生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置与方法
【专利摘要】生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置与方法，属于生化法污水处理领域。装置依次由进水池、厌氧格、缺氧格、好氧格及二沉池连接而成，二沉池沿池壁设有泥位高度标记，以实时掌握污泥膨胀程度。在二沉池中设置搅拌器，将转速控制在8～10r/min，保证二沉池底部的污泥处于蠕动状态同时不会因为搅动将污泥搅起来。通过调节好氧区水力停留时间以及控制好氧区的溶解氧浓度，在生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀。二沉池中缓慢的搅拌可以防止气体的截留，丝状菌的网捕作用可以有效的降低出水的悬浮物浓度同时降低出水的浊度。本发明充分发挥丝状菌作用，达到降低曝气量节约能源的目的，在保证出水效果的同时降低出水的悬浮物浓度。
【专利说明】
生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置与方法
技术领域
[0001]本发明涉及生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置与方法，是属于污水处理领域。
【背景技术】
[0002]水与人类的生产生活密切相关，水资源污染的严重性已引起了世界各国的关注和重视。目前，世界各地污水处理厂的一个首要目标即脱氮除磷，防止氮磷元素超标引发水体富营养化的发生。活性污泥法是城镇污水处理厂应用最广泛的污水处理方法，具有经济、处理效果好等优点。活性污泥主要是由能吸附和降解污水中的有机物及氮、磷等污染物质的微生物组成。在污水处理厂的生化池中，活性污泥与进入生化池的污水混合，呈悬浮的状态，处理后的泥水混合物进入二沉池中实现泥水分离，二沉池底部的污泥通过污泥回流系统回流至生化反应池中，以防止活性污泥随出水流失，达到排放清水的同时回收利用活性污泥的目的。由此可见，良好的污泥沉降性能有利于泥水迅速分离，是污水处理厂持续稳定运行的保障。但是在污水处理厂的日常运行过程中，溶解氧不足、有机负荷低等原因，会导致丝状菌的过量增殖，使污水厂面临丝状菌污泥膨胀的问题。发生膨胀后的污泥沉降速率缓慢，二沉池泥水分离效果不佳，严重时甚至无法实现泥水分离，导致活性污泥随出水大量流失，生化池因无法持留活性污泥而丧失处理污水的能力。目前，污水处理厂一般采用提高曝气量的方式来实现较好的硝化效果和防止污泥膨胀的发生。然而提高曝气量不仅使得硝化液回流及污泥回流中携带过多的溶解氧，影响到缺氧池和厌氧池的反硝化效果和释磷效果，而且由于曝气电能耗是污水厂运行最主要的成本支出，曝气量大，势必将大大增加污水处理厂的运营成本。
[0003]活性污泥是一个菌胶团菌与丝状菌的共存体，丝状菌是活性污泥中组成重要部分，对系统污泥的沉降性能也起到了关键作用。丝状菌作为菌胶团的骨架，硝化细菌、反硝化细菌等微生物通过释放胞外聚合物附着在上面，形成了菌胶团结构。当活性污泥中丝状菌和菌胶团细菌的数量达到一个合适的比例，使得系统中的S VI值稳定的维持在15 O?250ml/g之间，不仅不会影响系统的脱氮除磷效果，而且可以提高系统对有机物污染物的去除能力。轻微的沉降性恶化并不会影响二沉池中泥水分离的效果，同时丝状菌的网布作用可以降低出水中的悬浮物浓度，出水更清澈。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种在生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置与方法，在不影响生物脱氮除磷效果和二沉池泥水分离效果的同时调节好氧区的体积以及减小曝气量，实现节能降耗的目的。
