一种低C/N比废水强化脱氮处理系统的制作方法

一种低c/n比废水强化脱氮处理系统
技术领域
1.本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种低c/n比废水强化脱氮处理系统，特别适用于以垃圾渗滤液等为代表的低c/n比城市污废水的深度脱氮处理。


背景技术：

2.长期以来，我国污水普遍具有低c/n比的特征，高达65％以上的污水处理厂存在碳源不足现象，近43％污水处理厂的进水c/n比小于3，不能满足微生物脱氮除磷的需要。为保证污染物达标排放，通常需要通过外加碳源、提高回流比和加大曝气量等措施来提高脱氮除磷效果，增加了污水处理成本以及对能源的消耗。因此，开发适用于低c/n比污水的高效低耗处理技术对促进污水处理事业的发展、改善水环境质量具有重大意义。
3.短程硝化(pn)是将氨氧化进行到亚硝化阶段，只积累亚硝酸盐(no
2-‑
n)，相比传统硝化减少25％的氧气消耗和40％的碳源消耗。厌氧氨氧化(anammox)是在缺氧条件下，直接以氨为电子供体、以亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化成氮气，可节省60％以上的供氧量，且无需外加有机碳源，具有污泥产量低、运行成本低、脱氮效率高等优势。本系统a/o除碳池发生短程硝化，控制出水中no
2-‑
n与nh
3+-n的质量浓度比为1.30～1.35:1，可为厌氧氨氧化反应持续稳定提供底物no
2-‑
n。
4.厌氧氨氧化菌世代时间长、种泥价格贵和接种培养困难，据统计，接种常规厌氧颗粒污泥或反硝化污泥启动反应器一般需要半年至一年以上，即使接种成熟的anaob菌群种泥也要三个月至半年不等，启动时间也相当漫长，因此实现anammox反应器的污泥接种和快速启动对于工程的实际应用具有重要作用。目前，已有研究表明低浓度的无机盐可以激活厌氧氨氧化反应活性，而高浓度无机盐则会大大抑制厌氧氨氧化的反应活性。在限氧环境下，低浓度盐一方面抑制了硝化螺旋菌属的氧化活性，防止no
2-‑
n转化为no
3-‑
n，与厌氧氨氧化菌种形成竞争；另一方面改变了微生物所处环境的渗透压，适宜的渗透压可以提高微生物的代谢能力，提高进水基质中nh
3+-n与no
2-‑
n的转化效率。


技术实现要素：

5.1.要解决的问题
6.针对现有anammox反应器启动速度慢的问题，本发明提供一种低c/n比废水强化脱氮处理系统及快速启动方法。
7.2.技术方案
8.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
9.本发明首先提供一种低c/n比废水强化脱氮处理系统，包括依次连接设置的：
10.进料箱(1)；
11.egsb厌氧反应器(2)，所述egsb厌氧反应器(2)设有egsb内循环泵(2.1)；
12.a/o除碳池(3)；
13.二沉池(4)，所述二沉池(4)底部通过污泥回流泵(4.1)与a/o除碳池(3)进口相连；
14.中间水箱(5)；
15.anammox反应器(6)，所述anammox反应器(6)设有anammox反应器内循环泵(6.1)和anammox反应器外循环泵(6.2)，所述anammox反应器外循环泵(6.2)与所述a/o除碳池(3)进口相连，所述anammox反应器外循环泵(6.2)用于将上清液回流至a/o除碳池(3)进口；和
16.产水箱(7)。
17.进一步地，所述a/o除碳池(3)前端设有缺氧搅拌器(3.2)，后端设有与空压机(3.1)相连的穿孔曝气管(3.3)和第一水质监测仪(3.4)。
18.进一步地，所述a/o除碳池(3)的前端与后端体积之比为1：3～4。
19.进一步地，所述中间水箱(5)设有中间水箱提升泵(5.1)和第二水质监测仪(5.2)；所述中间水箱(5)通过进料转移泵(1.2)与进料箱(1)相连接，所述进料转移泵(1.2)用于将进料液超越输送至中间水箱(5)进口。
20.进一步地，还包括plc控制柜(8)；所述第一水质监测仪(3.4)、第二水质监测仪(5.2)、第三水质监测仪(6.3)与plc控制柜(8)相连，根据实时监测的水质数据输出信号，所述plc控制柜(8)用于调整所述进料转移泵(1.2)、空压机(3.1)、污泥回流泵(4.1)、anammox反应器内循环泵(6.1)和anammox反应器外循环泵(6.2)的运行参数。
