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低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置及其應用方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201511017258.3

申請日:

2015.12.29

公開號:

CN105540846A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 3/30申請日:20151229|||公開
IPC分類號: C02F3/30 主分類號: C02F3/30
申請人: 哈爾濱工業大學
發明人: 彭永臻; 劉文龍; 王淑瑩; 馬琳娜
地址: 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區西大直街92號
優先權:
專利代理機構: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109 代理人: 侯靜
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201511017258.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.01.04|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置及其應用方法,它屬于污水生物處理技術領域。它要解決傳統城市污水處理廠存在能耗高、碳排放量大、不經濟節約的問題。裝置包括城市污水原水箱、厭氧反應器、缺氧反應器、第一段短程硝化反應器、第一段厭氧氨氧化反應器、第二段短程硝化反應器、第二段厭氧氨氧化反應器、沉淀池和出水管。方法:一、單獨培養階段;二、啟動階段;三、連續運行。本發明綜合利用了反硝化除磷、短程硝化和厭氧氨氧化三種功能細菌,建立起了城市污水連續流自養脫氮工藝;本發明保證了系統脫氮除磷的高效性和穩定性;節省了有機碳源和曝氣量,減少了剩余污泥的排放量,降低了運行能耗費用,降低了溫室氣體排放。

權利要求書

1.低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置,其特征在于它包括依次連接的城市
污水原水箱(1)、厭氧反應器(2)、缺氧反應器(3)、第一段短程硝化反應器(4)、第一
段厭氧氨氧化反應器(5)、第二段短程硝化反應器(6)、第二段厭氧氨氧化反應器(7)、
沉淀池(8)和出水管(9);
所述各反應器之間以硅膠管連接,采用重力流的方式進行污水的流動;所述的城市污
水原水箱(1)上設置進水管(22)、溢流管(23)和放空管(24);所述的城市污水原水箱
(1)和厭氧反應器(2)之間采用進水泵(11)連接;所述的厭氧反應器(2)、缺氧反應
器(3)、第一段短程硝化反應器(4)、第一段厭氧氨氧化反應器(5)、第二段短程硝化反
應器(6)和第二段厭氧氨氧化反應器(7)均設有攪拌器(10)和取樣口(25);第一段短
程硝化反應器(4)和第二段短程硝化反應器(6)的底部均設有曝氣裝置和DO傳感器(21),
曝氣裝置由空氣壓縮機(13)通過空氣轉子流量計(17)與黏砂塊曝氣頭(16)連通,DO
傳感器(21)由數據線與DO測定儀(20)連接;第一段厭氧氨氧化反應器(5)和第二段
厭氧氨氧化反應器(7)的外部均設置污泥內循環泵(15),內部均采用海綿填料(26)進
行填充;沉淀池(8)底部通過回流污泥控制閥(18)和污泥外回流泵(14)與缺氧反應器
(3)連通,剩余污泥通過剩余污泥排放控制閥(19)排出系統;缺氧反應器(3)的污泥
內回流管路上設置污泥內回流泵(12)與厭氧反應器(2)連通。
2.如權利要求1所述低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,其特
征在于它按以下步驟進行:
一、單獨培養階段:
接種城市污水廠二沉池的活性污泥于兩個SBR序批式反應器中,使污泥濃度為
2500~3500mg/L,并以實時控制的方式快速淘洗NOB,實現城市污水的短程硝化,穩定運
行30d,富集得到AOB;
接種普通除磷污泥于兩個SBR序批式反應器中,接種污泥濃度為3000~4000mg/L,逐
漸改變電子受體培養出能夠適應較高FNA濃度的DPAOs;
在兩個連續運行的CSTR反應器中加入海綿填料,然后接種Anammox污泥,富集培
養至掛膜厚度達到0.2~0.5mm;
將上述富集到三類細菌的反應器,按照改良UCT多級A/O工藝的形式進行組合;
二、啟動階段:
城市污水原水箱(1)中的城市污水經進水泵(11)通入厭氧反應器(2),以城市污水
協同培養三類細菌的富集物,控制污泥外回流比為50%~150%,污泥內回流比為80%~120%,
第一段短程硝化反應器(4)和第二段短程硝化反應器(6)內溶解氧濃度均為0.2~0.5mg/L,
水溫為30~35℃,HRT為8~16h,通過排放剩余污泥控制系統污泥齡為15~20d,當系統的
氮去除負荷達到1.0mg/m3/d時,則系統啟動成功;
