基于顆粒污泥的連續(xù)流生物脫氮方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于顆粒污泥的連續(xù)流短程硝化-厭氧氨氧化生物脫氮方法及裝置，方法包括：1)接種污泥培養(yǎng)，進(jìn)行活性污泥適應(yīng)期；2)啟動(dòng)短程硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)；3）厭氧氨氧化顆粒污泥形成和生長(zhǎng)期；4）顆粒污泥連續(xù)流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期。裝置包括設(shè)有依序連通的進(jìn)水水箱、生物反應(yīng)器、沉淀池和水力篩過(guò)濾器；進(jìn)水水箱進(jìn)水連通高氨氮廢水，出水連通生物反應(yīng)器；沉淀池底部濃縮污泥經(jīng)污泥回流泵與生物反應(yīng)器連通；缺氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有固定填料、攪拌器、過(guò)濾篩網(wǎng)和與空氣壓縮機(jī)連通的曝氣頭；沉淀池設(shè)有清水溢流口通過(guò)管道與水力篩過(guò)濾器聯(lián)通；水力篩過(guò)濾器的出水為最終出水，截留的顆粒污泥回流至生物反應(yīng)器。
【專利說(shuō)明】基于顆粒污泥的連續(xù)流生物脫氮方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生化法污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種利用顆粒污泥為主體的全程自養(yǎng)脫氮技術(shù)處理高氨氮廢水的方法和裝置。該裝置以固定填料為載體形成厭氧氨氧化菌生物膜，通過(guò)生物膜生長(zhǎng)、成熟和脫落，逐漸形成厭氧氨氧化菌顆粒污泥；最終以顆粒污泥為主體，通過(guò)氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效地脫氮。該工藝適用于城市污水處理廠高氨氮消化污泥脫水液處理，也適用于高氨氮、低碳氮比的工業(yè)廢水處理。
【背景技術(shù)】
[0002]氮污染物的去除已經(jīng)成為污水處理和再生回用的關(guān)鍵問(wèn)題。“十五”后期，氨氮對(duì)水質(zhì)的影響與高錳酸鹽指數(shù)基本持平，“十一五”前兩年氨氮已成為影響地表水質(zhì)的首要指標(biāo)?！笆濉逼陂g，氨氮被納入全國(guó)主要水污染物排放約束性控制指標(biāo)。我國(guó)關(guān)于氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格。作為新增的約束性指標(biāo)，氨氮減排的制度和措施都需在實(shí)踐中進(jìn)行探索。通過(guò)污水處理廠升級(jí)改造，提高生活源氨氮去除效率，同時(shí)抓住化工、食品加工等重點(diǎn)行業(yè)，可以有效控制氨氮排放總量，較大程度地改善目前水質(zhì)氨氮超標(biāo)現(xiàn)象，并減輕湖庫(kù)氨氮和總氮的負(fù)荷。
[0003]目前我國(guó)污水中氮污染物的控制仍然存在諸多難題。由于進(jìn)水水量變化大、工業(yè)廢水影響、進(jìn)水固體懸浮物濃度高等因素，我國(guó)污水處理工藝氨氮去除效果較低，受季節(jié)影響明顯。傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)一般采用硝化-反硝化工藝，通過(guò)硝化菌將氨氮氧化成硝態(tài)氮，然后反硝化菌利用有機(jī)物將硝態(tài)氮還原成氮?dú)狻６M(jìn)水中的有機(jī)物缺乏時(shí)，傳統(tǒng)工藝難以完成良好的反硝化反應(yīng)，導(dǎo)致總氮去除難以達(dá)標(biāo)。
[0004]傳統(tǒng)脫氮工藝操作復(fù)雜，運(yùn)行成本較高。針對(duì)傳統(tǒng)脫氮工藝中存在的問(wèn)題，科研人員研發(fā)出多種新型的生物脫氮工藝，以期提高生物脫氮的效率，降低其運(yùn)行成本。厭氧氨氧化生物脫氮技術(shù)是眾多新技術(shù)之一，近年來(lái)受到科研工作者和污水處理工藝開(kāi)發(fā)人員的廣泛重視。該技術(shù)利用厭氧氨氧化菌的特殊代謝途徑完成生物脫氮，這種細(xì)菌可利用亞硝酸鹽作為電子供體直接將氨氮氧化成氮?dú)?，因此厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)生物脫氮工藝在氮去除的途徑和原理上有顯著不同。厭氧氨氧化菌是化能自養(yǎng)菌，以無(wú)機(jī)碳作為碳源，因此脫氮過(guò)程中無(wú)需有機(jī)碳源；硝化過(guò)程只需將50%的氨氮氧化至亞硝酸鹽，需氧量和供氧能耗大幅下降；厭氧氨氧化的脫氮效率和去除負(fù)荷較高，同時(shí)剩余污泥產(chǎn)量少。厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用于高氨氮廢水處理中，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)工藝相比可減少溫室氣體氧化亞氮的排放，環(huán)境效益明顯。
