本發明專利技術公開了一種序批式初沉污泥發酵耦合反硝化的改良裝置及方法，屬于城市污水處理及初沉污泥生化處理技術領域。該裝置設有進水水箱、序批式污泥發酵耦合反硝化反應器，污泥貯存池和出水箱；通過對反應裝置和控制方法的改良，可減少發酵過程中的氨氮釋放，并強化其在污泥發酵耦合反硝化裝置中的去除，最終達到提高總氮去除率的目標。本發明專利技術針對初沉污泥的特點進行工藝開發和優化，適用于低C/N比城市污水，可以節省碳源，提高脫氮效率。并且創新性地采用微氧限時曝氣法，有效控制氨氮釋放，提高污泥內碳源強化脫氮的效果，改善出水水質。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉初沉污泥及城市污水及處理技術，以城市污水廠產生的初沉污泥為底物，將其發酵產生的可揮發性有機酸等作為反硝化菌還原氧化態氮的電子供體，在序批式反應裝置內實現初沉污泥的初步穩定城市污水的反硝化脫氮，并對裝置的運行進行優化改進，使其發酵過程產生的碳源在滿足城市污水反硝化需要的前提下，盡可能降低氨氮、COD等發酵副產物對出水水質的影響。該專利技術適用于初沉污泥處理領域及城市污水處理領域，也適用于其它低C/N比廢水處理。
技術介紹
我國在2002年頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002中要求 所有排污單位出水水質為氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L —級A標準。水體富營養化日益嚴重，氮的去除已經成為當今污水處理和再生回用的主要問題。脫氮依賴于異養反硝化菌利用有機物作為電子供體還原氧化態氮。而我國的城市生活污水目前普遍存在進水C/N低，碳源不充足的問題，往往影響脫氮效果。為到達日益嚴格的排放標準，許多污水廠采取投加外碳源強化脫氮的方式，或進行工藝的升級改造。在生物處理的缺氧區投加外碳源能夠取得良好脫氮效果，但會伴隨出現運行管理繁雜、處理費用增加、剩余污泥產量增加及CO2等溫室氣體增排等問題。另一方面，污水處理過程中產生大量污泥，包括初沉污泥和剩余污泥。如何經濟有效地處理和處置污泥也是眾多污水處理廠面臨的難題。針對以上問題，內碳源開發工藝受到重視，即利用污水處理廠原位產生的污泥進行發酵，使其產生可利用的碳源供反硝化菌利用。這種方法既有利于污泥的初步穩定，也為生物脫氮補充了碳源。另外，初沉泥因富含易降解懸浮性有機質往往成為污水處理廠惡臭氣味的來源。目前多數水廠采用定時清理初沉池、泥餅外運或與剩余污泥混合進行污泥消化來處理。初沉泥與剩余污泥性質上存在差異，在污泥處理領域可以分開處理，各自采取最適反應條件以加深污泥處理程度。目前針對初沉污泥的處理技術尚研究不多。傳統的利用污泥為底物開發碳源的方法存在一些局限，如伴隨著可利用碳源的釋放，氨氮等污染物也從污泥中大量釋放出來，造成了二次污染；且往往發酵淘洗液被直接打入生物脫氮的缺氧區用于為反硝化菌提供碳源，而缺氧區并沒有氨氮去除途徑，從而最終影響出水水質。另一方面，發酵產物的溶出，如揮發性脂肪酸類等，大大增加了發酵混合液的粘滯力，帶來污泥脫水性能差、泥水分離困難等問題。本專利技術致力于解決上述各問題。相比于傳統脫氮工藝，本專利技術不僅有穩定初沉污泥、節省外加碳源、降低運行費用等優點，同時本方法將初沉污泥的發酵與城市污水反硝化耦合在同一體系中，并引入微氧限時硝化等策略實現污泥發酵釋放氨氮的有效去除，達到了提高總氮去除率、加強泥水分離效果、改善出水水質等目標
