CN101289250A - 储碳型序批式活性污泥反应器及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储碳型序批式活性污泥反应器及其应用，所述的反应器包括反应器主体，连接在反应器主体上的排泥系统、排水系统和进水系统；反应器主体内设有与气泵相连的曝气装置和电机控制的搅拌装置，反应器主体内设置有通孔的隔板将反应器主体分隔成上半池和下半池，搅拌装置包括分别设置于上半池和下半池的上搅拌浆和下搅拌浆，曝气装置包括设在隔板上方的曝气头，上半池上方设有带阀门的进水口，上半池下方设有带阀门的出水口，下半池底部设有带阀门的排泥口。本发明所述反应器用于含氮废水的脱氮处理，将同步硝化反硝化和储存内碳源参与反硝化结合在一个系统中，最大程度地提高脱氮效果。
Description
(一)技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种储碳型序批式活性污泥反应器及其应用，尤其是利用该反应器处理含氮废水。
(二)背景技术
氮是造成水体富营养化和环境污染的一个很重要的污染因子。脱氮是污水处理过程中很重要的一个环节。传统的生物脱氮过程，是首先在好氧条件下，亚硝酸菌将氨氮氧化为亚硝酸氮，而后硝酸菌将亚硝酸氮进一步氧化为硝酸氮。随后在缺氧条件下，反硝化菌将硝酸氮或亚硝酸氮还原成气态氮。
生物反硝化需要有机碳源作为电子供体，随着环境污染和富营养化问题不断加重，对于一些含氮废水的处理，碳源不足是影响脱氮效果的主要问题。所用碳源一般有3类：外加碳源，原污水碳源和内碳源。由于城市污水的有机负荷一般不高，因此利用原水碳源的前置反硝化工艺一般TN去除率不高。如果要进一步提高脱氮效率，则需要外加碳源进行反硝化。
最近的研究发现，在生物脱氮进程中，生物能将大部分溶解性基质转化为内碳源，以内碳源(主要为PHB形式)储存在细胞中，在缺氧条件并无外加碳源的情况下，储存的聚合物能作为电子供体，使反硝化过程顺利进行，提高系统的脱氮效果。因此，对于基质储存的内碳源进行的反硝化的研究是有价值的，而国内外研究中对于活性污泥系统中直接通过碳源储存的脱氮研究较少，且基本无实际工程的应用。
(三)发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对常规处理工艺中由于碳源不足而影响脱氮效果的问题，结合序批式活性污泥反应器的特点，提供一种有利于保存内碳源用于反硝化的序批式活性污泥反应器。
本发明采用以下的技术方案：一种储碳型序批式活性污泥反应器，所述的反应器包括反应器主体，连接在反应器主体上的排泥系统、排水系统和进水系统；所述的反应器主体内设有与气泵相连的曝气装置和电机控制的搅拌装置，所述的反应器主体内设置有通孔的隔板将反应器主体分隔成上半池和下半池，所述的搅拌装置包括分别设置于上半池和下半池的上搅拌浆和下搅拌浆，所述的曝气装置包括设在隔板上方的曝气头，所述的上半池上方设有带阀门的进水口，所述的上半池下方设有带阀门的出水口，所述的下半池底部设有带阀门的排泥口；所述的进水口与进水系统连接，所述的出水口与出水系统连接，所述的排泥口与排泥系统连接。
进一步，所述的上搅拌桨和下搅拌桨固定在同一转轴上。
所述的隔板上设置圆形通孔。本发明中通孔的大小和多少由具体的反应器大小和运行条件等因素决定，一般而言只要使活性污泥可以进入下半池，并且曝气时尽量不使下半池的泥进入上半池即可。
所述的反应器还设有控制系统，所述的进水口、出水口、排泥口分别设有电磁阀，所述的控制系统分别与进水口、出水口、排泥口各自的电磁阀以及气泵、搅拌装置的电机相连接。
本发明还提供了一种应用上述储碳型序批式活性污泥反应器处理含氮废水的工艺，所述的工艺按如下步骤进行：
(1)进水阶段：开启所述反应器的进水口，原水进入反应器，同时启动搅拌装置充分搅拌，此时反应器内处于缺氧状态，活性污泥中的微生物吸附原水中的部分有机碳源，转化为胞内聚合物PHB，使内碳源得到储存；
(2)搅拌阶段：进水完毕后，继续搅拌，污泥中的微生物继续吸附混合液中的有机碳转化为胞内聚合物PHB，内碳源继续得到储存；
(3)沉淀阶段：关闭搅拌装置，进行混合液沉淀，使泥水得到分离，部分污泥经沉淀压实从隔板通孔进入下半池，此部分污泥中储存的内碳源也同时进入下半池得到储存；
(4)曝气阶段：开启气泵启动曝气装置对上半池的混合液进行曝气，同时通过溶解氧控制曝气量，使上半池混合液发生同步硝化反硝化，使总氮得到部分去除；同时由于隔板的阻挡，下半池混合液不参与曝气反应，进水与搅拌过程中储存于下半池混合液中的内碳源未被消耗；
(5)二次搅拌阶段：再次启动搅拌装置，使上下半池混合液通过隔板通孔进行充分混合，在缺氧状态下利用下半池污泥中储存的内碳源进行反硝化，使总氮得到进一步去除；
(6)曝气吹脱阶段：开启曝气装置和搅拌装置，边搅拌边进行曝气吹脱；
(7)二次沉淀：关闭曝气装置和搅拌装置，进行混合液沉淀，使混合液泥水分离；
