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新11选5开奖结:基于氮磷捕獲和全程自養脫氮高海拔城鎮污水處理方法

發布時間:2019-11-6 17:17:31  中國污水處理工程網

体彩新11选5技巧 www.hmbhb.com   申請日2019.08.24

   公開(公告)日2019.11.01

  IPC分類號C02F9/14; C02F11/04; C02F101/16; C02F101/10

  摘要

  西藏地區海拔較高、空氣含氧量低,并且晝夜溫差大、夜間溫度偏低,目前生活污水處理所采用的傳統活性污泥工藝面臨曝氣效率低、能耗大、功能微生物活性弱等問題。同時,大量剩余污泥的處理處置也對西藏地區的生態環境帶來威脅。本發明將化學強化一級處理(CEPT)工藝和一體式部分亞硝化‑厭氧氨氧化(CPNA)工藝相結合,實現進水中碳、磷的捕獲以及低氧條件下的全程自養脫氮。捕獲后的碳源經厭氧發酵產沼氣,為低溫條件下為CPNA工藝補充熱量。CEPT‑CPNA工藝能耗低、剩余污泥產生少,能夠解決傳統方法存在的諸多問題,成為一種適用于高海拔環境的可持續污水處理工藝。

  權利要求書

  1.一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于:CEPT方法和CPNA方法相結合,實現進水中碳、磷的捕獲以及低氧條件下的全程自養脫氮,捕獲后的碳源經厭氧發酵產沼氣,沼氣燃燒為CPNA工藝補充熱量。

  2.如權利要求1所述的一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于: CEPT方法具體為:所述CEPT方法在CEPT反應器中進行,采用投加絮凝劑的方法,捕獲進水中的碳源和磷。

  3.如權利要求2所述的一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于:絮凝劑是無機絮凝劑與有機絮凝劑的組合。

  4.如權利要求3所述的一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于:所述無機絮凝劑為氯化鐵;所述氯化鐵和生物絮凝劑的組合質量比例為:氯化鐵質量:生物絮凝劑質量=2—4:1。

  5.如權利要求1所述的一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于:CPNA 方法具體為:在CPNA反應器中進行,采用海綿作為載體,形成生物膜,使氨氧化菌生長在生物膜外側,利用水中的溶解氧進行生長繁殖,將水中的氨氮氧化成亞硝態氮;厭氧氨氧化菌生長在生物膜內側,在厭氧條件下利用氨氧化菌產生的亞硝態氮和水中的氨氮形成氮氣。

  6.如權利要求1所述的一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于:捕獲后的碳源進行厭氧發酵產生沼氣,在夜間溫度低時將沼氣燃燒,通過熱泵輸送給CPNA反應器。

  7.如權利要求1所述的一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于:具體包括以下步驟:

  1)污水進入CEPT反應器,投加絮凝劑進行絮凝去除碳源和磷,使絮凝出水氨氮保留率大于90%,總磷符合國家污水排放一級A標準,COD去除率大于85%;

  2)絮凝出水進入沉淀池進行沉淀;

  3)沉淀池沉淀之后的上清液進入CPNA反應器,在CPNA反應器中反應脫氮,至達到排放標準后通過出水口排放;

  4)沉淀池中沉淀物進入厭氧發酵反應器,發酵產生的沼氣燃燒產生熱量,通過熱泵供給CPNA反應器。

  8.如權利要求1所述的一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法,其特征在于:氨氧化菌采用篩選方法為:采集從污水廠采集好氧池的污泥,加入營養液;按制曝停時間比1:1每天24小時連續不間斷的運行,監測出水氨氮,硝態氮和亞硝態氮,當測出氨氮快要接近0時,排出反應器中的營養液,補充新的營養液進去,當出水中有較多亞硝酸鹽氮時篩選完成。

