專利名稱：一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器及利用其對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脫氮除磷的水處理設(shè)備及其對(duì)污水脫氮除磷的方法。
背景技術(shù)：
污水中氮和磷的去除是防止水體富營(yíng)養(yǎng)化的一項(xiàng)重要措施，污水中氮的去除主要通過硝化反硝化、同步硝化反硝化或者厭氧氨氧化，而除磷過程需要聚磷菌厭氧釋磷與好氧過量吸磷，聚磷菌與硝化菌對(duì)溶解氧(DO)的競(jìng)爭(zhēng)、聚磷菌與反硝化菌對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)等矛盾問題的產(chǎn)生，水處理過程中的脫氮和除磷過程分別在不同的構(gòu)筑物中完成，無論是A2/0、 BardenphiUCT、氧化溝等連續(xù)流系統(tǒng)，都存在構(gòu)筑物多、占地面積大的問題，這對(duì)于污水處理廠的改擴(kuò)建有一定限制作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的水處理過程中的脫氮和除磷過程構(gòu)筑物多、占地面積大的技術(shù)問題，而提供一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器及利用其對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法。本發(fā)明的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器由外筒、內(nèi)筒、導(dǎo)流環(huán)、多孔檔板、 曝氣盤、通氣管、攪拌器、進(jìn)水口、出水口和排泥口組成；其中內(nèi)筒的上邊緣通過導(dǎo)流環(huán)連接在外筒的內(nèi)壁上，內(nèi)筒的下邊緣與外筒的內(nèi)壁有空隙，可讓水通過；多孔檔板位于內(nèi)筒中， 將內(nèi)筒分成上下兩部分；曝氣盤位于多孔檔板上，并與曝氣管連通；攪拌器位于內(nèi)筒中，進(jìn)水口位于外筒的底部、出水口位于外筒側(cè)壁的下部，排泥口位于外筒的底部；在內(nèi)筒中多孔檔板的上部填有掛生物膜的載體，生物膜中的菌為硝化菌；在內(nèi)筒中多孔檔板的下部填有反硝化除磷顆粒污泥。利用上述的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水用蠕動(dòng)泵通過進(jìn)水口通入到一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器，當(dāng)一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中污水的高度超過導(dǎo)流環(huán)的高度后，關(guān)閉蠕動(dòng)泵停止進(jìn)水；二、開啟氣泵，使空氣經(jīng)通氣管進(jìn)入曝氣盤曝氣，控制溶解氧含量為lmg/L ^ig/L，水力停留時(shí)間為6.證 llh，然后再開啟出水口將水排出， 完成污水的同步脫氮除磷。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器，在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)形成厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，應(yīng)用反硝化除磷顆粒和載體生物膜處理技術(shù)，根據(jù)生化反應(yīng)原理去除有機(jī)物和氮磷等污染物質(zhì)，使生化池內(nèi)的厭(缺)氧區(qū)和好氧區(qū)既能相對(duì)分開， 解決硝化體系和除磷體系彼此之間矛盾問題，同時(shí)也可以減少構(gòu)筑物數(shù)量，節(jié)約占地面積， 并且有效降低能耗成本和減少運(yùn)行時(shí)間。反應(yīng)器為內(nèi)循環(huán)雙筒式，布局簡(jiǎn)單緊湊，便于施工、運(yùn)行，管理也很方便，水流的運(yùn)行方式為循環(huán)流流態(tài)。