一种基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮方法与流程

本发明涉及一种基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术：

随着污水排放标准逐渐提高，城市污水处理厂提标改造势在必行，其中瓶颈在于提高总氮去除效果。为保护环境，国内污水厂逐步开始升级改造，以使出水水质标准达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918—2002)的一级a标准。污水厂升级改造中总氮的去除尤为重要，其难度最大且投资比重最大。

在常规污水处理厂工艺改造的基础上，增加反硝化处理单元，如反硝化生物滤池等固定生物膜反应器，成为解决现有工艺总氮去除不达标的有效途径之一。反硝化生物滤池脱氮基本原理是生物膜中的反硝化菌，利用有机物作为碳源，将进水硝态氮还原为氮气，达到总氮去除的目的；此外滤池还具有过滤截留作用，降低出水ss。该技术具有生物量大、功能多样、工艺灵活、占地少等优势。

目前城市污水升级改造应用较多的a2o+反硝化滤池工艺会存在以下问题：1）反硝化滤池的反硝化脱氮过程中需要投加大量的碳源，使得污水厂运行成本大大增加；2）a2o好氧区由于冬天水温降低，硝化速率随之下降，导致出水氨氮超标；3）a2o生化池好氧硝化曝气能耗大等。因此，需要寻求一种脱氮高效、运行成本低廉的反硝化滤池脱氮装置，对指导污水厂升级改造、满足高品质水排放要求有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有城市污水传统a2o生化池+反硝化滤池处理工艺能耗高且碳源投加量大和难以实现深度脱氮的问题，提出一种基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮方法。

本发明的技术方案为：提供了一种基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮装置:设有城市污水原水箱、传统a2o生化池、二沉池、混合池、反硝化滤池、反冲洗废水池、清水池；城市污水原水箱设有溢流管和放空管；城市污水原水箱通过传统a2o生化池进水泵传统a2o生化池进水阀相连接；传统a2o生化池分为数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；第一个格室为厌氧区，第二、三格室为缺氧区，其余格室为好氧区；厌氧区和缺氧区设有搅拌器，好氧区通过设有空压机、气体流量计、气量调节阀及曝气头的曝气系统进行充氧，硝化液回流泵将最后一格好氧区和第一个缺氧格室连接起来，传统a2o生化池出水管1与二沉池进水阀连接，二沉池通过污泥回流泵与传统a2o生化池相连接；二沉池通过二沉池出水管与混合池相连接，混合池设有搅拌器，使得进水和投加的碳源快速混合均匀；混合池出水管与反硝化滤池进水阀连接，反硝化滤池填充短程反硝化厌氧氨氧化生物膜；反硝化滤池反冲洗废水出水管与反冲洗废水池6连接，反冲洗废水池设有反冲洗废水出水管；反硝化滤池出水管与清水池连接，最终出水通过清水池出水管排放。

实现基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮方法，其特征在于，包含以下步骤：

1）启动系统：接种传统污水处理厂活性污泥投加至a2o生化池，使污泥浓度为3000-4500mg/l；接种具有良好活性的短程反硝化厌氧氨氧化生物膜，投加到反硝化滤池，其体积占整个反硝化滤池的反应区体积的80-100%。

2）运行时调节操作如下：

2.1）a2o生化池好氧区污泥回流比为50-100%；通过调整剩余污泥的排放量，控制反应器中絮体污泥的污泥龄控制为15-20天；

2.3）通过调整气量调节阀的开启度，调控好氧区的充氧量，控制好氧区前端溶解氧浓度为0.5-1.5mg/l，好氧区最后一个格室中溶解氧浓度为0.3-0.6mg/l；

2.4）a2o生化池的水力停留时间为7-14h，其中厌氧水力停留时间为1.5-3h，缺氧水力停留时间为3-6h；

2.5）硝化液回流比为100-400%；当缺氧区出水硝态氮或亚硝态氮大于3mg/l时，降低硝化液回流比；当好氧区出水硝态氮浓度大于10mg/l时，提高硝化液回流比；

2.6）反硝化滤池的水力负荷为8-12m/h，脱氮容积负荷为1.5-3kg/(m3•d)，水力停留时间为15-30min，进水cod/no3^--n为2.5-3.0。

城市污水与二沉池回流污泥一起进入a2o生化池的厌氧区进行厌氧释磷；而后与回流硝化液一起进入缺氧区，发生缺氧反硝化反应，然后进入好氧区发生好氧硝化作用。混合污泥最后进入二沉池进行泥水分离，上清液作为系统出水排放，部分沉淀污泥作为剩余污泥排放，部分沉淀污泥回流至反应器前端的厌氧区。通过调控a2o生化池曝气量，使其出水中同时含有硝态氮和氨氮。该水进入混合池，并在混合池投加少量碳源，快速混合后进入反硝化滤池。在反硝化滤池中反生短程反硝化，硝态氮在反硝化菌的作用在被还原为亚硝态氮且发生积累，而后厌氧氨氧化菌将积累的亚硝态氮与水中的氨氮转化为氮气，从而达到将氮从污水中脱除的目的。

本发明基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮方法，与传统生a2o+反硝化滤池深度脱氮工艺相比具有以下优势：

