[发明专利]污泥发酵强化城市污水脱氮除磷的方法

摘要

本发明公开了一种污泥发酵强化城市污水脱氮除磷的方法，涉及城市污水强化脱氮除磷工艺和污泥发酵技术的耦合控制技术，属于城市污水处理及污泥生化处理领域。本发明利用序批式反应器，将污泥发酵作用与城市污水的脱氮和除磷过程作用耦合在同一体系中，使得污泥发酵产生的易降解碳源可以及时被聚磷菌和反硝化细菌消耗，强化了低C/N比城市污水的脱氮效果，避免了发酵过程中因产物积累而导致发酵反应速率减缓的问题，同时实现初沉污泥的初步稳定。该工艺适用于低C/N比、C/P比城市污水的强化脱氮除磷和污泥的初步减量和稳定。具有节省碳源，提高脱氮效率，并且具有设备简单、运行灵活、脱氮效率高等优点。

主权项

污泥发酵强化城市污水脱氮除磷的方法，其装置包括顺次连接的原水水箱（1）、序批式反应器SBR1（3）、中间水箱（4）、序批式反应器SBR2（6）及污泥贮存箱（7）；原水水箱（1）通过进水泵（2）与序批式反应器SBR1（3）相连，序批式反应器SBR1通过管路与中间水箱（4）相连，中间水箱（4）通过中间水泵（5）与序批式反应器SBR2（6）相连；中间水泵（5）同时连接进气管路；污泥贮存箱（7）通过加泥泵（8）与序批式反应器SBR2（6）相连；序批式反应器SBR1（3）内的曝气头与空气压缩机（10）相连；序批式反应器SBR1（3）安装第一搅拌器（11）和第一温度控制装置（19）；序批式反应器SBR2（6）中安装第二搅拌器（12）和第二温度控制装置（20）；序批式反应器SBR1（3）中安装DO在线测定仪（13）、第一pH在线测定仪（14）；序批式反应器SBR2（6）中安装ORP在线测定仪（15）和第二pH在线测定仪（16）；另外设置与计算机（18）相连的过程控制器（17）用以接收上述DO在线测定仪（13）、第一pH在线测定仪（14）、ORP在线测定仪（15）、第二pH在线测定仪（16）的信号，同时，计算机（18）通过过程控制器（17）与空气压缩机（10）、第一搅拌器（11）和第二搅拌器（12）连接；其特征在于包括以下步骤：序批式反应器SBR1（3）每周期依次经历进水、缺氧搅拌、进水、厌氧搅拌、曝气、沉淀、排水7个过程；Ⅰ进水 设定进水量为反应器有效容积的1/4，通过时控开关进行控制；系统启动后，原水水箱（1）中的污水通过进水泵（2）进入到序批式反应器SBR1（3），进水的同时开启第一搅拌器（11）；Ⅱ缺氧 进水完毕后进入缺氧时段，反应器内上一周期排水后剩余的硝化液利用原水中的碳源进行反硝化作用，去除总氮；设定反硝化时间为30分钟；Ⅲ进水 设定第二次进水量为反应器有效容积的1/4，通过时控开关进行控制，原水水箱（1）中的污水通过进水泵（2）进入到序批式反应器SBR1（3）；Ⅳ厌氧 厌氧状态，聚磷菌利用第二次进水中的碳源进行厌氧释磷所用，时间设定为30~60分钟；Ⅴ曝气 开启空气压缩机（10），向序批式反应器SBR1提供氧气，将进水中的氨氮转化为氧化态氮NOx‑；根据在线监测DO和pH，当①dpH/dt≥0且t≥2h或②d DO/dt＞1且t≥2h出现时，通过过程控制器（17）的输出信号A控制空气 压缩机（10）和第一搅拌器（11）停止，曝气结束；Ⅵ沉淀 设定沉淀时间为10‑30分钟，沉淀阶段完成泥水分离；Ⅶ排水 设定排水比为1/2，通过时控开关进行控制；出水阀门打开，上清液被排入到中间水箱（4）；序批式反应器SBR2（6）在交替厌氧‑缺氧‑限氧环境下运行，以初沉污泥和剩余污泥的混合污泥为发酵底物，初沉泥/剩余泥干重之比在0~2之间；序批式反应器SBR2（6）每周期依次经历厌氧、进水、缺氧、好氧、沉淀、排水、换泥7个过程；Ⅰ厌氧 启动第二搅拌器（12），厌氧发酵开始，发酵时间设置为9‑20小时；Ⅱ进水 设定进水时间为反应器有效容积的1/2，通过时控开关进行控制；中间水箱（4）中的硝化液通过中间水泵（5）进入到序批式反应器SBR2（6）；Ⅲ缺氧 反硝化菌在进水后利用发酵产物进行反硝化作用，将NOx‑还原成氮气，同时聚磷菌以NOx‑作为电子受体进行反硝化吸磷；反硝化作用进行的同时，污泥发酵反应也继续进行；根据在线监测pH和ORP，当①dpH/dt≤0且t≥30分钟或②d ORP/dt≤‑50且t≥30分钟出现时，关闭第二搅拌器（12），缺氧搅拌时段结束；Ⅳ好氧 开启进气阀和中间水泵（5），将空气打入序批式反应器SBR2（6）；时间设置为30分钟，控制溶解氧DO为0.4‑0.5mg/L，以提供同步硝化反硝化的条件，并进一步去除混合液中的磷酸盐和未利用的COD；Ⅴ沉淀 设定沉淀时间为1‑2小时，沉淀阶段完成泥水分离；Ⅵ排水 设定排水比为1/2，通过时控开关进行控制；出水阀门打开，上清液经出水管路（9）排出；Ⅶ换泥 开启第二搅拌器（12），待污泥混合均匀后从序批式反应器SBR2（6）排出污泥；排泥体积设为序批式反应器SBR2（6）有效容积的1/20；排泥结束后，开启加泥泵（8），污泥从污泥贮存箱（7）进入序批式反应器SBR2（6），设定加泥体积与排泥体积相同。