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基于部分反硝化厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置及方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510921451.3

申請日:

2015.12.14

公開號:

CN105540832A

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 3/28申請日:20151214|||公開
IPC分類號: C02F3/28; C02F3/30 主分類號: C02F3/28
申請人: 安徽國禎環保節能科技股份有限公司
發明人: 李忠明; 侯紅勛; 朱甲華; 張輝; 胡潔
地址: 230088 安徽省合肥市高新區科學大道91號
優先權:
專利代理機構: 合肥天明專利事務所 34115 代理人: 孫永剛
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510921451.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.06.22|||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

本發明公開一種基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置及方法,包括生活污水進水箱、部分反硝化反應器、中間水箱和厭氧氨氧化反應器,所述生活污水進水箱通過第一蠕動泵與部分反硝化反應器的第一進水口相連接,所述部分反硝化反應器的第一出水口通過第二蠕動泵連接中間水箱,所述中間水箱通過第三蠕動泵連接厭氧氨氧化反應器的第二進水口。本發明提供的一種基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置及方法,可以減少50%的曝氣量;厭氧氨氧化反應是氧化還原反應,該過程為自養反應,減少了100%的碳源;厭氧氨氧化菌為自養型菌,比增長速率很低,剩余污泥量很低,節省了污泥處理成本。

權利要求書

1.一種基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置,其特征在于,包括生活污水進水箱(1)、部分反硝化反應器(2)、中間水箱(3)和厭氧氨氧化反應器(4),所述生活污水進水箱(1)通過第一蠕動泵(11)與部分反硝化反應器(2)的第一進水口(21)相連接,所述部分反硝化反應器(2)的第一出水口(26)通過第二蠕動泵(212)連接中間水箱(3),所述中間水箱(3)通過第三蠕動泵(31)連接厭氧氨氧化反應器(4)的第二進水口(41)。2.根據權利要求1所述的基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置,其特征在于,所述部分反硝化反應器(2)為SBR反應器,所述SBR反應器內設置第一機械攪拌器(22)、第一氨氮在線儀(23)、溶解氧儀(24)、硝態氧在線儀(25)、第一出水口(26)、第一取樣口(27)、第一排泥口(28),所述SBR反應器的底部設在曝氣頭(29)通過氣體流量計(210)與氣泵(211)相連。3.根據權利要求1所述的基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置,其特征在于,所述厭氧氨氧化反應器(4)為ASBR反應器,所述ASBR反應器內設置第二取樣口(42)、第二出水口(43)、第二排泥口(44)、第二氨氮在線儀(45)、第二機械攪拌器(46),所述ASBR反應器外部包裹加熱帶(47),保持ASBR反應器內混合液溫度為35℃。4.應用權利要求1-3任一項裝置的方法,其特征在于,包括以下步驟:系統啟動:在部分反硝化反應器(2)中接種部分反硝化污泥,污泥濃度保持3000-4000mg/L,每個周期排水比60%,污泥齡為20-25天,厭氧階段攪拌1.5-2.5h,好氧階段溶解氧保持在1-1.5mg/L,當第一氨氮在線儀(23)測定反應器中氨氮降解完全時停止曝氣進入缺氧攪拌階段,缺氧攪拌5-7h,沉淀1h后排水60%,啟動過程按上述周期連續運行50-60天;在厭氧氨氧化反應器(4)中接種純配水培養的厭氧氨氧化菌污泥,污泥濃度2500-4500mg/L,啟動階段進水為投加NH4Cl藥劑和NaNO2藥劑的污水處理廠出水,其中NO2--N/NH4+-N=1.32:1,保持氨氮濃度為15-25mg/L,啟動過程50-60天,厭氧氨氧化反應器(4)每周期的運行方式為進水0.5-1h,厭氧攪拌直至第二氨氮在線儀(45)測定厭氧氨氧化反應器(4)內氨氮濃度不再降低為止,沉淀0.5-1h,排水;系統運行:低碳氮比生活污水從生活污水進水箱(1)通過第一蠕動泵(11)進入部分反硝化反應器(2),進水后厭氧階段攪拌1.5-2.5h,好氧階段溶解氧保持在1-1.5mg/L,當第一氨氮在線儀(23)測定部分反硝化反應器(2)中氨氮濃度減少60%時停止曝氣進入缺氧攪拌階段,以硝態氮在線儀(25)測定反應器中混合液的硝態氮濃度,當硝態氮濃度不再降低時,立刻停止攪拌并沉淀0.5-1h,排水進入中間水箱(3);污水從中間水箱(3)通過第三蠕動泵(31)進入厭氧氨氧化反應器(4)中,排水比為30%,進水0.5h,厭氧攪拌直至第二氨氮在線儀(45)測定厭氧氨氧化反應器(4)內氨氮濃度不再降低為止,沉淀0.5-1h,排水,進入下一周期。