污水進(jìn)入一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的內(nèi)筒中，在攪拌作用下，與反硝化除磷顆粒污泥混合，在厭氧環(huán)境中，保證反硝化除磷顆粒將短鏈脂肪酸轉(zhuǎn)化為聚β羥基丁酸酯(PHB，Poly-^-hydroxybutyrate)在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存，同時(shí)通過糖原酵解和水解釋放儲(chǔ)存的可溶性磷酸鹽獲取能量，為缺氧吸磷提供條件，隨著污水的不斷通入，經(jīng)過厭氧區(qū)的污水逐步通過多孔擋板上升到好氧區(qū)，待進(jìn)水完全結(jié)束后，打開氣泵，氧氣通過曝氣盤溢出形成向上的推動(dòng)力，既保證污水與好氧區(qū)內(nèi)硝化菌載體填料充分混合，又能為硝化細(xì)菌提供充足的溶解氧，完成對(duì)氨氮nh4+-N的氧化為Ν03_-Ν的過程；同時(shí)在曝氣盤產(chǎn)生的向上的推動(dòng)力的作用下，使好氧區(qū)的污水通過導(dǎo)流環(huán)上的孔，繼續(xù)流向內(nèi)筒和外筒之間的缺氧區(qū)，將經(jīng)氧化NH/-N得到的Ν03_-Ν作為缺氧區(qū)內(nèi)反硝化聚磷菌顆粒的電子受體，同時(shí)反硝化除磷顆粒分解儲(chǔ)存的PHB以提供能量供給細(xì)胞生長(zhǎng)和糖原再生，并且進(jìn)行反硝化除磷，從而完成對(duì)氮磷的同步去除。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的底部設(shè)計(jì)成錐型區(qū)域不易產(chǎn)生積泥現(xiàn)象、水頭損失較??；好氧段圓盤狀曝氣裝置的使用有效施加水體向上流動(dòng)的力，水流均勻透過硝化菌載體呈現(xiàn)出十分明顯有內(nèi)筒向外筒的擴(kuò)散現(xiàn)象，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)起到重要作用；混合攪拌使得水流傳質(zhì)作用得到加強(qiáng)，可消除短流、減少水流死角從而實(shí)現(xiàn)理想的泥水混合效果。


圖1為具體實(shí)施方式
一的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中ι為外筒，2為內(nèi)筒，3為導(dǎo)流環(huán)，4為多孔檔板，5為曝氣盤，6為通氣管，7為攪拌器，8為進(jìn)水口，9為出水口，10為排泥口 ；圖2為沿圖1中A-A線剖視圖；其中3為導(dǎo)流環(huán)，4為多孔檔板，7為攪拌器。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一(請(qǐng)參考附圖1)本實(shí)施方式的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器由外筒1、內(nèi)筒2、導(dǎo)流環(huán)3、多孔檔板4、曝氣盤5、通氣管6、攪拌器7、進(jìn)水口 8、出水口 9和排泥口 10組成；其中內(nèi)筒2的上邊緣通過導(dǎo)流環(huán)3連接在外筒1的內(nèi)壁上，內(nèi)筒2的下邊緣與外筒1的內(nèi)壁有空隙，可讓水通過；多孔檔板4位于內(nèi)筒2中，將內(nèi)筒2分成上下兩部分；曝氣盤5位于多孔檔板4上，并與曝氣管6連通；攪拌器7位于內(nèi)筒2中，進(jìn)水口 8 位于外筒1的底部、出水口 9位于外筒1側(cè)壁的下部，排泥口 10位于外筒1的底部；在內(nèi)筒 2中多孔檔板4的上部填有掛生物膜的載體，生物膜中的菌為硝化菌；在內(nèi)筒2中多孔檔板 4的下部填有反硝化除磷顆粒污泥。本實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器，在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)形成厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，應(yīng)用反硝化除磷顆粒和載體生物膜處理技術(shù)，根據(jù)生化反應(yīng)原理去除有機(jī)物和氮磷等污染物質(zhì)，使生化池內(nèi)的厭(缺)氧區(qū)和好氧區(qū)既能相對(duì)分開，解決硝化體系和除磷體系彼此之間矛盾問題，同時(shí)也可以減少構(gòu)筑物數(shù)量，節(jié)約占地面積，并且有效降低能耗成本和減少運(yùn)行時(shí)間。反應(yīng)器為內(nèi)循環(huán)雙筒式，布局簡(jiǎn)單緊湊，便于施工、運(yùn)行，管理也很方便，水流的運(yùn)行方式為循環(huán)流流態(tài)。污水進(jìn)入一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的內(nèi)筒中，在攪拌作用下，與反硝化除磷顆粒污泥混合，在厭氧環(huán)境中，保證反硝化除磷顆粒將短鏈脂肪酸轉(zhuǎn)化為聚β羥基丁酸酯(ΡΗΒ，Poly-β -hydroxybutyrate)在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存，同時(shí)通過糖原酵解和水解釋放儲(chǔ)存的可溶性磷酸鹽獲取能量，為缺氧吸磷提供條件，隨著污水的不斷通入，經(jīng)過厭氧區(qū)的污水逐步通過多孔擋板上升到好氧區(qū)，待進(jìn)水完全結(jié)束后，打開氣泵，氧氣通過曝氣盤溢出形成向上的推動(dòng)力，既保證污水與好氧區(qū)內(nèi)硝化菌載體填料充分混合，又能為硝化細(xì)菌提供充足的溶解氧， 