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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201610541851.6(22)申请日2016.07.10(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人王淑莹 黄宇 赵伟华 王梅香 潘聪 彭永臻 (74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.C02F3/30(2006.01)C02F101/16(2006.01)(54)发明名称一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法(57)摘要一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域。城市生活污水和回流污泥分别通过进水泵和回流污泥泵进入AOA连续流反应器的厌氧格，在厌氧格中聚糖菌和聚磷菌充分吸收利用原水中的外碳源，转化合成为内碳源(PHA)储存在胞内，同时聚磷菌还进行厌氧释磷；随后混合液推流进入填充了大量富集硝化菌生物填料的好氧格，在好氧格中活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收，硝化生物膜上的硝化菌完成好氧硝化；然后混合液推流进入缺氧格，普通反硝化菌、反硝化聚糖菌及反硝化聚磷菌分解体内储存的PHA，进行内源反硝化。本发明通过强化污泥内碳源的储存能力，在无外加碳源的情况下，实现了低C/N比生活污水的深度脱氮除磷。权利要求书1页说明书4页附图1页CN106186315A2016.12.07CN106186315A1.一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置，其特征在于：包括城市生活污水水箱(1)，连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)，二沉池(3)；生活污水水箱(1)通过进水泵(1.1)与连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)相连接；连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)设有九个格，其中前两格为厌氧区(2.1)，中间两格为好氧区(2.2)，最后的五格为内源反硝化区(2.3)；厌氧区和内源反硝化区设有搅拌器(2.5)，好氧区内填充了生物活性填料(2.4)，好氧区设有曝气头(2.6)，气体流量计(2.7)和气量调节阀(2.8)，并通过气泵(2.9)来充氧；连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)通过推流的方式将混合液排入二沉池(3)。2.应用如权利要求1所述装置，其特征在于，包括以下内容：(1)启动阶段：污泥驯化在连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)中接种硝化除磷系统排放的剩余污泥，使接种后反应器内的的污泥浓度MLSS在3000-4000mg/L，并在好氧区投加在生物活性填料上挂好的成熟硝化生物膜，成熟硝化生物膜NH4+-N去除率在98％以上，生物活性填料(2.4)的填充体积比为30％-40％；然后往连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)直接加入生活污水对污泥进行驯化，当内源反硝化结束时TN去除率达到80％以上时，认为污泥的驯化成功；(2)运行阶段将城市生活污水加入城市生活污水水箱(1)，生活污水和二沉池(3)回流污泥分别通过进水泵(1.1)和污泥回流泵(3.1)进入厌氧区(2.1)；随后混合液推流进入填充了好氧区(2.2)，然后混合液推流进入内源反硝化区(2.3)，最后混合液推流进入二沉池(3)进行泥水分离，上清液作为最终出水排放，沉淀污泥99％回流到AOA连续流反应器的厌氧区(2.1)，1％作为剩余污泥排放；进水流量为1.75-2.3L/h，二沉池污泥回流比为50％-100％，污泥龄控制在10-20天；好氧区溶解氧控制在3mg/L以上；反应器内厌氧区(2.1)水力停留时间为3-4h，好氧区(2.2)水力停留时间为3-4h，内源反硝化区(2.3)为7-10h。