一種連續流城市生活污水再生方法技術

一種連續流城市生活污水再生方法屬于水環境恢復技術領域，具體涉及一種連續流城市生活污水再生方法。鑒于傳統同步脫氮除磷工藝，存在脫氮除磷爭奪碳源，碳源嚴重不足，脫氮菌與除磷菌泥齡、溶解氧需求差異大，生活污水堿度不足，脫氮除磷效果難以同時兼顧等問題，從工藝流程的整體統籌，優化各處理單元的任務，通過厭氧-好氧工藝除磷除有機物、多級完全混合式亞硝化工藝將氨氮部分氧化為亞硝酸鹽氮、上向流厭氧氨氧化生物濾池自養脫氮，實現污水的高效低碳處理及再生，出水COD小于45mg/L，BOD小于10mg/L，TP小于0.4mg/L，TN小于10mg/L，可達到國家一級A標準。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水環境恢復
，具體涉及。
技術介紹
污水處理達標排放是緩解水環境危機的重要手段。國家頒布了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》，要求出水達到一級A，其中COD小于50mg/L，BOD小于10mg/L，TN小于15mg/L, TP小于0.5mg/L，對于營養元素的控制尤為嚴格。我國污水處理廠目前采用的工藝，大多基于傳統脫氮除磷理論，存在固有缺欠，難以實現一級A標準處理排放。首先，生活污水屬于低碳氮比污水，對于脫氮除磷，碳源嚴重不足，由于反硝化脫氮和生物除磷都需要消耗碳源，存在碳源的爭奪問題，往往需要人工投加有機碳源甲醇，增加運行費用，并且有機碳源最終轉化為二氧化碳，這種溫室氣體又造成了二次污染。其次，除磷菌與脫氮菌在泥齡方面存在較大差異，除磷菌為短泥齡菌，污泥齡4-7d為宜,脫氮菌為長泥齡菌，污泥齡在20-30d為宜，傳統工藝由于是同一反應器內實現脫氮除磷，不能同時兼顧脫氮及除磷效果。再次，生活污水堿度相對于氨氮含量不足，要想取得良好的硝化效果，需人工投加堿度；全程硝化溶解氧消耗量高，動力費用大。最后，傳統工藝脫氮以硝化液回流至前置缺氧段提高脫氮效率，動力費用高，以400%回流比為限，理論上最大總氮去除難以實現一級A標準的總氮小于15mg/L，且硝酸鹽對厭氧釋磷產生抑制，影響除磷效果，除磷難以達到一級A標準中的TP小于0.5mg/Lo目前，已有的二級污水處理工藝改造工程，幾乎都是在二級處理流程的基礎上，補充深度處理工藝。即習慣性的將污水深度處理分級考慮，然后簡單機械的組合起來，實現污水深度處理。工程實際運行表明，這樣的升級改造不僅能耗、物耗大量浪費，而且處理效果也不甚理想。其根本原因就是各單元構筑物在相應的處理流程中所肩負的污染物的去除種類和負荷存在不合理、不經濟甚或錯誤之處。因此，污水處理廠的升級改造工作應該從工藝流程的整體統籌考慮，明確和調整各處理單元的任務并優化其相應的有機負荷。從工藝技術來看，應結合污水處理廠現有的工藝流程和場地情況研發工藝簡潔、易操作運行和維護的污水深度處理關鍵技術，實現排放水穩定高效達到一級A排放標準；從經濟運行來看，應盡量減少曝氣和藥劑投加的能耗和物耗，實現低碳經濟。既然N、P不可能在一個反應器內同時深度去除，那么就應該在不同的反應器中分步實現。生物除磷由于不投加藥劑，可以節省大量運行費用，而且在生物除磷的同時又可以去除有機物，因此可以強化生物除磷單元，實現磷和有機物的深度去除，這也完全符合低碳經濟的目標。由于在生物除磷的同時也去除了大量有機物，在不投加碳源的前提下，脫氮單元的工藝就應該采用以自養脫氮工藝為核心的一系列脫氮工藝。20世紀90年代發現的厭氧氨氧化(ΑΝΑΜΜ0Χ)現象為這一設想提供了可能性，為最終低碳高效處理生活污水提供了新的思路。連續流污水再生方法，通過以厭氧-好氧除磷除有機物，后續自養脫氮工藝，實現城市生活污水的低碳、高效去除，具有處理負荷高，處理效果好，無需外加有機及無機碳源，耗氧量及回流量低，動力費用小等優點。連續流污水再生方法對A/0工藝提出了新的要求。由于后續自養脫氮單元，除生物同化作用少量吸收一部分磷素，基本無除磷功能，除磷完全依賴于A/0工藝，A/0除磷效果應達到或接近一級A水平。自養脫氮工藝不能同時耐受高COD與低氮素基質，A/0需在最大程度去除有機物的前提下，盡量多的保留水體中的氨氮，使之不轉化，低損失。