  說明書

  基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法

  技術領域

  本發明涉及污水處理技術領域,具體為一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理方法。

  背景技術

  西藏地區海拔較高、空氣含氧量低,并且晝夜溫差大、夜間溫度偏低。以拉薩市為例,年均氣壓、含氧量和大氣密度分別相當于海平面的64%、60%和66%,年平均溫度為3-17℃,夜間平均溫度僅為3℃。在西藏地區,同樣的曝氣條件下,水中的實際DO含量僅為平原地區的50%左右,供氧量不足會影響好氧生物的生長代謝,導致污水中的碳、氮、磷等主要污染物無法有效去除。因此,通常需要加大曝氣量來保障水中的DO含量,這也導致了高原地區的污水處理能耗比平原地區更高。在較低溫度下,微生物活性降低,同樣導致污水中污染物的去除效率下降。同時,低溫低氧對污泥的絮凝沉降性能也有影響,容易發生污泥上浮現象。此外,傳統活性污泥處理工藝還產生大量的剩余污泥(5-10kg每立方米處理水)。剩余污泥的干燥,干污泥的焚燒、填埋、堆棄等處理或處置過程占處理設施總成本的30-50%,同時會破壞周圍的生態環境。因此,由于西藏地區特殊的環境條件,目前我國對當前西藏城鎮生活污水的處理方法尚存在不足。

  中國發明專利(公開號CN201910188139)公開了一種低能耗生活污水處理系統,通過一級預處理部分、二級生化處理部分及三級深度處理部分,利用強化外循環厭氧反應器,二段塔式生物濾池、除磷反應沉淀池、消毒池及過濾裝置進行污水處理。該方法產生的剩余污泥在處理和處置過程中成本較高,并且會對周圍生態帶來危害。

  中國發明專利(公開號CN201910034433)公開了一種城鎮生活污水凈化裝置,利用過濾組件和植物種植槽組件進行污水處理。該方法處理步驟繁瑣,處理系統占地面積大,基建成本高。

  氮磷捕獲技術能夠將生活污水中的資源充分回收利用,降低能耗,節約成本。而且自養脫氮工藝在運行過程中幾乎不產生剩余污泥,在節約剩余污泥處理和處置費用的同時能夠避免剩余污泥在處理和處置過程中對周圍生態的危害。

  化學強化一級處理(CEPT)是近年來開發的污水處理工藝。傳統的CEPT以低劑量的PAC 與少量的陰離子聚合物聯合使用,能有效地處理污水,產生的污泥較少,污水通過一定的處理后可作為非飲用水。此工藝在水資源保持方面能起較大的作用,經過沉降去除污染物,適合用于城市污水處理中。但是傳統CEPT工藝主要關注濁度的去除,雖然也能去除碳源(COD)和磷,但去除率不高,其中碳源去除率小于70%,殘留COD較多。而且傳統CEPT工藝并不關注氨氮的保留,因此無法用作CPNA的預處理。

  一體式部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝(CPNA)是同一個反應器中將亞硝化與厭氧氨氧化相結合,即兩個過程會在同一個空間內交替進行。氨氧化菌(AOB)生長在生物膜外側,厭氧氨氧化菌(Anammox)生長在生物膜內側。AOB 利用氧氣將NH4+-N氧化為NO2--N,Anammox菌利用剩余的NH4+-N和AOB生成的NO2--N產生氮氣,達到產生能量供自身生長和脫氮的目的。CPNA工藝對溶解氧要求低,約1.5-2mg/L,遠遠低于好氧硝化脫氮需要的5-6mg/L。而高海拔地區氣壓低,水體當中溶解氧含量低,在相同曝氣條件下更容易得到上述溶解氧濃度。因此CPNA工藝能夠把高海拔地區水體溶解氧不足,不利于脫氮的環境劣勢轉變為CPNA工藝應用上的優勢。

  發明內容

  技術問題:

  本發明所要解決的技術問題,在于克服現有技術應用于高海拔地區時存在的缺陷,提供一種基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理的方法,利用化學強化一級處理(CEPT)工藝和一體式部分亞硝化-厭氧氨氧化(CPNA)工藝的原理,降低污水處理能耗,減少剩余污泥,為高海拔環境的可持續污水處理提供一種新工藝。

  技術方案:

  本發明基于氮磷捕獲和全程自養脫氮的高海拔城鎮污水處理的方法,具體為:CEPT方法和CPNA方法相結合,實現進水中碳、磷的捕獲以及低氧條件下的全程自養脫氮,捕獲后的碳源經厭氧發酵產沼氣,沼氣燃燒為CPNA工藝補充熱量。