技術實現思路
本專利技術利用序批式反應器，將初沉污泥發酵作用與城市污水的反硝化作用耦合在同一體系中，初沉污泥的發酵產物，如揮發性脂肪酸和一些簡單有機物等，能夠就地被反硝化細菌消耗。此方法解除了污泥發酵的產物抑制，促進污泥發酵作用的持續、高效進行，使得污泥內碳源能被最大程度地利用，同時實現初沉污泥的初步穩定。此外，微氧限時曝氣策略的應用有效解決了污泥內碳源利用過程中的氨氮的過度釋放難題，穩定了出水水質。本專利技術通過以下技術方案來實現1、一種序批式初沉污泥發酵耦合反硝化的改良裝置，其特征為用于低C/N比城市污水的強化脫氮，包括依次連接的進水水箱1、污泥發酵耦合反硝化反應器5、污泥貯存箱6及出水箱9。其中進水水箱I通過進水閥2和蠕動泵4與污泥發酵耦合反硝化反應器5相連，進氣閥3和蠕動泵4相連。污泥發酵耦合反硝化反應器5內安裝攪拌器10，并設置與外部溫控箱13相連的加熱棒11和溫度傳感器12。污泥發酵耦合反硝化反應器5上部安裝集氣裝置14，兩側安裝ORP在線測定儀15和pH在線測定儀16。污泥貯存箱6通過加泥泵7與污泥發酵耦合反硝化反應器5相連，且污泥發酵耦合反硝化反應器5通過出水閥8與出水箱9相連。2、所述的序批式初沉污泥發酵耦合反硝化的改良裝置的控制方法主要包括以下步驟進水水箱I中是經過好氧預處理的城市污水硝化液，污泥發酵耦合反硝化反應器5在交替厭氧-缺氧環境下運行，以初沉污泥為發酵底物，富集培養發酵細菌和反硝化細菌，每周期依次經歷加泥、厭氧攪拌、進水、進氣、缺氧攪拌、沉淀、排水、閑置8個時序。I加泥啟動加泥泵7，污泥貯存箱6中初沉污泥打入污泥發酵耦合反硝化反應器5。設定加泥體積為反應器有效容積的1/20; II厭氧攪拌設定厭氧攪拌時間為9-20小時，此期間攪拌器10持續工作。III進水設定進水量為反應器有效容積的1/2。進水閥2和蠕動泵4開啟，進水水箱I中的硝化液通過蠕動泵4進入到污泥發酵耦合反硝化反應器5。IV進氣進氣時段進氣閥3開啟，蠕動泵4繼續工作。外界空氣通過蠕動泵4被打入污泥發酵耦合反硝化反應器5，達到通過硝化作用去除氨氮的目的。測定反應器內的DO濃度，當①DO ^ 0. 2mg/L或②進氣時間t > 20分鐘條件出現時，關閉進氣閥3和蠕動泵4，進入下一時序。V缺氧攪拌此階段主要發生城市污水的反硝化和初沉污泥的發酵作用。根據在線監測pH和0RP，控制缺氧攪拌時間在pH或ORP的拐點時刻停止，即當①dpH/dt彡0且t ^ 30分鐘或②d ORP/dt < -50且t > 30分鐘出現時，關閉攪拌器10，缺氧攪拌時段結束。VI沉淀設定沉淀時間為1-2小時，沉淀階段完成泥水分離。VII排水設定排水比為1/2，由時控開關進行控制。出水閥8開啟，上清液經出水管路排入出水箱9。 VDI閑置排水結束到下一個周期開始定義為閑置期，設定閑置時間為1-2小時，并在閑置階段完成排泥，排泥體積為反應器有效容積的1/20。該專利技術向污泥發酵耦合反硝化系統中通入少量氧氣，一方面可以刺激發酵作用向更深程度進行，一方面提供氨氮轉化途徑。未采用傳統的鼓風機曝氣，而是采用蠕動泵進氣，可以有效控制進入反應器的氣量，不致對發酵活動和反硝化活動產生不利影響。與傳統污泥發酵裝置相比，本專利技術的優勢在于I針對初沉污泥特質優化反應條件，是一種高效、節約的初沉污泥處理方法。經過處理，初沉污泥內部碳源基本得到釋放且氨氮等二次污染物釋放少，污泥得到初步穩定。2經濟高效。該專利技術將污泥發酵體系和城市污水反硝化體系耦合在同一反應器中，使得發酵作用和反硝化作用相互促進，互相增大反應動力；3系統脫氮效率高。