污泥双回流AOA实现城市污水深度脱氮除磷的装置与方法与流程
本发明涉及一种污泥双回流AOA工艺实现城市污水短程硝化与内源反硝化的控制方法，属于连续流活性污泥法应用领域。
背景技术：
：近年来，因水中氮含量超标而引起的“水体富营养化”现象愈发严重，由于污水排放标准日益严格，污水处理领域也面临重大挑战，污水处理技术已由单一的COD去除阶段进入同步脱碳、深度反硝化、除磷阶段。近年来，我国投入大量资金治理水体富营养化现象。虽然目前污水处理工艺多种多样，但仍需开发工艺或新方法，实现污水深度反硝化除磷。目前新型生物脱氮技术主要有短程硝化反硝化技术和厌氧氨氧化技术。其中厌氧氨氧化技术是在缺氧条件下，将污水中的氨氮和亚硝酸氮转化为氮气和硝酸氮的过程。 厌氧氨氧化菌生长缓慢，反应过程中不需要COD和氧气，大大节省了投加碳源、曝气和污泥处理的成本。厌氧氨氧化技术虽然有这么多优点，但其反应底物中难以稳定地获得亚硝酸盐氮，其反应产物中仍含有一定的硝酸盐氮，不能完全脱氮。短程硝化技术是通过选择性抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的生长、强化氨氧化菌（AOB）的活性，实现控制硝化过程只发生在氨氧化阶段。在此过程中，AOB在好氧条件下将氨氮完全氧化为亚硝酸盐氮，而NOB活性受到抑制，所以不能将亚硝酸盐氮完全氧化为硝酸盐氮。 由于亚硝酸盐氮反硝化所需的COD远小于硝酸盐氮反硝化所需的COD，且短程硝化也能为厌氧氨氧化提供底物，因此短程硝化技术得到了广泛的研究。
但由于AOB和NOB活性难以控制，如何实现连续流中的短期硝化一直是瓶颈。内源反硝化技术利用污泥自身在厌氧阶段储存的内部碳源进行反硝化，不需要加入外部碳源，节省能源。但由于内部碳源量少，反硝化硝酸盐氮需要花费大量的时间，甚至无法完全反硝化。因此，实现连续流中的短期硝化，将短期硝化和内源反硝化耦合在一起，可以节省曝气，节省能源，达到完全反硝化的目的。技术实施要素：针对目前短期硝化启动难、维持难、污水深度反硝化难的问题，本发明提供了一种污泥双回流AOA工艺的短期硝化和内源反硝化的控制方法。 为实现连续流短期硝化、污水深度反硝化等提供参考。一种污泥双回流AOA工艺实现短程硝化及内源反硝化的系统，其特征在于：包括依次连接的城市污水池（1）、污泥双回流AOA反应器（2）、沉淀池（3）；城市污水原水池（1）包括溢流管（1.1）和通气管（1.2）；城市污水原水池（1）通过进水管（2.1）及进水泵（2.1）与污泥双回流AOA反应器（2）连接；污泥双回流AOA反应器（2）包括8个单元，按水流方向分为两个厌氧段、两个好氧段、四个缺氧段。 为防止发生短程流，各室间按水流方向通过上下交错的水流孔连接；好氧段（2.4）采用气泵（2.7）、曝气管（2.8）和曝气头（2.9）进行连续曝气；污泥双回流AOA反应器（2）除好氧段（2.4）外，各室均设置搅拌器（2.6）；污泥双回流AOA反应器（2）通过出水管（3.1）与沉淀池（3）连接； 沉淀池中污泥的一部分通过第一污泥回流管(3.2)和第一污泥回流泵(3.3)回流至污泥双回流AOA反应器(2)的第一厌氧段(2.3)，一部分污泥通过第二污泥回流管(3.4)和第二污泥回流泵(3.5)回流至污泥双回流AOA反应器(2)的第一缺氧段(2.5)。
