一种分段进水多级A/O连续流反应器中实现双短程耦合厌氧氨氧化的装置与方法与流程

一种分段进水多级a/o连续流反应器中实现双短程耦合厌氧氨氧化的装置与方法
技术领域
1.本发明属于污水生物处理领域，具体涉及的一种分段进水多级a/o连续流反应器中实现双短程耦合厌氧氨氧化的装置与方法，适用于城市生活污水深度脱氮除磷。


背景技术：

2.厌氧氨氧化技术作为新型节能降耗技术成为污水处理领域的研究热点，厌氧氨氧化菌可以利用氨氮和亚硝生成氮气并伴随少量的硝氮生成，在实际工程应用中，厌氧氨氧化通常与短程硝化相结合，可节省60％的曝气能耗，100％的有机碳源，并可减少80％剩余污泥产量。但短程硝化稳定维持难度大，限制了厌氧氨氧化工艺的推广使用。短程反硝化工艺可以在缺氧条件下将硝氮转变成亚硝从而为厌氧氨氧化提供底物，相对于全程反硝化可以减少碳源投加，短程反硝化不需要曝气从而可以节省曝气能耗，为实现主流城市污水部分厌氧氨氧化提供了新的思路。然而，短程反硝化对碳源种类以及碳氮比大小要求严格，因此以碳源复杂的生活污水为处理对象的短程反硝化研究较少。
3.有研究表明，可以通过将短程硝化耦合厌氧氨氧化(pn/a)与短程反硝化耦合厌氧氨氧化(pd/a)技术结合最大限度发挥二者不同的优势。在此工艺中，pd/a可以去除产生的硝酸盐并减小对亚硝酸盐氧化菌(nob)的抑制需求，而pn/a则可以减少外碳源需求以及曝气能耗。此过程既能达到高效脱氮的要求，又减少了对菌群结构控制的要求，为实现主流城市污水部分厌氧氨氧化提供了新的思路。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种分段进水多级a/o连续流反应器中实现双短程耦合厌氧氨氧化的装置与方法，解决主流城市污水下厌氧氨氧化工艺难以控制的难题，实现主流城市生活污水的深度脱氮除磷，具有能耗低、占地面积小、成本低的优势。
5.本发明的技术目的是这样实现的：
6.一种分段进水多级a/o连续流反应器中实现双短程耦合厌氧氨氧化的装置，包括生活污水原水箱、多级a/o连续流反应器和二沉池，多级a/o连续流反应器包括若干个相互间隔排列且依次连通的缺氧区和好氧区，每个缺氧区均设有搅拌装置以及厌氧氨氧化填料，每个好氧区均设有曝气装置以及厌氧氨氧化填料，生活污水原水箱的出水口通过进水管道与各缺氧区连接，最后一个好氧区的出水口通过管道与二沉池的入口连接，二沉池的污泥出口连接有回流管道和外排管道，回流管道连接至第一前级个缺氧区。
7.作为优选，每个缺氧区均由前级缺氧区和后级缺氧区构成，所述进水管道与各缺氧区的前级缺氧区连接，前级缺氧区和后级缺氧区均设有搅拌装置以及厌氧氨氧化填料。
8.作为优选，每个好氧区均由前级好氧区和后级好氧区构成，前级好氧区设有曝气装置以及厌氧氨氧化填料，后级好氧区设有曝气装置。
9.作为优选，所述前级缺氧区、后级缺氧区、前级好氧区、后级好氧区的体积比为1:
1:1:1。
10.作为优选，所述曝气装置包括气泵、曝气头、流量计、流量调节阀，曝气头设置在前级好氧区或后级好氧区的底部，每个曝气头通过管道与气泵连接，该管道上设有所述流量计以及流量调节阀。
11.作为优选，所述回流管道上设置有污泥回流控制闸阀以及污泥回流泵。
12.作为优选，所述厌氧氨氧化填料在缺氧区和好氧区的填充比均为10-15％。
13.一种实现双短程耦合厌氧氨氧化的方法，包括以下步骤：
14.1)反应器的启动：
15.接种市政污水处理厂回流污泥于多级a/o连续流反应器中，使反应器内絮体污泥浓度维持在3000～5000mg/l；
16.设置厌氧氨氧化填料于所有前级缺氧区和后级缺氧区，以及所有前级好氧区，填充比为10-15％；
17.多级a/o连续流反应器的进水为城市生活污水，进水cod：120-240mg/l，nh
4+-n：35-60mg/l，c/n为3-4，总水力停留时间为12-15h，污泥回流比为80-150％；各前级好氧区的溶解氧浓度控制在0.3-0.5mg/l，各后级好氧区的溶解氧浓度控制在1.0-2.0mg/l，絮体污泥的污泥龄控制在12-18d；
18.各前级好氧区长期保持低溶解氧运行，减少高溶解氧对厌氧氨氧化菌的不利影响，从而厌氧氨氧化菌可以利用硝化过程中产生的亚硝以及进入各前级好氧区的氨氮，同时利用厌氧氨氧化填料内部缺氧的结构为厌氧氨氧化菌的生长及持留提供条件；