三、連續運行:
當系統啟動成功后,調整缺好氧容積比、HRT和系統污泥齡,以低溶解氧濃度和缺好
氧交替運行的方式確保系統短程硝化的穩定性,進而實現系統高效的自養脫氮性能,達到
穩定的出水效果,實現系統長期穩定運行后,可按照35℃→30℃→25℃→20℃→15℃→10
℃的方式逐漸降低系統的運行溫度,實現低溫下的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷
裝置的穩定運行。
3.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟一中接種城市污水廠二沉池的活性污泥于兩個SBR序批式反應器中,使污
泥濃度為3000mg/L。
4.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟一中普通除磷污泥來源于高碑店城市污水處理廠二沉池。
5.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟一中接種普通除磷污泥于兩個SBR序批式反應器中,接種污泥濃度為
3500mg/L。
6.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟一中Anammox污泥來源于北京排水集團污泥消化液Anammox示范工程。
7.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟一中所述逐漸改變電子受體培養出能夠適應較高FNA濃度的DPAOs的具
體過程為:
1、采用厭/好氧的運行方式,進行普通聚磷菌的富集培養,污泥齡控制在10~15d;
2、采用厭/缺氧運行方式,通過在缺氧階段投加硝酸鹽氮,逐步將好氧吸磷轉變為缺
氧吸磷,培養出以NO3-為電子受體的DPAOs,并逐步提高負荷,強化DPAOs的富集;
3、逐漸減少缺氧段的硝酸鹽氮的投加量,同時提高亞硝酸鹽投加量,富集培養出能以
NO2-為電子受體的反硝化聚磷菌,并逐步提高負荷,獲得能夠適應較高FNA濃度的DPAOs。
8.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟一中所述海綿填料的尺寸為2cm×2cm×2cm,填充比為30%~50%。
9.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟一中所述富集培養至掛膜厚度達到0.2~0.5mm的具體過程為:采用配水培
養,富集到Anammox細菌的豐度為1010~1012copies/g·MLVSS后,然后將進水逐漸轉變為
城市污水,在水溫30~35℃,進水流量8~16L/h的條件下富集培養至掛膜厚度達到
0.2~0.5mm。
10.根據權利要求2所述的低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,
其特征在于步驟二中所述的HRT為8~16h,具體的HRT要根據出水NH4+濃度和出水NO2-
濃度進行調節,當出水NH4+濃度為10mg·N/L時,控制HRT為12~16h,當出水NO2-濃度
為10mg·N/L時,控制HRT為8~12h,當出水NH4+濃度和出水NO2-濃度均大于10mg·N/L
時,檢查系統中的Anammox細菌是否受到抑制,若受到抑制應及時停止連續運行,恢復
步驟一單獨富集培養,當出水NH4+濃度和出水NO2-濃度均不足10mg·N/L時,保持系統在
當前的HRT下運行。

說明書

低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置及其應用方法

技術領域

本發明屬于污水生物處理技術領域,具體涉及一種連續流反硝化除磷和短程硝化厭氧
氨氧化技術處理低碳源城市污水的同步脫氮除磷方法,

背景技術

全球變暖和環境污染是當前國際關心的熱點話題。對于污水生物處理,在防止氮磷排
放導致水體富營養化的同時,如何節約能耗和降低溫室氣體的排放成了行業發展急需解決
的關鍵問題。傳統的污水生物脫氮工藝,大多基于好氧硝化和異養反硝化開發的工藝(典
型的代表如A/O、A2/O工藝)。好氧硝化過程中,需要充足的曝氣保證氨氧化菌(AOB,
Ammoniaoxidationbacteria)和亞硝化氧化菌(NOB,Nitriteoxidationbacteria)的正常生長代
謝,以實現氨氮(NH4+)向亞硝態氮(NO2-)和硝態氮(NO3-)的轉化;反硝化過程中,為實現
高效脫氮,通常需要投加大量的外碳源(如甲醇)以實現NO3-和NO2-向氮氣(N2)的轉化。
可見,在傳統生物脫氮過程中,需要耗費大量的能源和碳源。此外,在好氧硝化和異養反
硝化的過程中,由于不利條件(如低溶解氧(DO)、NO2-積累、低C/N比)的誘導,會明
顯釋放強溫室氣體N2O。據報道,N2O的溫室效應比CO2強200~300倍,過去20年全球
對流層中N2O的濃度以每年0.25%的速率增長。因此,面向節能減排(特指節約曝氣能
耗、降低溫室氣體釋放)的污水生物處理技術將會順應行業的發展,成為新一代主流的工
藝。