权 利 要 求 书1/1页2CN106186315A2一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法技术领域[0001]本发明涉及一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法，属于污水生物处理技术领域，是实现城市生活污水深度脱氮除磷的试验装置与方法。[0002]传统的厌氧缺氧好氧AAO工艺处理生活污水时，硝化菌在好氧条件下进行硝化反应，即NH4+-N被氧化成NO2--N、NO3--N，缺氧条件下反硝化菌利用生活污水的碳源进行反硝化，即NO2--N、NO3--N被还原成N2，进而去除生活污水中的氮。生物除磷则是通过厌氧释磷，缺/好氧过量吸磷，通过排放含磷污泥来实现磷的去除。由于硝化菌和聚磷菌长短污泥龄的矛盾，聚磷菌和反硝化菌碳源的竞争，因此在传统的生物脱氮除磷工艺中很难同时取得较好的脱氮除磷效果。[0003]一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法为实现城市生活污水深度脱氮除磷提供了新的思路。通过调节“厌氧/好氧/缺氧”区的容积，强化污泥内碳源的储存能力，充分利用原水中的有限碳源，将外碳源转化为内碳源储存在胞内，最大限度的减少了碳源在好氧曝气过程中的无效消耗，在无外加碳源的情况下，实现了低C/N比生活污水的深度脱氮除磷。[0004]通过厌氧释磷，好氧吸磷以及控制污泥龄来排泥，可以有效实现深度除磷；而好氧区的生物活性填料为富集硝化菌提供了载体，保证了硝化效果；后置内源反硝化利用反硝化聚磷菌和反硝化聚糖菌在厌氧区储存的内碳源PHA为电子供体，将好氧区产生的推流而入的NO3--N还原为N2，最终实现污水深度脱氮除磷，同时节省了硝化液回流所消耗的能耗。发明内容[0005]本发明针对传统脱氮除磷的矛盾以及碳源的浪费，提出城市生活污水AOA深度脱氮除磷工艺，提高了碳源利用率，实现高效低耗深度脱氮除磷，从而降低运行成本。该工艺好氧区加生物活性填料，是硝化菌长在填料上，更好的保证硝化效果，而内源反硝化出水，从而出水总氮很低，远远小于总氮一级A标准。[0006]该装置主要包括生活污水原水箱(1)，AOA连续流反应器(2)，二沉池(3)。 处理流程如下：首先城市生活污水和回流污泥分别通过进水泵和回流污泥泵进入AOA连续流反应器的厌氧格，在厌氧格中聚糖菌和聚磷菌充分吸收利用原水中的外碳源，转化合成为内碳源(PHA)储存在胞内，同时聚磷菌还进行厌氧释磷；随后混合液推流进入填充了大量富集硝化菌生物填料的好氧格，在好氧格中活性污泥中的聚磷菌进行好氧吸磷，完成磷的吸收，硝化生物膜上的硝化菌完成好氧硝化；然后混合液推流进入缺氧格，普通反硝化菌、反硝化聚糖菌及反硝化聚磷菌分解体内储存的PHA，进行内源反硝化；最后混合液推流进入二沉池进行泥水分离，上清液作为最终出水排放，沉淀污泥一部分回流到AOA连续流反应器的厌氧格，另一部分作为剩余污泥排放。[0007]城市生活污水AOA深度脱氮除磷工艺的装置与方法，其特征在于：包括城市生活污水水箱(1)，连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)，二沉池(3)。[0008]生活污水水箱(1)通过进水泵(1.1)与连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)相连接；说 明 书1/4页3CN106186315A3连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)设有九个格，其中前两格为厌氧区(2.1)，中间两格为好氧区(2.2)，最后的五格为内源反硝化区(2.3)[0009]厌氧区和内源反硝化区设有搅拌器(2.5)；好氧区内填充了富集硝化菌的生物活性填料(2.4)，好氧区设有曝气头(2.6)，气体流量计(2.7)和气量调节阀(2.8)，并通过气泵(2.9)来充氧。[0010]连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)通过推流的方式将混合液排入二沉池(3)。[0011]应用如权利要求1所述一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置，其特征在于，包括以下内容：[0012]启动阶段：污泥驯化在连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)中接种硝化除磷系统排放的剩余污泥，使接种后反应器内的的污泥浓度MLSS在3000-4000mg/L，并在好氧区投加在生物活性填料上挂好的成熟硝化生物膜，成熟硝化生物膜NH4+-N去除率在98％以上，生物活性填料(2.4)的填充体积比为30％-40％；然后往连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)直接加入生活污水对污泥进行驯化，当内源反硝化结束时TN去除率达到80％以上时，认为污泥的驯化成功。