连续流污水处理系统实现短程脱氮的方法技术方案

一种连续流污水生物处理系统实现短程脱氮的方法属于污水生物处理领域。短程脱氮是经济高效的污水生物脱氮方法。目前短程脱氮多是在间歇式脱氮处理系统中实现的，而实际应用较多的脱氮除磷连续流处理系统由于运行调控的复杂性难于实现短程脱氮。本发明专利技术在处理生活污水的连续流脱氮除磷系统中，在常温和溶解氧浓度为1-2mg/L的运行条件下，通过调控污泥回流比、硝化液回流比和好氧区水力停留时间实现短程脱氮。亚硝酸盐积累率稳定维持在90%，氨氮去除率在95%以上，总磷去除率达到90%以上。本发明专利技术解决了以往将短程脱氮应用于连续流的污水生物脱氮除磷系统的难题，拓宽了短程脱氮的应用范围，可用于指导连续流的污水生物脱氮除磷系统实现短程脱氮的运行调控。

Method for realizing short distance nitrogen removal by continuous flow sewage treatment system

The invention relates to a continuous flow sewage biological treatment system for realizing short range denitrification, belonging to the field of sewage biological treatment. Short distance denitrification is an efficient and economical method of biological nitrogen removal from sewage. At present, short range denitrification is mostly realized in batch nitrogen removal system. However, because of the complexity of operation and control, it is difficult to achieve short range denitrification because of the complexity of operation control. The present invention in the continuous sewage treatment system for removing nitrogen and phosphorus, in room temperature and dissolved oxygen concentration for the operating conditions of the 1-2mg/L, through the regulation of sludge reflux ratio, reflux ratio of nitrification and aerobic hydraulic retention time in the realization of short cut denitrification. Nitrite accumulation rate remained stable at 90%, ammonia nitrogen removal rate was above 95%, and total phosphorus removal rate was over 90%. The invention solves the problem of the short cut denitrification applied to continuous flow of sewage biological nitrogen and phosphorus removal system, broaden the scope of application of shortcut denitrification, which can be used to guide the flow of sewage biological nitrogen and phosphorus removal system to realize the shortcut denitrification operation regulation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种连续流污水生物处理系统实现短程脱氮的方法，属于污水生物处理领域。
技术介绍