厭氧氨氧化(Anaerobicammoniumoxidation,Anammox)的發現,使低能耗、可持續污
水處理技術成為可能。厭氧氨氧化自養脫氮工藝需要將部分的NH4+氧化為NO2-,而后得
到的NO2-再氧化剩余部分的NH4+,最終達到脫氮的目的。此過程中只需消耗0.8mol的
O2;僅以CO2作為碳源,無需有機物的消耗;由于是全程自養脫氮,所以污泥產生量低,
1mol氨氮的去除僅生成3g生物體。通過以上的分析,可以看出與傳統生物脫氮工藝相比,
厭氧氨氧化自養脫氮技術可節省100%的有機碳源消耗,可節省60%的曝氣量,從而降低
工藝的直接能耗和運行費用;同時污泥產量少,可以減少污泥處置費用;此外,厭氧氨氧
化菌以二氧化碳作為碳源,且代謝途徑中沒有N2O等中間產物,因此可以減少溫室氣體
的排放。隨著對生物脫氮除磷工藝研究的不斷深入,人們發現有一部分聚磷菌能夠以硝酸
鹽或亞硝酸鹽作為電子受體,在進行反硝化的同時完成過量吸磷,實現“一碳兩用”,從
而可降低生物脫氮除磷對有機碳源的需求量。尤其是以亞硝酸鹽作為電子受體的反硝化除
磷則能進一步節省脫氮除磷對有機碳源的需求量,同時還可以降低脫氮除磷過程的能耗,
并且避免有機物的存在對厭氧氨氧化菌的抑制作用。因此,同時實現短程硝化/厭氧氨氧
化與反硝化除磷,可充分利用原水碳源,同時還可以降低運行能耗,降低溫室氣體排放,
最終實現低碳源城市污水高效脫氮除磷的目的。

發明內容

本發明目的是為了解決傳統城市污水處理廠為實現出水水質達標通常采用過量曝氣、
過量投加碳源的運行方式,故而造成了污水處理能耗高、碳排放量大、不經濟節約的問題,
而提供低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置及其應用方法。

本發明低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置,它包括依次連接的城市污水原
水箱、厭氧反應器、缺氧反應器、第一段短程硝化反應器、第一段厭氧氨氧化反應器、第
二段短程硝化反應器、第二段厭氧氨氧化反應器、沉淀池和出水管;

所述各反應器之間以硅膠管連接,采用重力流的方式進行污水的流動;所述的城市污
水原水箱上設置進水管、溢流管和放空管;所述的城市污水原水箱和厭氧反應器之間采用
進水泵連接;所述的厭氧反應器、缺氧反應器、第一段短程硝化反應器、第一段厭氧氨氧
化反應器、第二段短程硝化反應器和第二段厭氧氨氧化反應器均設有攪拌器和取樣口;第
一段短程硝化反應器和第二段短程硝化反應器的底部均設有曝氣裝置和DO傳感器,曝氣
裝置由空氣壓縮機通過空氣轉子流量計與黏砂塊曝氣頭連通,DO傳感器由數據線與DO
測定儀連接;第一段厭氧氨氧化反應器和第二段厭氧氨氧化反應器的外部均設置污泥內循
環泵,內部均采用海綿填料進行填充;沉淀池底部通過回流污泥控制閥和污泥外回流泵與
缺氧反應器連通,剩余污泥通過剩余污泥排放控制閥排出系統;缺氧反應器的污泥內回流
管路上設置污泥內回流泵與厭氧反應器連通。

