一种剩余污泥发酵耦合ao生物脱氮的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法，属于低C/N污水处理、污泥减量及氮磷回收的【技术领域】。所述方法包括AO装置，二沉池，贮泥箱，发酵装置，发酵液分离池，脱氮除磷池，原水箱。方法是：剩余污泥在发酵装置中进行厌氧发酵产酸，产生的发酵液经脱氮除磷后用做AO装置进水的外加碳源，从而改善AO系统进水的C/N；AO装置进水先经过缺氧区进行反硝化，再经过好氧区进行硝化，去除生活污水中的氮，AO装置的剩余污泥直接排入发酵装置内用于发酵产酸，减少了AO装置的污泥排放量，同时在氮磷回收装置采用鸟粪石法回收氮磷。
【专利说明】一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法
【技术领域】
:
[0001]本发明涉及一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法，属于属于低C/N污水处理、污泥减量及氮磷回收的【技术领域】。剩余污泥在水解酸化菌的作用下厌氧发酵产酸，提供发酵液作为碳源用于AO生物脱氮系统，改善系统的C/N，提高系统的脱氮效果；剩余污泥在水解酸化菌的作用下达到污泥减量的目的；同时投加适当的镁盐和磷盐，采用鸟粪石法对氨氮和磷进行回收。
【背景技术】
:
[0002]AO生物脱氮工艺是污水处理厂应用较多的一种简单实用的生物脱氮技术，具有工艺流程简单，装置较少的优点；但随着国家排放标准的提高及进水水质的改变，AO生物脱氮工艺面临碳源不足、C/N比较低及剩余污泥处理处置等一系列问题。外加碳源和剩余污泥处理处置会增加污水处理厂的运行费用，因此污水处理厂面临的碳源不足和剩余污泥处理处置是亟待解决的问题。
[0003]剩余污泥主要是由微生物细胞组成，含有丰富的有机物质，这些有机物质在厌氧发酵过程中产生大量短链脂肪酸(SCFAs)，短链脂肪酸(SCFAs)是生物法脱氮的优质碳源；可做为生物脱氮系统的外加碳源；剩余污泥在发酵产酸的同时会释放出大量的氨氮和磷，在利用发酵液做AO生物脱氮装置的外加碳源时，为避免增加装置内的氨氮负荷，需先去除发酵液中的氨氮和磷。因此本发明通过污泥发酵耦合AO生物脱氮装置，能够利用去除氨氮和磷的发酵液改善进水C/N，从而提高了 AO装置的脱氮效果，整个系统无需外投碳源，实现系统的污泥减量，同时能够有效的进行氮和磷的回收。
【发明内容】
:
[0004]本发明针对AO脱氮装置进水碳源不足、C/N比较低及剩余污泥处理处置较难等问题，提出了一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法。本方法将去除氨氮和磷的剩余污泥发酵液用做AO脱氮装置的外加碳源，改善AO生物脱氮装置的进水C/N，提高系统的脱氮效率，同时AO生物脱氮系统的剩余污泥直接排入发酵装置内用于发酵产酸，减少了系统的污泥排放量。
[0005]一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法，其特征在于设有AO装置I，AO装置搅拌器1-1，曝气头1-2，DO测定仪1-3，气泵1-4，气体流量计1_5，A0装置进水泵1_6，消化液回流泵1-7 ;二沉池2，剩余污泥泵2-1，回流污泥泵2-2，出水口 2-3 ;贮泥箱3 ;发酵装置4，发酵进泥泵4-l，pH测定仪4-2，加碱口 4-3，发酵搅拌器4_4，发酵排泥泵4_5 ;发酵液分离池5，沉淀池排泥口 5-1，发酵液泵5-2 ;鸟粪石回收池6，鸟粪石回收口 6-1，加药口6-2，鸟粪石回收搅拌器6-3，碳源泵6-4 ;原水箱7。
