一種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置和制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，包括由內(nèi)腔體和外腔體組成的反應(yīng)器以及與反應(yīng)器內(nèi)腔體連通的進(jìn)水箱和排水箱，還包括pH調(diào)節(jié)箱、調(diào)速電機(jī)和水浴鍋，pH調(diào)節(jié)箱的探測頭伸入反應(yīng)器內(nèi)腔體中，調(diào)速電機(jī)連接攪拌槳，攪拌槳伸入反應(yīng)器內(nèi)腔體中，水浴鍋通過管道與反應(yīng)器外腔體形成循環(huán)回路；內(nèi)腔體分為排水區(qū)和沉積區(qū)。本發(fā)明還公開了一種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法。本發(fā)明裝置采用機(jī)械曝氣，使混合液液面不斷更新與空氣接觸，有效增加了水中的溶解氧，形成大氣復(fù)氧來對反應(yīng)器進(jìn)行充氧，同時使廢水與污泥充分混合，具有極高的經(jīng)濟(jì)性；本發(fā)明方法能夠快速形成外層好氧內(nèi)層厭氧的顆粒污泥，且脫氮效率高達(dá)79.40％。
【專利說明】
-種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種機(jī)械曝氣式全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，還設(shè)及采用上述 裝置制備全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的方法，屬于城市污水處理與資源化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮素含量是水質(zhì)控制的重要指標(biāo)。水體中的氮素含量會引起嚴(yán)重的富營養(yǎng)化，危 害水生生態(tài)系統(tǒng)等。高氨氮廢水成分復(fù)雜，可生化性差，無法達(dá)標(biāo)排放仍是水處理的難點。
[0003] 高氨氮系統(tǒng)容易實現(xiàn)短程硝化，系統(tǒng)通過游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)聯(lián)合抑 制實現(xiàn)短程硝化。目前國內(nèi)外對高氨氮廢水的處理研究主要是最經(jīng)濟(jì)、高效的短程硝化與 Anammox (厭氧氨氧化)聯(lián)合工藝。
[0004] 全程自養(yǎng)脫氮工藝將短程硝化和Anammox結(jié)合，在單一反應(yīng)器中實現(xiàn)，節(jié)省空間， 全程自養(yǎng)脫氮工藝能耗降低了 63%、碳源減少100%、污泥量減少90%，優(yōu)勢巨大。隨之而 來，全程自養(yǎng)脫氮工藝需要嚴(yán)格控制曝氣，保證部分短程硝化的效果，形成氨氮與亞硝氮約 為1:1的比例。
[0005] 傳統(tǒng)的全程自養(yǎng)脫氮工藝均采用鼓風(fēng)曝氣，胡石等人在中國環(huán)境科學(xué)2014,34 (1):111-117期刊中發(fā)表的"一體化全程自養(yǎng)(CANON)工藝效能及污泥特性"一文中，在氨氮 濃度梯度升高的條件下，通過控制DO等方式在一體化CSTR反應(yīng)器中實現(xiàn)了一體化全程自養(yǎng) 脫氮，試驗期間無亞硝態(tài)氮的積累，反應(yīng)器后期在高氨氮進(jìn)水下最高氨氮去除率84.4%，最 高去除負(fù)荷〇.42kg/(m3 · d)，最高總氮去除率72.0%，最高去除負(fù)荷0.35kg/(m3 · d);李冬 等在中國環(huán)境科學(xué)2015，35( 1): 72~79期刊中發(fā)表的"機(jī)械攬拌對CANON污泥快速顆粒化的 影響"一文中，采用單純依靠曝氣的SBR反應(yīng)器與曝氣和機(jī)械攬拌聯(lián)合的SBR反應(yīng)器作對比， 研究了不同控制方式對CANON污泥顆?；绊懀砻鞑捎闷貧夂蜋C(jī)械攬拌的SBR更快實現(xiàn)顆 ?；翌w?；谄骄偟コ矢撸瑸?3.07%，平均總氮容積負(fù)荷為0.26kgN/m3·d， 說明增加了攬拌作用，能快速實現(xiàn)CANON工藝啟動，提升脫氮效率。鼓風(fēng)曝氣增大了能耗，且 曝氣量很難控制，在經(jīng)濟(jì)性上有待提高。因此一種采用機(jī)械曝氣式制備全程自養(yǎng)脫氮污泥 顆粒的裝置和方法的開發(fā)很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種機(jī)械曝氣式全程自養(yǎng)脫氮顆粒 污泥的制備裝置。
[0007] 本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供采用上述機(jī)械曝氣式全程自養(yǎng)脫氮裝置制備 脫氮顆粒污泥的方法。
