(guān)鍵是通過控 制溶解氧濃度為0. 3-0. 8mg/L,同時結(jié)合污泥齡SRT的控制，實現(xiàn)氨氧化菌(AOB)的增長速 率大于亞硝酸鹽氮氧化菌(NOB)的增長速率，從而實現(xiàn)對NOB淘洗，實現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化。本實用新型低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮裝置，與現(xiàn)有A2O生物脫氮除 磷工藝相比具有以下優(yōu)勢1)半短程硝化，即僅有部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，在短程硝化節(jié)省曝氣量的基 礎(chǔ)上，進(jìn)一步節(jié)省曝氣量，從而減少更多的能耗；2)厭氧氨氧化代替反硝化作用，而厭氧氨氧化菌為自養(yǎng)菌無需有機碳源，因此可 節(jié)省外碳源的投加，降低運行費用，同時還可以減少二氧化碳溫室氣體的排放；3)厭氧氨氧化菌為自養(yǎng)菌，增殖速率慢因此產(chǎn)泥量少，進(jìn)而降低了污泥處置費 用；4)厭氧氨氧化菌與反硝化菌相比，可實現(xiàn)的TN去除容積負(fù)荷更高，可大幅度減少 占地面積；5)污泥回流至缺氧區(qū)，使得污泥中攜帶的亞硝酸鹽氮被反硝化聚磷菌所利用，強 化反硝化聚磷菌的增長，從而降低亞硝酸鹽對厭氧釋磷和好氧吸磷的影響，有利于提高生 物除磷的穩(wěn)定性。

圖1為本實用新型低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]圖中，1為原水水箱；2為生物除磷半短程硝化反應(yīng)器；3為二沉池；4為中間水箱； 5為厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器；1. 1為原水水箱溢流管；1. 2為原水水箱放空管；2. 1為進(jìn)水 泵；2. 2為進(jìn)水閥；2. 3為內(nèi)回流泵；2. 4為污泥回流泵；2. 5為曝氣頭；2. 6為氣量調(diào)節(jié)閥； 2. 7為缺氧區(qū)攪拌器；2. 8為厭氧區(qū)攪拌器；2. 9為氣體流量計；2. 10為空壓機；3. 1為二沉 池污泥回流閥；3. 2為剩余污泥排放閥；3. 3為二沉池連接管；3. 4為二沉池出水管；3. 5為 生物除磷半短程硝化反應(yīng)器出水閥；4. 1為中間水箱溢流管；4. 2為中間水箱放空管；5. 1 為UASB反應(yīng)器進(jìn)水泵；5. 2為UASB反應(yīng)器進(jìn)水閥；5. 3為UASB反應(yīng)器排泥閥；5. 4為UASB 反應(yīng)器取樣閥；5. 5為三相分離器；5. 6為UASB反應(yīng)器出水管；5. 7為UASB反應(yīng)器出氣管 閥。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明如圖1所示，低碳城市污水 生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮裝置設(shè)有原水水箱1、生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2、二沉池3、中 間水箱4和厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器5 ；所述原水箱1為一敞口箱體，設(shè)有溢流管1. 1和放 空管1. 2 ；原水箱1通過進(jìn)水泵2. 1與進(jìn)水閥2. 2相連接；所述生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向 上下交錯設(shè)置過流孔連接各個格室，前端為厭氧區(qū)格室，設(shè)有攪拌器2. 8，隨后是缺氧區(qū)格 室，也設(shè)有攪拌器2. 7，最后是好氧區(qū)格室，其底部設(shè)有曝氣頭2. 5 ；空壓機2. 10通過氣體流 量計2. 9、氣量調(diào)節(jié)閥2. 6與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭2. 5連接；缺氧區(qū)格室通過內(nèi)回流泵 2. 3與進(jìn)水閥2. 2連接；缺氧區(qū)格室通過污泥回流泵2. 4與二沉池污泥回流閥3. 1連接；生 物除磷半短程硝化反應(yīng)器2通過二沉池連接管3. 3與城市污水二沉池3連接；所述二沉池3為中間進(jìn)水的輻流式沉淀池，通過出水管3. 4與中間水箱4相連接；所述中間水箱4為一敞口箱體，設(shè)有溢流管4. 1和放空管4. 2 ；中間水箱4通過 UASB進(jìn)水泵5. 1與厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水閥5. 2相連接；所述厭氧氨氧化反應(yīng)器5為一 UASB反應(yīng)器，底部設(shè)有污泥回流管閥5. 2和排泥管 閥5. 3，從下往上等間距依次設(shè)置數(shù)個取樣閥5. 4，上部設(shè)有三相分離器5. 5、出水管5. 6與 出氣管閥5.7 ；具體試驗用水取自北京高碑店城市污水廠初沉池出水，具體水質(zhì)指標(biāo)如下C0D 為 112-205mg/L，NH:-N為 45_62mg/L，NOi-N<lmg/L，NOj-N<lmg/L; SS 為 60_138mg/L ；TP 為3. 5-8. Omg/L ；堿度為250_400mg/L ；pH為7. 00-7. 60。試驗系統(tǒng)如圖1所示，生物除磷半 短程硝化反應(yīng)器有效容積為25L，反應(yīng)器尺寸為LXBXH= 50X 10X60cm，平均分為5個格 室，格室間隔板由上下交錯的小孔連接。