[0005]生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置，其特征在于:该装置依次连接顺序为原水箱(I)、进水栗(2)、厌氧区(3)、缺氧区(4)、好氧区(5)以及二沉池(6);进水池与厌氧区之间通过进水栗(2)及进水管(7)实现连通;生化反应器是由厌氧区(3)、缺氧区(4)和好氧区(5)组成，厌氧区、缺氧区和好氧区之间分别由可拆卸的隔板隔开，隔板设有上下交错的导水孔;厌氧区及缺氧区均安装有搅拌装置(9)，各好氧区底部均设空气管路及曝气头(21)，缺氧区的最后两格分别设有搅拌器以及曝气管路;好氧区设有5格，中的曝气头经空气管路与转子流量计(22)、空气阀(19)以及空气压缩机(15)相连;每个好氧格中都设置DO探头(10)，D0探头与溶解氧仪(11)相连，溶解氧仪(11)与PLC控制系统(16)相连，PLC控制系统(16)与计算机(17)相连，实时控制好氧池中的溶解氧浓度;好氧末格水面设有溢流堰，溢流堰管路经二沉池进水管(12)及二沉池进水阀(13)与二沉池(6)中的中心管
(31)相连，好氧末格设有硝化液回流管路(20)，经硝化液回流栗(21)以及硝化液回流阀
(24)与缺氧区第一格连通，用于硝化液回流;二沉池(6)为中进周出式竖流沉淀池，底部设有污泥管道，污泥管道分两支，其中污泥回流管(27)经污泥回流栗(26)以及污泥回流阀
(28)与厌氧区(3)连通，用于回流污泥，剩余污泥管(30)连接排泥阀(30)，用于排放剩余污泥。
[0006]应用所述装置的的方法，其特征在于，包括以下三个步骤:
[0007]步骤一:培养驯化污泥；按照生化池中污泥浓度3000?3500mg/L接种污水处理厂剩余污泥，启动进水栗、硝化液回流栗、污泥回流栗、搅拌装置以及曝气系统，启动装置;好氧区(5)初始设定为5格，通过PLC系统设定每个好氧格内的DO参数为1.8?2.2mg/L;控制装置的SRT为10?15d、HRT为8?10h、硝化液回流比为100?200%、污泥回流比为100?150% ;连续运行装置，当装置的SVI ^ 150ml/g并且出水水质中COD ^ 50mg/L、NH/-N ^ 5mg/L、PO43--P兰0.5mg/L并且稳定运行5?10天后，即认为达到稳定状态，进入下一步骤；
[0008]步骤二:启动污泥微膨胀;首先关闭好氧区第一格的曝气系统同时开启搅拌装置，将好氧区第一格改为缺氧格，同时通过PLC控制系统将好氧格的DO参数设置为1.2?1.8mg/L;间隔I?2天监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，SVI值会逐渐增高至150?200ml/g;此时关闭好氧区第二格的曝气系统同时开启搅拌装置，将好氧区第二格也改为缺氧格，即好氧区(5)调整为3格，继续监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，SVI值继续增高至200?250ml/g;连续运行系统，SVI稳定维持在150?250ml/g的水平I个SRT以上时，即认为系统实现了污泥微膨胀；
[0009]步骤三:稳定维持污泥微膨胀；日常运行中间隔I?2天监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，系统运行过程中SVI值超过了250ml/g，通过PLC控制系统维持好氧区DO浓度在1.2?1.8mg/L，关闭缺氧区末格的搅拌装置同时开启曝气系统，将好氧区从3格调整为4格;若系统的沉降性仍没有得到恢复启动曝气系统，将好氧区从4格调整为5格;或者维持好氧区格数不变，提高好氧区DO浓度为1.8?2.2mg/L，若系统的沉降性仍没有得到恢复则在提高好氧区DO浓度的同时将好氧区调整为4格，当SVI5250ml/g后调回好氧区为3格。
[0010]生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置，:首先通过调节进水栗(2)的转速控制进水流量，将原水箱(I)中的废水经进水管(7)打入到厌氧区(3)进行厌氧释磷，释磷后的的废水通过导流孔进入缺氧区(4)，同时好氧区的硝化液由硝化液回流栗