但傳統A/0除磷工藝運行時，并不針對氮素進行調控，往往氨氮損失超過50%，總氮損失超過40%，這對后續自養脫氮工藝極為不利，且反硝化的大量存在與厭氧區聚磷菌釋磷爭奪碳源，降低了除磷效率，一般傳統A/0工藝運行時，除磷率維持在80%左右，難以進一步提高。鑒于此，在傳統厭氧-好氧除磷工藝的基礎上，亟需提出高效除磷、低氮素損失的新型A/0除磷工藝運行參數。自養脫氮由亞硝化工藝及厭氧氨氧化工藝組成。厭氧氨氧化是在厭氧條件下，自養菌將氨氮與亞硝酸鹽氮按1:1.3反應生成氮氣，并伴隨少量硝酸鹽氮產生。主要存在穩定比例進水難以獲得以及出水少量硝酸鹽氮難以去除等問題。亞硝化，作為厭氧氨氧化的前置工藝，將氨氮部分氧化為亞硝酸鹽氮，使得亞硝酸鹽氮與氨氮比例約為1.31，以滿足厭氧氨氧化需求。目前,多數亞硝化工藝采用SBR方式，這對于連續流工藝極為不便。恒流攪拌反應器CSTR雖為連續流，但只能實現溶解氧的單一控制，不能形成溶解氧梯度。亞硝化過程中，主要通過不同梯度溶解氧，氧化氨氮為亞硝酸鹽氮，抑制其進一步氧化為硝酸鹽氮。采用CSTR實現的亞硝化工藝，出水亞硝酸鹽氮與氨氮比例僅能達到I左右，達不到1.31，不能滿足厭氧氨氧化的需求，且長期運行容易轉向全程硝化，失去亞硝化效果。多級完全混合式亞硝化工藝，即將多個CSTR進行串聯，繼承了CSTR完全混合及連續流的優點，并可實現分級控制溶解氧，形成溶解氧梯度，保持了亞硝化效果的穩定性，出水比例也能達到1.31，滿足厭氧氨氧化的需求。研究表明，在一定COD范圍內，反硝化菌群能與厭氧氨氧化菌群共生。反硝化菌消耗水體中有機碳源，為厭氧氨氧化菌提供良好環境，厭氧氨氧化產生的硝酸鹽可作為反硝化菌的底物，供其生長。反硝化與 厭氧氨氧化耦合，既提高了厭氧氨氧化對于有機物的抵抗能力，又能減少厭氧氨氧化副產物硝酸鹽氮的濃度，是理想的處理形式。研究表明，生物濾池可實現反硝化-厭氧氨氧化耦合。因厭氧氨氧化過程產生氮氣，為保證氣體順利排除，應采用上向流。 本方法以厭氧-好氧工藝深度除磷除有機物，多級CSTR亞硝化給厭氧氨氧化生物濾池提供合適比例進水以實現自養脫氮的氮磷分步去除，是污水處理的理想選擇。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，在14_25°C，通過厭氧-好氧工藝除磷除有機物、多級完全混合式亞硝化工藝將氨氮部分氧化為亞硝酸鹽氮、上向流厭氧氨氧化生物濾池脫氮，實現污水的高效、低碳處理及再生，其特征是:I)生活污水進入厭氧-好氧工藝，控制進水有機負荷為0.8-1.2kgC0D/m3/d,污泥濃度為2.5-3.5g/L，污泥齡為4-6d，水力停留時間為4.2-7.5h，厭氧區與好氧區停留時間比為1:3-1:4，好氧區按體積比1:1:1分三個溶解氧梯度，分別為1.50-1.60、0.70-0.80、0.40-0.50mg/L，沉淀池污泥回流至厭氧區，污泥回流比30-60% ;實現總磷去除率大于90%，COD去除率大于80%，總氮去除17-23%，氨氮去除12_16%，亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮出水小于0.5mg/L,出水懸浮物濃度為10-20mg/L ；2)厭氧-好氧工藝出水進入多級完全混合式亞硝化工藝，控制進水總氮負荷為0.3-0.6kgN/m3/d,污泥濃度為2.2-2.8mg/L,污泥齡為25_30d，水力停留時間為2.5-4.0h,反應器按體積比1:1:1:1分為四個溶解氧梯度，分別為0.50-0.70、0.10-0.20、0.40-0.50、0.15-0.25mg/L,沉淀池污泥回流至第一個溶解氧梯度區，污泥回流比20-35% ;實現氨氮氧化率為58-63%，出水亞硝酸鹽氮與氨氮物質的量比值為1.28-1.33，亞硝化率即反應生成的亞硝酸鹽氮與生成的亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮之和的比值大于90%，出水硝酸鹽氮小于4mg/L本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種連續流城市生活污水再生方法，其特征在于：在14?25℃，通過厭氧?