[0006]所述AO生物脱氮装置I分为2部分，第一格、第二格和第三格为缺氧段，第四格、第五格、第六格和第七格为好氧段；第一格、第二格和第三格内设置AO装置搅拌器1-1，原水箱7通过AO装置进水泵1-6与第一格相连，第四格、第五格、第六格和第七格设有曝气头1-2，曝气头1-2通过气体流量计1-5与气泵1-4相连，第四格内设有DO测定仪1_3，第七格通过消化液回流泵1-7与第一格相连，第七格与二沉池2相连，二沉池2设有出水口 2-3，二沉池分别通过回流污泥泵2-2、剩余污泥泵2-1和AO装置第一格、贮泥箱3相连。
[0007]所述发酵装置4设有发酵搅拌器4-4、加碱口 4-3和pH测定仪4_2，并分别通过发酵进泥泵4-1、发酵排泥泵4-5与贮泥箱3、发酵液分离池5相连；发酵液分离池5底部设有发酵液分离池排泥口 5-1，并通过发酵液泵5-2与鸟粪石回收池6相连，脱氮除磷池底部设有鸟粪石回收口 6-1，上部设有加药口 6-2及鸟粪石回收搅拌器6-3，鸟粪石回收池通过碳源泵6-4与原水箱7相连。
[0008]在本发明装置中，生活污水和污泥的处理流程为:A0装置排放的剩余污泥排入污泥发酵装置，根据发酵装置的SRT每天排放发酵污泥到发酵液分离池进行泥水分离，分离后的发酵液进入脱氮除磷池去除氨氮和磷，去除氨氮和磷的发酵液加入原水箱中为AO装置提供碳源；原水箱中含有发酵液的生活污水进入AO装置依次经过缺氧和好氧区进行生物脱氮，最后由二沉池排出。
[0009]本发明提供了一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法，其特征在于包含以下步骤:
[0010]I启动阶段:接种生物脱氮污泥至AO生物脱氮反应器中，控制系统污泥浓度在3000-3500mg/L，反应器温度为25_35°C，AO系统缺氧段和好氧段体积比，即V缺:VS =1:2(在保证硝化反硝化效果的前提下可以适当改变)，控制系统内COD和NH/-N的浓度比为 4-5，即 C/N = 4-5，好氧段 DO = 3-3.5mg/L, SRT = 15d, HRT = 15h ;取中试 SBR 剩余污泥为污泥发酵装置启动污泥，剩余污泥经淘洗后指标如下=MLSS = 10000 ±1000mg/L、SCOD=20-40mg/L ;反应器温度为25-35°C，pH = 9-10, SRT = 8d ；A0生物脱氮系统启动成功的标志是系统出水COD < 50mg/L, NH4+-N < lmg/L,TN < 15mg/L ;发酵装置启动成功的标志是污泥发酵液中的SCOD和SCFAs浓度基本保持稳定。
[0011]2运行阶段:
[0012]发酵装置:控制污泥停留时间SRT = 8d，进泥浓度10000±1000mg/L，发酵pH =
9-10，发酵温度在25-35°C ;根据系统SRT每天通过发酵排泥泵4_5排出经发酵后污泥至发酵液分离池5中进行发酵液泥水分离，同时开启发酵进泥泵4-1将相同体积的污泥从贮泥箱3泵入发酵装置4中，发酵液分离池5中的上清液经发酵液泵5-2泵入鸟粪石回收池6中，发酵液泵入后测定鸟粪石回收池6中氨氮和磷的浓度，再根据鸟粪石回收池6中氨氮和磷的浓度通过加药口 6-2分别投加磷酸盐和镁盐，同时开启鸟粪石回收搅拌器6-3进行搅拌，投加的摩尔比控制在Mg:P:N = 1.2:0.8:1，在鸟粪石回收池6中氨氮、磷和镁形成鸟粪石并通过鸟粪石回收口 6-1进行回收，氮磷后的发酵液通过碳源泵6-4泵入原水箱7中；
[0013]AO脱氮装置:污泥浓度在3000_3500mg/L，反应器温度为25_35°C，V缺:V好=1:2 (在保证硝化反硝化效果的前提下可以适当改变)，控制系统内COD和NH/-N的浓度比为 4-5，即 C/N = 4-5，好氧段 DO = 3-3.5mg/L, SRT = 15d，HRT = 15h ;加有发酵液的原水箱7中污水进入AO装置后，依次经过缺氧区、好氧区和二沉池，最后经过出水口 2-3排出；第七格消化液通过消化液回流泵1-7回流到第一格，消化液回流比为200%，二沉池中污泥通过污泥回流泵2-2也回流到第一格，污泥回流比为100% ;根据SRT和污泥浓度每天通过剩余污泥泵2-1排出剩余污泥于贮泥箱3中。