水体富营养化已成为全球性水环境问题，其主要原因之一是氮、磷营养元素的过量排放。为控制氮、磷营养元素过量排放对自然水体生态平衡的破坏，许多国家都严格限制排入天然水体的氮、磷量。我国制定的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对氮、磷的排放指标提出了更为严格的要求，其中一级排放标准（A标准）规定氨氮浓度不超过5mg/L，总磷浓度不超过0.5mg/L。因此，污水脱氮除磷新理论、新技术的研究开发即符合我国国情，又是污水处理领域的研究热点和国际前沿。近年来，产生了一系列污水脱氮除磷新理论，如短程硝化-反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷等。其中短程脱氮以其高效、经济、节能、易于工程实践等优势受到广泛关注。传统的生物脱氮包括硝化和反硝化2个反应过程。其中硝化部分首先是由氨氧化菌（AmmoniaOxidizingBacteria，AOB）将NH4+-N氧化为NO2--N的氨氧化过程；然后是由亚硝酸盐氧化菌（NitriteOxidizingBacteria，NOB）将NO2--N氧化为NO3--N的亚硝态氮氧化过程。最后通过反硝化细菌的反硝化作用将产生的NO3--N转化为N2。其中NO2--N是硝化和反硝化2个过程的中间产物。如果将NH4+-N氧化控制在亚硝化阶段，然后通过反硝化作用将NO2--N还原为N2，经NH4+-N→NO2--N→N2这样的途径完成脱氮，即短程脱氮途径。短程脱氮与全程脱氮相比，缩短了反应时间，并可节约25%左右的供氧量，节约40%左右的反硝化所需碳源，减少污泥生成量，直接降低污水处理费用。实现短程脱氮的关键在于抑制NOB的活性或生长速率，造成AOB的数量或者活性在硝化系统中占优势，使活性污泥系统内的氨氧化速率大于系统内的亚硝态氮氧化速率，从而导致亚硝酸盐的积累。研究发现游离氨FA（FreeAmmonia）、游离亚硝FNA（FreeNitrousAcid）、pH值、温度、DO浓度以及抑制剂等都能够影响AOB和NOB的代谢活性和生长速率。本专利技术在一种连续流污水生物脱氮除磷系统中实现了短程脱氮，在技术上不同于现有技术，主要体现在以下四方面：（1）工艺的运行方式。污水生物处理工艺主要有两种运行方式，即间歇式工艺和连续流工艺。目前短程脱氮主要是在间歇式的工艺中实现的，这是由于间歇式工艺运行调控较灵活，尤其是对反应时间的控制简单易行，便于采取调控措施调整运行状态。对于大规模城市污水处理厂广泛采用的连续流工艺难于实现短程脱氮，主要是由于连续流工艺运行调控较复杂，可控变量少，调控手段和措施完全不同于间歇式工艺。本专利技术主要研究在连续流污水生物脱氮除磷系统中实现短程脱氮的方法。（2）水质条件。较高水温（30℃～38℃）容易实现短程硝化。游离氨FA的选择抑制途径也是实现短程硝化的主要途径。因此，有限的研究报道主要集中在水温较高的污泥厌氧消化液和高氨氮含量的垃圾渗滤液的处理。而对于实际城市污水，水温达不到实现短程脱氮的理想温度，低氨氮浓度也无法形成游离氨的选择性抑制。因此，实际城市污水处理系统非常难于实现短程脱氮。本专利技术主要研究在处理实际城市污水的连续流系统中实现短程脱氮的方法。（3）调控手段。目前关于短程脱氮在工程实践中应用的调控手段主要有高温、高游离氨FA抑制、低曝气量（或低DO浓度）、基于DO、ORP、pH在线监测控制反应时间。本专利技术由于是处理实际城市污水的连续流系统，不具备高温和高游离氨FA抑制的水质条件，也无法通过DO、ORP、pH在线监测控制反应时间。已有的连续流系统实现短程脱氮的调控手段有好氧区低DO浓度控制。但应用中发现低DO运行也抑制了AOB的活性，使氨氧化速率和氨氮去除率显著下降；如果将DO提高到1.0mg/L时，短程硝化迅速被破坏。上述现象说明了处理城市污水的连续流工艺实现短程硝化并保证脱氮效果是更加困难的。本专利技术中的连续流工艺在正常DO浓度（1-2mg/L）的条件下运行快速实现短程脱氮，未见相关报道。（4）处理的目标污染物。目前关于短程脱氮的研究报道都是在单纯的污水生物脱氮系统中实现的。本专利技术是关于在污水生物脱氮除磷系统中如何实现短程脱氮，由于系统兼具除磷功能，运行调控更为复杂，更难于实现短程脱氮。正是由于实际的污水处理厂往往都具有同时脱氮除磷的功能，因此本专利技术对实际工程中的短程脱氮应用具有更强的指导意义。为提高磷的去除效果，本专利技术连续流系统前增设了预缺氧区，用于将来自二沉池回流污泥中的硝态氮和亚硝态氮反硝化，消除对厌氧释磷的不利影响。原污水1/3进入预缺氧区，2/3进入厌氧区。