[0013]运行阶段将城市生活污水加入城市生活污水水箱(1)，生活污水和二沉池(3)回流污泥分别通过进水泵(1.1)和污泥回流泵(3.1)进入厌氧区(2.1)，在厌氧区(2.1)中聚糖菌和聚磷菌充分吸收利用原水中的外碳源，转化合成为内碳源(PHA)储存在胞内，同时聚磷菌还进行厌氧释磷；随后混合液推流进入填充了好氧区(2.2)，然后混合液推流进入内源反硝化区(2.3)，普通反硝化菌、反硝化聚糖菌及反硝化聚磷菌分解体内储存的PHA，进行内源反硝化；最后混合液推流进入二沉池(3)进行泥水分离，上清液作为最终出水排放，沉淀污泥99％回流到AOA连续流反应器的厌氧区(2.1)，1％作为剩余污泥排放。[0014]进水流量为1.75-2.3L/h，二沉池污泥回流比为50％-100％，污泥龄控制在10-20天；[0015]好氧区溶解氧控制在3mg/L以上；[0016]反应器内厌氧区(2.1)水力停留时间为3-4h，好氧区(2.2)水力停留时间为3-4h，内源反硝化区(2.3)为7-10h。[0017]整个反应器的有效体积为31.5L，分为九个格室，每个格室为3.5L。[0018]本发明专利一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法具有以下优点：[0019]1)硝化菌长在生物活性填料上，聚磷菌是富集在活性污泥中，实现了长短污泥龄的分离，解决了传统生物脱氮除磷工艺污泥龄矛盾；[0020]2)充分利用原水中的有限碳源，最大限度的减少了碳源在好氧曝气过程中的无效消耗，在无外加碳源的情况下，实现了低C/N比生活污水的深度脱氮除磷；[0021]3)“厌氧/好氧/缺氧”的运行方式极大地强化了污泥内碳源储存能力，将外碳源转化为内碳源储存在胞内，保证了内源反硝化效果，出水TN稳定地达一级A标准；[0022]4)整个系统只有一个污泥回流系统，无需进行硝化液回流，节省了运行能耗；[0023]5)操作运行简单，控制管理方便，经济高效。说 明 书2/4页4CN106186315A4附图说明[0024]图1为城市生活污水AOA深度脱氮除磷工艺的装置结构示意图。[0025]图1中1为城市生活污水水箱，2为推流式生物脱氮除磷反应器，3为二沉池；1.1为进水泵，2.1为厌氧区，2.2为好氧区，2.3为内源反硝化区，2.4硝化生物活性填料，2.5为搅拌器，2.6为曝气头，2.7为气体流量计，2.8为气量调节阀，2.9为气泵，3.1为污泥回流泵具体实施方式[0026]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：[0027]一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法，如图1所示。[0028]城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法，其特征在于：包括城市生活污水水箱(1)，连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)，二沉池(3)；生活污水水箱(1)通过进水泵(1.1)与连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)相连接；连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)设有九个格，其中前两格为厌氧区(2.1)，中间两格为好氧区(2.2)，最后的五格为内源反硝化区(2.3)；厌氧区和内源反硝化区设有搅拌器(2.5)，好氧区内填充了富集硝化菌的生物活性填料(2.4)，好氧区设有曝气头(2.6)，气体流量计(2.7)和气量调节阀(2.8)，并通过气泵(2.9)来充氧；连续流AOA生物脱氮除磷反应器(2)通过推流的方式将混合液排入二沉池(3)，进行泥水分离，上清液作为最终出水排放，沉淀污泥一部分通过污泥回流泵(3.1)回流到AOA连续流反应器厌氧区(2.1)第一格，另一部分作为剩余污泥排放。[0029]以北京某高校的家属区生活污水为处理对象，考察了此系统的脱氮除磷性能。具体水质如下：COD浓度为150～300mg/L，NH4+-N浓度为35～65mg/L，NO2-浓度小于0.5mg/L，NO3-浓度小于0.5mg/L，总P浓度为3-6mg/L，平均C/N比约为4.5。试验如图1所示，反应器为有机玻璃组成。