19.各前级缺氧区和后级缺氧区的厌氧氨氧化填料利用进水中的氨氮、cod及各后级好氧区产生的硝氮进行短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应，并且聚磷菌利用进水中的有机碳源进行释磷作用；
20.每天检测缺氧区以及好氧区内氨氮、亚硝、硝氮、磷、cod含量的变化，每个缺氧区中，前级缺氧区到后级缺氧区出现氨氮浓度下降，说明缺氧区发生短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应；每个好氧区中，前级好氧区到后级好氧区出现总无机氮下降，则表明前级好氧区发生硝化作用耦合厌氧氨氧化，并且好氧区可以进行吸磷作用除去系统的磷，证明多级a/o连续流反应器双短程厌氧氨氧化启动成功；
21.2)反应器启动后的运行：城市生活污水送入多级a/o连续流反应器后首先进入第一前级个前级缺氧区，之后依次向后流动，各个前级缺氧区、后级缺氧区的水力停留时间1-1.25h；各个前级好氧区的溶解氧浓度控制在0.3-0.5mg/l，各个后级好氧区的溶解氧浓度控制在1.0-2.0mg/l，各个前级好氧区、后级好氧区的水力停留时间1-1.25h；检测二沉池出水的氨氮、亚硝、硝氮、磷含量，最终达到出水氨氮《0.5mg/l，出水亚硝《0.3mg/l，出水硝氮《8.0mg/l，出水磷《0.4mg/l。
22.本发明具有的有益效果是：1)不投加或少量投加外碳源实现同步脱氮除磷，系统运行能耗低；2)反硝化和硝化过程均可为厌氧氨氧化菌提供底物，可以提高系统的厌氧氨氧化贡献率，有利于厌氧氨氧化实际工程应用；3)设置厌氧氨氧化填料，采用渐减曝气以及低溶解氧条件利于好氧区pn/a反应的发生，节省曝气。
附图说明
23.图1是一种分段进水多级a/o连续流反应器中实现双短程耦合厌氧氨氧化的装置结构示意图：
24.附图标记说明：1—生活污水原水箱；2—多级a/o连续流反应器；3—第一前级缺氧区；4—第一后级缺氧区；5—第一前级好氧区；6—第一后级好氧区；7—第二前级缺氧区；8—第二后级缺氧区；9—第二前级好氧区；10—第二后级好氧区；11—第三前级缺氧区；12—第三后级缺氧区；13—第三前级好氧区；14—第三后级好氧区；15—第一进水泵；16—第二进水泵；17—第三进水泵；18—第一搅拌器；19—第二搅拌器；20—第三搅拌器；21—第四搅拌器；22—第五搅拌器；23—第六搅拌器；24—厌氧氨氧化填料；25—二沉池；26—出水管；27—曝气头；28—流量计；29—流量调节阀；30—曝气泵；31—污泥回流泵；32—污泥回流控制闸阀；33—排泥控制闸阀。
具体实施方式
25.为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述，但本发明并不局限于以下实施例。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”\“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.如图1所示，本发明提供的一种分段进水多级a/o连续流反应器中实现双短程耦合厌氧氨氧化的装置，包括生活污水原水箱1、多级a/o连续流反应器2和二沉池25。多级a/o连续流反应器2包括依次连通的第一前级缺氧区3、第一后级缺氧区4、第一前级好氧区5、第一后级好氧区6、第二前级缺氧区7、第二后级缺氧区8、第二前级好氧区9、第二后级好氧区10、第三前级缺氧区11、第三后级缺氧区12、第三前级好氧区13和第三后级好氧区14，体积比为1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1。如图1所示，每个前级缺氧区、后级缺氧区、前级好氧区、后级好氧区的进水和出水上下错开，使生活污水可以在多级a/o连续流反应器2内连续流动。
28.生活污水原水箱1中的城市生活污水经第一进水泵15、第二进水泵16、第三进水泵17和进水管道分别进入多级a/o连续流反应器2的第一前级缺氧区3、第二前级缺氧区7、第三前级缺氧区11。第一前级缺氧区3设有第一搅拌器18，第一后级缺氧区4设有第二搅拌器19、第二前级缺氧区7设有第三搅拌器20，第二后级缺氧区8设有第四搅拌器21、第三前级缺氧区11设有第五搅拌器22、第三后级缺氧区12设有第六搅拌器23。
29.每个前级缺氧区、后级缺氧区设置有固定式厌氧氨氧化填料24，填充比为10-15％。第一前级缺氧区3出水依次进入第一后级缺氧区4、第一前级好氧区5、第一后级好氧区6、第二前级缺氧区7、第二后级缺氧区8、第二前级好氧区9、第二后级好氧区10、第三前级缺氧区11、第三后级缺氧区12、第三前级好氧区13和第三后级好氧区14。第一前级好氧区5、