說明書

基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置及方法

技術領域

本發明屬于污水生物處理技術領域,具體是基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置及方法。

背景技術

針對低碳氮比生活污水脫氮處理,傳統方法往往通過硝化/反硝化過程實現,能耗較大、運行成本較高。厭氧氨氧化反應過程是指在厭氧或缺氧條件下,以NH4+-N作為電子供體,將NO2--N還原為氮氣的生物過程。與傳統脫氮工藝相比,厭氧氨氧化脫氮技術表現出的優越性有:可以減少50%的曝氣量;該過程為自養反應,減少了100%的碳源;污泥量很低,節省了污泥處理成本等。自上世紀90年代起,厭氧氨氧化技術一直受到科研人員的關注。

亞硝酸鹽的形成是厭氧氨氧化技術能夠在城市生活污水中應用的關鍵。目前,亞硝酸鹽的形成主要依靠短程硝化反應,往往出現在生物處理垃圾滲濾液、污泥消化液等高氨氮廢水中,而在生活污水中形成短程硝化形成亞硝酸鹽實現難度比較大且不穩定。開發研究生物脫氮過程中亞硝酸鹽形成的新途徑對于厭氧氨氧化技術在生活污水處理領域的應用具有重大意義。

發明內容

本發明的目的就是針對低碳氮比生活污水脫氮處理投加碳源較多、運行能耗高等缺陷,基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比生活污水自養脫氮的裝置及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現:

一種基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置,其特征在于,包括生活污水進水箱、部分反硝化反應器、中間水箱和厭氧氨氧化反應器,所述生活污水進水箱通過第一蠕動泵與部分反硝化反應器的第一進水口相連接,所述部分反硝化反應器的第一出水口通過第二蠕動泵連接中間水箱,所述中間水箱通過第三蠕動泵連接厭氧氨氧化反應器的第二進水口。

作為進一步地優選,本發明所述部分反硝化反應器為SBR反應器,所述SBR反應器內設置第一機械攪拌器、第一氨氮在線儀、溶解氧儀、硝態氧在線儀、第一出水口、第一取樣口、第一排泥口,所述SBR反應器的底部設在曝氣頭通過氣體流量計與氣泵相連。

作為進一步地優選,本發明所述厭氧氨氧化反應器為ASBR反應器,所述ASBR反應器內設置第二取樣口、第二出水口、第二排泥口、第二氨氮在線儀、第二機械攪拌器,所述ASBR反應器外部包裹加熱帶,保持ASBR反應器內混合液溫度為35℃。

本發明部分反硝化反應器與厭氧氨氧化反應器的有效體積比為1:2-4。

本發明還提供一種應用上述裝置的方法,其特征在于,包括以下步驟:

系統啟動:在部分反硝化反應器中接種部分反硝化污泥,污泥濃度保持3000-4000mg/L,每個周期排水比60%,污泥齡為20-25天,厭氧階段攪拌1.5-2.5h,好氧階段溶解氧保持在1-1.5mg/L,當第一氨氮在線儀測定反應器中氨氮降解完全時停止曝氣進入缺氧攪拌階段,缺氧攪拌5-7h,沉淀1h后排水60%,啟動過程按上述周期連續運行50-60天;在厭氧氨氧化反應器中接種純配水培養的厭氧氨氧化菌污泥,污泥濃度2500-4500mg/L,啟動階段進水為投加NH4Cl藥劑和NaNO2藥劑的污水處理廠出水,其中NO2--N/NH4+-N=1.32:1,保持氨氮濃度為15-25mg/L,啟動過程50-60天,厭氧氨氧化反應器4每周期的運行方式為進水0.5-1h,厭氧攪拌直至第二氨氮在線儀測定厭氧氨氧化反應器內氨氮濃度不再降低為止,沉淀0.5-1h,排水;

系統運行:低碳氮比生活污水從生活污水進水箱通過第一蠕動泵進入部分反硝化反應器,進水后厭氧階段攪拌1.5-2.5h,好氧階段溶解氧保持在1-1.5mg/L,當第一氨氮在線儀測定部分反硝化反應器中氨氮濃度減少60%時停止曝氣進入缺氧攪拌階段,以硝態氮在線儀測定反應器中混合液的硝態氮濃度,當硝態氮濃度不再降低時,立刻停止攪拌并沉淀0.5-1h,排水進入中間水箱;污水從中間水箱通過第三蠕動泵進入厭氧氨氧化反應器中,排水比為30%,進水0.5h,厭氧攪拌直至第二氨氮在線儀測定厭氧氨氧化反應器內氨氮濃度不再降低為止,沉淀0.5-1h,排水,進入下一周期。

本發明的有益效果:本發明方法在部分反硝化反應器利用反硝化聚磷菌在厭氧階段將進水中的揮發性有機酸VFAs轉化為聚-β-羥基-鏈烷酸脂PHAs,好氧階段利用硝化菌實現部分硝化,即60%氨氮硝化,在缺氧階段通過反硝化聚磷菌利用胞內PHAs將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽,出水亞硝態氮濃度:氨氮濃度約為1.2~1.4:1;部分反硝化反應器的出水進入厭氧氨氧化反應器進行厭氧氨氧化反應實現氮素的經濟高效低的去除;本發明提供的一種基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置及方法,與傳統城市污水脫氮技術相比,具有以下優點:本發明方法可以減少50%的曝氣量;厭氧氨氧化反應是以NH4+-N作為電子供體、NO2--N為電子受體的氧化還原反應,該過程為自養反應,減少了100%的碳源;厭氧氨氧化菌為自養型菌,比增長速率很低,剩余污泥量很低,節省了污泥處理成本。

附圖說明

圖1為本發明裝置結構示意圖;

圖中:1-生活污水進水箱,11-第一蠕動泵,2-部分反硝化反應器,21-第一進水口,22-第一機械攪拌器,23-第一氨氮在線儀,24-溶解氧儀,25-硝態氮在線儀,26-第一出水口,27-第一取樣口,28-第一排泥口,29-曝氣頭,210-氣體流量計,211-氣泵,212-第二蠕動泵,3-中間水箱,31-第三蠕動泵,4-厭氧氨氧化反應器,41-第二進水口,42-第二取樣口,43-第二出水口,44-第二排泥口,45-第二氨氮在線儀,46-第二機械攪拌器,47-加熱帶。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示。一種基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比污水自養脫氮的裝置,包括生活污水進水箱1、部分反硝化反應器2、中間水箱3和厭氧氨氧化反應器4,生活污水進水箱1通過第一蠕動泵11與部分反硝化反應器2的第一進水口21相連接,部分反硝化反應器2的第一出水口26通過第二蠕動泵212連接中間水箱3,中間水箱3通過第三蠕動泵31連接厭氧氨氧化反應器4的第二進水口41。部分反硝化反應器2為SBR反應器,SBR反應器內設置第一機械攪拌器22、第一氨氮在線儀23、溶解氧儀24、硝態氧在線儀25、第一出水口26、第一取樣口27、第一排泥口28,SBR反應器的底部設在曝氣頭29通過氣體流量計210與氣泵211相連;厭氧氨氧化反應器4為ASBR反應器,ASBR反應器內設置第二取樣口42、第二出水口43、第二排泥口44、第二氨氮在線儀45、第二機械攪拌器46,ASBR反應器外部包裹加熱帶47,保持ASBR反應器內混合液溫度為35℃。部分反硝化反應器2與厭氧氨氧化反應器的有效體積比為1:2-4。