[0005]厭氧氨氧化技術(shù)與傳統(tǒng)脫氮工藝相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是可持續(xù)發(fā)展的生物脫氮技術(shù)，有著廣泛和良好的前景。但是厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)菌，細(xì)胞產(chǎn)率低，不容易在短時(shí)間內(nèi)富集。而厭氧氨氧化菌實(shí)現(xiàn)生物脫氮需要與氨氧化菌協(xié)同完成。而在同一系統(tǒng)內(nèi)存在的氨氧化菌增殖速率快，導(dǎo)致厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)受到影響，難以實(shí)現(xiàn)兩種細(xì)菌的匹配和平衡。另外，反應(yīng)器內(nèi)的絮體污泥容易流失，導(dǎo)致厭氧氨氧化菌順利富集更加困難。為縮短厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)時(shí)間，需要強(qiáng)化反應(yīng)器的污泥持留能力，以促進(jìn)厭氧氨氧菌的快速富集。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)器形式和調(diào)整運(yùn)行條件，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化污泥的顆粒化是解決厭氧氨氧化難以富集的方法之一。
[0006]目前，厭氧氨氧化顆粒污泥工藝仍存在某些技術(shù)問(wèn)題，影響厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行，包括:①顆粒污泥形成的機(jī)制仍然不明確，在不接種成熟的厭氧氨氧化顆粒污泥的條件下，系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)目前的厭氧氨氧化顆粒污泥主要在UASB反應(yīng)器或SBR反應(yīng)器中得以實(shí)現(xiàn)，在連續(xù)流的反應(yīng)器中仍較少應(yīng)用目前的厭氧氨氧化顆粒污泥系統(tǒng)，在溶解氧控制方面仍有困難，一般需要間歇曝氣維持較低的溶解氧濃度，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度。而相關(guān)的厭氧氨氧化顆粒污泥專利技術(shù)仍缺乏報(bào)，尤其是在推流式反應(yīng)器內(nèi)形成厭氧氨氧化顆粒污泥的專利技術(shù)。綜上，本文提出一種新型的利用厭氧氨氧化顆粒污泥處理高氨氮廢水的裝置和方法，該系統(tǒng)可快速形成顆粒污泥，降低系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜程度，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)不同菌種的相互比例，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效脫氮和穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種基于厭氧氨氧化顆粒污泥的連續(xù)流短程硝化-厭氧氨氧化生物脫氮方法和裝置。本發(fā)明應(yīng)用固定填料作為接種污泥，通過(guò)生物膜的生長(zhǎng)、成熟和脫落促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)顆粒污泥的形成；通過(guò)設(shè)置過(guò)濾篩網(wǎng)和水力篩過(guò)濾器，提高生物反應(yīng)器對(duì)顆粒污泥的持留能力；從而有效的持留富集厭氧氨氧化菌，增加曝氣池中功能微生物的濃度。本發(fā)明的生物反應(yīng)器中同時(shí)存在懸浮污泥和顆粒污泥兩種污泥形態(tài)，可以形成不同的優(yōu)勢(shì)菌屬，從而將活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，可顯著提高系統(tǒng)的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性。本發(fā)明通過(guò)合理的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和水力流態(tài)為不同功能的微生物提供的適宜生長(zhǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化工藝的快速啟動(dòng)；通過(guò)溶解氧、污泥回流、攪拌強(qiáng)度的在線控制實(shí)，提高系統(tǒng)的脫氮效率以及工藝的穩(wěn)定性。
