一種連續(xù)流低c/p污水的亞硝化-反硝化脫氮除磷裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于污廢水處理設備領域，具體涉及一種適于低C/Ρ污廢水實現(xiàn)連續(xù)流亞硝化-反硝化脫氮除磷的生物一體化同步脫氮除磷裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著環(huán)境污染加劇，水體富營養(yǎng)化、水資源危機問題的尖銳化及公共環(huán)境意識的增強，而氮磷元素是生命體的重要營養(yǎng)元素，但在水體中含量過高會引發(fā)富營養(yǎng)化問題，因此諸多地區(qū)對污水氮磷排放標準日益嚴格，如我國在2002年就已經(jīng)頒布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)，明確規(guī)定了較為嚴格的氮磷排放標準:NH4+_N ( 5mg/L、TN彡15mg/L、TP彡0.5mg/L (—級A標準)。為進一步提高污廢水的脫氮除磷效果，減輕環(huán)境壓力及對經(jīng)濟、社會的影響，研究開發(fā)經(jīng)濟高效穩(wěn)定的污廢水脫氮除磷新技術極其重要。
[0003]目前脫氮除磷方法中，生物方法以其運行成本低、二次污染小等優(yōu)點在世界范圍內得以廣泛應用，但是傳統(tǒng)脫氮除磷工藝，如A2/0、UCT、CASS、氧化溝等單一污泥懸浮生長系統(tǒng)，因其工藝簡單，氮、磷去除效果比較理想而得到廣泛應用，同時在同一系統(tǒng)中硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機負荷、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競爭，對進水中碳源要求較高，并且污泥齡、D0、硝酸鹽等均會影響水處理效果。我國許多城市尤其是南方地區(qū)生活污廢水的碳源含量相對較低，并且近年來對污廢水中的碳源進行能源化利用也在引起研究者的重視，因此開發(fā)一種碳源需求少、能耗低、運行簡捷、系統(tǒng)穩(wěn)定且處理效率高的脫氮除磷工藝具有重要意義。
[0004]近年來，污廢水工作者提出了反硝化除磷理論及相關工藝，為有效解決傳統(tǒng)脫氮除磷工藝中存在的矛盾提供了新的思路。國內外學者對反硝化除磷技術的研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)脫氮除磷系統(tǒng)存在一定數(shù)量的反硝化聚磷菌(DPAOs)，缺氧狀態(tài)下DPAOs可以利用硝酸鹽為電子受體實現(xiàn)同步的除磷脫氮。然而對以亞硝酸鹽為電子受體的短程反硝化除磷技術的研究還較少，但已有研究者發(fā)現(xiàn)其可行性。此外，基于反硝化除磷理論開發(fā)的A2N雙污泥反硝化除磷工藝，相對于A2/0、UCT、MUCT, BCFS, SBR等單污泥反硝化除磷系統(tǒng)，深受國內外污水處理研究者的重視，并已成為污水生物脫氮除磷領域研究的重點和熱點。SBR為基礎的間歇式運行反硝化除磷工藝由于運行復雜，能耗較高，生產(chǎn)規(guī)模小等原因不適合大型污廢水處理廠，連續(xù)流反硝化除磷工藝研究很有意義。但是反硝化除磷工藝通常存在出水氨氮濃度較高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以控制，尤其是連續(xù)流系統(tǒng)工藝流程冗長等。目前針對雙污泥A2N反硝化除磷脫氮工藝的弊端，根據(jù)多年的試驗研究進行了彌補或改進，但多數(shù)僅局限性的對一個弊端進行彌補，致使改進A2N工藝失去了 “雙污泥系統(tǒng)”、“一碳兩用”的最大優(yōu)勢，盡管彌補了氨氮出水濃度高和流程長等問題，卻引入新的問題。而關于反硝化除磷工藝穩(wěn)定運行的問題幾乎沒有很深入的研究，沒有很好的對策提出。