21.进一步地，所述anammox反应器(6)内填充hdpe塑料载体(6.4)，顶部设有第三水质监测仪(6.3)。
22.进一步地，所述hdpe塑料载体(6.4)选自多孔空心球、鲍尔环和内置悬浮填料的一种或几种组合，尺寸为φ20～25mm，比表面积为500～800m2/m3，孔隙率大于92％，填充体积比为20％～40％。
23.本发明还提供一种低c/n比废水强化脱氮处理系统的快速启动方法，低c/n比废水强化脱氮处理系统包括依次连接设置的：
24.进料箱；
25.egsb厌氧反应器，所述egsb厌氧反应器设有egsb内循环泵；
26.a/o除碳池，所述a/o除碳池前端设有缺氧搅拌器，后端设有与空压机相连的穿孔曝气管和第一水质监测仪；此处a/o除碳池的前端指a/o除碳池内部靠近进口的一端，后端指a/o除碳池内部靠近出口的一端；
27.二沉池，所述二沉池底部通过污泥回流泵与a/o除碳池进口相连；
28.中间水箱，所述中间水箱设有中间水箱提升泵和第二水质监测仪；所述中间水箱通过进料转移泵与进料箱相连接，所述进料转移泵用于将进料液超越输送至中间水箱进口；
29.anammox反应器，所述anammox反应器设有anammox反应器内循环泵和anammox反应器外循环泵，所述anammox反应器外循环泵与所述a/o除碳池进口相连，所述anammox反应器外循环泵用于将上清液回流至a/o除碳池进口；所述anammox反应器内填充hdpe塑料载体，顶部设有第三水质监测仪；和
30.产水箱；
31.所述快速启动方法，包括以下步骤：
32.步骤1)：在egsb厌氧反应器内接种城市污水处理厂厌氧池污泥，控制污泥浓度4000～5000mg/l，hrt＝1～2d；
或kcl中的一种或多种，所述无机盐溶液浓度为3～10g/l。
45.优选地，所述hdpe塑料载体选自多孔空心球、鲍尔环和内置悬浮填料的一种或几种组合，尺寸为φ20～25mm，比表面积为500～800m2/m3，孔隙率大于92％，填充体积比为20％～40％。
46.3.有益效果
47.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
48.(1)本发明中的低c/n比废水强化脱氮处理系统将短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化脱氮技术耦合在一个系统内，在微氧环境下，利用脱氮功能菌群的协同作用，降低了生物脱氮过程对外加碳源的需求，在降低曝气能耗的同时降低了药剂消耗和污泥处置等成本，实现了低c/n比城市污废水的深度脱氮处理；
49.(2)本发明的快速启动方法通过“厌氧/缺氧/好氧/厌氧氨氧化”的aaoa运行模式，在a/o除碳池发生短程硝化，控制溶解氧浓度确保为厌氧氨氧化提供稳定的反应基质；设置的进料液超越路线、anammox反应器内外循环路线可以调节反应基质浓度，确保出水水质达标；在微氧环境下，系统中的氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、厌氧氨氧化菌、异养菌和自养菌等功能菌群共存且产生相互协同作用，降低了生物脱氮过程对碳源的需求，在降低曝气能耗的同时也减少了脱氮过程对有机物的消耗，实现了低c/n比城市污废水的深度脱氮处理；
50.(3)本发明的快速启动方法中通过投加低浓度无机盐或调节anammox反应器内外循环比例，创造anaob菌群适宜的生长环境，能够使anammox反应器的启动时间缩短为2～3个月，实现了anammox反应器的快速启动；
51.(4)本发明的快速启动方法中进一步通过以出水水质中nh
3+-n、tn浓度调节anammox反应器内循环比例和外循环比例，能够调整反应器内基质浓度，减轻亚硝酸对anaob菌群的抑制，进一步加速anammox反应器的启动；
52.(5)发明的快速启动方法中进一步通过以no
2-‑
n与nh
3+-n的质量浓度比值调节a/o除碳池中的溶氧量或进料转移量或污泥回流泵回流比例，控制进水中no
2-‑
n与nh
3+-n的质量浓度比为1.30～1.35:1，能够为厌氧氨氧化反应持续稳定提供底物no
2-‑
n，提高反应效率，进一步加速anammox反应器的启动；
