鬼佬大哥大
  • / 10
  • 下載費用:30 金幣  

一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510921104.0

申請日:

2015.12.12

公開號:

CN105540840A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 3/30申請日:20151212|||公開
IPC分類號: C02F3/30; C02F101/16(2006.01)N 主分類號: C02F3/30
申請人: 北京工業大學
發明人: 李冬; 趙世勛; 關宏偉; 張艷輝; 曾輝平; 張杰
地址: 100124 北京市朝陽區平樂園100號
優先權:
專利代理機構: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203 代理人: 劉萍
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201510921104.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.11.13|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法屬于廢水自養脫氮領域。其步驟為:按1:3~3:1的質量比取亞硝化生物濾柱和厭氧氨氧化生物濾柱的濾料,依次排布兩種濾料,在限氧連續流條件下啟動自養脫氮濾柱。首先,在低負荷條件下啟動全程自養脫氮濾柱,隨著濾柱內微生物對環境的不斷適應,濾柱的處理能力不斷提高,直到氨氮基本被去除。隨后進入高負荷培養階段,采用保持進水基質濃度不變、縮短水力停留時間的方式來提高進水氨氮負荷,強化濾柱的處理性能。相比于傳統自養脫氮濾柱的啟動方式,本方法具有啟動快速,總氮去除負荷高,厭氧氨氧化菌用量少等優點。

權利要求書

1.一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法,其特征在于,包括如下步驟:
按照1:3~3:1的質量比取亞硝化生物濾柱和厭氧氨氧化生物濾柱的濾
料,按亞硝化濾料、厭氧氨氧化濾料的順序依次排布兩種濾料,每層濾料
厚度為1~30cm,濾層共2~60個;濾柱底部設置進水口和曝氣裝置;以
合成廢水作為進水基質,進水NH4+-N濃度為80~120mg/L,投加NaHCO3將
基質pH控制在7.6~8.2之間;溶解氧通過轉子流量計和溶解氧測定儀聯
合控制;
根據進水負荷的不同分為以下兩個階段:
階段I為低負荷適應階段:接種初期,水力停留時間HRT為2~6h,
濾速為0.1~0.3m/h,通過調節氣體流量計使得濾柱中溶解氧在
0.2~0.5mg/L,當反應器連續5天以上氨氮去除率大于90%,總氮去除率
大于75%時,認為微生物已經適應了反應器的水力條件,濾柱初步啟動
成功;
階段II為負荷提高階段:;保持進水NH4+-N濃度不變,縮短水力停
留時間HRT至1~3h,濾速為0.2~0.6m/h;通過提高曝氣量來使得反應器
溶解氧在0.4~1.0mg/L之間;當反應器連續5天以上氨氮去除率大于90%,
總氮去除率大于75%時,認為全程自養脫氮濾柱啟動成功。

說明書

一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法

技術領域

本發明屬于污水處理及資源化領域。具體涉及在濾柱形式的反應
器中啟動全程自養脫氮工藝的方法。適合于高氨氮、低碳氮比的污廢
水處理。

背景技術

Third等在1999年提出了CANON(CompletelyAutotrophic
NitrogenremovalOverNitrite)工藝,即單級全程自養脫氮工藝,該工
藝基于短程硝化和厭氧氨氧化生物反應。與傳統全程硝化反硝化工藝
相比,該工藝具有脫氮流程短、占地面積小、基建投資少;節約氧消
耗量、減少碳排放;剩余污泥少;無需外加碳源等諸多優點。該工藝
符合低碳、高效、可持續的污廢水處理理念,是一種前景廣闊的新工
藝。

全程自養脫氮工藝的工藝形式主要包括活性污泥工藝、生物膜工
藝和顆粒污泥工藝等。尤其是基于生物膜的全程自養脫氮濾柱,由于
操作簡便,運行穩定,耐沖擊負荷強,去除負荷高,受到了廣泛的關
注。近年來,Liangyuhai、ZengTaotao等諸多研究者采用濾柱生物膜
的形式實現了全程自養脫氮工藝。

