一種基于污泥旁側預處理的短程反硝化除磷的裝置和方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種基于污泥旁側預處理的短程反硝化除磷的裝置和方法，屬于低C/N比城市污水處理及剩余污泥生化處理減量技術領域。
【背景技術】
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[0002]隨著水體富營養化問題的日益加劇，生物脫氮除磷工藝被廣泛研宄和應用。我國城市污水存在碳氮比(C/N)低、碳源不足的問題，造成傳統工藝處理污水中氮、磷同時達標尤為困難。反硝化除磷技術因其具有同步脫氮除磷、降低碳源和能源的需求、污泥產量低等優勢而成為目前研宄的熱點。該技術的原理是將反硝化和除磷兩個過程合二為一，反硝化除磷菌(DPAO)通過N03_還原作用產生能量，并用于細胞增值、糖原再生、PO廣的吸收和多聚磷酸鹽(Ploy-P)的合成過程，達到同步脫氮除磷的目的。最近研宄發現亞硝酸鹽亦可作為DPAO吸磷的電子受體，因此若采用短程硝化可進一步節省能源，降低污水處理能耗。
[0003]目前，短程反硝化除磷工藝研宄的瓶頸主要有短程硝化的長期穩定運行和N02_對反硝化除磷菌的毒性作用。最新研宄發現在缺氧條件下，亞硝酸鹽對亞硝酸鹽氧化菌的滅活效果要強于對氨氧化菌的滅活效果。若能基于亞硝酸鹽的這種選擇性滅菌效應實現亞硝酸鹽氧化菌的穩定控制，則有望解決上述難題一。而針對上述難題二，可通過改變進水方式降低no2_的濃度，使其在微生物的耐受閥值一下，有望實現短程反硝化除磷。
[0004]污水生物處理能夠有效地去除有機物并達到脫氮除磷的目的，但該過程往往伴隨著大量的剩余污泥產生。剩余污泥不僅含有可回收利用的資源，而且含有病原體、重金屬等危害性物質，易造成二次污染，且有關研宄表明其處理處置費用高，占污水處理廠運行總費用的60%。因此，有效減少剩余污泥的產量是至關重要的。最新研宄表明FNA(游離亞硝酸)預處理可以提升污泥的可降解性，有利于開發內碳源，并使污泥減量。因此，在污水生物處理的過程中應用FNA旁側預處理部分剩余污泥，再回流至主流反應器中開發內碳源，回收利用，不僅可以使污泥減量，而且可以節省碳源，有望大大減低污水處理的費用。
【發明內容】
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[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于污泥旁側預處理污泥的短程反硝化除磷的裝置和方法，實現將短程反硝化除磷技術應用于城市污水的同步脫氮除磷處理中，使耗氧量與傳統方式相比降低，節省碳源，并開發內碳源，使污泥減量。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于污泥旁側預處理污泥的短程反硝化除磷的裝置，包括:城市污水原水箱(I)、反硝化除磷反應器(2)、中間水箱(3)、短程硝化反應器(4)、一號污泥預處理反應器(5)、二號污泥預處理反應器￠);其特征在于，所述城市污水原水箱(I)設有溢流管I (1.D和放空管I (1.2);所述反硝化除磷反應器(2)設有攪拌裝置I (2.3)、曝氣頭I (2.4)、空氣壓縮機I (2.5)、D0/pH在線測定儀I (2.6)、出水閥I (2.2);所述中間水箱(3)設有溢流管II (3.1)和放空管II (3.2);所述短程硝化反應器(4)設有攪拌裝置II (4.3)、曝氣頭II (4.4)、空氣壓縮機II (4.5)、DO/pH在線測定儀II (4.6)、出水管和出水閥II (4.2);所述一號污泥預處理反應器(5)設有進藥口 I (5.2)、PH在線測定儀I (5.3)、攪拌子I (5.4)、磁力攪拌器I (5.5);所述二號污泥預處理反應器
[6]設有進藥口II (6.2)、pH在線測定儀II (6.3)、攪拌子II (6.4)、磁力攪拌器II (6.5)。
[0007]城市污水原水箱(I)通過進水泵I (2.1)與反硝化除磷反應器(2)相連接；反硝化除磷反應器(2)的剩余排泥通過污泥回流泵III (6.1)進入二號污泥預處理反應器(6);二號污泥預處理反應器(6)通過污泥回流泵IV (2.9)與反硝化除磷反應器(2)相連接；反硝化除磷反應器(2)通過進水泵II (4.1)與短程硝化反應器(4)相連接；短程硝化反應器
(4)的出水進入中間水箱(3);短程硝化反應器⑷的排泥通過污泥回流泵I(5.1)進入一號污泥預處理反應器(5); —號污泥預處理反應器(5)通過污泥回流泵II (4.7)與短程硝化反應器(4)相連接；中間水箱(3)通過進水泵III (2.8)與反硝化除磷反應器(2)相連接。
[0008]本發明還提供了一種基于污泥旁側預處理的短程反硝化除磷的方法，其具體啟動與調控步驟如下:
[0009]I)啟動系統:將城市污水處理廠剩余污泥或具有反硝化除磷活性的污泥投加至反硝化除磷反應器(2)中，使反硝化除磷反應器(2)內污泥濃度MLSS = 2000-5000mg/L ；將城市污水處理廠剩余污泥投加至短程硝化反應器(4)中，使短程硝化反應器(4)內污泥濃度 MLSS = 2000-5000mg/L ；
[0010]2)運行時調節操作如下:
[0011]2.1)城市污水原水箱(I)中的污水通過進水泵I (2.1)進入反硝化除磷反應器
(2)中，進水體積為反硝化除磷反應器(2)有效體積的20?60%，同時進入的還有二號污泥預處理反應器中的處理污泥；然后，反硝化除磷反應器(2)厭氧攪拌I?2h，沉淀排水30?45min，排水比20?60%，排水進入短程硝化反應器(4)中；
[0012]2.2)短程硝化反應器(4)進水結束后，好氧曝氣1.5?3h，DO濃度0.5?2mg/L，沉淀排水30min，排水比20?60%，排水進入中間水箱(3)中；然后，一號污泥預處理反應器(5)中的處理污泥通過污泥回流泵II (4.7)進入短程硝化反應器(4)中；接著，短程硝化反應器(4)缺氧攪拌I?2h，排出短程硝化反應器(4)有效體積20?30%的污泥濃縮為污泥濃度20000-50000mg/L的污泥后進入一號污泥預處理反應器(5)中；
[0013]2.3)通過向一號污泥預處理反應器(5)投加亞硝酸鈉，使一號污泥預處理反應器(5)內亞硝酸鹽氮濃度為400-1500mg/L，并通過投加酸或堿控制一號污泥預處理反應器
(5)內pH為5.5-6.5，污泥停留時間為6-24h ；
[0014]2.4)中間水箱(3)中的污水通過進水泵III (2.8)進入反硝化除磷反應器(2)中，一次進水或在隨后的缺氧段連續進水，進水體積為反硝化除磷反應器(2)有效體積的20?60%;然后，反硝化除磷反應器(2)缺氧攪拌3?4h，好氧曝氣I?2h，DO濃度2?3mg/L，好氧曝氣結束排泥，排出泥的30?80%濃縮為污泥濃度20000-50000mg/L的污泥后進入二號污泥預處理反應器出)中；終沉排水30min，排水比20?60% ；
[0015]2.5)通過向二號污泥預處理反應器(6)投加亞硝酸鈉，使二號污泥預處理反應器(6)內亞硝酸鹽氮濃度為400-1500mg/L，并通過投加酸或堿控制二號污泥預處理反應器
(6)內pH為5.5-6.5，污泥停留時間為6-24h。
[0016]綜上，提供的一種基于污泥旁側預處理的短程反硝化除磷的裝置和方法，其處理城市污水的流程為:城市污水和經FNA預處理后的污泥進入反硝化除磷反應器的厭氧段，微生物攝取原水和預處理污泥中的有機物轉化為PHAs ;然后，污水進入短程硝化反應器中，氨氧化細菌將氨氮氧化成亞硝酸鹽；通過污泥旁側預處理，即將部分剩余污泥用FNA處理后再回流到反應器中抑制亞硝酸鹽氧化菌的增長，同時缺氧攪拌進行反硝化作用，實現并維持系統短程硝化的穩定；經短程硝化的污水進入反硝化除磷反應器的缺氧段，同步脫氮除磷，再進行好氧曝氣，確保磷的充分吸收。
[0017]因此，本發明一種基于污泥旁側預處理的短程反硝化除磷的裝置和方法，與現有傳統生物脫氮工藝相比具有以下優勢:
[0018](I)將生長環境要求有很大差別的硝化菌和聚磷菌分別位于不同的污泥系統，利于各系統的高效運行，將脫氮和除磷兩個獨立過程有機合為一體，很好地實現了碳源與氧的節省和剩余污泥的減量；
[0019](2)旁側缺氧處理污泥，選擇性滅活亞硝酸鹽氧化菌(NOB)，實現短程硝化的穩定運行；同時，提高剩余污泥的可生物降解性，回流至硝化系統排水后的缺氧段，開發內碳源進行反硝化作用，消除NOB生長的底物，有利于短程硝化的實現，且污泥減量，無需投加外碳源；
[0020](3)在反硝化除磷系統的厭氧段投加經FNA預處理并淘洗后的污泥，開發內碳源，增加進水中的C0D，有利于充分地釋放磷和儲存PHA，保證缺氧段對磷的充分過量吸收；
[0021](4)通過設置中間水箱，可靈活調整反硝化除磷反應器缺氧段的進水方式，控制反應器中亞硝酸鹽的濃度，減小其對反硝化除磷菌的毒性作用。
【附圖說明】
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[0022]圖1是本發明基于污泥旁側預處理的短程反硝化除磷的裝置的結構示意圖。
[0023]圖中I為城市污水原水箱、2為反硝化除磷反應器、3為中間水箱、4為短程硝化反應器、5為一號污泥預處理反應器、6為二號污泥預處理反應器；1.1為溢流管I，1.2為放空管I ;2.1為進水泵I，2.2為出水閥I，2.3為攪拌裝置I，2.4為曝氣頭I，2.5為空氣壓縮機I，2.6為DO/pH在線測定儀I，2.7為中間排水管，2.8為進水泵III，2.9為污泥回流泵IV，2.10為排泥管I，2.11為剩余污泥排放管；3.1為溢流管II，3.2為放空管II ；4.1為進水泵II，4.2為出水閥II，4.3為攪拌裝置II，4.4為曝氣頭II，4.5為空氣壓縮機II，4.6為DO/pH在線測定儀II，4.7為污泥回流泵II，4.8為排泥管II ;5.1為污泥回流泵I，5.2為進藥口 I，5.3為pH在線測定儀I，5.4為攪拌子I，5.5為磁力攪拌器I ;6.1為污泥回流泵III，6.2為進藥口 II，6.3為pH在線測定儀II，6.4為攪拌子II，6.5為磁力攪拌器II。
【具體實施方式】
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[0024]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明:如圖1所示，一種基于污泥旁側預處理的短程反硝化除磷的裝置:設有城市污