[0005]基于上述各方面，提出一種低碳源(低C/N、低C/Ρ)污廢水的新型可利用的連續(xù)流生物一體化脫氮除磷裝置和方法顯得尤為重要。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種針對低C/P比污廢水以亞硝化-反硝化脫氮除磷工藝為主體，經(jīng)濟高效，運行便捷，產(chǎn)泥量低，節(jié)約占地的連續(xù)流一體化脫氮除磷裝置，并提供一種污廢水同步脫氮除磷的方法。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]—種連續(xù)流低C/P污水的亞硝化-反硝化脫氮除磷裝置，主要由一個厭氧-好氧反應器和一個缺氧反-好氧反應器串聯(lián)組成，厭氧釋磷區(qū)(2)與好氧亞硝化區(qū)(3)、缺氧反硝化除磷區(qū)(4)與好氧強化脫氮除磷區(qū)(5)分別經(jīng)由第一膜組件(7)和第二膜組件(17)進行功能區(qū)隔離；一種連續(xù)流低C/P污水的亞硝化-反硝化脫氮除磷裝置由進水栗(I)供水通過厭氧釋磷區(qū)(2)的第一布水器(6)進水，經(jīng)由厭氧釋磷、好氧亞硝化后的出水通過好氧亞硝化區(qū)⑶的第一排水口(11)排水，隨后與厭氧釋磷區(qū)⑵中泥水混合液出口(12)的泥水混合液利用缺氧反硝化除磷區(qū)(4)的第二布水器(16)共同進水并進行反硝化釋磷，最后通過好氧強化脫氮除磷區(qū)(5)強化脫氮除磷效果后經(jīng)第二排水口(21)出水；缺氧反硝化除磷區(qū)(4)的污泥通過第二排泥口(22)利用污泥回流栗(23)將回流污泥通過厭氧釋磷區(qū)
(2)的污泥回流進口(13)回流；好氧亞硝化區(qū)(3)和好氧強化脫氮除磷區(qū)(5)利用曝氣栗(15)供氧；
[0009]厭氧-好氧反應器包括懸浮型生物厭氧釋磷區(qū)(2)和附著型生物好氧亞硝化區(qū)(3)，內置第一布水器(6)、第一膜組件(7)、第一布氣盤(8)、第一填料(9)、第一攪拌機
[10]、好氧亞硝化區(qū)(3)的排水口(11)、厭氧釋磷區(qū)(2)的泥水混合液出口(12)、厭氧釋磷區(qū)(2)的污泥回流進口(13)和厭氧-好氧反應器底部第一排泥口(14);
[0010]缺氧-好氧反應器包括懸浮型生物缺氧反硝化除磷區(qū)(4)和附著型生物好氧強化脫氮除磷區(qū)(5)，內置第二布水器(16)、第二膜組件(17)、第二布氣盤(18)、第二填料(19)、第二攪拌機(20)、好氧亞硝化區(qū)(3)的第二排水口(21)和缺氧-好氧反應器底部第二排泥口 (22);
[0011]膜組件為微濾膜(MF)，截留微生物，避免菌種流失和不同區(qū)域的菌群的混雜，強化反應區(qū)域內功能菌群優(yōu)勢；
[0012]生物填料為懸掛式的由柔性和半柔性填料形成的組合填料，填料單元直徑Φ 150mm,橫排和豎排的間距為150_，啟動及運行后其表面附著微生物種群。
[0013]使用上述連續(xù)流低C/P污水的亞硝化-反硝化脫氮除磷裝置實現(xiàn)經(jīng)濟高效的一體化生物脫氮除磷的方法，其特征包括以下步驟:
[0014]I)污廢水經(jīng)進水栗(I)進入?yún)捬?好氧反應器的懸浮型生物厭氧釋磷區(qū)(2)，啟動第一攪拌器(10)進行泥水混合，污泥中的微生物利用水中的營養(yǎng)元素維持生命活性，主要功能菌群進行碳源吸收、厭氧釋磷并儲存PHA在生物體內；
[0015]2)厭氧釋磷區(qū)(2)污泥濃度3000?5000mg/L，HRT為0.5?2.5h，經(jīng)污泥充分除碳釋磷后的出水分兩部分，第一部分出水是按進水量15?30%的比例將該區(qū)泥水混合物通過位于厭氧釋磷區(qū)(2)的泥水混合液出口(12)排出，然后與生物膜好氧亞硝化區(qū)(3)出水混合進入缺氧反硝化除磷區(qū)(4)進行反硝化同步脫氮除磷，第二部分的出水利用水流承托作用經(jīng)過第一膜組件(7)進行泥水分離，排水進入生物膜好氧亞硝化區(qū)(3)進行亞硝化；