第二前级好氧区9和第二前级好氧区13分别投加固定式厌氧氨氧化填料24，填充比为10-15％。每个前级缺氧区、后级缺氧区均设有曝气装置，包括曝气头27以及与其连接的流量计28、流量调节阀29以及气泵30，曝气头27设置在前级好氧区或后级好氧区的底部。第三后级好氧区14的出水进入二沉池25，二沉池25的污泥出口连接有回流管道和外排管道，污泥一部分经污泥回流控制闸阀32控制并通过污泥回流泵31回流至第一前级缺氧区3，另一部分经外排管道的排泥控制闸阀33控制排出，二沉池25的处理出水经出水管26排出。
30.本发明还提供应用上述装置实现双短程耦合厌氧氨氧化的方法，包括以下步骤：
31.(1)反应器的启动：接种市政污水处理厂回流污泥于多级a/o连续流反应器2中，使反应器内絮体污泥浓度维持在3000～5000mg/l；同时设置固定式厌氧氨氧化填料24于第一前级缺氧区3、第一后级缺氧区4、第二前级缺氧区7、第二后级缺氧区8、第三前级缺氧区11、第三后级缺氧区12、第一前级好氧区5、第二前级好氧区9和第三前级好氧区13，填充比为10-15％。多级a/o连续流反应器的进水为城市生活污水，进水cod：120-240mg/l，nh
4+-n(氨氮)：35-60mg/l，c/n为3-4，总水力停留时间为12-15h，污泥回流比为80％-150％；第一前级好氧区5、第二前级好氧区9和第三前级好氧区13的溶解氧浓度控制在0.3-0.5mg/l，第一后级好氧区6、第二后级好氧区10和第三后级好氧区14的溶解氧浓度控制在1.0-2.0mg/l，絮体污泥的污泥龄控制在12-18d；第一前级好氧区5、第二前级好氧区9和第三前级好氧区13长期保持低溶解氧运行减少高溶解氧对厌氧氨氧化菌的不利影响，从而厌氧氨氧化菌可以利用硝化过程中产生的亚硝以及进入好氧区的氨氮，同时利用填料内部缺氧的结构为厌氧氨氧化菌的生长及持留提供条件；第一前级缺氧区3、第一后级缺氧区4、第二前级缺氧区7、第二后级缺氧区8、第三前级缺氧区11和第三后级缺氧区12的厌氧氨氧化填料可以利用进水中的氨氮、cod及第一后级好氧区6、第二后级好氧区10和第三后级好氧区14产生的硝氮进行短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应，并且聚磷菌可以利用进水中的有机碳源进行释磷作用；每天检测六个缺氧区以及六个好氧区内氨氮、亚硝、硝氮、磷、cod含量的变化，第一前级缺氧区3到第一后级缺氧区4、第二前级缺氧区7到第二后级缺氧区8、第三前级缺氧区11到第三后级缺氧区12分别出现氨氮浓度下降说明缺氧区发生短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应；第一前级好氧区5到第一后级好氧区6、第二前级好氧区9到第二后级好氧区10、第三前级好氧区13到第三后级好氧区14分别出现总无机氮下降则表明第一前级好氧区5、第二前级好氧区9和第三前级好氧区13发生硝化作用耦合厌氧氨氧化，并且所有好氧区可以进行吸磷作用除去系统(指多级a/o连续流反应器2里面的污泥和生活污水的混合液)的磷，证明多级a/o连续流反应器2双短程厌氧氨氧化启动成功。
32.(2)反应器启动后的工艺运行：多级a/o连续流反应器的进水为城市生活污水，进水cod：120-240mg/l，nh
4+-n：35-60mg/l，c/n为3-4，总水力停留时间为12-15h，污泥回流比为80％-150％；污泥龄12-18d；生活污水泵入多级a/o连续流反应器2后首先进入第一前级缺氧区3，各个前级、后级缺氧区水力停留时间1-1.25h。第一前级好氧区5、第二前级好氧区9和第三前级好氧区13的溶解氧浓度控制在0.3-0.5mg/l，第一后级好氧区6、第二后级好氧区10和第三后级好氧区14的溶解氧浓度控制在1.0-2.0mg/l，固定式厌氧氨氧化填料24用于持留厌氧氨氧化菌，填充比10-15％，各个前级、后级好氧区水力停留时间1-1.25h。检测二沉池25出水的氨氮、亚硝、硝氮、磷含量，最终达到出水氨氮《0.5mg/l，出水亚硝《0.3mg/l，出水硝氮《8.0mg/l，出水磷《0.4mg/l。
33.以上所述仅为本发明的优选实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。