[000引為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0009] -種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，包括由內(nèi)腔體和外腔體組成的反應(yīng)器W 及與反應(yīng)器內(nèi)腔體連通的進(jìn)水箱和排水箱，還包括抑調(diào)節(jié)箱、調(diào)速電機(jī)和水浴鍋，所述pH調(diào) 節(jié)箱的探測頭伸入反應(yīng)器內(nèi)腔體中，所述調(diào)速電機(jī)連接攬拌獎，所述攬拌獎伸入反應(yīng)器內(nèi) 腔體中，所述水浴鍋通過管道與反應(yīng)器外腔體形成循環(huán)回路;所述內(nèi)腔體縱向上依次分為 排水區(qū)和沉積區(qū)。
[0010] 其中，還包括溫控器，所述溫控器的探測頭伸入水浴鍋中。
[0011] 其中，所述排水區(qū)呈圓柱形，所述沉積區(qū)呈圓錐形。
[0012] 其中，所述排水區(qū)內(nèi)設(shè)有4個長方形擋板，4個擋板兩兩之間相互對稱設(shè)置。
[0013] -種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，包括如下步驟：
[0014] 步驟1，向反應(yīng)器中接種一定量的Anammor污泥和市政好氧池污泥；
[0015] 步驟2,通過進(jìn)水累將進(jìn)水箱中的人工高氨氮廢水引入反應(yīng)器中，采用抑調(diào)節(jié)箱調(diào) 節(jié)進(jìn)水的抑為7~8;通過溫控器調(diào)節(jié)反應(yīng)器的水溫為30~32°C;
[0016] 步驟3,啟動攬拌，反應(yīng)一段時間后停止攬拌，將沉淀后的上清液排入排水箱中；
[0017] 步驟4,多次重復(fù)步驟2~3的操作，重復(fù)過程中逐步增加攬拌速率；
[0018] 步驟5,經(jīng)過培養(yǎng)馴化，得到外層包覆有短程硝化菌的Anammox顆粒污泥。
[0019] 其中，步驟1中，所述Anammor污泥接種量為0.化，其濃度為4.005g/L;所述市政好 氧池污泥接種量為0.化，其污泥濃度為4.097g/L。
[0020]其中，步驟2中，所述人工高氨氮廢水的氨氮濃度為400mg/L。
[002。 其中。步驟3中，反應(yīng)過程中往水中加入2.5g/L~3g/L的K肥03。
[0022] 其中，步驟3中，初始攬拌速度為40r/min。
[0023] 其中，所述進(jìn)水時間為20min，所述反應(yīng)時間為23h，所述沉淀時間為20min，所述排 水時間為20min。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有的有益效果是：
[0025] 首先，本發(fā)明裝置采用機(jī)械曝氣，使混合液液面不斷更新與空氣接觸，有效增加了 水中的溶解氧，形成大氣復(fù)氧來對反應(yīng)器進(jìn)行充氧，同時使廢水與污泥充分混合，具有極高 的經(jīng)濟(jì)性；
[0026] 其次，其實現(xiàn)了在機(jī)械曝氣條件下同一反應(yīng)器內(nèi)部分短程硝化和Anammox的同時 進(jìn)行，節(jié)省了空間和能耗；
[0027] 最后，本發(fā)明的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥制備方法能夠快速形成外層好氧內(nèi)層厭氧 的顆粒污泥，且脫氮效率高達(dá)79.40%。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明全程自養(yǎng)脫氮污泥顆粒制備裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥制備方法運(yùn)行過程中脫氮效率的變化圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031] 如圖1~2所示，本發(fā)明機(jī)械曝氣式全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，包括由內(nèi) 腔體11和外腔體2組成的反應(yīng)器(SBRHW及與反應(yīng)器內(nèi)腔體11連通的進(jìn)水箱5和排水箱8; 本發(fā)明機(jī)械曝氣式全程自養(yǎng)脫氮裝置還包括抑調(diào)節(jié)箱12、調(diào)速電機(jī)4和水浴鍋9,抑調(diào)節(jié)箱 12的探測頭伸入反應(yīng)器內(nèi)腔體11中，pH調(diào)節(jié)箱12實時在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)腔體11內(nèi)液體的 pH，通過添加 Imol/L的化0H或HC1來調(diào)節(jié)液體的抑;調(diào)速電機(jī)4連接攬拌獎3,攬拌獎3伸入反 應(yīng)器內(nèi)腔體11中，攬拌獎3的攬拌速率通過調(diào)速電機(jī)4進(jìn)行調(diào)速;水浴鍋9通過管道與反應(yīng)器 外腔體2形成循環(huán)回路，水浴鍋9通過溫控器10探測鍋內(nèi)水的溫度，溫控器10的探測頭伸入 水浴鍋9中，溫控器10保持水浴鍋9中水溫為30~32°C，水浴鍋與反應(yīng)器外腔體2連通，從而 保證反應(yīng)器的溫度也為30~32°C;內(nèi)腔體11縱向上依次分為排水區(qū)和沉積區(qū)，排水區(qū)呈圓 柱形，沉積區(qū)呈圓錐形；排水區(qū)內(nèi)設(shè)有4個長方形擋板13,4個擋板13兩兩之間相互對稱設(shè) 置，反應(yīng)器1內(nèi)水流在攬拌漿3的攬動下，由于4個擋板13的阻擋作用，會使反應(yīng)器1內(nèi)水流劇 烈攬動，形成水躍，并使混合液液面不斷更新與空氣接觸，來增加水中的溶解氧。