[0014]本发明一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法具有以下优点:
[0015]1.对于低C/N比生活污水，在进行脱氮过程中AO生物脱氮装置无需外加碳源，利用剩余污泥内碳源进行反硝化脱氮，降低污水处理厂的处理成本；
[0016]2.设置鸟粪石回收池，在使用发酵液做为AO装置的外碳源时，不增加AO生物脱氮系统的氨氮负荷，同时回收了鸟粪石，进行氨氮和磷的高效回收；
[0017]3.将AO装置的剩余污泥排入发酵装置，解决剩余污泥处理处置问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本方法的实验装置结构示意图。
[0019]图1中:1—A0装置，1-1—A0装置搅拌器，1_2—曝气头，1-3—D0测定仪，1_4—气泵，1-5—气体流量计，1-6—AO装置进水泵，1-7—消化液回流泵；2— 二沉池，2-1—剩余污泥泵，2-2-回流污泥泵，2-3-出水口 ；3—贮泥箱；4一发酵装置，4-1-发酵进泥泵，
4-2-pH测定仪，4-3-加碱口，4-4-发酵搅拌器，4-5-发酵排泥泵；5—发酵液分离池，
5-1—沉淀池排泥口，5-2—发酵液泵；6—鸟粪石回收池，6-1—鸟粪石回收口，6-2—加药口，6-3 —鸟幾石回收揽拌器，6-4 —碳源泵；7 —原水箱。
【具体实施方式】
:
[0020]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明:剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置和方法设有AO装置1，AO装置搅拌器1-1，曝气头1-2，DO测定仪1_3，气泵1_4，气体流量计1-5，AO装置进水泵1-6，消化液回流泵1-7 ;二沉池2，剩余污泥泵2_1，回流污泥泵2-2，出水口 2-3 ;贮泥箱3 ;发酵装置4，发酵进泥泵4-1，pH测定仪4_2，加碱口 4_3，发酵搅拌器4-4，发酵排泥泵4-5 ;发酵液分离池5，沉淀池排泥口 5-1，发酵液泵5-2 ;鸟粪石回收池6，鸟粪石回收口 6-1，加药口 6-2，鸟粪石回收搅拌器6-3，碳源泵6-4 ;原水箱7。
[0021]所述AO生物脱氮装置I分为2部分，第一格、第二格和第三格为缺氧段，第四格、第五格、第六格和第七格为好氧段；第一格、第二格和第三格内设置AO装置搅拌器1-1，原水箱7通过AO装置进水泵1-6与第一格相连，第四格、第五格、第六格和第七格设有曝气头1-2，曝气头1-2通过气体流量计1-5与气泵1-4相连，第四格内设有DO测定仪1_3，第七格通过消化液回流泵1-7与第一格相连，第七格与二沉池2相连，二沉池2设有出水口 2-3，二沉池分别通过回流污泥泵2-2、剩余污泥泵2-1和AO装置第一格、贮泥箱3相连。
[0022]所述发酵装置4设有发酵搅拌器4-4、加碱口 4-3和pH测定仪4_2，并分别通过发酵进泥泵4-1、发酵排泥泵4-5与贮泥箱3、发酵液分离池5相连；发酵液分离池5底部设有发酵液分离池排泥口 5-1，并通过发酵液泵5-2与鸟粪石回收池6相连，脱氮除磷池底部设有鸟粪石回收口 6-1，上部设有加药口 6-2及鸟粪石回收搅拌器6-3，鸟粪石回收池通过碳源泵6-4与原水箱7相连。
[0023]实施案例