本發明中的厭氧反應器:城市污水通過進水泵的抽吸作用與內回流污泥同時進入厭氧
反應器,與厭氧反應器內的泥水混合液進行混合。在厭氧條件下,聚磷菌大量吸收原水中
可生物降解的有機物,并以內碳源PHB的形式儲存在生物體內,同時向水體中釋放大量
的溶解性正磷酸鹽。

本發明中的缺氧反應器:沉淀池回流污泥在污泥外回流泵的作用下與厭氧反應器的泥
水混合液同時進入缺氧反應器。在攪拌器的攪拌作用下異養反硝化細菌利用污水中剩余的
有機物將回流污泥攜帶的少量硝態氮和亞硝態氮進行反硝化反應,同時部分反硝化除磷菌
以硝態氮或亞硝態氮為電子受體,以厭氧條件下儲存在細胞體內的PHB為電子供體完成
反硝化除磷反應,實現氮磷的同步去除。

本發明中的第一段短程硝化反應器:缺氧反應器的泥水混合液出水直接進入第一段短
程硝化反應器。在曝氣的作用下,異養菌利用氧氣將剩余的少量有機物進行氧化分解,同
時AOB將原水中的部分NH4+氧化為NO2-,為后續厭氧氨氧化反應提供底物,聚磷菌(包
括反硝化聚磷菌)利用氧氣為電子受體發生好氧吸磷反應。曝氣量的大小根據運行狀態和
進出水的水質情況運用轉子流量計進行調節,控制反應器內的溶解氧濃度為0.2~0.5
mg/L,同時控制第一段短程硝化反應器出水中的NH4+濃度大于NO2-濃度,若NH4+濃度
低于NO2-濃度,則降低第一段好氧區的水力停留時間。

本發明中的第一段厭氧氨氧化反應器:第一段短程硝化反應器的泥水混合液出水直接
進入第一段厭氧氨氧化反應器。在攪拌器的攪拌作用下,海綿填料上掛膜的厭氧氨氧化菌
利用NH4+和NO2-發生厭氧氨氧化反應,進行脫氮。開啟污泥內循環泵促進第一段厭氧氨
氧化反應器內部污泥的混合均勻。檢測反應器出水NO2-濃度,若出水中還含有NO2-,則
延長第一段厭氧氨氧化反應器的水力停留時間。

本發明中的第二段短程硝化反應器:功能同第一段短程硝化反應器,第一段的厭氧氨
氧化反應器的泥水混合液出水直接進入第二段短程硝化反應器。在曝氣的作用下,AOB
將剩余的NH4+部分氧化為NO2-,發生半短程硝化反應器,為第二段厭氧氨氧化細菌提供
底物。同樣控制反應器內的溶解氧濃度為0.2~0.5mg/L,并控制第二段短程硝化反應器出
水中的NH4+濃度大于NO2-濃度,若NH4+濃度低于NO2-濃度,則降低第二段好氧區的水
力停留時間。

本發明中的第二段厭氧氨氧化反應器:功能同第一段厭氧氨氧化反應器。在攪拌器和
污泥內循環泵的作用下,海綿填料上的厭氧氨氧化細菌利用原水中剩余的NH4+和NO2-
發生厭氧氨氧化反應。監測反應器出水NH4+濃度和NO2-濃度,若出水中還含有NO2-,則
延長第二段厭氧氨氧化反應器的水力停留時間,若出水中還含有NH4+,則延長短程硝化
反應器的水力停留時間。

本發明中的沉淀池:第二段厭氧氨氧化反應器的泥水混合液出水進入沉淀池進行泥水
分離,上清液外排,污泥沉淀在污泥斗,回流污泥經過污泥外回流泵回流至缺氧反應器,
剩余污泥經剩余污泥排放控制閥排出系統外。

上述低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,按以下步驟進行:

一、單獨培養階段:

接種城市污水廠二沉池的活性污泥于兩個SBR序批式反應器中,使污泥濃度為
2500~3500mg/L,并以實時控制的方式快速淘洗NOB(亞硝酸氧化細菌),實現城市污水
的短程硝化,穩定運行30d后,富集得到AOB(氨氧化細菌);