本方法創新性地利用蠕動泵限時供氧，并在進水時投入少量硝化細菌，創造性地提供了氨氮在發酵體系中的去除途徑，解決了污泥發酵諸多工藝中普遍存在的氨氮釋放量大等難題。且由于反應器內反硝化菌長期在無氧條件下馴化，短時的微氧狀態不會影響反硝化菌利用硝態氮或亞硝態氮作為電子受體進行反硝化活動。本系統較之傳統工藝脫氮效率更高。 4進水與進氣共用一個蠕動泵，節省投資和運行費用。另外系統不需額外發酵液淘洗管路、沉淀池等裝置，占地面積小，經濟高效。附圖說明圖1為本專利技術裝置的結構示意2為連續運行中的總氮去除效果的情況中1—進水水箱；2—進水閥；3—進氣閥；4—蠕動泵；5——污泥發酵耦合反硝化反應器；6—污泥貯存箱；7—加泥泵；8—出水閥；9—出水箱；10—攪拌器；11——加熱棒；12——溫度傳感器；13——溫度控制儀；14——集氣裝置；15——ORP在線測定本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種序批式初沉污泥發酵耦合反硝化的改良裝置，其特征為用于低C/N比城市污水的強化脫氮，包括依次連接的進水水箱（1）、污泥發酵耦合反硝化反應器（5）、污泥貯存箱（6）及出水箱（9）；其中進水水箱（1）通過進水閥（2）和蠕動泵（4）與污泥發酵耦合反硝化反應器（5）相連，進氣閥（3）和蠕動泵（4）相連；污泥發酵耦合反硝化反應器（5）內安裝攪拌器（10），并設置與外部溫控箱（13）相連的加熱棒（11）和溫度傳感器（12）；污泥發酵耦合反硝化反應器（5）上部安裝集氣裝置（14），兩側安裝ORP在線測定儀（15）和pH在線測定儀（16）；污泥貯存箱（6）通過加泥泵（7）與污泥發酵耦合反硝化反應器（5）相連，且污泥發酵耦合反硝化反應器（5）通過出水閥（8）與出水箱（9）相連。
【技術特征摘要】
1.一種序批式初沉污泥發酵耦合反硝化的改良裝置，其特征為用于低C/N比城市污水的強化脫氮，包括依次連接的進水水箱(I)、污泥發酵耦合反硝化反應器(5)、污泥貯存箱(6)及出水箱(9)； 其中進水水箱(I)通過進水閥(2)和蠕動泵(4)與污泥發酵耦合反硝化反應器(5)相連，進氣閥(3)和蠕動泵(4)相連；污泥發酵耦合反硝化反應器(5)內安裝攪拌器(10)，并設置與外部溫控箱(13)相連的加熱棒(11)和溫度傳感器(12);污泥發酵耦合反硝化反應器(5)上部安裝集氣裝置(14)，兩側安裝ORP在線測定儀(15)和pH在線測定儀(16);污泥貯存箱(6 )通過加泥泵(7 )與污泥發酵耦合反硝化反應器(5 )相連，且污泥發酵耦合反硝化反應器(5)通過出水閥(8)與出水箱(9)相連。2.利用權利要求1所述的序批式初沉污泥發酵耦合反硝化的改良裝置的控制方法主要包括以下步驟 進水水箱(I)中是經過好氧預處理的城市污水硝化液，污泥發酵耦合反硝化反應器(5)在交替厭氧-缺氧環境下運行，以初沉污泥為發酵底物，富集培養發酵細菌和反硝化細菌，每周期依次經歷加泥、厭氧攪拌、進水、進氣、缺氧攪拌、沉淀、排水、閑置8個時序； I加泥啟動加泥泵(7)，污泥貯存箱(6)中初沉污泥打入污泥發酵耦合反硝化反應器(5);設定加泥體積為反應器有效容...
【專利技術屬性】
技術研發人員：彭永臻，吳程程，操沈彬，張亮，王淑瑩，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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