[0024]各反应器均由有机玻璃制成，发酵装置的有效体积为20L，AO装置的有效体积为45L ;试验进水为北京工业大学家属区生活污水，其具体指标为:SC0D = 120-180mg/L,NH:-N = 50-60mg/L, NOf-N ( 0.5mg/L, NOf-N ( 0.5mg/L。
[0025]具体操作如下:
[0026]I启动阶段:接种生物脱氮污泥至AO生物脱氮反应器中，控制系统污泥浓度在3000-3500mg/L，反应器温度为25-35°C，AO系统缺氧段和好氧段体积比，即V缺:V好=1:2，控制系统内的 C/N = 4-5，好氧段 DO = 3-3.5mg/L, HRT = 15h，SRT = 15d。取中试 SBR 剩余污泥为污泥发酵装置启动污泥，剩余污泥经淘洗后指标如下=MLSS = 10000 ±1000mg/L、SCOD = 20-40mg/L ;反应器温度为 25_35°C，pH = 9-10, SRT = 8d。
[0027]2运行阶段:
[0028]发酵装置:控制污泥停留时间SRT = 8d，进泥浓度10000±1000mg/L，发酵pH =9-10，发酵温度在25-35°C ;根据系统SRT每天通过发酵排泥泵4_5排出发酵污泥至发酵液分离池5中进行发酵液泥水分离，同时开启发酵进泥泵4-1将相同体积的污泥从贮泥箱3泵入发酵装置4中，发酵液分离池5中的上清液经发酵液泵5-2泵入脱氮除磷池6中，发酵液泵入后测定脱氮除磷池6中氨氮和磷的浓度，再根据脱氮除磷池6中氨氮和磷的浓度通过加药口 6-2分别投加磷酸盐和镁盐，同时开启脱氮除磷搅拌器6-3进行搅拌，投加比例控制在Mg:P:N= 1.2:0.8:1，在脱氮除磷池6中氨氮、磷和镁形成鸟粪石并通过鸟粪石回收口6-1进行回收，脱氮除磷后的发酵液通过碳源泵6-4泵入原水箱7中；
[0029]AO脱氮装置:系统稳定运行后，污泥浓度在3000-3500mg/L，反应器温度为25-35°C, Vsj1:Y?= 1:2，C/N = 4-5，好氧段 DO = 3-3.5mg/L, SRT = 15d, HRT = 15d ;加有发酵液的原水箱7中污水进入AO装置后，依次经过缺氧区、好氧区和二沉池，最后经过出水口 2-3排出；第七格消化液通过消化液回流泵1-7回流到第一格，消化液回流比为200%，二沉池中污泥通过污泥回流泵2-2也回流到第一格，污泥回流比为100% ;根据SRT和污泥浓度每天通过剩余污泥泵2-1排出剩余污泥于贮泥箱3中。
[0030]实验结果表明:系统稳定运行后，AO生物脱氮系统的出水COD = 35-47mg/L, NH:-N = 0.2-0.7mg/L，NOf-N ( 0.8mg/L，NO3I = 7_13mg/L ;污泥发酵液产酸量为1100-1700mgSC0D/L。
【权利要求】
1.一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮的装置，其特征在于: 设有AO装置(I)，AO装置搅拌器(1-1)，曝气头(1-2)，DO测定仪(1-3)，气泵(1-4)，气体流量计(1-5)，AO装置进水泵(1-6)，消化液回流泵(1-7) ;二沉池(2)，剩余污泥泵(2-1)，回流污泥泵(2-2)，出水口(2-3);贮泥箱(3);发酵装置(4)，发酵进泥泵(4_1)，PH测定仪(4-2)，加碱口(4-3)，发酵搅拌器(4-4)，发酵排泥泵(4_5);发酵液分离池(5)，沉淀池排泥口(5-1)，发酵液泵(5-2);鸟粪石回收池(6)，鸟粪石回收口(6-1)，加药口(6-2)，鸟粪石回收搅拌器(6-3)，碳源泵(6-4);原水箱(7)； 