接種普通除磷污泥于兩個SBR序批式反應器中,接種污泥濃度為3000-4000mg/L,
逐漸改變電子受體培養出能夠適應較高FNA(游離亞硝酸)濃度的DPAOs(反硝化除磷
菌);

在兩個連續運行的CSTR反應器中加入海綿填料,然后接種Anammox污泥,富集培
養至掛膜厚度達到0.2~0.5mm;

將上述富集到三類細菌的反應器,按照改良UCT多級A/O工藝的形式進行組合;

二、啟動階段:

城市污水原水箱中的城市污水經進水泵通入厭氧反應器,以城市污水協同培養三類細
菌的富集物,控制污泥外回流比為50%~150%,污泥內回流比為80%~120%,第一段短程
硝化反應器和第二段短程硝化反應器內溶解氧濃度均為0.2~0.5mg/L,水溫為30~35℃,
HRT(水力停留時間)為8~16h,通過排放剩余污泥控制系統污泥齡為15~20d,當系統
的氮去除負荷達到1.0mg/m3/d時,則系統啟動成功;

三、連續運行:

當系統啟動成功后,調整缺好氧容積比、HRT和系統污泥齡,以低溶解氧濃度和缺
好氧交替運行的方式確保系統短程硝化的穩定性,進而實現系統高效的自養脫氮性能,達
到穩定的出水效果,實現系統長期穩定運行后,可按照35℃→30℃→25℃→20℃→15℃
→10℃的方式逐漸降低系統的運行溫度,實現低溫下的低碳源城市污水改良UCT自養脫
氮除磷裝置的穩定運行。

本發明采用先單獨富集培養再組合連續運行的方式進行連續流改良UCT自養脫氮除
磷工藝的啟動。系統啟動后,低碳源城市污水首先進入厭氧反應器,在厭氧條件下,聚磷
菌利用進水中的COD完成PHB的儲存和釋磷;然后進入缺氧反應器,發生反硝化吸磷
反應,進行氮磷的同步去除;接著依次進入兩段短程硝化/厭氧氨氧化反應器,控制短程
硝化反應器內溶解氧濃度為0.2~0.5mg/L,以低溶解氧和缺好氧交替的方式穩定維持系統
的短程硝化,為后續厭氧氨氧化菌反應提供生長所需的底物,同時以自養脫氮的方式實現
污水氮的去除。本發明綜合利用了反硝化除磷、短程硝化和厭氧氨氧化三種功能細菌,建
立起了城市污水連續流自養脫氮工藝,具有高效穩定,節能減排,污泥產量少等優點。

本發明低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置及應用,與現有傳統生物脫氮除
磷工藝相比,具有以下優勢:

(1)利用反硝化除磷菌和厭氧氨氧化菌進行脫氮除磷,解決了低碳源城市污水進水
碳源不足的問題,保證了系統脫氮除磷的高效性和穩定性;

(2)原水中的有機物主要用于反硝化除磷過程,避免了有機物的存在對后續厭氧氨
氧化菌的影響,同時也節約了曝氣能耗;

(3)節省了有機碳源和曝氣量,減少了剩余污泥的排放量,降低了運行能耗費用。
Anammox菌是自養菌,以CO2為無機碳源,生長緩慢,且污泥產率低,降低了污泥處理
的成本,同時短程硝化采用低溶解氧的方式進行維持,曝氣能耗大大節省,反硝化除磷菌
具有“一碳兩用”的特點,同時具備脫氮和除磷的作用;

(4)出水效果穩定,溫室氣體排放少。本發明考慮到自養脫氮具有一定的硝酸鹽產
物,利用反硝化除磷進一步降低水體中的總氮,保證出水總氮達標,效果穩定;短程硝化
厭氧氨氧化自養脫氮以無機碳為碳源,同時厭氧氨氧化菌代謝過程中無N2O生成,因此
本工藝溫室氣體排放少。