[0008]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0009]連續(xù)流顆粒污泥短程硝化-厭氧氨氧化生物脫氮裝置的運(yùn)行方法，包括以下步驟:`[0010]I)接種污泥培養(yǎng):接種污泥包括活性污泥和生物膜兩個(gè)部分。生物膜接種過(guò)程如下，將聚氨酯固定填料首先浸沒(méi)在穩(wěn)定運(yùn)行的短程硝化-厭氧氨氧化系統(tǒng)，帶聚氨酯填料充分吸附系統(tǒng)內(nèi)活性污泥后，將其轉(zhuǎn)移并固定于生物反應(yīng)器；活性污泥接種過(guò)程如下，從污水處理廠回流污泥管道中取活性污泥混合液，直接注入到生物反應(yīng)器，并使生物反應(yīng)器中活性污泥濃度達(dá)到3000-5000mg/L ;接種污泥過(guò)程完成后，將待處理的高氨氮廢水通入進(jìn)水水箱，開(kāi)啟進(jìn)水泵，使進(jìn)水水箱中的高氨氮廢水進(jìn)入生物反應(yīng)器，啟動(dòng)好氧反應(yīng)器的曝氣系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)，氨氮的硝化反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，控制系統(tǒng)的溶解氧在0.5mg/L,污泥脫水液中的氨氮開(kāi)始去除；當(dāng)整個(gè)裝置的氨氮去除負(fù)荷到達(dá)0.lkg/(m3*d)，氨氮去除率大于90%，總氮去除率大于50%，出水中的亞硝酸鹽濃度占總氮的比例大于85%時(shí)，確認(rèn)活性污泥適應(yīng)期結(jié)束，進(jìn)行下一步驟；
[0011]2)啟動(dòng)短程硝化-厭氧氨氧化反應(yīng):保持開(kāi)啟進(jìn)水泵，從進(jìn)水水箱中連續(xù)進(jìn)水到生物反應(yīng)器；保持開(kāi)啟曝氣系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)在線溶解氧檢測(cè)系統(tǒng)和相應(yīng)的曝氣管路空氣流量的控制，保持溶解氧的基本穩(wěn)定為0.2-0.3mg/L,污泥回流比設(shè)為50%-100% ;通過(guò)控制曝氣和攪拌的強(qiáng)度，保證懸浮污泥在缺氧、好氧反應(yīng)區(qū)充分混合，不出現(xiàn)短流或死區(qū)；監(jiān)測(cè)沉淀池清水溢流口出水中的氨氮濃度，當(dāng)出水濃度低于50mg/L時(shí)，提高生物反應(yīng)器的進(jìn)水量，并調(diào)整曝氣系統(tǒng)曝氣強(qiáng)度和調(diào)整攪拌器的攪拌強(qiáng)度，以保證各反應(yīng)器中泥水充分混合；在提高進(jìn)水水量的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)出水中亞硝酸鹽濃度的變化，當(dāng)出水中亞硝酸濃度高于lmg/L時(shí)，保持進(jìn)水水量不變，并適當(dāng)降低系統(tǒng)的溶解氧濃度，保證系統(tǒng)出水的亞硝酸鹽濃度低于lmg/L。在上述條件下運(yùn)行，逐漸提高反應(yīng)器的進(jìn)水量，當(dāng)反應(yīng)器的總氮去除負(fù)荷達(dá)到0.8kg/ (m3 ? d),總氮去除率超過(guò)75%,同時(shí)聚氨酯固定填料上生長(zhǎng)出超過(guò)Imm厚度的紅色生物膜時(shí)，確定短程硝化-厭氧氨氧化過(guò)程啟動(dòng)結(jié)束，進(jìn)入下一步驟；[0012]3)厭氧氨氧化顆粒污泥形成和生長(zhǎng)期:通過(guò)調(diào)整曝氣管路的閥門，提高系統(tǒng)的曝氣量，該階段生物反應(yīng)器的溶解氧濃度維持在0.5-0.8mg/L ;通過(guò)將固定填料底部的曝氣量增加，提高填料表面的水力剪切力，將固定填料表面形成的顆粒狀紅色生物膜洗脫至反應(yīng)器?；旌弦航?jīng)過(guò)孔眼直徑為0.5mm的過(guò)濾篩網(wǎng)溢流進(jìn)入沉淀池，粒徑大于0.5mm的顆粒污泥可被截留在反應(yīng)器內(nèi)。過(guò)濾篩網(wǎng)每日用出水清洗一次，避免堵塞，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。開(kāi)啟水力篩過(guò)濾器，篩網(wǎng)粒徑選擇0.18mm，出水中含有的粒徑超過(guò)0.18_的污泥可被截留，并通過(guò)污泥回流系統(tǒng)重新進(jìn)入到生物反應(yīng)器的前端。調(diào)整每日剩余污泥排放的量在系統(tǒng)污泥總量的10%-15% ;系統(tǒng)排泥過(guò)程如下，關(guān)閉出水閥門，打開(kāi)混合液排泥閥門，混合液進(jìn)入到水力篩過(guò)濾器，截留的顆粒通過(guò)污泥回流系統(tǒng)回流至生物反應(yīng)器，未被截留的混合液作為剩余污泥直接排放。
[0013]4)顆粒污泥連續(xù)流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期；保持系統(tǒng)正常運(yùn)行，顆粒污泥的質(zhì)量占系統(tǒng)總污泥質(zhì)量超過(guò)50%時(shí)，將聚氨酯固定填料取出作為其他反應(yīng)器啟動(dòng)的接種污泥備用，本系統(tǒng)以顆粒污泥為主體完成全程自養(yǎng)脫氮。定期監(jiān)測(cè)沉淀池出水中的亞硝酸鹽濃度，適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)的溶解氧濃度，保證設(shè)計(jì)的總氮去除負(fù)荷和總氮去除率，系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束，進(jìn)入到正常運(yùn)行期。