[0032] 進(jìn)水箱5中的水通過進(jìn)水累則尋進(jìn)水輸送至反應(yīng)器內(nèi)腔體11中，當(dāng)反應(yīng)完全后，停 止攬拌作用，使反應(yīng)器1內(nèi)污泥沉淀一段時間，然后打開出水閥7,出水自流進(jìn)入排水箱8, W 此為1個周期。
[0033] 本發(fā)明全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，包括如下步驟：
[0034] 步驟1，向反應(yīng)器中接種0.5L濃度為4.005g/L的Anammox污泥和0 .化濃度為 4.097g/L的市政好氧池污泥；
[0035] 步驟2,通過進(jìn)水累將進(jìn)水箱中的人工高氨氮廢水引入反應(yīng)器中，采用抑調(diào)節(jié)箱調(diào) 節(jié)進(jìn)水的抑為7~8;通過溫控器調(diào)節(jié)反應(yīng)器的水溫為30~32°C;其中，人工高氨氮廢水的氨 氮濃度為400mg/l;
[0036] 步驟3，啟動攬拌，往水中加入2.5g/L~3g/L的KHC03，反應(yīng)一段時間后停止攬拌， 將沉淀后的上清液排入排水箱中；
[0037] 步驟4,多次重復(fù)步驟2~3的操作，重復(fù)過程中逐步增加攬拌速率；
[0038] 步驟5,經(jīng)過培養(yǎng)馴化，得到外層包覆有短程硝化菌的Anammox顆粒污泥。
[0039] 本發(fā)明方法的實施過程為:采用人工配置的高氨氮廢水(使用人工配置污水能夠 減輕裝置的負(fù)荷，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定），在進(jìn)水累的作用下進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)接種有 Anammox顆粒污泥和市政好氧池污泥，在攬拌作用下進(jìn)行反應(yīng)，攬拌有利于廢水與污泥的完 全混合，隨著攬拌速率增加，剪切力和水中溶解氧的量也隨之增大，有助于形成密實飽滿的 全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥。
[0040] 操作過程中反應(yīng)器通過水浴鍋保持在30~32°C下運(yùn)行，由于Anammor污泥需在嚴(yán) 格厭氧條件下生存，因此本發(fā)明采用逐步增大攬拌轉(zhuǎn)速來提高進(jìn)水中溶解氧的濃度，使得 Anammor污泥逐漸適應(yīng)高濃度溶解氧和高剪切應(yīng)力環(huán)境，從而有助于密實顆粒污泥外部好 氧保護(hù)層的形成;在啟動過程中，設(shè)置進(jìn)水氨氮濃度為400mg/L，在較高濃度游離氨存在下， 可抑制其他微生物的生長，利于短程硝化，同時，在反應(yīng)過程中，往進(jìn)水中添加 2.5g/L~3g/ L KH(X)3,有助于顆粒污泥的迅速形成，通過P的周節(jié)箱讀取反應(yīng)器內(nèi)的抑值，采用Imol/L的 NaOH和肥1調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的抑使其維持在7.5~8。
[0041] 2個月后，顆粒狀的Anammor污泥外層會形成兼氧保護(hù)層。當(dāng)裝置高效穩(wěn)定運(yùn)行后， 在進(jìn)水中添加實際廢水，當(dāng)運(yùn)行穩(wěn)定后，逐步增大進(jìn)水中實際廢水所占比例，直至進(jìn)水全為 實際廢水。
[0042] 實施例1
[0043] 反應(yīng)器1內(nèi)部有效容積化(圓柱形排水區(qū)1L，圓錐型沉淀區(qū)1L)，反應(yīng)器內(nèi)腔體11底 部與外腔體2底部的距離為0.04m，反應(yīng)器1的外徑尺寸為0.1m，內(nèi)徑尺寸為0.08m，反應(yīng)器1 外徑與高度尺寸比為1:2,攬拌漿3半徑0.06m，距反應(yīng)器內(nèi)腔體11底部的距離為0.063m，擋 板13高度高于正常水面0.03111，向反應(yīng)器1內(nèi)接種4]1曰1111]1〇方污泥0.化(污泥濃度:4.005旨/1)和 市政好氧池污泥Ο.化(污泥濃度:4.097g/L)。
[0044] 本發(fā)明配置的人工高氨氮廢水成分見表1:
[0045] 表1試驗?zāi)M廢水組成
[0046]
?