一种污泥双回流AOA工艺实现短程硝化内源反硝化的控制方法，主要包括以下步骤：1）将城市污水厂全程硝化反硝化污泥接种于污泥双回流AOA反应器（2），维持厌氧段（2.3）、好氧段（2.4）污泥浓度为2500-/l；缺氧段（2.5）污泥浓度为3500-/l。一、二次污泥回流比例均为100%。此阶段控制温度为22℃左右；厌氧区（2.3）体积：好氧区（2.4）体积：缺氧区（2.5）体积为1:1:2；系统水力停留时间为16～20h； 好氧段（2.4）溶解氧浓度始终控制在1.5～2mg/l；运行时除取样外，不进行活性污泥排放，泥龄为100～300d。2）首先将维持在30～35mg/l的城市污水依次通过污泥双回流AOA反应器的厌氧段、好氧段、缺氧段，进行厌氧吸收COD及厌氧释磷、好氧吸磷与硝化反应、内源反硝化反应，直至污泥双回流AOA反应器的COD和总氮去除率分别达到80%和90%以上。3）然后，提高系统进水氨氮浓度至40～45mg/l。 重复污泥双循环AOA系统连续运行，直至系统COD和总氮去除率分别达到80%和90%以上。4)最后继续提高系统进水氨氮浓度至50～60mg/l。
通过逐步提高进水氨氮负荷，在缺氧/缺氧条件下长时间饥饿NOB，控制溶解氧，同时将系统与长期无污泥排污耦合引起污泥腐烂（发酵），最终实现城市污水的短期硝化内源反硝化。运行过程中亚硝酸盐逐渐积累，当亚硝酸盐积累率持续稳定大于90%且系统COD和总氮去除率分别达到80%和90%时，可认为污泥双回流AOA短期硝化内源反硝化系统启动成功。5）城市污水进水氨氮浓度为50～60mg/l，维持厌氧区容积（2.3）：好氧区容积（2.4）：缺氧区容积（2.5）为1：1：2； 好氧区溶解氧浓度为1.5～2mg/l；不进行活性污泥排放，泥龄为100～300天。污泥双回流aoa系统连续运行，维持系统长期短期硝化及内源反硝化过程，实现污水脱氮，为厌氧氨氧化工艺提供基础。污泥双回流aoa工艺实现短期硝化及内源反硝化的控制方法具有以下优点：（1）通过逐步提高进水氨氮负荷，使NOB长期处于厌氧/缺氧状态，耦合系统长期不排泥引起污泥腐烂（发酵），控制好氧区溶解氧浓度，实现短期硝化，突破连续流短期硝化难以实现的瓶颈。 （2）在不添加外加碳源的情况下，系统出水TN小于2mg/l，为深度反硝化。（3）系统厌氧区体积：好氧区体积：缺氧区体积=1：1：2。厌氧/缺氧区体积远大于好氧区体积，可以饥饿NOB，阻止其活性快速恢复，从而实现短程硝化。
(4)系统不主动排出污泥，不仅减少了污泥产量，节省了污泥处理成本，而且产生了污泥原位发酵，发酵后的碳源可进一步用于反硝化，发酵过程中产生的物质可能对NOB产生抑制作用，使其被系统消除。附图说明图1为本发明的工艺流程图。图2为污泥双回流AOA工艺实现的短程硝化内生反硝化系统结构示意图。 图2中：1为原水池，2为污泥双回流AOA反应器，3为沉淀池，1.1为原水池溢流管，1.2为原水池通气管，2.1为进水管，2.2为进水泵，2.3为厌氧段，2.4为好氧段，2.5为缺氧段，2.6为搅拌器，2.7为气泵，2.8为曝气管，2.9为曝气头，3.1为出水管，3.2为第一级污泥回流管，3.3为第一级污泥回流泵，3.4为第二级污泥回流管，3.5为第二级污泥回流泵。具体实施方式：一种通过污泥回流管实现城市污水短程硝化与内源反硝化的系统污泥双回流aoa工艺，其特征在于：包括依次连接的城市污水池（1）、污泥双回流aoa反应器（2）、沉淀池（3）；城市污水原水池（1）包括溢流管（1.1）和通气管（1.2）；城市污水原水池（1）通过进水管（2.1）和进水泵（2.1）与污泥双回流aoa反应器（2）连接；污泥双回流aoa反应器（2）包括8个单元，按水流方向分为两个厌氧段、两个好氧段、四个缺氧段。为防止出现短程流，各单元间通过按水流方向上下交错的水流孔连接。 好氧段(2.4)通过气泵(2.7)、曝气管(2.8)和曝气头(2.9)不断曝气；污泥双回流AOA反应器(2)除好氧段(2.4)外，各隔间均设有搅拌器(2.6)；污泥双回流AOA反应器(2)通过出水管(3.1)与沉淀池(3)相连； 沉淀池中污泥的一部分通过第一污泥回流管(3.2)和第一污泥回流泵(3.3)回流至污泥双回流AOA反应器(2)的第一厌氧段(2.3)，一部分污泥通过第二污泥回流管(3.4)和第二污泥回流泵(3.5)回流至污泥双回流AOA反应器(2)的第一缺氧段(2.5)。