[0014]本發(fā)明的運(yùn)行工藝原理:聚氨酯填料首先浸沒(méi)在已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行的短程硝化-厭氧氨氧化反應(yīng)器中，利用聚氨酯填料比表面積大的特點(diǎn)吸附部分厭氧氨氧化活性污泥。將聚氨酯填料固定于生物反應(yīng)器后，通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣強(qiáng)度和進(jìn)水水量維持溶解氧在0.2-0.3mg/L。在該運(yùn)行條件下，厭氧氨氧化菌可以逐漸增殖并形成成熟厭氧氨氧化菌生物膜。生物膜進(jìn)一步增殖后，在表面形成顆粒狀的突起。這些突起在曝氣和水力剪切力的作用下脫落進(jìn)入到反應(yīng)器內(nèi)，以顆粒污泥的形式存在，從而增加了系統(tǒng)內(nèi)厭氧氨氧化菌的豐度，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的脫氮效率。
[0015]反應(yīng)器將進(jìn)水、回流污泥和反應(yīng)器內(nèi)的懸浮活性污泥、顆粒污泥均勻混合?？諝鈮嚎s機(jī)為生物反應(yīng)器曝氣。系統(tǒng)內(nèi)的氨氮在懸浮污泥中的氨氧化菌作用下氧化成亞硝酸鹽，顆粒污泥富集的厭氧氨氧化菌利用剩余的氨氮將亞硝酸鹽還原成氮?dú)?，從而?shí)現(xiàn)脫氮。生物反應(yīng)器的溶解氧通過(guò)溶解氧監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)，通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣管路上轉(zhuǎn)子流量計(jì)維持溶解氧適宜的濃度，保證系統(tǒng)有足夠的亞硝酸鹽作為厭氧氨氧化生長(zhǎng)的基質(zhì)，同時(shí)不產(chǎn)生積累。
[0016]好氧反應(yīng)器的泥水混合物經(jīng)過(guò)0.5mm孔徑的篩網(wǎng)進(jìn)入到沉淀池，粒徑大于0.5mm的顆?？杀唤亓粼谏锓磻?yīng)器內(nèi)。沉淀池通過(guò)重力作用進(jìn)行泥水分離，上清液進(jìn)入到水力篩過(guò)濾器，污泥沉淀在底部的污泥斗，經(jīng)污泥回流泵提升至生物反應(yīng)器。水力篩過(guò)濾器的孔徑選擇0.18_，粒徑大于0.18mm的顆粒被截留重新回流至生物反應(yīng)器，而濾后水作為最終出水。剩余污泥排放也通過(guò)水力篩過(guò)濾器完成，將混合液直接進(jìn)入到水力篩過(guò)濾器，截留的顆粒污泥回流至生物反應(yīng)器，粒徑小于0.18mm的混合液作為剩余污泥排放。
[0017]基于前述工藝運(yùn)行原理和具體方法，本發(fā)明提供了基于顆粒污泥的連續(xù)流短程硝化-厭氧氨氧化生物脫氮裝置，具體包括:
[0018]設(shè)有依序連通的用以儲(chǔ)存高氨氮、低碳氮比廢水的進(jìn)水水箱、生物反應(yīng)器、沉淀池和水力篩過(guò)濾器；待處理高氨氮廢水通過(guò)進(jìn)水口與所述進(jìn)水水箱相連接，進(jìn)水水箱的出水口通過(guò)進(jìn)水泵與生物反應(yīng)器的進(jìn)水口連通；生物反應(yīng)器的混合液依次經(jīng)過(guò)濾篩網(wǎng)、溢流堰，通過(guò)管道和閥門與沉淀池的中心筒連通；沉淀池完成泥水分離后，底部濃縮污泥通過(guò)污泥回流泵經(jīng)污泥回流管路與生物反應(yīng)器始端連通，上清液經(jīng)沉淀池上部的清水溢流口通過(guò)管道與水力篩過(guò)濾器連接；水力篩過(guò)濾器二次固液分離后，濾后水作為最終出水排放，截留的污泥經(jīng)污泥回流泵回流至生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器設(shè)有排泥管和閥門，排泥管與水力篩過(guò)濾器相連接。系統(tǒng)排泥時(shí)混合液進(jìn)入水力篩過(guò)濾器，截留的固體通過(guò)污泥回流系統(tǒng)回流至生物反應(yīng)器，過(guò)濾后的混合液作為剩余污泥排放。生物反應(yīng)器的前端內(nèi)設(shè)有板式聚氨酯固定填料，后端設(shè)有溶解氧監(jiān)測(cè)儀和液下攪拌器；生物反應(yīng)器的底部設(shè)有曝氣頭，曝氣頭與空氣壓縮機(jī)連通，空氣壓縮機(jī)的曝氣管路上設(shè)有氣體流量計(jì)。
[0019]進(jìn)一步完善和實(shí)施的補(bǔ)充方案是:[0020]所述曝氣管路上的氣體流量計(jì)為在線氣體流量計(jì)，所述反應(yīng)器的溶解氧監(jiān)測(cè)儀為在線溶解氧監(jiān)測(cè)儀；所述進(jìn)水泵和液下攪拌器電機(jī)、空氣壓縮機(jī)、污泥回流泵均設(shè)有可控變頻器，并設(shè)有PLC控制器，該P(yáng)LC控制器與所述在線溶解氧監(jiān)測(cè)儀和氣體流量計(jì)進(jìn)行信號(hào)連接，并與所述進(jìn)水泵和空氣壓縮機(jī)、污泥回流泵、攪拌器電機(jī)進(jìn)行控制連接。