所述AO装置(I)分为2部分，第一格、第二格和第三格为缺氧段，第四格、第五格、第六格和第七格为好氧段；第一格、第二格和第三格内设置AO装置搅拌器(1-1)，原水箱7通过AO装置进水泵(1-6)与第一格相连，第四格、第五格、第六格和第七格设有曝气头(1-2)，曝气头(1-2)通过气体流量计(1-5)与气泵(1-4)相连，第四格内设有DO测定仪(1-3)，第七格通过消化液回流泵(1-7)与第一格相连，第七格与二沉池(2)相连，二沉池(2)设有出水口(2-3)，二沉池分别通过回流污泥泵(2-2)、剩余污泥泵(2-1)和AO装置第一格、贮泥箱(3)相连； 所述发酵装置(4)设有发酵搅拌器(4-4)、加碱口(4-3)和pH测定仪(4-2)，并分别通过发酵进泥泵(4-1)、发酵排泥泵(4-5)与贮泥箱(3)、发酵液分离池(5)相连；发酵液分离池(5)底部设有发酵液分离池排泥口(5-1)，并通过发酵液泵(5-2)与鸟粪石回收池(6)相连，脱氮除磷池底部设有鸟粪石回收口出-1)，上部设有加药口(6-2)及鸟粪石回收搅拌器(6-3)，鸟粪石回收池通过碳源泵(6-4)与原水箱(7)相连。
2.应用权利要求1所述一种剩余污泥发酵耦合AO生物脱氮装置的方法，其特征在于包含以下内容: . 2.1启动阶段:接种生物脱氮污泥至AO生物脱氮反应器中，控制系统污泥浓度在.3000-3500mg/L，反应器温度为25_35°C，AO系统缺氧段和好氧段体积比，即V缺:V好=1:2，控制系统内COD和NH4+-N的质量浓度比为4-5，即C/N = 4-5，好氧段DO = 3-3.5mg/L, SRT=15d，HRT = 15h ;取中试SBR剩余污泥为污泥发酵装置启动污泥，剩余污泥经淘洗后指标如下=MLSS = 10000±1000mg/L、SCOD = 20_40mg/L ;反应器温度为 25-35°C, pH = 9-10,SRT = 8d ；A0生物脱氮系统启动成功的标志是系统出水COD < 50mg/L, NH4+-N < lmg/L, TN< 15mg/L ;发酵装置启动成功的标志是污泥发酵液中的SCOD和SCFAs浓度保持稳定；SC0D和SCFAs浓度的波动范围在300mg/L以内即可视为稳定； . 2.2运行阶段: 发酵装置:控制污泥停留时间SRT = 8d，进泥浓度10000±1000mg/L，发酵pH = 9-10,发酵温度在25-35°C ;根据系统SRT每天通过发酵排泥泵排出经发酵后污泥至发酵液分离池中进行发酵液泥水分离，同时开启发酵进泥泵将相同体积的污泥从贮泥箱泵入发酵装置中，发酵液分离池中的上清液经发酵液泵泵入鸟粪石回收池中，发酵液泵入后测定鸟粪石回收池中氨氮和磷的浓度，再根据鸟粪石回收池中氨氮和磷的浓度通过加药口分别投加磷酸盐和镁盐，同时开启鸟粪石回收搅拌器进行搅拌，投加的摩尔比控制在Mg:P:N =.1.2:0.8:1，在鸟粪石回收池中氨氮、磷和镁形成鸟粪石并通过鸟粪石回收口进行回收，氮磷后的发酵液通过碳源泵泵入原水箱中； AO脱氮装置:污泥浓度在3000-3500mg/L，反应器温度为25_35°C，V缺:V好=1:2，控制系统内COD和NH:-N的质量浓度比为4-5，即C/N = 4-5,好氧段DO = 3-3.5mg/L, SRT =.15d，HRT = 15h ;加有发酵液的原水箱中污水进入AO装置后，依次经过缺氧区、好氧区和二沉池，最后经过出水口排出；第七格消化液通过消化液回流泵回流到第一格，消化液回流比为200%，二沉池中污泥通过污泥回流泵也回流到第一格，污泥回流比为100%;根据SRT和污泥浓度每天通过剩余污泥泵排出剩余污泥于贮泥箱中。
【文档编号】C02F9/14GK104402181SQ201410649537
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】彭永臻, 邢立群, 金宝丹, 何岳兰, 王淑莹 申请人:北京工业大学