附圖說明

圖1為本發明中低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的示意圖,其中1表示
城市污水原水箱、2表示厭氧反應器、3表示缺氧反應器、4表示第一段短程硝化反應器、
5表示第一段厭氧氨氧化反應器、6表示第二段短程硝化反應器、7表示第二段厭氧氨氧
化反應器、8表示沉淀池、9表示出水管、10表示攪拌器、11表示進水泵、12表示污泥
內回流泵、13表示空氣壓縮機、14表示污泥外回流泵、15表示污泥內循環泵、16表示黏
砂塊曝氣頭、17表示空氣轉子流量計、18表示回流污泥控制閥、19表示剩余污泥排放控
制閥、20表示DO測定儀、21表示DO傳感器、22表示進水管、23表示溢流管、24表
示放空管、25表示取樣口、26表示海綿填料。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式,還包括各具體實施方式間的任意
組合。

具體實施方式一:結合圖1所示,本實施方式低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除
磷裝置,它包括依次連接的城市污水原水箱1、厭氧反應器2、缺氧反應器3、第一段短
程硝化反應器4、第一段厭氧氨氧化反應器5、第二段短程硝化反應器6、第二段厭氧氨
氧化反應器7、沉淀池8和出水管9;

所述各反應器之間以硅膠管連接,采用重力流的方式進行污水的流動;所述的城市污
水原水箱1上設置進水管22、溢流管23和放空管24;所述的城市污水原水箱1和厭氧反
應器2之間采用進水泵11連接;所述的厭氧反應器2、缺氧反應器3、第一段短程硝化反
應器4、第一段厭氧氨氧化反應器5、第二段短程硝化反應器6和第二段厭氧氨氧化反應
器7均設有攪拌器10和取樣口25;第一段短程硝化反應器4和第二段短程硝化反應器6
的底部均設有曝氣裝置和DO傳感器21,曝氣裝置由空氣壓縮機13通過空氣轉子流量計
17與黏砂塊曝氣頭16連通,DO傳感器21由數據線與DO測定儀20連接;第一段厭氧
氨氧化反應器5和第二段厭氧氨氧化反應器7的外部均設置污泥內循環泵15,內部均采
用海綿填料26進行填充;沉淀池8底部通過回流污泥控制閥18和污泥外回流泵14與缺
氧反應器3連通,剩余污泥通過剩余污泥排放控制閥19排出系統;缺氧反應器3的污泥
內回流管路上設置污泥內回流泵12與厭氧反應器2連通。

具體實施方式二:本實施方式低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方
法,按以下步驟進行:

一、單獨培養階段:

接種城市污水廠二沉池的活性污泥于兩個SBR序批式反應器中,使污泥濃度為
2500~3500mg/L,并以實時控制的方式快速淘洗NOB,實現城市污水的短程硝化,穩定
運行30d后,富集得到AOB;

接種普通除磷污泥于兩個SBR序批式反應器中,接種污泥濃度為3000~4000mg/L,
逐漸改變電子受體培養出能夠適應較高FNA濃度的DPAOs;

在兩個連續運行的CSTR反應器中加入海綿填料,然后接種Anammox污泥,富集培
養至掛膜厚度達到0.2~0.5mm;

將上述富集到三類細菌的反應器,按照改良UCT多級A/O工藝的形式進行組合;

二、啟動階段:

城市污水原水箱1中的城市污水經進水泵11通入厭氧反應器2,以城市污水協同培
養三類細菌的富集物,控制污泥外回流比為50%~150%,污泥內回流比為80%~120%,第
一段短程硝化反應器4和第二段短程硝化反應器6內溶解氧濃度均為0.2~0.5mg/L,水溫
為30~35℃,HRT為8~16h,通過排放剩余污泥控制系統污泥齡為15~20d,當系統的氮
去除負荷達到1.0mg/m3/d時,則系統啟動成功;

三、連續運行:

當系統啟動成功后,調整缺好氧容積比、HRT和系統污泥齡,以低溶解氧濃度和缺
好氧交替運行的方式確保系統短程硝化的穩定性,進而實現系統高效的自養脫氮性能,達
到穩定的出水效果,實現系統長期穩定運行后,可按照35℃→30℃→25℃→20℃→15℃
→10℃的方式逐漸降低系統的運行溫度,實現低溫下的低碳源城市污水改良UCT自養脫
氮除磷裝置的穩定運行。

具體實施方式三:本實施方式與具體實施方式二不同的是,步驟一中接種城市污水廠
二沉池的活性污泥于兩個SBR序批式反應器中,使污泥濃度為3000mg/L。其它步驟及參
數與具體實施方式二相同。