[0021]與傳統(tǒng)的高氨氮污水處理工藝和常規(guī)的厭氧氨氧化脫氮處理工藝等現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0022]I)本發(fā)明通過(guò)生物膜的接種和培育，可實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化顆粒污泥系統(tǒng)的快速啟動(dòng)。在本系統(tǒng)中，固定填料為厭氧氨氧化菌富集提供適宜的環(huán)境，避免污泥絮體中過(guò)高的溶解氧對(duì)厭氧氨氧化菌的抑制作用，因此顆粒污泥可通過(guò)污泥生物膜的快速增殖和逐漸脫落而穩(wěn)定形成。該種顆粒污泥造粒方式，不需要特殊的水力條件篩選和絮凝劑投加，降低了顆粒污泥啟動(dòng)和運(yùn)行的技術(shù)門檻；
[0023]2)本發(fā)明為不同的功能菌屬提供適宜的生長(zhǎng)條件。利用懸浮活性污泥為氨氧化菌生長(zhǎng)提供充足的溶解氧等適宜的生長(zhǎng)條件，可提高系統(tǒng)的氨氧化活性；通過(guò)顆粒污泥的長(zhǎng)污泥齡可實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌的富集，提高系統(tǒng)的厭氧氨氧化活性。系統(tǒng)中絮體污泥和顆粒污泥的共存，有利于兩種功能菌充分發(fā)揮各自的活性，提高系統(tǒng)整理的脫氮效率。
[0024]3)本發(fā)明利用篩網(wǎng)和水力篩過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)了功能菌選擇性富集，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。剩余污泥排放時(shí)，水力篩過(guò)濾器可實(shí)現(xiàn)不同粒徑的污泥的分離，從而選擇性的將富含氨氧化菌的小粒徑污泥排放，而顆粒污泥通過(guò)篩網(wǎng)和水力篩過(guò)濾器充分持留，有利于厭氧氨氧化活性的提高。污泥的選擇性排放也有利于系統(tǒng)兩種功能細(xì)菌的活性調(diào)控，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度。
[0025]4)本發(fā)明將顆粒污泥與連續(xù)流反應(yīng)器相結(jié)合，拓寬了顆粒污泥的應(yīng)用范圍。在連續(xù)流和推流式的反應(yīng)器中穩(wěn)步形成顆粒污泥，擴(kuò)展了顆粒污泥的應(yīng)用范圍，有利于該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用。而且該技術(shù)不需要長(zhǎng)期使用固定填料，可降低系統(tǒng)的基礎(chǔ)投資?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖1中:1——進(jìn)水水箱；2——進(jìn)水泵；3——生物反應(yīng)器；4——沉淀池；5——/K力篩過(guò)濾器；6—過(guò)濾篩網(wǎng)；7—溢流堰；8—污泥回流泵；9—溢流口 ；10—閥門；11——固定填料；12——溶解氧監(jiān)測(cè)儀；13——攪拌器；14——空氣壓縮機(jī)；15——?dú)怏w流量計(jì)；
[0028]圖2為本發(fā)明裝置的平面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:如圖1所示，基于顆粒污泥的連續(xù)流短程硝化-厭氧氨氧化生物脫氮裝置，依序連通的用以儲(chǔ)存高氨氮、低碳氮比廢水的進(jìn)水水箱1、生物反應(yīng)器3、沉淀池4和水力篩過(guò)濾器5 ;待處理高氨氮廢水通過(guò)進(jìn)水口與進(jìn)水水箱I相連接，進(jìn)水水箱I的出水口通過(guò)進(jìn)水泵2與生物反應(yīng)器3的進(jìn)水口連通；生物反應(yīng)器3的混合液依次經(jīng)過(guò)濾篩網(wǎng)6、溢流堰7，通過(guò)管道和閥門與沉淀池4的中心筒連通；沉淀池4完成泥水分離后，底部濃縮污泥通過(guò)污泥回流泵8經(jīng)污泥回流管路與生物反應(yīng)器3始端連通，上清液經(jīng)沉淀池4上部的清水溢流口 9通過(guò)管道與水力篩過(guò)濾器5連接；水力篩過(guò)濾器5 二次固液分離后，濾后水作為最終出水排放，截留的污泥經(jīng)污泥回流泵8回流至生物反應(yīng)器3。
[0030]生物反應(yīng)器3設(shè)有排泥管和閥門10，排泥管與水力篩過(guò)濾器5相連接。系統(tǒng)排泥時(shí)混合液進(jìn)入到水力篩過(guò)濾器5，截留的固體通過(guò)污泥回流管路回流至生物反應(yīng)器3，過(guò)濾后的混合液作為剩余污泥排放。
[0031]生物反應(yīng)器3的前端內(nèi)設(shè)有板式聚氨酯固定填料11，后端設(shè)有在線溶解氧監(jiān)測(cè)儀12和液下攪拌器13 ;生物反應(yīng)器3的底部設(shè)有曝氣頭，曝氣頭與空氣壓縮機(jī)14連通，空氣壓縮機(jī)的曝氣管路上設(shè)有在線氣體流量計(jì)15。其中，進(jìn)水泵2和液下攪拌器13電機(jī)、空氣壓縮機(jī)14、污泥回流泵8均設(shè)有可控變頻器，并設(shè)有PLC控制器，該P(yáng)LC控制器與在線溶解氧監(jiān)測(cè)儀12和氣體流量計(jì)15進(jìn)行信號(hào)連接，并與進(jìn)水泵2和空氣壓縮機(jī)14、污泥回流泵