(21)控制经硝化液回流管(20)回流至缺氧区(4)，反硝化细菌利用原水中的有机物作为碳源将硝化液中的硝态氮反硝化去除。混合液随后进入好氧区(5)，好氧池中的硝化细菌将氨氮氧化为硝态氮。好氧区末格设有出水堰，处理后的混合液经出水堰进入二沉池(6)进行泥水分离。二沉池底部的污泥由污泥回流栗(26)控制经污泥回流管(27)回流至厌氧区(3)，维持生化反应器内的污泥浓度。剩余污泥由排泥阀(29)控制经排泥管(30)排放，二沉池中的上清液沿溢流堰经出水管(15)排放。
[0011 ]进一步，生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置，其特征在于:二沉池的进水管末端与一个三通装置连接，三通的竖直一端与二沉池的中心管(31)连接，中心管与三通的正中心安装一个搅拌器。二沉池中搅拌器(14)的搅拌桨与缺氧区中搅拌器的搅拌桨有所不同，二沉池中搅拌器的搅拌桨是由三根长5cm直径0.2cm的铁棒组成，搅拌桨安装在搅拌杆底部，每根搅拌桨之间相隔10cm，搅拌桨的安装位置位于二沉池中心管的下方。通过调节搅拌器的转速，使二沉池中的搅拌器转速维持在8?10r/min。搅拌器的转动使得二沉池底部的活性污泥处于流动状态，同时由于二沉池中搅拌器的转速很低，不会将二沉池底部的污泥搅起来，从而不会造成污泥流失，影响二沉池出水。
[0012]本发明所涉及的生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置与方法与传统的生物脱氮除磷工艺相比具有以下优点:
[0013]I)节约能耗，降低运行成本;通过降低好氧区体积以及降低曝气量可大幅度降低水厂运行过程中的曝气能耗，降低水厂的运行费用。
[0014]2)提高总氮的去除率;低溶解氧可以强化同步硝化反硝化作用，使部分硝态氮通过SND途径去除，提尚系统对总氣的去除率。
[0015]3)出水悬浮物浓度低;丝状菌的菌丝较长，丝状菌的网布作用可以有效的吸附二沉池中的悬浮物，使出水更清澈。
【附图说明】
[0016]图1生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置
[0017]图1中:I进水箱、2进水栗、3厌氧区、4缺氧区、5好氧区、6二沉池、7进水管、8进水阀、9搅拌器、1DO探头、11溶氧仪、12二沉池进水管、13二沉池进水阀、14二沉池中搅拌器、15出水管、16 PLC控制系统、17计算机、18空气压缩机、19曝气管路、20硝化液回流管、21硝化液回流栗、22空气阀、23曝气头、24硝化液回流阀、25转子流量计、26污泥回流栗、27污泥回流管、28污泥回流阀、29排泥阀、30排泥管、31中心管
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。
[0019]本发明中的生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置如图1所示。该装置依次连接顺序为原水箱(I)、进水栗(2)、厌氧区(3)、缺氧区(4)、好氧区(5)以及二沉池(6)。进水池与厌氧区之间通过进水栗(2)及进水管(7)实现连通;生化反应器是由厌氧区(3)、缺氧区(4)和好氧区(5)组成，厌氧区、缺氧区和好氧区之间分别由可拆卸的隔板隔开，隔板设有上下交错的导水孔，防止发生短流;厌氧区及缺氧区均安装有搅拌装置(9)，各好氧区底部均设空气管路及曝气头(21)，缺氧区的最后两格分别设有搅拌器以及曝气管路，方便进行缺氧环境与好氧环境之间的转换。好氧区中的曝气头经空气管路与转子流量计(22)、空气阀(19)以及空气压缩机(15)相连;每个好氧格中都设置DO探头(10)，DO探头与溶解氧仪(11)相连，溶解氧仪(11)与PLC控制系统(16)相连，PLC控制系统(16)与计算机(17)相连，实时控制好氧池中的溶解氧浓度;好氧末格水面设有溢流堰，溢流堰管路经二沉池进水管(12)及二沉池进水阀(13)与二沉池(6)中的中心管(31)通过一个三通装置相连，好氧末格设有硝化液回流管路(20)，经硝化液回流栗(21)以及硝化液回流阀(24)与缺氧区第一格连通，用于硝化液回流;二沉池(6)为中进周出式竖流沉淀池，底部设有污泥管道，污泥管道分两支，其中污泥回流管(27)经污泥回流栗(26)以及污泥回流阀(28)与厌氧区(3)连通，用于回流污泥，剩余污泥管(30)连接排泥阀(30)，用于排放剩余污泥。