完成對(duì)氨氮nh4+-N的氧化為N03_-N的過程；同時(shí)在曝氣盤產(chǎn)生的向上的推動(dòng)力的作用下， 使好氧區(qū)的污水通過導(dǎo)流環(huán)上的孔，繼續(xù)流向內(nèi)筒和外筒之間的缺氧區(qū)，將經(jīng)氧化nh4+-N 得到的NO3--N作為缺氧區(qū)內(nèi)反硝化聚磷菌顆粒的電子受體，同時(shí)反硝化除磷顆粒分解儲(chǔ)存的PHB以提供能量供給細(xì)胞生長(zhǎng)和糖原再生，并且進(jìn)行反硝化除磷，從而完成對(duì)氮磷的同步去除。本實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的底部設(shè)計(jì)成錐型區(qū)域不易產(chǎn)生積泥現(xiàn)象、水頭損失較??；好氧段圓盤狀曝氣裝置的使用有效施加水體向上流動(dòng)的力，水流均勻透過硝化菌載體呈現(xiàn)出十分明顯有內(nèi)筒向外筒的擴(kuò)散現(xiàn)象， 對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)起到重要作用；混合攪拌使得水流傳質(zhì)作用得到加強(qiáng)，可消除短流、 減少水流死角從而實(shí)現(xiàn)理想的泥水混合效果。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是多孔檔板4上的孔為圓臺(tái)形。其它與具體實(shí)施方式
一相同。圓臺(tái)上底面的半徑小于下底面的半徑，污水經(jīng)多孔檔板4上的圓臺(tái)形孔從下向上流動(dòng)，水從圓臺(tái)孔的下底面流向上底面方向，圓臺(tái)形孔的阻力小。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是掛生物膜的載體為聚氨酯或者聚烯烴類生物載體填料。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四利用具體實(shí)施方式
一所述的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水用蠕動(dòng)泵通過進(jìn)水口 8通入到一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器7，當(dāng)一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中污水的高度超過導(dǎo)流環(huán)3的高度后，關(guān)閉蠕動(dòng)泵停止進(jìn)水；二、開啟氣泵， 使空氣經(jīng)通氣管6進(jìn)入曝氣盤5曝氣，控制溶解氧含量為lmg/L ％ig/L，水力停留時(shí)間為 6.證 llh，然后再開啟出水口 9將水排出，完成污水的同步脫氮除磷。本實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器，在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)形成厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，應(yīng)用反硝化除磷顆粒和載體生物膜處理技術(shù)，根據(jù)生化反應(yīng)原理去除有機(jī)物和氮磷等污染物質(zhì)，使生化池內(nèi)的厭(缺)氧區(qū)和好氧區(qū)既能相對(duì)分開，解決硝化體系和除磷體系彼此之間矛盾問題，同時(shí)也可以減少構(gòu)筑物數(shù)量，節(jié)約占地面積，并且有效降低能耗成本和減少運(yùn)行時(shí)間。反應(yīng)器為內(nèi)循環(huán)雙筒式，布局簡(jiǎn)單緊湊，便于施工、運(yùn)行，管理也很方便，水流的運(yùn)行方式為循環(huán)流流態(tài)。污水進(jìn)入一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的內(nèi)筒中，在攪拌作用下，與反硝化除磷顆粒污泥混合，在厭氧環(huán)境中，保證反硝化除磷顆粒將短鏈脂肪酸轉(zhuǎn)化為聚β羥基丁酸酯(ΡΗΒ， Poly-β -hydroxybutyrate)在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存，同時(shí)通過糖原酵解和水解釋放儲(chǔ)存的可溶性磷酸鹽獲取能量，為缺氧吸磷提供條件，隨著污水的不斷通入，經(jīng)過厭氧區(qū)的污水逐步通過多孔擋板上升到好氧區(qū)，待進(jìn)水完全結(jié)束后，打開氣泵，氧氣通過曝氣盤溢出形成向上的推動(dòng)力，既保證污水與好氧區(qū)內(nèi)硝化菌載體填料充分混合，又能為硝化細(xì)菌提供充足的溶解氧， 完成對(duì)氨氮NH/-N的氧化為N03_-N的過程；同時(shí)在曝氣盤產(chǎn)生的向上的推動(dòng)力的作用下， 使好氧區(qū)的污水通過導(dǎo)流環(huán)上的孔，繼續(xù)流向內(nèi)筒和外筒之間的缺氧區(qū)，將經(jīng)氧化nh4+-N得到的NO3--N作為缺氧區(qū)內(nèi)反硝化聚磷菌顆粒的電子受體，同時(shí)反硝化除磷顆粒分解儲(chǔ)存的PHB以提供能量供給細(xì)胞生長(zhǎng)和糖原再生，并且進(jìn)行反硝化除磷，從而完成對(duì)氮磷的同步去除。