[发明专利]一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺。

背景技术

传统厌氧/缺氧/好氧(A²/O)工艺因其具有较好的脱氮除磷效果而被广泛应用于城市污水处理过程中。但运行成本高、能耗大仍然是城市污水处理厂面临的主要问题。因此研究新型节能降耗A²/O工艺，对于降低污水处理厂的运行成本具有重要意义。短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO₂^-的进一步硝化，然后直接进行反硝化。短程硝化反硝化的优势在于：缩短了反应历程，提高了硝化和反硝化速率；缩短水力停留时间；短程硝化的需氧量减少了25％，降低了能耗；有效地节省40％作为氢供体的碳源；减少了剩余污泥排放量。短程脱氮工艺更适宜处理较高氨氮浓度的废水。其运行也面临一些问题：长期稳定地积累亚硝酸盐氮仍然比较困难，需要对影响亚硝酸盐积累的过程进行更深入的研究，当碳源不足时，需要外加有机碳，增加了处理费用。对工艺条件的要求较高，增加了运行和控制的难度；在很多情况下，维持短程硝化所需要的30～35℃的温度有一定困难。

由于生物脱氮和生物除磷系统具备相似的缺氧/好氧交替环境，因而在工艺上往往合并。反硝化除磷是用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境，驯化培养出一类以硝酸根作为最终电子受体的反硝化聚磷菌(denitrifying phosphorus removing bacteria，简称DPB)为优势菌种，通过它们的代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷的双重目的。应用反硝化除磷工艺处理城市污水时不仅可节省曝气量，而且还可减少剩余污泥量，即可节省投资和运行费用。

中国发明专利《一种节能降耗短程硝化同步反硝化除磷耦合工艺及装置》201010128890.6中，使用了改良的A²/O工艺，即厌氧-好氧₁-好氧₂-缺氧₁-缺氧₂-快速好氧工艺进行了短程硝化同步反硝化除磷，但仍然存在以下不足：占地面积大，启动时间长，亚硝酸盐积累不稳定，除磷受到局限，不能有效脱氮除磷。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺，采用在线控制溶解氧(DO)和温度，在常温低溶解氧条件下完成工艺运行的快速启动过程，利用低溶解氧控制，刺激了亚硝酸菌的增长，使亚硝酸菌成为优势菌种。实现了稳定的短程硝化，节省了耗氧量，并提高了硝化反应速率。保证短程硝化和以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷同步进行，提高脱氮除磷效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种节能降耗短程硝化反硝化除磷工艺，包括如下步骤：

S1、将厌氧反应器、第一缺氧反应器、第一好氧反应器、第二缺氧反应器、第二好氧反应器顺次连接，在厌氧反应器、第一缺氧反应器、第二缺氧反应器内分别设置搅拌器，在第一好氧反应器和第二好氧反应器内分别设置溶解氧DO自控仪，在第一好氧反应器和第二好氧反应器内分别设置包埋载体床，第一好氧反应器和第二好氧反应器底部设曝气装置，采用底部砂条曝气，在厌氧反应器和第一好氧反应器之间设置分流出水泵，将第二好氧反应器与沉淀池相连，在沉淀池和厌氧反应器之间设置污泥回流泵；

S2、接种来自城市污水厂二沉池的活性污泥到各反应器内，进水水量为100L/d左右，一部分原水进入厌氧反应器，另一部分原水通过进水泵直接进入第一好氧反应器，厌氧反应器出水一部分直接进入第一缺氧反应器，另一部分通过计量泵分流至第一好氧反应器，第一缺氧反应器和第二缺氧反应器之间不设内循环，第一好氧反应器DO控制在0.5-1.0mg/L，pH控制在8.0，第二好氧反应器DO控制在0.3-0.5mg/L，水力停留时间为9h，反应器内污泥浓度为2500～4500mg/L，亚硝酸盐积累量达到15-25mg/L，SRT为15～20天，污泥回流比为70％。

本发明具有以下有益效果：

(1)曝气量减少。通过条件控制，刺激了亚硝酸菌的增长，使亚硝酸菌成为优势菌种。实现了稳定的短程硝化，节省了耗氧量。

(2)提升温度的动力消耗减少。根据热力学计算公式，1吨水升温1℃耗电1.16度。按照本发明专利中工艺的常温处理条件(25℃)以及传统短程硝化反硝化工艺的处理条件(30℃)，以1万吨水计，仅升温动力消耗就节省6万度电。