[0020]生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的方法主要包括以下三个步骤:
[0021 ] 步骤一:培养驯化污泥；按照生化池中污泥浓度3000?3500mg/L接种污水处理厂剩余污泥，启动进水栗、硝化液回流栗、污泥回流栗、搅拌装置以及曝气系统，启动装置。好氧区(5)初始设定为5格，通过PLC系统设定每个好氧格内的DO参数为1.8?2.2mg/L。控制系统的SRT为10?15d、HRT为8?10h、硝化液回流比为100?200%、污泥回流比为100?150%。连续运行系统，当系统地SVI兰150ml/g并且系统的出水水质中COD兰50mg/L、NH4+_N兰5mg/L、P043—-P ^ 0.5mg/L并且稳定运行5?10天后，即认为系统达到稳定状态，进入下一步骤。
[0022]步骤二:启动污泥微膨胀;首先关闭好氧区第一格的曝气系统同时开启搅拌装置，将好氧区第一格改为缺氧格，同时通过PLC控制系统将好氧格的DO参数设置为1.2?1.8mg/L，其他运行参数保持不变。间隔I?2天监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，SVI值会逐渐增高至150?200ml/g。此时关闭好氧区第二格的曝气系统同时开启搅拌装置，将好氧区第二格也改为缺氧格，继续监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，SVI值继续增高至200?250ml/g。连续运行系统，SVI稳定维持在150?250ml/g的水平I个SRT以上时，SP认为系统实现了污泥微膨胀。
[0023]步骤三:稳定维持污泥微膨胀;系统启动污泥微膨胀后，维持好氧区的DO浓度恒定即可维持微膨胀状态的稳定，日常运行中间隔I?2天监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，系统运行过程中SVI值超过了250ml/g，通过PLC控制系统维持好氧区DO浓度在1.2?1.8mg/L，关闭缺氧区末格的搅拌装置同时开启曝气系统，将好氧区从3格调整为4格;若系统的沉降性仍没有得到恢复启动曝气系统，将好氧区从4格调整为5格;或者维持好氧区格数不变，提高好氧区DO浓度为1.8?2.2mg/L，若系统的沉降性仍没有得到恢复则在提高好氧区DO浓度的同时将好氧区调整为4格，当SVI5250ml/g后调回好氧区为3格。
[0024]试验阶段以北京市某高校家属区实际生活污水为处理对象，进水中COD平均浓度为242.4mg/L，进水NH4+-N平均浓度为51.79mg/L，进水TN平均浓度为68.41mg/L。反应器由有机玻璃制成，有效容积为79.8L，处理水量为Q = 200L/d，控制生化池SRT= 15d，HRT = 9.6h，内回流比和污泥回流比分别为150%和100%。反应器接种污泥取自北京市某污水处理处理厂二沉池回流污泥，反应器内混合液悬浮固体(MLSS)浓度为(3000±500)mg/L。
[0025]试验结果表明，系统稳定运行后，系统的SVI值稳定的维持在200?250ml/g，出水COD平均浓度为42.86mg/L，出水氨氮浓度平均浓度为4.23mg/L，出水总氮平均浓度为12.41mg/L，出水磷平均浓度为0.51mg/L，能稳定的达到国家规定的一级A排放标准。
【主权项】