本實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的底部設(shè)計(jì)成錐型區(qū)域不易產(chǎn)生積泥現(xiàn)象、水頭損失較??；好氧段圓盤狀曝氣裝置的使用有效施加水體向上流動(dòng)的力，水流均勻透過硝化菌載體呈現(xiàn)出十分明顯有內(nèi)筒向外筒的擴(kuò)散現(xiàn)象， 對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)起到重要作用；混合攪拌使得水流傳質(zhì)作用得到加強(qiáng)，可消除短流、 減少水流死角從而實(shí)現(xiàn)理想的泥水混合效果。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟二中溶解氧含量為 2mg/L ;3mg/L。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟二中溶解氧含量為 2.5mg/L。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四至六之一不同的是步驟二中水力停留時(shí)間為 9h。其它與具體實(shí)施方式
四至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四至六之一不同的是步驟二中水力停留時(shí)間為他。其它與具體實(shí)施方式
四至六之一相同。用以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的效果試驗(yàn)一本試驗(yàn)一的一種一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器由外筒1、內(nèi)筒2、導(dǎo)流環(huán)3、多孔檔板4、曝氣盤5、通氣管6、攪拌器7、進(jìn)水口 8、出水口 9和排泥口 10組成；其中外筒1的高53. 5cm,直徑^cm,內(nèi)筒2的高40cm，直徑18cm，總?cè)莘e為30. 7L，有效容積為 25L ；內(nèi)筒2的上邊緣通過導(dǎo)流環(huán)3連接在外筒1的內(nèi)壁上，內(nèi)筒2的下邊緣與外筒1的內(nèi)壁有空隙，可讓水通過；多孔檔板4位于內(nèi)筒2中，將內(nèi)筒2分成上下兩部分；曝氣盤5位于多孔檔板4上，并與曝氣管6連通；攪拌器7位于內(nèi)筒2中，進(jìn)水口 8位于外筒1的底部、出水口 9位于外筒1側(cè)壁的下部，排泥口 10位于外筒1的底部；多孔檔板4上的孔的形狀為圓臺(tái)形，圓臺(tái)的上底面半徑為0. Icm,下底面半徑為0. 4cm ；在內(nèi)筒2中多孔檔板4的上部填有掛生物膜的聚氨酯載體，生物膜中的菌為硝化菌，聚氨酯載體的填加體積為4L ；在內(nèi)筒2 中多孔檔板4的下部填有反硝化除磷顆粒污泥。本實(shí)施方式中的聚氨酯載體上的生物膜的馴化過程如下a、將聚氨酯載體加入到 SBR反應(yīng)器中，聚氨酯載體的體積占SBR反應(yīng)器容積的1/3 ；再將接種污泥加入到SBR反應(yīng)器中，其中接種污泥是從哈爾濱文昌污水處理廠采集的；b、將模擬污水加入到SBR反應(yīng)器中，再向SBR反應(yīng)器中通入氧氣，使溶解氧含量為3mg/L并保持MOmin，然后靜置5min，將污水排出；其中模擬污水的COD為150mg/L，NH4+-N為40mg/L，PO/—-P為5mg/L，堿度(CaCO3 計(jì))為300mg/L ；c、重復(fù)步驟b的進(jìn)水、通氧氣、靜置、排水操作46次，得到掛在聚氨酯載體上的生物膜。經(jīng)過馴化過程后，出水NH4+-N平均濃度為1. 89mg/L,對(duì)氨氮的去除率穩(wěn)定在95% 以上，并且通過鏡檢和肉眼觀察到填料上形成黃褐色生物膜，可認(rèn)為硝化菌在懸浮載體上掛膜成功。