污泥双循环aoa反应器有效容积为88.48l，均匀分布为8个格子，每个格子有效容积为11.06l，反应器材质为有机玻璃，试验时进水具体水质如下：项目+-nno2--nno3--n范围mg/l119.6-258.627.9-58.70-0.50-1.0具体操作如下：1）在污泥双循环aoa反应器（2）中接种城镇污水厂全工艺硝化反硝化污泥，保持厌氧段（2.3）、好氧段（2.4）污泥浓度为2500-/l；缺氧段（2.5）污泥浓度为3500-/l。 一、二级污泥回流比均为100%，此阶段温度控制在22℃左右；厌氧区（2.3）：好氧区（2.4）：缺氧区（2.5）容积为1：1：2；系统水力停留时间为16～20h；好氧段（2.4）溶解氧浓度始终控制在1.5～2mg/l；运行时除取样外，不进行活性污泥排放，泥龄为100d。2）首先含氨氮约30mg/l的城市污水依次通过污泥双回流AOA反应器的厌氧段、好氧段、缺氧段，分别进行厌氧吸收COD及厌氧释磷、好氧吸收磷及硝化反应、内源反硝化反应。 直至污泥双回流AOA反应器的COD和总氮去除率分别达到80%和90%以上。3)然后，提高系统进水氨氮浓度至40mg/l左右。
重复污泥双回流AOA系统连续运行直至系统COD和总氮去除率分别达到80%和90%为止。4）最后继续提高系统进水氨氮浓度至50～60mg/l。通过逐步提高进水氨氮负荷、厌氧/缺氧条件下NOB长时间饥饿并控制溶解氧，耦合系统长期无污泥外排引起污泥腐烂（发酵），最终实现城市污水的短期硝化与内源反硝化。运行过程中逐渐出现亚硝酸盐积累，当亚硝酸盐积累率持续稳定大于90%，系统COD和总氮去除率分别达到80%和90%时，可以认为污泥双回流AOA短期硝化与内源反硝化系统启动成功。 5）城市污水进水氨氮浓度为50～60mg/l，维持厌氧区（2.3）：好氧区（2.4）：缺氧区（2.5）容积为1：1：2；好氧区溶解氧浓度为1.5～2mg/l；不排放活性污泥，泥龄为100天，连续运行污泥双回流AOA系统，维持系统长期短期硝化和内源反硝化过程，实现污水脱氮，为厌氧氨氧化工艺提供基础。试验结果表明，运行20天后，逐渐出现亚硝酸盐积累；最终系统亚硝酸盐积累稳定在93%以上。 城市污水经污泥双回流AOA短时硝化及内生反硝化系统出水：COD为40-50mg/l、NH4+为0-0.5mg/l、NO3-为0-1mg/l、NO2-为0-0.5mg/l，达到深度反硝化除磷的目的。试验时效果如图2所示：以上为本发明的具体实施例，便于
技术领域：
技术人员能够更好地理解和应用本发明，本发明的实施并不局限于此，因此
技术领域：
本领域技术人员可以根据需要对本发明做出简单的修改，这些修改都属于本发明的范围。
技术特点：
技术摘要
双污泥回流AOA实现城市污水深度反硝化除磷的装置及方法，属于污水处理领域。该装置主要由污水原水池、厌氧/缺氧/好氧格栅组成的双污泥回流AOA反应器、沉淀池组成。该装置主要包括原水池和双污泥回流AOA反应器。该方法中的双污泥回流AOA反应器依次分为厌氧段、好氧段和缺氧段；其中，厌氧段利用生活污水中的COD合成内碳源PHA，同时进行厌氧释磷；然后混合液进入好氧段，发生短暂的硝化反应；最后进入缺氧段，发生内碳源反硝化反应。 本方法通过逐步提高进水氨氮负荷，厌氧/缺氧处理使NOB长时间处于饥饿状态，实现城市污水的短期硝化和内源反硝化，达到深度反硝化除磷的目的，本发明是可行的，可以解决连续流短期硝化难以实现的问题。
技术研发人员：彭永振； 张婷丁鹏林王淑英
受保护技术用户：北京工业大学
技术开发日：2017.04.24
技术发布日期：2017.07.11