[0016]3)生物膜好氧亞硝化區(qū)(3)填充第一填料(9)，微生物生長并附著在填料上，形成生物膜，底部第一布氣盤(8)供給生物膜好氧亞硝化區(qū)(3)曝氣需求，DO在0.6?1.1mg/L，HRTl?3h，以減少硝氮生成，可滿足微生物短程硝化，水溢流后通過第一排水口(11)排出；
[0017]4)生物膜好氧亞硝化區(qū)(3)中的優(yōu)勢菌屬亞硝化菌將進入亞硝化區(qū)的污水中氨氮轉化為亞硝氮，亞硝化液溢流出水進入缺氧反硝化除磷區(qū)(4)作為反硝化除磷底物，厭氧釋磷區(qū)(2)中的泥水混合液出口(12)排出的泥水混合物中污泥進入缺氧反硝化除磷區(qū)
(4)提供充分釋磷后的反硝化聚磷菌種，厭氧釋磷區(qū)(2)的泥水混合液與好氧亞硝化區(qū)(3)的排水混合后，經(jīng)第二布水器(16)進入缺氧-好氧反應器的缺氧反硝化除磷區(qū)(4)，進行反硝化除磷；
[0018]5)缺氧反硝化除磷區(qū)(4)污泥濃度為3000?5000mg/L，HRT為0.5?2h，第二攪拌器(20)進行泥水混合，進行缺氧條件下以亞硝酸鹽為電子受體進行過量吸磷及反硝化脫氮，通過第二膜組件(17)出水和排氣進入好氧強化脫氮除磷區(qū)(5)，氣體最終排出水處理系統(tǒng)；
[0019]6)好氧強化脫氮除磷區(qū)(5)利用底部布氣盤(18)進行二次曝氣，D02?4mg/L，HRT0.5?2h，供氧給第二填料(19)附著的微生物并進行氣體吹脫，強化脫氮除磷效果，出水經(jīng)溢流通過排水口(21)排出；
[0020]7)上述厭氧-好氧反應器的厭氧釋磷區(qū)(2)和缺氧-好氧反應器的缺氧反硝化除磷區(qū)(4)中的優(yōu)勢菌屬亞硝化-反硝化除磷菌，實現(xiàn)厭氧除碳釋磷積蓄PHA，好氧過量吸磷并將亞硝氮還原為氮氣，厭氧/缺氧環(huán)境交替，污泥循環(huán)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的一體化脫氮除磷；
[0021]8)厭氧釋磷區(qū)(2)和缺氧反硝化除磷區(qū)(4) SRT為20?35d，其中缺氧反硝化除磷區(qū)(4)中的污泥通過第二排泥口(22)排出，利用污泥回流栗(23)按污泥回流比I?4經(jīng)污泥回流進口(13)回流至厭氧釋磷區(qū)(2)，進行污泥新一周期的厭氧釋磷/缺氧反硝化除磷生命活動，其中缺氧反硝化除磷區(qū)(4)中排放的過量吸磷后的剩余污泥，是實現(xiàn)生物法除去污廢水中的磷的主體。
[0022]—種連續(xù)流低C/Ρ污水的亞硝化-反硝化脫氮除磷裝置和方法，具有優(yōu)點:本發(fā)明實現(xiàn)了除磷菌種和硝化菌種等主要功能菌群的分離，避免了泥齡矛盾；節(jié)省碳源和曝氣量，增加了反應速率，減少污泥產(chǎn)量，高效節(jié)能；避免傳統(tǒng)連續(xù)流反硝化除磷工藝的冗長，節(jié)約占地，運行簡單；適用于低碳磷比污廢水同步脫氮除磷，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明所述的一種連續(xù)流低C/Ρ污水的亞硝化-反硝化脫氮除磷裝置的結構示意圖:
[0024]其中:1_進水栗，2-厭氧釋磷區(qū)，3-好氧亞硝化區(qū)，4-缺氧反硝化除磷區(qū)，5-好氧強化脫氮除磷區(qū)，6-第一布水器，7-第一膜組件，8-第一布氣盤，9-第一填料，10-第一攪拌機，11-第一排水口，12-泥水混合液出口，13-污泥回流進口，14-第一排泥口，15-曝氣栗，16-第二布水器，17-第二膜組件，18-第二布氣盤，19-第二填料，20-第二攪拌機，21-第二排水口，22-第二排泥口，23-污泥回流栗。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細