本實(shí)施方式中反硝化聚磷菌顆粒污泥的馴化過程如下a、再將接種污泥加入到 SBR反應(yīng)器中，其中接種污泥是從哈爾濱文昌污水處理廠采集的；b、將溫度為^TC的模擬污水加入到SBR反應(yīng)器中，使污泥濃度為4000mg/L，使SBR反應(yīng)器在溶解氧的濃度為0. lmg/L的厭氧條件下保持180min，再向SBR反應(yīng)器中通入氧氣，在溶解氧含量為2mg/L 的好氧條件下保持180min，然后靜置5min，將污水排出；C、重復(fù)步驟b的進(jìn)水、厭氧、好氧、 靜置、排水操作80次；d、將溫度為^TC的模擬污水加入到SBR反應(yīng)器中，使SBR反應(yīng)器在溶解氧的濃度為0. lmg/L的厭氧條件下保持180min，然后加入NaNO3溶液，使NaNO3的濃度為40mg/L，然后再在溶解氧的濃度為0. lmg/L的缺氧條件下保持160min ；然后再吹脫曝氣30min，靜置30s后排水；e、重復(fù)步驟d的進(jìn)水、厭氧、缺氧、吹脫曝氣、靜置、排水操作120次，完成反硝化聚磷菌顆粒污泥的馴化；步驟b、c和d中模擬污水的碳磷比C/P為 300 10。反硝化聚磷菌顆粒污泥的馴化完成后，出水水質(zhì)中P0/—-P < lmg/L。將分別掛硝化菌的聚氨酯載體載體和反硝化除磷顆粒污泥分置多孔檔板4的上下兩端，隔板的使用使得一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的上部分和下部分盡量減少溶解氧的傳遞，多孔檔板表面具有開口式的孔，水流通過上端的曝氣，由內(nèi)外壁之間的夾層逐步流向反應(yīng)器的底部，構(gòu)成自上而下的由內(nèi)向外的循環(huán)水體流態(tài)。利用試驗(yàn)一所述的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水用蠕動(dòng)泵以流量為88mL/min通過進(jìn)水口 8通入到一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器7，當(dāng)一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中污水的高度超過導(dǎo)流環(huán)3的高度后，關(guān)閉蠕動(dòng)泵停止進(jìn)水，其中反硝化除磷顆粒污泥的濃度為4000mg/L，污泥齡為20d ；二、開啟氣泵，使空氣經(jīng)通氣管6進(jìn)入曝氣盤5曝氣，曝氣量為0. aii7h，曝氣時(shí)間為4h，然后再開啟出水口 9將水排出，完成污水的同步脫氮除磷。對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法的步驟一中的進(jìn)水污水的水質(zhì)為0 &為 302. 34mg/L、NH4+-N 為 30. 66mg/L、TIN (總無機(jī)氮)為 32. 84mg/L、P0廣-P 為 10. 45mg/L，經(jīng)過處理后，出水的 CODcr 為 25. 81mg/L、NH4+-N 為 5. 91mg/L、TIN 為 9. 64mg/L、P0廣-P 為 2. 40mg/ L，CODcr的去除率為91. 44%,NH4+-N的去除率為80. 69%,TIN的去除率為70. 61%,PO43^-P 的去除率為77. 00%。本試驗(yàn)一的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器，在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)形成厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，應(yīng)用反硝化除磷顆粒和載體生物膜處理技術(shù)，根據(jù)生化反應(yīng)原理去除有機(jī)物和氮磷等污染物質(zhì)，使生化池內(nèi)的厭(缺)氧區(qū)和好氧區(qū)既能相對(duì)分開，解決硝化體系和除磷體系彼此之間矛盾問題，同時(shí)也可以減少構(gòu)筑物數(shù)量，節(jié)約占地面積，并且有效降低能耗成本和減少運(yùn)行時(shí)間。反應(yīng)器為內(nèi)循環(huán)雙筒式，布局簡(jiǎn)單緊湊，便于施工、運(yùn)行，管理也很方便，水流的運(yùn)行方式為循環(huán)流流態(tài)。污水進(jìn)入一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的內(nèi)筒中，在攪拌作用下，與反硝化除磷顆粒污泥混合，在厭氧環(huán)境中，保證反硝化除磷顆粒將短鏈脂肪酸轉(zhuǎn)化為聚β羥基丁酸酯(ΡΗΒ， Poly-β -hydroxybutyrate)在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存，同時(shí)通過糖原酵解和水解釋放儲(chǔ)存的可溶性磷酸鹽獲取能量，為缺氧吸磷提供條件，隨著污水的不斷通入，經(jīng)過厭氧區(qū)的污水逐步通過多孔擋板上升到好氧區(qū)，待進(jìn)水完全結(jié)束后，打開氣泵，氧氣通過曝氣盤溢出形成向上的推動(dòng)力，既保證污水與好氧區(qū)內(nèi)硝化菌載體填料充分混合，又能為硝化細(xì)菌提供充足的溶解氧， 完成對(duì)氨氮NH/-N的氧化為N03_-N的過程；同時(shí)在曝氣盤產(chǎn)生的向上的推動(dòng)力的作用下， 使好氧區(qū)的污水通過導(dǎo)流環(huán)上的孔，繼續(xù)流向內(nèi)筒和外筒之間的缺氧區(qū)，將經(jīng)氧化nh4+-N得到的NO3--N作為缺氧區(qū)內(nèi)反硝化聚磷菌顆粒的電子受體，同時(shí)反硝化除磷顆粒分解儲(chǔ)存的PHB以提供能量供給細(xì)胞生長(zhǎng)和糖原再生，并且進(jìn)行反硝化除磷，從而完成對(duì)氮磷的同步去除。