8、攪拌器13電機(jī)進(jìn)行控制連接。
[0032]結(jié)合上述的脫氮裝置，基于污泥顆粒連續(xù)流的短程硝化-厭氧氨氧化生物脫氮方法包括以下步驟:
[0033]I)接種污泥培養(yǎng):接種污泥包括活性污泥和生物膜兩個(gè)部分。生物膜接種過(guò)程如下，將聚氨酯固定填料首先浸沒(méi)在穩(wěn)定運(yùn)行的短程硝化-厭氧氨氧化系統(tǒng)，帶聚氨酯填料充分吸附系統(tǒng)內(nèi)活性污泥后，將其轉(zhuǎn)移并固定于生物反應(yīng)器；活性污泥接種過(guò)程如下，從污水處理廠回流污泥管道中取活性污泥混合液，直接注入到生物反應(yīng)器，并使生物反應(yīng)器中活性污泥濃度達(dá)到3000-5000mg/L ;接種污泥過(guò)程完成后，將待處理的高氨氮廢水通入進(jìn)水水箱，開(kāi)啟進(jìn)水泵，使進(jìn)水水箱中的高氨氮廢水進(jìn)入生物反應(yīng)器，啟動(dòng)好氧反應(yīng)器的曝氣系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)，氨氮的硝化反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，控制系統(tǒng)的溶解氧在0.5mg/L,污泥脫水液中的氨氮開(kāi)始去除；當(dāng)整個(gè)裝置的·氨氮去除負(fù)荷到達(dá)0.lkg/(m3*d)，氨氮去除率大于90%，總氮去除率大于50%，出水中的亞硝酸鹽濃度占總氮的比例大于85%時(shí)，確認(rèn)活性污泥適應(yīng)期結(jié)束，進(jìn)行下一步驟；
[0034]2)啟動(dòng)短程硝化-厭氧氨氧化反應(yīng):保持開(kāi)啟進(jìn)水泵，從進(jìn)水水箱中連續(xù)進(jìn)水到生物反應(yīng)器；保持開(kāi)啟曝氣系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)在線溶解氧檢測(cè)系統(tǒng)和相應(yīng)的曝氣管路空氣流量的控制，保持溶解氧基本穩(wěn)定為0.2-0.3mg/L,污泥回流比設(shè)為50%-100% ;通過(guò)控制曝氣和攪拌的強(qiáng)度，保證懸浮污泥在缺氧、好氧反應(yīng)區(qū)充分混合，不出現(xiàn)短流和死區(qū)；監(jiān)測(cè)沉淀池清水溢流口出水中的氨氮濃度，當(dāng)出水濃度低于50mg/L時(shí)，提高生物反應(yīng)器的進(jìn)水量，并調(diào)整曝氣系統(tǒng)曝氣強(qiáng)度和攪拌器的攪拌強(qiáng)度，以保證各反應(yīng)器中泥水充分混合；在提高進(jìn)水水量的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)出水中亞硝酸鹽濃度的變化，當(dāng)出水中亞硝酸濃度高于Img/L時(shí)，保持進(jìn)水水量不變，并適當(dāng)降低系統(tǒng)的溶解氧濃度，保證系統(tǒng)出水的亞硝酸鹽濃度低于lmg/L。在上述條件下運(yùn)行，逐漸提供反應(yīng)器的進(jìn)水水量，當(dāng)反應(yīng)器的總氮去除負(fù)荷達(dá)到 0.8kg/ (m3 *d),總氮去除率超過(guò)75%,同時(shí)聚氨酯固定填料上生長(zhǎng)出超過(guò)Imm厚度的紅色生物膜時(shí)，確定短程硝化-厭氧氨氧化過(guò)程啟動(dòng)結(jié)束，進(jìn)入下一步驟；
[0035]3)厭氧氨氧化顆粒污泥形成和生長(zhǎng)期:通過(guò)調(diào)整曝氣管路的閥門，提高系統(tǒng)的曝氣量，該階段生物反應(yīng)器的溶解氧濃度維持在0.5-0.8mg/L ;通過(guò)將固定填料底部的曝氣量增加，提高填料表面的水力剪切力，將固定填料表面形成的顆粒狀紅色生物膜洗脫至反應(yīng)器?；旌弦航?jīng)過(guò)孔眼直徑為0.5mm的過(guò)濾篩網(wǎng)溢流進(jìn)入沉淀池，粒徑大于0.5mm的顆粒污泥可被截留在反應(yīng)器內(nèi)。過(guò)濾篩網(wǎng)每日用出水清洗一次，避免堵塞，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。開(kāi)啟水力篩過(guò)濾器，篩網(wǎng)粒徑選擇0.18mm,出水中含有的粒徑超過(guò)0.18mm的污泥可被截留，并通過(guò)污泥回流系統(tǒng)重新進(jìn)入到生物反應(yīng)器的前端。調(diào)整每日剩余污泥排放量在系統(tǒng)污泥總量的10%-15%;系統(tǒng)排泥過(guò)程如下，關(guān)閉出水閥門，打開(kāi)混合液排泥閥門，混合液進(jìn)入到水力篩過(guò)濾器，截留的顆粒通過(guò)污泥回流系統(tǒng)回流至生物反應(yīng)器，未被截留的混合液作為剩余污泥直接排放。