  CEPT方法具體為:所述CEPT方法在CEPT反應器中進行,采用投加絮凝劑的方法,捕獲進水中的碳源和磷,并在最大程度上保留氨氮,氨氮保留率大于90%。

  本發明的進一步的技術方案為:本發明推薦使用絮凝劑是氯化鐵和生物絮凝劑的組合,其質量比例為氯化鐵質量:生物絮凝劑質量=(2—4):1。

  CPNA 方法具體為:CPNA 方法在CPNA反應器中進行,采用海綿作為載體,形成生物膜,使氨氧化菌(AOB)生長在生物膜外側,利用水中的溶解氧進行生長繁殖,將水中的氨氮氧化成亞硝態氮;厭氧氨氧化(Anammox)菌生長在生物膜內側,在厭氧條件下利用AOB產生的亞硝態氮和水中的氨氮形成氮氣。

  捕獲后的碳源進行厭氧發酵產生沼氣,在夜間溫度低時將沼氣燃燒,通過熱泵技術輸送給CPNA反應器,為CPNA工藝補充熱量。

  具體包括以下步驟:

  1)污水進入CEPT反應器,投加絮凝劑進行絮凝去除碳源和磷,使絮凝出水氨氮保留率大于90%,總磷符合國家污水排放一級A標準,COD去除率大于85%;

  2)絮凝出水進入沉淀池進行沉淀;

  3)沉淀池沉淀之后的上清液進入CPNA反應器,在CPNA反應器中反應脫氮,至達到排放標準后通過出水口排放;

  4)沉淀池中沉淀物進入厭氧發酵反應器,發酵產生的沼氣燃燒產生熱量,通過熱泵供給CPNA反應器。

  氨氧化菌采用篩選方法為:采集從污水廠采集好氧池的污泥,加入營養液;按制曝停時間比1:1每天24小時連續不間斷的運行,監測出水氨氮,硝態氮和亞硝態氮,當測出氨氮快要接近0時,排出反應器中的營養液,補充新的營養液進去,當出水中有較多亞硝酸鹽氮時篩選完成。

  有益效果:

  本發明裝置,從解決高海拔地區城鎮污水存在的問題入手:高海拔地區氣壓低,水體溶解氧含量低,因此采用對溶解氧需求低的CPNA工藝進行污水處理。CPNA工藝中發揮關鍵作用的厭氧氨氧化菌對碳源敏感,即使水中少量的碳源也會對其造成很大的沖擊,影響其活性,因此在CPNA工藝之前需要進行預處理。CEPT工藝能夠捕獲進水中絕大部分的碳和磷,并且能夠最大程度的保留氨氮,利于后續CPNA工藝的進行。因此選取CEPT工藝作為CPNA工藝的預處理。

  此外,高海拔地區晝夜溫差大,高達10℃,夜間最低溫度低至3℃,低溫嚴重影響CPNA工藝的運行。因此,我們將CEPT工藝捕獲的碳源進行厭氧發酵,產生沼氣后燃燒,產生的熱量供給CPNA反應器,保證反應器的正常運行。

  高海拔城鎮污水處理方法是全程自養脫氮,因此幾乎不會產生剩余污泥,不僅能夠節約剩余污泥處理和處置的費用,而且能夠避免剩余污泥在處理和處置過程中帶來的生態危害。碳源被捕獲后進行發酵產生熱量輸送給CPNA反應器,能夠實現污水的資源化利用,降低污水處理能耗。

  本發明具有如下有益效果:

  1.通過CEPT工藝預先捕獲進水中的碳,避免高有機碳負荷對Anammox、AOB等自養菌的沖擊;CEPT工藝同步實現污水中懸浮固體(SS, Suspended Solid)和磷的去除,保障出水水質;避免了常規活性污泥工藝COD氧化和生物除磷對氧氣的需求,降低污水處理能耗;

  2.CPNA工藝適宜在低DO(<0.5mg/L)條件下運行,西藏地區海拔較高、空氣含氧量低,更容易控制低DO條件,能夠將西藏地區在水處理中的環境劣勢轉化為優勢。

  3.CPNA工藝為全程自養脫氮過程,同時通過添加載體形成生物膜,大大降低了剩余污泥處理和處置對生態環境的負面影響。

  4.CEPT工藝捕獲后的COD進行厭氧發酵產沼氣,通過燃燒為低溫條件下CPNA工藝的正常微生物生長代謝補充熱量,實現碳源回收利用。(發明人陸勇澤;張維嘉;楊俊玲;朱光燦;李淑萍)

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