本實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器的底部設(shè)計(jì)成錐型區(qū)域不易產(chǎn)生積泥現(xiàn)象、水頭損失較??；好氧段圓盤狀曝氣裝置的使用有效施加水體向上流動(dòng)的力，水流均勻透過硝化菌載體呈現(xiàn)出十分明顯有內(nèi)筒向外筒的擴(kuò)散現(xiàn)象， 對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)起到重要作用；混合攪拌使得水流傳質(zhì)作用得到加強(qiáng)，可消除短流、 減少水流死角從而實(shí)現(xiàn)理想的泥水混合效果試驗(yàn)二 利用試驗(yàn)一所述的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法按以下步驟進(jìn)行一、將溫度為23°C污水用蠕動(dòng)泵以流量為140mL/min通過進(jìn)水口 8通入到一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器7，當(dāng)一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中污水的高度超過導(dǎo)流環(huán)3的高度后，關(guān)閉蠕動(dòng)泵停止進(jìn)水，其中反硝化除磷顆粒污泥的濃度為4000mg/L，污泥齡為20d;二、開啟氣泵，使空氣經(jīng)通氣管6 進(jìn)入曝氣盤5曝氣，曝氣量為0. 2m3/h,曝氣時(shí)間為4h，然后再開啟出水口 9將水排出，完成污水的同步脫氮除磷。試驗(yàn)二對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法的步驟一中的進(jìn)水污水的水質(zhì)為C0D& 為 301. 02mg/L、NH4+_N 為 30. 58mg/L、PO43二P 為 10. llmg/L, TIN 為 33. 86mg/L,經(jīng)過本實(shí)施方式的處理，出水的 CODcr 為 36. 48mg/L、NH4+_N 為 5. 91mg/L、TIN 為 12. 56mg/L、ΡΟ,-Ρ 為3. 57mg/L, CODcr的去除率為87. 91%, NH4+_N的去除率為79. 29%, Ρ043__Ρ的去除率為 64. 71%, TIN 的去除率 62. 90%。本試驗(yàn)二的污水通過蠕動(dòng)泵進(jìn)入到一體化反應(yīng)器的厭氧(缺氧)區(qū)域，通過攪拌器使得污水與顆粒污泥完全混合，在厭氧環(huán)境下反硝化除磷顆粒將短鏈脂肪酸轉(zhuǎn)化為聚β 羥基丁酸酯(PHB，Poly-^-hydroxybutyrate)在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存，同時(shí)通過糖原酵解和水解釋放儲(chǔ)存的可溶性磷酸鹽獲取能量。隨著進(jìn)水的進(jìn)行，經(jīng)過厭氧區(qū)的污水逐步通過多孔擋板逐漸上升到好氧區(qū)，待進(jìn)水完全結(jié)束后，打開氣泵，氧氣通過曝氣盤溢出形成向上的推動(dòng)力，既保證污水與好氧區(qū)內(nèi)硝化菌載體填料充分混合，又能為硝化細(xì)菌提供充足的溶解氧完成對(duì)氨氮的氧化，通過水流循環(huán)作用將氧化NH/-N得到的NO3--N作為缺氧區(qū)內(nèi)反硝化聚磷菌顆粒的電子受體，同時(shí)反硝化除磷顆粒分解儲(chǔ)存的PHB以提供能量供給細(xì)胞生長(zhǎng)和糖原再生，并且進(jìn)行反硝化除磷，從而完成對(duì)氮磷的同步去除。本發(fā)明具有氮磷在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)同步去除，有效節(jié)省占地面積、降低能耗和污泥產(chǎn)量、便于改造和管理的特點(diǎn)，為實(shí)際生活污水的治理提供可能。
權(quán)利要求