[0036]4)顆粒污泥連續(xù)流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期；保持系統(tǒng)正常運(yùn)行，顆粒污泥的質(zhì)量占系統(tǒng)污泥總質(zhì)量超過(guò)50%時(shí)，將聚氨酯固定填料取出作為其他反應(yīng)器啟動(dòng)的接種污泥備用，本系統(tǒng)以顆粒污泥為主體完成全程自養(yǎng)脫氮。定期監(jiān)測(cè)沉淀池出水中的亞硝酸鹽濃度，適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)的溶解氧濃度，保證設(shè)計(jì)的總氮去除負(fù)荷和總氮去除率，系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束，進(jìn)入到正常運(yùn)行期。
[0037]本實(shí)施例的基于顆粒污泥連續(xù)流的脫氮裝置在某大型污水處理廠中設(shè)置，與原有污水處理裝置的污泥脫水間污泥脫水液排放管道連接；有效容積為10m3，使用的進(jìn)水為高氨氮污泥脫水液，進(jìn)水氨氮濃度410-450mg/L，總氮450_480mg/L，C0D=200-240mg/L,pH=7.4-8.2 ;使用前貯存在進(jìn)水水箱。
[0038]運(yùn)行到第4)步，正常運(yùn)行3個(gè)月，試驗(yàn)結(jié)果表明:生物反應(yīng)器的溫度為28_30°C，進(jìn)水總氮濃度為450~480mg/L，水力停留時(shí)間20h，懸浮污泥平均固體停留時(shí)間8天，顆粒污泥平均固體停留時(shí)間30天，穩(wěn)定運(yùn)行階段系統(tǒng)內(nèi)顆粒污泥的質(zhì)量占活性污泥總質(zhì)量的50%，經(jīng)分子生物學(xué)鑒定證明顆粒污泥中，厭氧氨氧化菌得到有效的富集；該實(shí)施例的裝置與工藝與傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝相比，在不投加外碳源的情況下，總氮去除率提高到90%，總氮去除負(fù)荷達(dá)到0.8kg/(m3.d)。而且厭氧氨氧化顆粒污泥工藝的啟動(dòng)縮短至3個(gè)月，有利于該工藝在實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種基于顆粒污泥連續(xù)流的生物脫氮方法，其特征在于，包括以下步驟: . 1)接種污泥培養(yǎng):包括活性污泥接種和生物膜接種兩個(gè)部分； 生物膜接種過(guò)程包括:將聚氨酯固定填料首先浸沒(méi)在穩(wěn)定運(yùn)行的短程硝化-厭氧氨氧化系統(tǒng)，待聚氨酯固定填料充分吸附系統(tǒng)內(nèi)活性污泥后，將其轉(zhuǎn)移并固定于生物反應(yīng)器； 活性污泥接種過(guò)程包括，取活性污泥混合液，直接注入到生物反應(yīng)器，并使生物反應(yīng)器中活性污泥濃度達(dá)到3000-5000mg/L ； 活性污泥接種和生物膜接種完成后，將待處理的高氨氮廢水通入進(jìn)水水箱，開(kāi)啟進(jìn)水泵，使進(jìn)水水箱中的高氨氮廢水進(jìn)入生物反應(yīng)器，啟動(dòng)生物反應(yīng)器的曝氣系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)，氨氮的硝化反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，控制系統(tǒng)的溶解氧在0.5mg/L，污泥脫水液中的氨氮開(kāi)始去除；當(dāng)整個(gè)裝置的氨氮去除負(fù)荷到達(dá)0.lkg/(m3 ? d)，氨氮去除率大于90%，總氮去除率大于.50%,出水中的亞硝酸鹽濃度占總氮的比例大于85%時(shí)，確認(rèn)活性污泥適應(yīng)期結(jié)束，進(jìn)行下一步驟； . 2)啟動(dòng)短程硝化-厭氧氨氧化反應(yīng): 保持進(jìn)水泵開(kāi)啟，從進(jìn)水水箱中連續(xù)進(jìn)水到生物反應(yīng)器；保持曝氣系統(tǒng)開(kāi)啟，同時(shí)通過(guò)在線溶解氧檢測(cè)系統(tǒng)和相應(yīng)的曝氣管路對(duì)空氣流量進(jìn)行控制，保持溶解氧基本穩(wěn)定為.0.2-0.3mg/L，污泥回流比設(shè)為50%-100% ;通過(guò)控制曝氣和攪拌的強(qiáng)度，保證懸浮污泥在缺氧、好氧反應(yīng)區(qū)充分混合，不出現(xiàn)短流或死區(qū)；監(jiān)測(cè)沉淀池清水溢流口出水中的氨氮濃度，當(dāng)出水濃度低于50mg/L時(shí)，提高生物反應(yīng)器的進(jìn)水量，并調(diào)整曝氣系統(tǒng)曝氣強(qiáng)度和攪拌器的攪拌強(qiáng)度，以保證各反應(yīng)器中泥水充分混合；在提高進(jìn)水量的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)出水中亞硝酸鹽濃度的變化，當(dāng)出水中亞硝酸濃度高于lmg/L時(shí)，保持進(jìn)水水量不變，并降低系統(tǒng)的溶解氧濃度，保證系統(tǒng)出水的亞硝酸鹽濃度低于lmg/L ； 逐漸提高反應(yīng)器的進(jìn)水量，當(dāng)反應(yīng)器的總氮去除負(fù)荷達(dá)到0.8kg/(m3 ? d)，總氮去除率超過(guò)75%，同時(shí)聚氨酯固定填料上生長(zhǎng)出超過(guò)Imm厚度的紅色生物膜時(shí)，確定短程硝化-厭氧氨氧化過(guò)程啟動(dòng)結(jié)束，進(jìn)入下一步驟；. 