具體運行操作如下1)將取自城市污水廠曝氣池的活性污泥投加到生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2 和二沉池3，接種污泥后使活性污泥濃度MLSS為3000-4000mg/L ；將城市污水加入原水 箱1，啟動進(jìn)水泵2. 1，通過進(jìn)水閥2. 2進(jìn)入生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2 ；啟動厭氧區(qū)攪 拌器2. 8、缺氧區(qū)攪拌器2. 7、空壓機2. 10，調(diào)節(jié)氣量調(diào)節(jié)閥2. 6使得好氧區(qū)溶解氧DO為 0. 3-0. 8mg/L ；啟動污泥回流泵2. 4和內(nèi)回流泵2. 3，污泥回流比為50% -100%，內(nèi)回流比 為 100% -300% ；[0033]2)將具有良好活性的厭氧氨氧化顆粒污泥投加至厭氧氨氧化反應(yīng)器5中，接種污 泥量占厭氧氨氧化反應(yīng)器5總體積的1/4-1/3 ；水力停留時間HRT為0. l-3h ；3)生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2污泥齡SRT控制為6_15d ；厭氧區(qū)水力停留時間 為0. 5-1. 5h，缺氧區(qū)水力停留時間為0. 5-1. 5h，好氧區(qū)水力停留時間為1- ；4)通過調(diào)整生物除磷半短程硝化反應(yīng)器2好氧區(qū)的DO(在0. 3-0. 8mg/L范圍內(nèi))， 使好氧區(qū)出水NOrN/ NHl-N為1. 2-1. 4 ；當(dāng)NOrN/NHl-N >1.4時，通過減少曝氣量來降低 D0，當(dāng)NOrN/NHl-N <1.2時，增加曝氣量來提高DO ；試驗結(jié)果表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，生物除磷半短程硝化反應(yīng)器出水COD < 35mg/L, NO^-N/NH -N為1. 2-1. 4，TP < lmg/L,亞硝酸鹽積累率大于75% ；厭氧氨氧化反應(yīng)器出水 TN 為 8-14mg/L。
權(quán)利要求1. 一種低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮的裝置，其特征在于設(shè)有原水水箱 (1)、生物除磷半短程硝化反應(yīng)器O)、二沉池(3)、中間水箱(4)和厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器 (5)；所述原水箱(1)為一敞口箱體，設(shè)有溢流管(1. 1)和放空管(1. 2)；原水箱(1)通過進(jìn) 水泵(2. 1)與進(jìn)水閥(2. 2)相連接；所述生物除磷半短程硝化反應(yīng)器O)為一敞口池體，分為數(shù)個格室，按照水流方向上 下交錯設(shè)置過流孔連接各個格室，前端為厭氧區(qū)格室，設(shè)有攪拌器(2. 8)，隨后是缺氧區(qū)格 室，也設(shè)有攪拌器(2. 7)，最后是好氧區(qū)格室，其底部設(shè)有曝氣頭(2. 5)；空壓機(2. 10)通過 氣體流量計(2. 9)、氣量調(diào)節(jié)閥(2. 6)與設(shè)在反應(yīng)器底部的曝氣頭(2. 5)連接；缺氧區(qū)格室 通過內(nèi)回流泵(2. 3)與進(jìn)水閥(2. 2)連接；缺氧區(qū)格室通過污泥回流泵(2. 4)與二沉池污 泥回流閥(3. 1)連接；生物除磷半短程硝化反應(yīng)器( 通過二沉池連接管(3. 3)與城市污 水二沉池( 連接；所述二沉池C3)為中間進(jìn)水的輻流式沉淀池，通過二沉池出水管(3. 4)與中間水箱(4) 相連接；所述中間水箱為一敞口箱體，設(shè)有中間水箱溢流管(4. 1)和中間水箱放空管 (4. 2)；中間水箱(4)通過UASB反應(yīng)器進(jìn)水泵(5. 1)與UASB反應(yīng)器進(jìn)水閥(5. 2)相連接； 所述厭氧氨氧化反應(yīng)器( 為一 UASB反應(yīng)器，底部設(shè)有UASB反應(yīng)器進(jìn)水閥(5. 2)和 UASB反應(yīng)器排泥閥(5.幻，從下往上等間距依次設(shè)置數(shù)個UASB反應(yīng)器取樣閥(5. 4)，上部設(shè) 有三相分離器(5. 5), UASB反應(yīng)器出水管(5. 6)與UASB反應(yīng)器出氣管閥(5. 7)。
專利摘要本實用新型公開了一種低碳城市污水生物除磷與自養(yǎng)生物脫氮的裝置。所述裝置包括原水水箱、生物除磷與半短程硝化反應(yīng)器、二沉池、中間水箱、厭氧氨氧化反應(yīng)器；所述生物除磷與半短程硝化反應(yīng)器為不含消化液內(nèi)回流的UCT反應(yīng)器；所述二沉池為輻流式沉淀池；所述厭氧氨氧化反應(yīng)器為UASB反應(yīng)器；所述方法為城市污水進(jìn)入生物除磷與半短程硝化反應(yīng)器厭氧區(qū)發(fā)生釋磷作用，缺氧區(qū)發(fā)生反硝化吸磷作用，好氧區(qū)發(fā)生好氧吸磷和半短程硝化作用，含有氨氮和亞硝酸鹽氮的混合液經(jīng)二沉池泥水分離后，進(jìn)入?yún)捬醢毖趸疷ASB反應(yīng)器，通過厭氧氨氧化作用達(dá)到自養(yǎng)生物脫氮的目的。此方法利用可減少工藝曝氣量，降低能耗；節(jié)省碳源，適合處理低碳污水。
文檔編號C02F9/14GK201923926SQ201120006480
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者張樹軍, 彭永臻, 王俊敏, 王淑瑩, 馬斌 申請人:彭永臻