1.一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器，其特征在于一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器由外筒(1)、內(nèi)筒⑵、導(dǎo)流環(huán)(3)、多孔檔板(4)、曝氣盤(5)、通氣管(6)、攪拌器(7)、 進(jìn)水口(8)、出水口(9)和排泥口(10)組成；其中內(nèi)筒(2)的上邊緣通過導(dǎo)流環(huán)(3)連接在外筒⑴的內(nèi)壁上，內(nèi)筒⑵的下邊緣與外筒⑴的內(nèi)壁有空隙，可讓水通過；多孔檔板⑷ 位于內(nèi)筒O)中，將內(nèi)筒(2)分成上下兩部分；曝氣盤(5)位于多孔檔板(4)上，并與曝氣管(6)連通；攪拌器(7)位于內(nèi)筒(2)中，進(jìn)水口⑶位于外筒⑴的底部、出水口(9)位于外筒⑴側(cè)壁的下部，排泥口(10)位于外筒⑴的底部；在內(nèi)筒(2)中多孔檔板⑷的上部填有掛生物膜的載體，生物膜中的菌為硝化菌；在內(nèi)筒( 中多孔檔板(4)的下部填有反硝化除磷顆粒污泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器，其特征在于多孔檔板 (4)上的孔為圓臺(tái)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器，其特征在于掛生物膜的載體為聚氨酯或者聚烯烴類生物載體填料。
4.利用權(quán)利要求1所述的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法，其特征在于利用一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水用蠕動(dòng)泵通過進(jìn)水口(8)通入到一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器(7)，當(dāng)一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器中污水的高度超過導(dǎo)流環(huán)C3)的高度后，關(guān)閉蠕動(dòng)泵停止進(jìn)水；二、開啟氣泵，使空氣經(jīng)通氣管(6)進(jìn)入曝氣盤(5)曝氣，控制溶解氧含量為lmg/L ^ig/L，水力停留時(shí)間為6.證 llh，然后再開啟出水口(9)將水排出，完成污水的同步脫氮除磷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法，其特征在于步驟二中溶解氧含量為2mg/L ;3mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法，其特征在于步驟二中溶解氧含量為2. 5mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的利用一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法，其特征在于步驟二中水力停留時(shí)間為 9h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的利用一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法，其特征在于步驟二中水力停留時(shí)間為他。
全文摘要
一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器及利用其對(duì)污水進(jìn)行同步脫氮除磷的方法，本發(fā)明涉及脫氮除磷的水處理設(shè)備及其對(duì)污水脫氮除磷的方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的水處理過程中的脫氮和除磷過程構(gòu)筑物多、占地面積大的技術(shù)問題。本發(fā)明的一體化生物膜-顆粒污泥耦合反應(yīng)器由外筒、內(nèi)筒、導(dǎo)流環(huán)、多孔檔板、曝氣盤、通氣管、攪拌器、進(jìn)水口、出水口和排泥口組成；其中內(nèi)筒的上邊緣通過導(dǎo)流環(huán)連接在外筒的內(nèi)壁上，內(nèi)筒的下邊緣與外筒的內(nèi)壁有空隙；多孔檔板將內(nèi)筒分成上下兩部分；曝氣盤位于多孔檔板上，并與曝氣管連通；方法將污水用蠕動(dòng)泵通入反應(yīng)器中并啟動(dòng)攪拌器，當(dāng)污水的高度超過導(dǎo)流環(huán)后，停止進(jìn)水；再曝氣處理，完成污水處理?？捎糜谒幚眍I(lǐng)域。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102372362SQ201110293470
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者尹航, 梁紅, 高大文, 高輝 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)