好氧工藝除磷除有機物、多級完全混合式亞硝化工藝將氨氮部分氧化為亞硝酸鹽氮、上向流厭氧氨氧化生物濾池脫氮；1)生活污水進入厭氧?好氧工藝，控制進水有機負荷為0.8?1.2kgCOD/m3/d，污泥濃度為2.5?3.5g/L，污泥齡為4?6d，水力停留時間為4.2?7.5h，厭氧區與好氧區停留時間比為1:3?1:4，好氧區按體積比1:1:1分三個溶解氧梯度，分別為1.50?1.60、0.70?0.80、0.40?0.50mg/L，沉淀池污泥回流至厭氧區，污泥回流比30?60%；實現總磷去除率大于90%，COD去除率大于80%，總氮去除17?23%，氨氮去除12?16%，亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮出水小于0.5mg/L，出水懸浮物濃度為10?20mg/L；2)厭氧?好氧工藝出水進入多級完全混合式亞硝化工藝，控制進水總氮負荷為0.3?0.6kgN/m3/d，污泥濃度為2.2?2.8mg/L，污泥齡為25?30d，水力停留時間為2.5?4.0h，反應器按體積比1:1:1:1分為四個溶解氧梯度，分別為0.50?0.70、0.10?0.20、0.40?0.50、0.15?0.25mg/L，沉淀池污泥回流至第一個溶解氧梯度區，污泥回流比20?35%；實現氨氮氧化率為58?63%，出水亞硝酸鹽氮與氨氮比值為1.28?1.33，亞硝化率即反應生成的亞硝酸鹽氮與生成的亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮之和的比值大于90%，出水硝酸鹽氮小于4mg/L，總氮損失3?5mg/L，出水懸浮物濃度為15?25mg/L；3)多級完全混合式亞硝化工藝出水進入上向流厭氧氨氧化生物濾池，采用火山巖填料，粒徑自下而上按體積比1:1:1分別為8?10、6?8、4?6mm，填充比40?60%，控制進水總氮負荷為0.8?2.0kgN/m3/d，水力停留時間為0.2?0.6h，斷面濾速0.5?2m/h；，消耗的亞硝酸鹽氮與氨氮的比值平均為1.28，生成的硝氮與消耗的氨氮比值平均為0.21，實現總氮去除率大于88%，出水總氮小于10mg/L，氨氮小于1.0mg/L，亞硝酸鹽氮小于2mg/L，硝酸鹽氮小于7mg/L，COD小于45mg/L，BOD小于10mg/L，TP小于0.4mg/L，出水懸浮物濃度小于7mg/L，實現一級A標準。...

【技術特征摘要】
1.一種連續流城市生活污水再生方法，其特征在于:在14-25°c，通過厭氧-好氧工藝除磷除有機物、多級完全混合式亞硝化工藝將氨氮部分氧化為亞硝酸鹽氮、上向流厭氧氨氧化生物濾池脫氮； 1)生活污水進入厭氧-好氧工藝，控制進水有機負荷為0.8-1.2kgC0D/m3/d,污泥濃度為2.5-3.5g/L，污泥齡為4-6d，水力停留時間為4.2-7.5h，厭氧區與好氧區停留時間比為1:3-1:4，好氧區按體積比1:1:1分三個溶解氧梯度，分別為1.50-1.60、0.70-0.80、.0.40-0.50mg/L，沉淀池污泥回流至厭氧區，污泥回流比30-60% ;實現總磷去除率大于90%，COD去除率大于80%，總氮去除17-23%，氨氮去除12_16%，亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮出水小于.0.5mg/L,出水懸浮物濃度為10-20mg/L ； 2)厭氧-好氧工藝出水進入多級完全混合式亞硝化工藝，控制進水總氮負荷為.0.3-0.6kgN/m3/d,污泥濃度為2.2-2.8mg/L,污泥齡為25_30d，水力停留時間為2.5-4.0h,反應器按體積比1:1:1:1分為四個溶解氧梯度，分別為0.50-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李冬，王斌，吳迪，梁瑜海，高偉楠，李德祥，楊胤，何永平，門絢，曾輝平，張杰，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：