3)厭氧氨氧化顆粒污泥形成和生長(zhǎng)期: 調(diào)整曝氣管路的閥門，提高系統(tǒng)的曝氣量，該階段生物反應(yīng)器的溶解氧濃度維持在.0.5-0.8mg/L ;通過(guò)增加聚氨酯固定填料底部的曝氣量，提高聚氨酯固定填料表面的水力剪切力，將聚氨酯固定填料表面形成的顆粒狀紅色生物膜洗脫至反應(yīng)器； 混合液經(jīng)過(guò)孔眼直徑為0.5mm的過(guò)濾篩網(wǎng)溢流進(jìn)入沉淀池，粒徑大于0.5mm的顆粒污泥被截留在反應(yīng)器內(nèi)；過(guò)濾篩網(wǎng)每日用出水清洗一次，避免堵塞，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；開(kāi)啟水力篩過(guò)濾器，篩網(wǎng)粒徑選擇0.18_，出水中含有的粒徑超過(guò)0.18_的污泥被截留，并通過(guò)污泥回流系統(tǒng)重新進(jìn)入到生物反應(yīng)器的前端；調(diào)整每日剩余污泥的排放量占系統(tǒng)污泥總量的10%-15%;系統(tǒng)排泥過(guò)程如下，關(guān)閉出水閥門，打開(kāi)混合液排泥閥門，混合液進(jìn)入到水力篩過(guò)濾器，截留的顆粒通過(guò)污泥回流系統(tǒng)回流至生物反應(yīng)器，未被截留的混合液作為剩余污泥直接排放； . 4)顆粒污泥連續(xù)流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期； 保持系統(tǒng)正常運(yùn)行，顆粒污泥的質(zhì)量占系統(tǒng)總體污泥質(zhì)量超過(guò)50%時(shí)，將聚氨酯固定填料取出作為其它反應(yīng)器啟動(dòng)的接種污泥備用，本系統(tǒng)以顆粒污泥為主體完成全程自養(yǎng)脫氮；定期監(jiān)測(cè)沉淀池出水中的亞硝酸鹽濃度，調(diào)整系統(tǒng)的溶解氧濃度，保證設(shè)計(jì)的總氮去除負(fù)荷和總氮去除率，系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束，進(jìn)入到正常運(yùn)行期。
2.一種基于顆粒污泥的連續(xù)流生物脫氮裝置，其特征在于:設(shè)有依序連通的進(jìn)水水箱(I)、生物反應(yīng)器(3)、沉淀池(4)和水力篩過(guò)濾器(5);待處理高氨氮廢水通過(guò)進(jìn)水口與進(jìn)水水箱(1)相連接，進(jìn)水水箱(1)的出水口通過(guò)進(jìn)水泵(2 )與生物反應(yīng)器(3 )的進(jìn)水口連通；生物反應(yīng)器(3 )的混合液依次經(jīng)過(guò)濾篩網(wǎng)(6 )、溢流堰(7 )，通過(guò)管道和閥門與沉淀池(4 )的中心筒連通；沉淀池(4)完成泥水分離后，底部濃縮污泥通過(guò)污泥回流泵(8)經(jīng)污泥回流管路與生物反應(yīng)器(3)始端連通，上清液經(jīng)沉淀池(4)上部的清水溢流口(9)通過(guò)管道與水力篩過(guò)濾器(5)連接；水力篩過(guò)濾器二次固液分離后，濾后水作為最終出水排放，截留的污泥經(jīng)污泥回流泵(8)回流至生物反應(yīng)器(3)； 生物反應(yīng)器(3)設(shè)有排泥管和閥門(10)，排泥管與水力篩過(guò)濾器相連接；排泥時(shí)，混合液進(jìn)入到水力篩過(guò)濾器，截留的固體通過(guò)污泥回流系統(tǒng)回流至生物反應(yīng)器(3)，過(guò)濾后的混合液作為剩余污泥排放； 生物反應(yīng)器(3)的前端內(nèi)設(shè)有板式聚氨酯固定填料(11)，后端設(shè)有溶解氧監(jiān)測(cè)儀(12)和液下攪拌器(13);生物反應(yīng)器(3)的底部設(shè)有曝氣頭，曝氣頭與空氣壓縮機(jī)(14)連通，空氣壓縮機(jī)的曝氣管路上設(shè)有氣體流量計(jì)(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)流顆粒污泥自養(yǎng)脫氮裝置，其特征是:所述曝氣管路上的氣體流量計(jì)(15)為在線氣體流量計(jì)，所述溶解氧監(jiān)測(cè)儀(12)為在線溶解氧監(jiān)測(cè)儀；所述進(jìn)水泵(2)、液下攪拌器(13)、空氣壓縮機(jī)(14)、污泥回流泵(8)均設(shè)有可控變頻器，并設(shè)有PLC控制器，該P(yáng)LC控制器與所述在線溶解氧監(jiān)測(cè)儀(12)和氣體流量計(jì)(15)進(jìn)行信號(hào)連接，并與所述進(jìn)水泵(2)、液下攪拌器(13)、空氣壓縮機(jī)(14)、污泥回流泵(8)進(jìn)行控制連接。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK103663725SQ201310652786
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】劉苗苗, 姚宏 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)