[0047] 其中微量元素的組成W及濃度見表2:
[004引表2微量元素組成及濃度
[0049]
〇
[(K)加]采用Imol/L的NaOH和肥1調(diào)節(jié)進(jìn)水抑為7~8。
[0051] 人工廢水通過進(jìn)水累輸送至反應(yīng)器內(nèi)，水力停留時間分配，進(jìn)水20min，反應(yīng)23h， 沉淀20min，排水20min，整個周期24h，設(shè)置時間控制器，全程自動運(yùn)轉(zhuǎn)。初始攬拌速率穩(wěn)定 為40r/min，反應(yīng)器內(nèi)水流剪切應(yīng)力為0.0516N/m2。
[0052] 當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定后，逐步提高攬拌速率(每次攬拌速率增幅為20r/min)，增加反 應(yīng)器內(nèi)溶解氧，直至反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行；
[0053] 反應(yīng)進(jìn)行到55天時，攬拌速率控制為80r/min，反應(yīng)器內(nèi)水流剪切應(yīng)力為0.146N/ m2,厭氧氨氧化污泥即Anammor污泥外已附著一層兼氧菌，維持反應(yīng)器在該負(fù)荷下運(yùn)行，此 時總氮去除率高達(dá)79.40% ;
[0054] 在進(jìn)水中添加實際廢水，當(dāng)運(yùn)行穩(wěn)定后，逐步增大進(jìn)水中實際廢水所占比例，直至 進(jìn)水全為實際廢水。
[0055]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的 實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可W做出其 它不同形式的變化或變動，運(yùn)里無需也無法對所有的實施方式予W窮舉，運(yùn)些引伸出的變 化或變動也處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1. 一種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，其特征在于:包括由內(nèi)腔體和外腔體組成 的反應(yīng)器以及與反應(yīng)器內(nèi)腔體連通的進(jìn)水箱和排水箱，還包括PH調(diào)節(jié)箱、調(diào)速電機(jī)和水浴 鍋，所述PH調(diào)節(jié)箱的探測頭伸入反應(yīng)器內(nèi)腔體中，所述調(diào)速電機(jī)連接攪拌槳，所述攪拌槳伸 入反應(yīng)器內(nèi)腔體中，所述水浴鍋通過管道與反應(yīng)器外腔體形成循環(huán)回路;所述內(nèi)腔體縱向 上依次分為排水區(qū)和沉積區(qū)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，其特征在于:還包括溫控 器，所述溫控器的探測頭伸入水浴鍋中。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，其特征在于:所述排水區(qū) 呈圓柱形，所述沉積區(qū)呈圓錐形。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備裝置，其特征在于:所述排水區(qū) 內(nèi)設(shè)有4個長方形擋板，4個擋板兩兩之間相互對稱設(shè)置。5. -種全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，向反應(yīng)器中接種一定量的Anammox污泥和市政好氧池污泥； 步驟2,通過進(jìn)水栗將進(jìn)水箱中的人工高氨氮廢水引入反應(yīng)器中，采用pH調(diào)節(jié)箱調(diào)節(jié)進(jìn) 水的PH為7~8;通過溫控器調(diào)節(jié)反應(yīng)器的水溫為30~32°C; 步驟3，啟動攪拌，反應(yīng)一段時間后停止攪拌，將沉淀后的上清液排入排水箱中； 步驟4，多次重復(fù)步驟2~3的操作，重復(fù)過程中逐步增加攪拌速率； 步驟5，經(jīng)過培養(yǎng)馴化后得到外層包覆有短程硝化菌的Anammox顆粒污泥。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，其特征在于:步驟1中，所 述Anammox污泥接種量為0.5L，其濃度為4.005g/L;所述市政好氧池污泥接種量為0.5L，其 污泥濃度為4.097g/L。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，其特征在于:步驟2中，所 述人工高氨氮廢水的氨氮濃度為400mg/L。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，其特征在于:步驟3中，反 應(yīng)過程中往水中加入2.5g/L~3g/L的KHCO 3。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，其特征在于:步驟3中，初 始攪拌速度為40r/min。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的全程自養(yǎng)脫氮顆粒污泥的制備方法，其特征在于:所述進(jìn)水 時間為20min，所述反應(yīng)時間為23h，所述沉淀時間為20min，所述排水時間為20min。
【文檔編號】C02F3/34GK105906048SQ201610365061
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】周仕華, 李超, 操家順, 薛朝霞, 費(fèi)羅蘭, 虞云霄, 姚永連
【申請人】河海大學(xué)