53.(6)将水质监测仪与plc控制柜相连，根据实时监测的水质数据输出信号对进水水质和水量等运行工况进行调整，系统采取的各高效脱氮工艺装置结构紧凑，可实现一体化智慧调控，特别适用于以垃圾渗滤液为代表的低c/n比城市污废水处理模块化集成应用。
附图说明
54.图1为本发明中一种低c/n比废水强化脱氮处理系统示意图；
55.图2为本发明中一种低c/n比废水强化脱氮处理系统快速启动方法流程示意图；
56.图1中：1-进料箱；2-egsb厌氧反应器；3-a/o除碳池；4-二沉池；5-中间水箱；6-anammox反应器；7-产水箱；8-plc控制柜；1.1-进料泵；1.2-进料转移泵；2.1-egsb内循环泵；3.1-空压机；3.2-缺氧搅拌器；3.3-穿孔曝气管；3.4-第一水质监测仪；4.1-污泥回流泵；5.1-中间水箱提升泵；5.2-第二水质监测仪；6.1-anammox反应器内循环泵；6.2-anammox反应器外循环泵；6.3-第三水质监测仪；6.4-hdpe塑料载体。
具体实施方式
57.需要说明的是，当元件被称为“安装”于另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以两元件直接为一体；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能两元件直接为一体。同时，本说明书中所引用的如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
58.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
59.实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
60.如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。
61.浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。
62.下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
63.实施例1
64.如附图1所示，本发明提出的一种低c/n比废水强化脱氮处理系统包括依次连接设置的进料箱1、egsb厌氧反应器2、a/o除碳池3、二沉池4、中间水箱5、anammox反应器6、产水箱7、plc控制柜8。
65.进料箱1通过进料泵1.1与egsb厌氧反应器2相连，通过进料转移泵1.2与中间水箱5相连接；
66.egsb厌氧反应器2设有egsb内循环泵2.1，egsb厌氧反应器2出口通过溢流管道与a/o除碳池3进口相连，进一步地，在egsb反应器2内接种城市污水处理厂厌氧池污泥，控制污泥浓度4000～5000mg/l，hrt＝1～2d；
67.a/o除碳池3前端设有缺氧搅拌器3.2，后端设有与空压机3.1相连的穿孔曝气管3.3和第一水质监测仪3.4，出口通过溢流管道与二沉池4相连，进一步地，在a/o除碳池3前端接种内接种城市污水处理厂反硝化污泥，后端接种污水处理厂二沉池回流污泥，控制前后端污泥浓度为3000～4000mg/l，前端溶解氧浓度为0.2～0.3mg/l，后端溶解氧浓度为0.3～1.0mg/l，hrt＝2～3d，出水中no
2-‑
n：nh
3+-n＝1.30～1.35:1；
68.二沉池4底部通过污泥回流泵4.1与a/o除碳池3进口相连，出口通过溢流管道与中间水箱5相连；
69.中间水箱5设有中间水箱提升泵5.1和第二水质监测仪5.2，出口通过提升管道与anammox反应器6相连；
70.anammox反应器6设有内循环泵6.1，外循环泵6.2与a/o除碳池3进口相连，anammox
反应器6内填充hdpe塑料载体6.4，顶部设有第三水质监测仪6.3，出口与产水箱7相连，进一步地，在anammox反应器6混合接种河湖底泥、城市污水处理厂反硝化污泥和成熟的厌氧氨氧化污泥，控制温度为32～35℃，污泥浓度3500～4500mg/l，hrt＝1～1.5d，溶解氧浓度为0.1～0.3mg/l，投加一定比例的hdpe塑料载体和低浓度无机盐；