第一機械攪拌器22和第二機械攪拌器46起攪拌作用,使得部分反硝化反應器2和厭氧氨氧化反應器4中污水均質均量,氣泵211產生氣壓,曝氣頭29目的在于將空氣中的氧溶解于水中。溶解氧儀24是測量溶解在水溶液內的氧氣的含量。

以某污水處理廠進水為原水,具體水質如下:COD為108-130mg/L,氨氮濃度為25-34mg/L,硝態氮濃度、亞硝態氮濃度小于1mg/L,TP濃度為1.5-3.2mg/L。試驗裝置如圖1所示,SBR反應器采用有機玻璃制成,有效容積為10L。ASBR反應器采用有機玻璃制成,有效容積為20L。

具體操作如下:

系統啟動:

1、在部分反硝化反應/2中接種部分反硝化污泥,污泥濃度保持3000-4000mg/L,每個周期排水比60%,污泥齡為20-25天,厭氧階段攪拌1.5-2.5h,好氧階段溶解氧保持在1-1.5mg/L,當第一氨氮在線儀23測定反應器中氨氮降解完全時停止曝氣進入缺氧攪拌階段,缺氧攪拌5-7h,沉淀1h后排水60%,啟動過程按上述周期連續運行50-60天。

2、在厭氧氨氧化反應器4中接種純配水培養的厭氧氨氧化菌污泥,污泥濃度2500-4500mg/L,啟動階段進水為投加NH4Cl藥劑和NaNO2藥劑的污水處理廠出水,其中NO2--N/NH4+-N=1.32:1,保持氨氮濃度為15-25mg/L,啟動過程50-60天,厭氧氨氧化反應器4每周期的運行方式為進水0.5-1h,厭氧攪拌直至第二氨氮在線儀45測定厭氧氨氧化反應器4內氨氮濃度不再降低為止,沉淀0.5-1h,排水。

系統運行:

1、低碳氮比生活污水COD/TN=3-5從生活污水進水箱1通過第一蠕動泵11進入部分反硝化反應器2,部分反硝化反應器2每個周期排水比60%,污泥齡為20-25天,每周期以“厭氧/好氧/缺氧”交替的運行方式運行反應器。進水后厭氧階段攪拌1.5-2.5h,好氧階段溶解氧保持在1-1.5mg/L,當第一氨氮在線儀23測定部分反硝化反應器2中氨氮濃度減少60%時停止曝氣進入缺氧攪拌階段,以硝態氮在線儀25測定反應器中混合液的硝態氮濃度,當硝態氮濃度不再降低時,立刻停止攪拌并沉淀0.5-1h,排水進入中間水箱3。

2、污水從中間水箱3通過第三蠕動泵31進入厭氧氨氧化反應器4中,排水比為30%,進水0.5h,厭氧攪拌直至第二氨氮在線儀45測定厭氧氨氧化反應器4內氨氮濃度不再降低為止,沉淀0.5-1h,排水,進入下一周期。

實驗結果表明:運行穩定后,部分反硝化反應器2出水NO2--N/NH4+-N=1.2~1.4,厭氧氨氧化反應器4出水TN濃度為5-12mg/L。

以上對本發明所提供的一種基于部分反硝化-厭氧氨氧化實現低碳氮比生活污水自養脫氮的方法進行了詳細介紹,本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想;同時,對于本領域的一般技術人員,依據本發明的思想,在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處,綜上所述,本說明書內容不應理解為對本發明的限制。

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基于 部分 硝化 厭氧氨 氧化 實現 低碳氮 污水 自養 裝置 方法
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