进水分流可以充分利用原污水中的有机碳源，保证预缺氧区反硝化和厌氧区放磷的碳源需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种处理实际污水的连续流生物脱氮除磷系统及实现短程脱氮的方法，以期在处理实际污水的连续流系统中启动并维持短程脱氮，解决以往将短程脱氮应用于处理实际污水的连续流系统中碰到的技术难题，拓展短程脱氮的应用范围。一种连续流污水生物脱氮除磷系统，由合建式反应器和二沉池组成，合建式反应器顺次划分为预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区；其特征在于：预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区体积比为1:2:3.5:4；预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区通过溢流堰相通；好氧区和缺氧区之间连接硝化液回流管和硝化液回流泵；二沉池底部与预缺氧区之间连接污泥回流管和污泥回流泵，二沉池连接排水管和剩余污泥管；污水箱与厌氧区之间连接进水管和进水蠕动泵；污水箱与预缺氧区之间连接进水管和进水蠕动泵；预缺氧区、厌氧区和缺氧区安装搅拌器；好氧区内设有DO测定仪，底部安装曝气头；空气泵和曝气头之间连接空气流量计。应用所述一种连续流污水生物脱氮除磷系统实现短程脱氮的方法，其特征在于：污水水量的1/3进入预缺氧区，2/3进入厌氧区；常温下，通过调控污泥回流比、硝化液回流比、好氧区DO浓度和好氧区水力停留时间实现短程脱氮，整个过程分为以下3个阶段：阶段Ⅰ控制污泥回流比为60%、硝化液回流比为200%、好氧区DO浓度为2mg/L、好氧区水力停留时间3.4h，待好氧区出水NO2--N/NOx--N质量浓度百分比上升至60%～70%进入阶段Ⅱ。阶段Ⅱ控制污泥回流比为60%、硝化液回流比为200%、好氧区DO浓度为1.5mg/L、好氧区水力停留时间3.4h，待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续流污水生物处理系统实现短程脱氮的方法，其特征在于：生物处理反应器顺次划分为预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区，各分区体积比为1:2:3.5:4；好氧区和缺氧区之间连接硝化液回流管和硝化液回流泵；二沉池底部与预缺氧区之间连接污泥回流管和污泥回流泵，二沉池连接排水管和剩余污泥管；污水箱与厌氧区之间连接进水管和进水蠕动泵；污水箱与预缺氧区之间连接进水管和进水蠕动泵；进水分为两部分，污水水量的2/3进入厌氧区用于厌氧放磷；另外的1/3进入预缺氧区，用于回流污泥中硝态氮和亚硝态氮的反硝化；常温下，通过调控污泥回流比、硝化液回流比、好氧区DO浓度和好氧区水力停留时间实现短程脱氮，整个过程分为以下3个阶段：阶段Ⅰ控制污泥回流比为60%、硝化液回流比为200%、好氧区DO浓度为2mg/L、好氧区水力停留时间3.4h，待好氧区NO2‑‑N/NOx‑‑N质量浓度百分比上升至60%～70%进入阶段Ⅱ；阶段Ⅱ控制污泥回流比为60%、硝化液回流比为200%、好氧区DO浓度为1.5mg/L、好氧区水力停留时间3.4h，待好氧区NO2‑‑N/NOx‑‑N质量浓度百分比达到80%～90%进入阶段III；阶段III控制污泥回流比为60%、硝化液回流比为200%、好氧区DO浓度为1.0mg/L、好氧区水力停留时间3.4h，好氧区NO2‑‑N/NOx‑‑N质量浓度百分比达到90%以上。...

【技术特征摘要】
1.一种连续流污水生物处理系统实现短程脱氮的方法，其特征在于：生
物处理反应器顺次划分为预缺氧区、厌氧区、缺氧区和好氧区，各分区体积
比为1:2:3.5:4；好氧区和缺氧区之间连接硝化液回流管和硝化液回流泵；二沉
池底部与预缺氧区之间连接污泥回流管和污泥回流泵，二沉池连接排水管和
剩余污泥管；污水箱与厌氧区之间连接进水管和进水蠕动泵；污水箱与预缺
氧区之间连接进水管和进水蠕动泵；进水分为两部分，污水水量的2/3进入厌
氧区用于厌氧放磷；另外的1/3进入预缺氧区，用于回流污泥中硝态氮和亚硝
态氮的反硝化；常温下，通过调控污泥回流比、硝化液回流比、好氧区DO
浓度和好氧区水力停留时间实现短程脱氮，整个过程分为以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾薇，白鑫龙，张丽敏，彭永臻，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11