71.第一水质监测仪3.4、第二水质监测仪5.2与plc控制柜8相连，根据实时监测的水质数据输出信号，对进料转移泵1.2、空压机3.1运行工况进行调整；当no
2-‑
n与nh
3+-n的质量浓度比》1.35:1时，通过降低空压机3.1频率或开启进料转移泵1.2来提高nh
3+-n浓度；当no
2-‑
n与nh
3+-n的质量浓度比《1.30:1时，通过增加空压机3.1频率或增大污泥回流泵4.1回流比例来降低nh
3+-n浓度，以实现中间水箱5中no
2-‑
n与nh
3+-n的质量浓度比为1.30～1.35:1左右；
72.第三水质监测仪6.3与plc控制柜8相连，根据实时监测的水质数据输出信号，对anammox反应器内循环泵6.1和anammox反应器外循环泵6.2运行工况进行调整；当出水nh
3+-n》8mg/l时，逐步增大anammox反应器外循环泵回流比例至400％；当出水nh
3+-n《8mg/l、tn》20mg/l时，逐步增大anammox反应器内循环泵回流比例至200％；其中，内、外循环回流比例按照50％的梯度逐步增加，每增加一个梯度就持续反应10～12h，直至nh
3+-n《8mg/l、tn《20mg/l。
73.以下通过实施例2来具体讲述本发明系统启动方法的详细过程，该实施例旨在进一步说明本发明内容而非限制本发明要求的保护范围。
74.实施例2
75.采用实施例1的一种低c/n比废水强化脱氮处理系统，处理南京玄武区燕子矶生活垃圾中转站渗滤液，进料液水质如下：cod浓度为4000～5000mg/l，nh
3+-n为400～500mg/l，tn为500～600mg/l，tp为20～30mg/l。
76.采用如图2所示的快速启动方法，具体包括以下步骤：
77.步骤1)：在egsb反应器2内接种城市污水处理厂厌氧池污泥，接种污泥来自南京新港污水处理厂厌氧池，控制污泥浓度4000～5000mg/l，hrt＝1.5d；
78.步骤2)：在a/o除碳池3前端接种城市污水处理厂反硝化污泥(来自南京新港污水处理厂缺氧池)，后端接种污水处理厂二沉池回流污泥(来自南京新港污水处理厂二沉池)，分别控制前、后端污泥浓度为3000～4000mg/l，前端溶解氧浓度为0.2～0.3mg/l，后端溶解氧浓度为0.3～1.0mg/l，前端与后端体积之比约为1：3，hrt＝2d，污泥回流比为100％，出水中no
2-‑
n：nh
3+-n＝1.30～1.35:1；
79.步骤3)：在anammox反应器6以6：3：1的体积比混合接种河湖底泥(来自南京栖霞区兴武沟)、城市污水处理厂反硝化污泥(来自南京新港污水处理厂缺氧池)和成熟的厌氧氨氧化污泥(来自南京大学某厌氧氨氧化中试装置，指平均直径在2.0～3.0mm之间，anaob菌群相对丰度大于50％的颗粒污泥)，控制温度为32～35℃，污泥浓度3500～4500mg/l，hrt＝1d，溶解氧浓度为0.1～0.3mg/l，投加20％体积比例的hdpe塑料载体和低浓度无机盐(3g/l)；
80.步骤4)：当出水nh
3+-n》8mg/l时，逐步增大anammox反应器外循环泵回流比例至400％；当出水nh
3+-n《8mg/l、tn》20mg/l时，逐步增大anammox反应器内循环泵回流比例至200％；其中，内、外循环回流比例按照50％的梯度逐步增加，每增加一个梯度就持续反应约
12h，直至nh
3+-n《8mg/l、tn《20mg/l；当检测到厌氧氨氧化反应总氮去除负荷大于等于0.3gn/(l
·
d)时反应器启动成功。
81.试验结果表明：anammox反应器6启动至57天时，检测到出水nh
3+-n为5～8mg/l，tn为12～18mg/l，总氮去除负荷为0.462gn/(l
·
d)，反应启动成功。运行稳定后，出水cod浓度为45～55mg/l，tp《1mg/l，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb 16889-2008)中表3直接排放的要求。
82.以上内容是对本发明及其实施方式进行了示意性的描述，该描述没有限制性，实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的实施方式并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。