1.生物脱氮除磷工艺中启动并稳定维持丝状菌微膨胀的装置，其特征在于:该装置依次连接顺序为原水箱(I)、进水栗(2)、厌氧区(3)、缺氧区(4)、好氧区(5)以及二沉池(6);进水池与厌氧区之间通过进水栗(2)及进水管(7)实现连通;生化反应器是由厌氧区(3)、缺氧区(4)和好氧区(5)组成，厌氧区、缺氧区和好氧区之间分别由可拆卸的隔板隔开，隔板设有上下交错的导水孔;厌氧区及缺氧区均安装有搅拌装置(9)，各好氧区底部均设空气管路及曝气头(21)，缺氧区的最后两格分别设有搅拌器以及曝气管路;好氧区设有5格，中的曝气头经空气管路与转子流量计(22)、空气阀(19)以及空气压缩机(15)相连;每个好氧格中都设置DO探头(10)，D0探头与溶解氧仪(11)相连，溶解氧仪(11)与PLC控制系统(16)相连，PLC控制系统(16)与计算机(17)相连，实时控制好氧池中的溶解氧浓度;好氧末格水面设有溢流堰，溢流堰管路经二沉池进水管(12)及二沉池进水阀(13)与二沉池(6)中的中心管(31)相连，好氧末格设有硝化液回流管路(20)，经硝化液回流栗(21)以及硝化液回流阀(24)与缺氧区第一格连通，用于硝化液回流;二沉池(6)为中进周出式竖流沉淀池，底部设有污泥管道，污泥管道分两支，其中污泥回流管(27)经污泥回流栗(26)以及污泥回流阀(28)与厌氧区(3)连通，用于回流污泥，剩余污泥管(30)连接排泥阀(30)，用于排放剩余污泥。2.应用如权利要求1所述装置的的方法，其特征在于，包括以下三个步骤: 步骤一:培养驯化污泥；按照生化池中污泥浓度3000?3500mg/L接种污水处理厂剩余污泥，启动进水栗、硝化液回流栗、污泥回流栗、搅拌装置以及曝气系统，启动装置;好氧区(5)初始设定为5格，通过PLC系统设定每个好氧格内的DO参数为1.8?2.2mg/L;控制装置的SRT为10?15d、HRT为8?10h、硝化液回流比为100?200%、污泥回流比为100?150% ;连续运行装置，当装置的SVI兰150ml/g并且出水水质中COD ^ 50mg/L、NH4+-N ^ 5mg/L、PO43—-P ^.0.5mg/L并且稳定运行5?10天后，即认为达到稳定状态，进入下一步骤； 步骤二:启动污泥微膨胀;首先关闭好氧区第一格的曝气系统同时开启搅拌装置，将好氧区第一格改为缺氧格，同时通过PLC控制系统将好氧格的DO参数设置为1.2?1.8mg/L;间隔I?2天监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，SVI值会逐渐增高至150?200ml/g;此时关闭好氧区第二格的曝气系统同时开启搅拌装置，将好氧区第二格也改为缺氧格，即好氧区(5)调整为3格，继续监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，SVI值继续增高至200?250ml/g;连续运行系统，SVI稳定维持在150?250ml/g的水平I个SRT以上时，即认为系统实现了污泥微膨胀； 步骤三:稳定维持污泥微膨胀；日常运行中间隔I?2天监测SV1、进/出水水质以及二沉池泥位高度，系统运行过程中SVI值超过了250ml/g，通过PLC控制系统维持好氧区DO浓度在.1.2?1.8mg/L，关闭缺氧区末格的搅拌装置同时开启曝气系统，将好氧区从3格调整为4格；若系统的沉降性仍没有得到恢复启动曝气系统，将好氧区从4格调整为5格;或者维持好氧区格数不变，提高好氧区DO浓度为1.8?2.2mg/L，若系统的沉降性仍没有得到恢复则在提高好氧区DO浓度的同时将好氧区调整为4格，当SVI5250ml/g后调回好氧区为3格。
【文档编号】C02F9/14GK106045206SQ201610541837
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月10日
【发明人】彭永臻, 张健伟, 王杰, 张婷, 王淑莹
【申请人】北京工业大学