具體實施方式四:本實施方式與具體實施方二不同的是,步驟一中普通除磷污泥來源
于高碑店城市污水處理廠二沉池。其它步驟及參數與具體實施方式二相同。

具體實施方式五:本實施方式與具體實施方二不同的是,步驟一中接種普通除磷污泥
于兩個SBR序批式反應器中,接種污泥濃度為3500mg/L。其它步驟及參數與具體實施方
式二相同。

具體實施方式六:本實施方式與具體實施方二不同的是,步驟一中Anammox污泥來
源于北京排水集團污泥消化液Anammox示范工程。其它步驟及參數與具體實施方式二相
同。

具體實施方式七:本實施方式與具體實施方式二不同的是,步驟一中所述逐漸改變電
子受體培養出能夠適應較高FNA濃度的DPAOs的具體過程為:

1、采用厭/好氧的運行方式,進行普通聚磷菌(PAOs)的富集培養,污泥齡(SRT)
控制在10~15d;

2、采用厭/缺氧運行方式,通過在缺氧階段投加硝酸鹽氮(NO3-),逐步將好氧吸磷
轉變為缺氧吸磷,培養出以NO3-為電子受體的DPAOs,并逐步提高負荷,強化DPAOs
的富集;

3、逐漸減少缺氧段的硝酸鹽氮的投加量,同時提高亞硝酸鹽投加量,富集培養出能
以NO2-為電子受體的反硝化聚磷菌,并逐步提高負荷,獲得能夠適應較高FNA濃度的
DPAOs。其它步驟及參數與具體實施方式二相同。

具體實施方式八:本實施方式與具體實施方式二不同的是,步驟一中所述海綿填料的
尺寸為2cm×2cm×2cm,填充比為30%~50%。其它步驟及參數與具體實施方式二相同。

具體實施方式九:本實施方式與具體實施方式二不同的是,步驟一中所述富集培養至
掛膜厚度達到0.2~0.5mm的具體過程為:采用配水培養,富集到Anammox細菌的豐度
為1010~1012copies/g·MLVSS后,然后將進水逐漸轉變為城市污水,在水溫30~35℃,進水
流量8~16L/h的條件下富集培養至掛膜厚度達到0.2~0.5mm。其它步驟及參數與具體實施
方式二相同。

具體實施方式十:本實施方式與具體實施方式二不同的是,步驟二中所述的HRT為
8~16h,具體的HRT要根據出水NH4+濃度和出水NO2-濃度進行調節,當出水NH4+濃度
為10mg·N/L時,控制HRT為12~16h,當出水NO2-濃度為10mg·N/L時,控制HRT為8~12h,
當出水NH4+濃度和出水NO2-濃度均大于10mg·N/L時,檢查系統中的Anammox細菌是
否受到抑制,若受到抑制應及時停止連續運行,恢復步驟一單獨富集培養,當出水NH4+
濃度和出水NO2-濃度均不足10mg·N/L時,保持系統在當前的HRT下運行。其它步驟及
參數與具體實施方式二相同。

采用以下實施例驗證本發明的有益效果:

實施例:

結合圖1所示,低碳源城市污水改良UCT自養脫氮除磷裝置的應用方法,按以下步
驟進行:

一、單獨培養階段:

接種城市污水廠二沉池的活性污泥于兩個SBR序批式反應器中,使污泥濃度為
3000mg/L,并以實時控制的方式快速淘洗NOB,實現城市污水的短程硝化,穩定運行30d
后,富集得到AOB;

接種普通除磷污泥于兩個SBR序批式反應器中,接種污泥濃度為3000~4000mg/L,
逐漸改變電子受體培養出能夠適應較高FNA濃度的DPAOs;

在兩個連續運行的CSTR反應器中加入海綿填料,然后接種Anammox污泥,富集培
養至掛膜厚度達到0.4mm;

將上述富集到三類細菌的反應器,按照改良UCT多級A/O工藝的形式進行組合;

二、啟動階段:

城市污水原水箱1中的城市污水經進水泵11通入厭氧反應器2,以城市污水協同培
養三類細菌的富集物,控制污泥外回流比為50%~150%,污泥內回流比為80%~120%,第
一段短程硝化反應器4和第二段短程硝化反應器6內溶解氧濃度均為0.2~0.5mg/L,水溫
為30~35℃,HRT為8~16h,通過排放剩余污泥控制系統污泥齡為15~20d,當系統的氮
去除負荷達到1.0mg/m3/d時,則系統啟動成功;

三、連續運行:

當系統啟動成功后,調整缺好氧容積比、HRT和系統污泥齡,以低溶解氧濃度和缺
好氧交替運行的方式確保系統短程硝化的穩定性,進而實現系統高效的自養脫氮性能,達
到穩定的出水效果,實現系統長期穩定運行后,可按照35℃→30℃→25℃→20℃→15℃
→10℃的方式逐漸降低系統的運行溫度,實現低溫下的低碳源城市污水改良UCT自養脫
氮除磷裝置的穩定運行。

本實施例步驟一中普通除磷污泥來源于高碑店城市污水處理廠二沉池;步驟一中
Anammox污泥來源于北京排水集團污泥消化液Anammox示范工程。

本實施例步驟一中所述逐漸改變電子受體培養出能夠適應較高FNA濃度的DPAOs
的具體過程為:

1、采用厭/好氧的運行方式,進行普通聚磷菌的富集培養,污泥齡控制在10~15d;

2、采用厭/缺氧運行方式,通過在缺氧階段投加NO3-,逐步將好氧吸磷轉變為缺氧
吸磷,培養出以NO3-為電子受體的DPAOs,并逐步提高負荷,強化DPAOs的富集;

3、逐漸減少缺氧段的硝酸鹽氮的投加量,同時提高亞硝酸鹽投加量,富集培養出能
以NO2-為電子受體的反硝化聚磷菌,并逐步提高負荷,獲得能夠適應較高FNA濃度的
DPAOs。

本實施例步驟一中所述海綿填料的尺寸為2cm×2cm×2cm,填充比為40%。

本實施例步驟一中所述富集培養至掛膜厚度達到0.4mm的具體過程為:采用配水培
養,富集到Anammox細菌的豐度為1010~1012copies/g·MLVSS后,然后將進水逐漸轉變為
城市污水,在水溫32℃,進水流量8~16L/h的條件下富集培養至掛膜厚度達到0.4mm。

本實施例步驟二中所述的HRT為8~16h,具體的HRT要根據出水NH4+濃度和出水
NO2-濃度進行調節,當出水NH4+濃度為10mg·N/L時,控制HRT為12~16h,當出水NO2-
濃度為10mg·N/L時,控制HRT為8~12h,當出水NH4+濃度和出水NO2-濃度均大于10
mg·N/L時,檢查系統中的Anammox細菌是否受到抑制,若受到抑制應及時停止連續運
行,恢復步驟一單獨富集培養,當出水NH4+濃度和出水NO2-濃度均不足10mg·N/L時,
保持系統在當前的HRT下運行。

本實施例采用北京工業大學家屬區生活污水作為原水,具體水質如下:COD濃度為
133.98~266.01mg/L;NH+4-N濃度為42.01~68.56mg/L,NO-2-N濃度為0.07~1.12mg/L,
NO-3-N濃度為0.00~1.05mg/L。試驗裝置如圖1所示,各反應器均采用有機玻璃制成,均
為高徑比為1.6~3.1的SBR反應器,有效容積為4~8L,可根據系統缺好氧容積比進行調
整,沉淀池采用豎流式沉淀池,由有機玻璃制成,上部沉淀池呈圓柱形,污泥斗為截頭倒
錐體,傾角為60°,采用中心進水、周邊三角堰出水方式,有效容積為16L。

試驗結果表明:運行穩定后,平均出水COD濃度為45.34mg/L,平均出水NH+4-N濃
度為0.32mg/L,平均出水NO-2-N濃度為0.74mg/L,平均出水NO-3-N濃度為4.52mg/L,
平均出水TN濃度為6.43mg/L,平均出水PO43--P濃度為0.10mg/L,出水氮磷濃度均達
到一級A排放標準的要求。

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碳源 城市 污水 改良 UCT 自養 裝置 及其 應用 方法
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