全程自養脫氮顆粒污泥工藝的原理是:由于生物膜的的傳質阻
力,使得生物膜內部存在著沿徑向分布的基質濃度梯度和溶解氧濃度
梯度,由此產生了外部好氧而內部厭氧的微觀氧環境。首先,廢水中
的NH4+-N在好氧外層被AOB(好氧氨氧化菌)作用,反應產生NO2--N,
同時消耗掉氧氣;其次,生成的NO2--N與剩余的NH4+-N向生物膜的
厭氧內層擴散,在AnAOB(厭氧氨氧化菌)的作用下,反應生成N2
釋放,同時生成少量的NO3—N,完成整個脫氮過程。

與其他全程自養脫氮工藝相比,全程自養脫氮生物膜工藝具有微
生物持有量高、處理負荷高、截留性能強、抗沖擊能力強等諸多優點。
目前,眾多研究者采用先培養厭氧氨氧化菌在接種亞硝化細菌啟動自
養脫氮工藝。傳統方法中,接種亞硝化絮狀污泥很難使得亞硝化細菌
和厭氧氨氧化菌混合完全,不利于亞硝化菌形成厭氧微環境,難以減
輕溶解氧對厭氧氨氧化菌的抑制。更重要的是,自養脫氮工藝限速步
驟是亞硝化,只需要少量的厭氧氨氧化菌就可以啟動自養脫氮反應
器,所以將一個厭氧氨氧化濾柱轉變為自養脫氮濾柱是不節約、低效
率的。

因此,本發明提供了一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法。

發明內容

本發明提供1.一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法,其特征在于,
包括如下步驟:

按照1:3~3:1的質量比取亞硝化生物濾柱和厭氧氨氧化生物濾柱
的濾料,按亞硝化濾料、厭氧氨氧化濾料的順序依次排布兩種濾料,
每層濾料厚度為1~30cm,濾層共2~60個;濾柱底部設置進水口和曝
氣裝置;以合成廢水作為進水基質,進水NH4+-N濃度為80~120mg/L,
投加NaHCO3將基質pH控制在7.6~8.2之間;溶解氧通過轉子流量計
和溶解氧測定儀聯合控制;

根據進水負荷的不同分為以下兩個階段:

階段I為低負荷適應階段:接種初期,水力停留時間HRT為2~6h,
濾速為0.1~0.3m/h,通過調節氣體流量計使得濾柱中溶解氧在
0.2~0.5mg/L,當反應器連續5天以上氨氮去除率大于90%,總氮去
除率大于75%時,認為微生物已經適應了反應器的水力條件,濾柱初
步啟動成功;

階段II為負荷提高階段:;保持進水NH4+-N濃度不變,縮短水
力停留時間HRT至1~3h,濾速為0.2~0.6m/h;通過提高曝氣量來使
得反應器溶解氧在0.4~1.0mg/L之間;當反應器連續5天以上氨氮去
除率大于90%,總氮去除率大于75%時,認為全程自養脫氮濾柱啟
動成功。

本發明采用將亞硝化濾料和厭氧氨氧化濾料分層混合的方式啟
動全程自養脫氮濾柱。與傳統自養脫氮濾柱啟動相比,分層混合濾料
的啟動方式,可以更好地將亞硝化菌和厭氧氨氧化菌混合均勻,有利
于形成厭氧的微環境,減小溶解氧對厭氧氨氧化菌的抑制;其次,亞
硝化是自養脫氮的限速步驟,分層混合濾料可以接種大量的亞硝化
菌,用該方法啟動的濾柱初期氨氮去除率高,自養脫氮濾柱啟動時間
短;最重要的是,厭氧氨氧化菌倍增時間長,難于富集和培養,分層
混合濾料啟動相比于常規自養脫氮濾柱啟動,節約了厭氧氨氧化菌的
使用量,大大降低了成本,有利于自養脫氮工藝的推廣。

因此可以說分層混合濾料啟動自養脫氮濾柱不僅是高效的,同時
也是經濟的。

附圖說明:

圖1是本發明中具體實例的濾柱裝置示意圖

①承托層②氣泵③蠕動泵④水箱⑤出水管

⑥曝氣盤⑦氣管⑧火山巖填料⑨水浴

圖2是本發明中具體實例啟動亞硝化濾柱時進出水氮素的變化

圖3是本發明中具體實例啟動亞硝化濾柱時亞硝化率及負荷的
變化圖

圖4是本發明中具體實例啟動厭氧氨氧化濾柱時進出水氮素的
變化圖

圖5是本發明中具體實例啟動厭氧氨氧化濾柱時總氮去除率及
總氮去除負荷的變化圖

圖6是本發明中具體實例培養自養脫氮濾柱時進出水氮素的變
化圖

圖7是本發明中具體實例培養自養脫氮濾柱時總氮去除率及總
氮去除負荷的變化圖

具體實施方式

以下結合具體實施方式對本發明作進一步描述,但本發明的保護
范圍并不局限于此。

實施例

本發明采用三個相同的反應器,反應器由有機玻璃精加工而成,
總容積15L,有效容積5L,內徑8cm。承托層高5cm,濾料高90cm,
有效體積5L,內部裝填直徑5~10mm的火山巖填料。反應器采用上
向流,底部設有曝氣裝置和布水裝置。

1)培養亞硝化濾柱

試驗用水為人工合成廢水,以(NH4)2SO4為基質,濃度
100mg/L,利用1000mg/LNaHCO3使pH控制在7.8~8.2之間。接種的
污泥為來自污水處理廠的普通活性污泥,并溶解氧通過轉子流量計和
溶解氧測定儀聯合控制。各培養階段操作運行條件見表1。

反應器的運行分為三個階段,1~4d循環進水掛膜,為第I階段。
5~20d低負荷運行,為第II階段。到20d時,氨氧化率達到95%所有,
亞硝化率穩定在80%以上,說明亞硝化濾柱初步啟動成功,因此將水
力停留時間從4h降低為2h以提高負荷。21~32d高負荷運行,為第
III階段,到32d時,反應器連續5d氨氧化率和亞硝化大于85%,說
明亞硝化濾柱已啟動成功。

表1亞硝化濾柱各階段運行工況


2)培養厭氧氨氧化化濾柱

試驗用水為人工合成廢水,以(NH4)2SO4和NaNO2為基質,
和NO2--N濃度均50mg/L,投加250mg/L的NaHCO3使pH控制在
7.8-8.2之間。接種污泥為高純度的厭氧氨氧化菌,各培養階段操作運
行條件見表2。

反應器運行時的1~3d掛膜,為第I階段。4~35d低負荷運行,為
第II階段。運行到35d時,總氮去除率連續7d大于75%,表明厭氧
氨氧化濾柱已基本啟動成功,第36d將水力停留時間從3.33h降低為
1.67h,以提高反應器的去除負荷。36~52d高負荷運行,總氮去除率
連續7d大于75%,表明厭氧氨氧化濾柱啟動成功。

表2厭氧氨氧化柱各階段運行工況


3)啟動全程自養脫氮濾柱

按2:1的質量比取亞硝化和厭氧氨氧化濾柱的濾料,兩種濾料依
次裝填,單層濾層厚度分別為10cm和5cm,各裝填3層。試驗用水
為人工合成廢水,以(NH4)2SO4為基質,濃度為100mg/L,pH
控制在7.8~8.2之間。溶解氧通過轉子流量計和溶解氧測定儀聯合控
制。各培養階段操作運行條件見表3。反應器運行時的1~13d低負荷
運行,第13d末將水力停留時間從4h降低為2h,14~28d高負荷運行。

表3自養脫氮柱各階段運行工況


第1~13d為低負荷運行階段。進水氨氮濃度為100mg/L,水力停
留時間為4h,濾速為0.2m/h,反應器中溶解氧控制在0.4mg/L。在第
I階段沒有觀察到明顯的亞氮積累表明亞硝化細
菌為厭氧氨氧化菌解除了溶解氧抑制,兩種細菌耦合成功。隨著濾料
表面的微生物不斷適應引得環境,濾柱的總氮去除率及負荷也隨之不
斷提高,反應器運行到13d時,已連續5d氨氮總氮去除率大于90%,
總氮去除率大于75%,表明濾柱已初步啟動成功。

第14~28d為高負荷運行階段,將濾柱的水力停留時間從4h縮短
至2h,濾速增加為0.4m/h,溶解氧控制在0.8mg/L。由于環境的突然
改變,反應器內總氮去除率及總氮去除負荷下降。隨著微生物的增值
和對新環境的適應,總氮去除率及總氮去除負荷逐漸提高,到了第
28d,氨氮和總氮去除率已連續5d大于90%和75%,表明濾柱已初步
啟動成功。

關 鍵 詞:
一種 啟動 全程 自養 脫氮濾柱 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種啟動全程自養脫氮濾柱的方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6337698.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大