1）反硝化滤池中厌氧氨氧化菌利用氨氮替代部分有机物还原亚硝态氮，从而降低了有机物投加量；

2）a2o好氧出水保留部分氨氮，使得a2o系统需氧量降低，最终降低了污水处理能耗；

3）即使在冬天低温时，仍可通过提高溶解氧量，保证系统出水氨氮和总氮同时达标。

附图说明

图1为本发明基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮方法所用装置的结构示意图。

图中1为城市污水原水箱、2为传统a2o生化池、3为二沉池、4为混合池、5为反硝化滤池、6为反冲洗废水池、7为清水池；1.1为溢流管、1.2为放空管；2.1为传统a2o生化池进水泵、2.2为传统a2o生化池进水阀、2.3为厌氧区、2.4为缺氧区、2.5好氧区、2.6硝化液回流阀、2.7为硝化液回流泵、2.8为污泥回流阀、2.9为污泥回流阀、2.10为曝气头、2.11为传统a2o生化池出水管、2.12为搅拌器、2.13为空压机、2.14为气体流量计、2.15为气体流量调节阀；3.1为二沉池进水阀、3.2为剩余污泥排泥阀、3.3为二沉池出水管；4.1为混合池搅拌器、4.2为混合池出水管；5.1为反硝化滤池进水阀、5.2为反硝化滤池反冲洗废水出水管、5.3为短程反硝化厌氧氨氧化生物膜、5.4为反硝化滤池出水管；6.1为反冲洗废水池出水管；7.1为清水池出水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：基于短程反硝化+厌氧氨氧化的城市污水反硝化滤池脱氮装置设有：设有城市污水原水箱1、传统a2o生化池2、二沉池3、混合池4、反硝化滤池5、反冲洗废水池6、清水池7；城市污水原水箱1设有溢流管1.1和放空管1.2；城市污水原水箱1通过传统a2o生化池进水泵2.1传统a2o生化池进水阀2.2相连接；传统a2o生化池2分为数个格室，按照水流方向上下交错设置过流孔连接各个格室；第一个格室为厌氧区2.3，第二、三格室为缺氧区2.4，其余格室为好氧区2.5；厌氧区和缺氧区设有搅拌器2.12，好氧区通过设有空压机2.13、气体流量计2.14、气量调节阀2.15及曝气头2.10的曝气系统进行充氧，硝化液回流泵2.7将最后一格好氧区和第一个缺氧格室连接起来，传统a2o生化池出水管2.11与二沉池进水阀3.1连接，二沉池3通过污泥回流泵2.9与传统a2o生化池2相连接；二沉池3通过二沉池出水管3.1与混合池4相连接，混合池4设有搅拌器4.1，使得进水和投加的碳源快速混合均匀；混合池4出水管与反硝化滤池进水阀5.1连接，反硝化滤池5填充短程反硝化厌氧氨氧化生物膜5.3；反硝化滤池反冲洗废水出水管5.2与反冲洗废水池6连接，反冲洗废水池6设有反冲洗废水出水管6.1；反硝化滤池出水管5.4与清水池7连接，最终出水通过清水池出水管7.1排放。

试验采用某小区生活污水作为原水，具体水质如下：cod浓度为180-300mg/l；nh+4-n浓度为57-82mg/l，no-2-n≤0.5mg/l，no-3-n≤0.5mg/l。试验系统如图1所示，各反应器均采用有机玻璃制成，a2o生化池有效体积为30l，均分为6个格室，反硝化滤池的有效容积为3l。

具体运行操作如下：

1）启动系统：接种传统污水处理厂活性污泥投加至a2o生化池1，使污泥浓度为3000mg/l；接种具有良好活性的短程反硝化厌氧氨氧化生物膜，投加到反硝化滤池，其体积占整个反硝化滤池的反应区体积的100%。

2）运行时调节操作如下：

2.1）a2o生化池好氧区污泥回流比为100%；通过调整剩余污泥的排放量，控制反应器中絮体污泥的污泥龄控制为15天；

2.3）通过调整气量调节阀的开启度，调控好氧区的充氧量，控制好氧区前端溶解氧浓度为0.5-1.5mg/l，好氧区最后一个格室中溶解氧浓度为0.3-0.6mg/l；

2.4）a2o生化池的水力停留时间为12h，其中厌氧水力停留时间为1.5h，缺氧水力停留时间为3h；

2.5）硝化液回流比为300-400%；当缺氧区出水硝态氮或亚硝态氮大于3mg/l时，降低硝化液回流比；当好氧区出水硝态氮浓度大于10mg/l时，提高硝化液回流比。

2.6）反硝化滤池的水力负荷为8-12m/h，脱氮容积负荷为1.5-3kg/(m3•d)，水力停留时间为30min，进水cod/no3^--n为2.5-3.0。

试验结果表明：运行稳定后，系统出水cod浓度为25-90mg/l,平均为50.3mg/l；nh+4-n浓度为0-3mg/lmg/l，平均为1.4mg/l，no-2-n浓度为0-1mg/l，平均为0.2mg/l，no-3-n浓度为0-6mg/l，平均为3mg/l。