(8)出水：通过出水口将处理后水排出。
在上述工艺中，对于具体的工艺参数，诸如搅拌时间、曝气时间、曝气量大小、沉淀时间以及隔板位置和通孔布置等，本领域普通技术人员可以根据反应器的大小、运行条件、运行状况等自行设定。
本发明的有益效果为：(1)利用本发明的反应器，活性污泥能在进水和缺氧搅拌阶段将原水中的碳源转化为内碳源储存于胞内，以内碳源作为反硝化的电子供体，可提高脱氮效率；(2)好氧阶段，上半池混合液中通过溶解氧进行曝气控制，能实现同步硝化反硝化，也使得脱氮效率大大提高。
综上，本发明将同步硝化反硝化和储存内碳源参与反硝化结合在一个系统中，最大程度地提高脱氮效果。
(四)附图说明
图1是本发明所述反应器的结构示意图。
图2是实施例1采用的隔板结构。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参见图1和图2：储碳型序批式活性污泥反应器，包括反应器主体1，连接在反应器主体的排泥系统、排水系统和进水系统；所述的反应器主体1内设置有与气泵连接的曝气装置和电机控制的搅拌装置2，所述反应器主体1由隔板11分隔成上半池和下半池，所述搅拌装置包括一根搅拌轴带动的上下两个搅拌桨；隔板11上有若干小孔12以利于搅拌时混合液的充分混合以及曝气段阻止下半池污泥进入上半池；所述曝气装置包括设置在隔板上方的曝气头6，所述曝气头6通过流量计7与气泵8连接；所述上半池的上方通过球阀9、电磁阀10与进水口3连接，所述上半池的下方通过球阀9、电磁阀10与出水口4连接，所述下半池的底部通过球阀9、电磁阀10与排泥口5连接；所述的进水口、出水口、排泥口分别与进水系统、排水系统、排泥系统连接。
本发明将普通序批式活性污泥反应器用隔板分为上下两个部分，其运行工序包括进水、缺氧搅拌、沉淀、好氧曝气、二次搅拌、曝气吹脱、二次沉淀、出水八个阶段。具体如下：
进水阶段：原水从进水口进入，启动搅拌装置搅拌，混合液充分混合，原水中大量的有机碳被活性污泥吸附转化为胞内聚合物PHB(内碳源)，进水段进水量由液位计控制，时间约为20-30min。进水段结束后反应器混合液污泥浓度约为5000mg/L。
搅拌阶段：进水完毕后，进入搅拌阶段，内碳源继续得到储存，搅拌时间为30min。
沉淀阶段：搅拌后进行混合液沉淀，使泥水得到分离，部分污泥经沉淀压实进入下半池，此部分污泥中储存的内碳源也同时进入下半池得到储存。沉淀时间为30min，沉淀后处于上半池的混合液污泥浓度约为3000mg/L。
曝气阶段：隔板上方的曝气头对上半池的混合液进行曝气，由于隔板的阻挡，进水与搅拌过程中储存于下半池混合液中的内碳源未被消耗，同时控制曝气量为1m3/h，对应的溶解氧约为1mg/L-2mg/L，使上半池混合液发生同步硝化反硝化，使总氮得到部分去除。
二次搅拌阶段：再次启动搅拌桨，使上下半池混合液通过隔板通孔进行充分混合，利用隔板下方污泥中储存的内碳源进行反硝化，二次搅拌时间为40min，使总氮得到进一步去除。
曝气吹脱阶段：边搅拌边进行曝气吹脱，曝气量为1m3/h，曝气时间为15min。
二次沉淀：使混合液泥水分离，沉淀时间为30min。
出水：通过出水口将处理后水排出，出水也由液位计控制。
试验结果如下：
(1)本试验原水为人工配置生活污水，化学需氧量浓度(COD)在400-600mg/L之间，采用本发明的工艺，其出水COD浓度小于20mg/L，去除率在95％左右。
(2)当进水NH3-N浓度在30-40mg/L时，经过反应，出水NH3-N浓度基本达到1mg/L以下。
(3)当进水总氮(TN)浓度在30-40mg/L时(进水TN完全由NH3-N提供)，曝气阶段末TN浓度基本在7mg/L左右，即同步硝化反硝化阶段TN去除率约为75％左右；出水TN浓度在基本达到5mg/L左右，TN去除率约为85％左右，即储碳过程提高了系统的脱氮效果。
Claims (5)
1、一种储碳型序批式活性污泥反应器，所述的反应器包括反应器主体，连接在反应器主体上的排泥系统、排水系统和进水系统；所述的反应器主体内设有与气泵相连的曝气装置和电机控制的搅拌装置，其特征在于所述的反应器主体内设置有通孔的隔板将反应器主体分隔成上半池和下半池，所述的搅拌装置包括分别设置于上半池和下半池的上搅拌浆和下搅拌浆，所述的曝气装置包括设在隔板上方的曝气头，所述的上半池上方设有带阀门的进水口，所述的上半池下方设有带阀门的出水口，所述的下半池底部设有带阀门的排泥口；所述的进水口与进水系统连接，所述的出水口与排水系统连接，所述的排泥口与排泥系统连接。
2、如权利要求1所述的储碳型序批式活性污泥反应器，其特征在于所述的上搅拌桨和下搅拌桨固定在同一转轴上。
3、如权利要求1所述的储碳型序批式活性污泥反应器，其特征在于所述的隔板上设有圆形通孔。
4、如权利要求1所述的储碳型序批式活性污泥反应器，其特征在于所述的反应器还设有控制系统，所述的进水口、出水口、排泥口分别设有电磁阀，所述的控制系统分别与进水口、出水口、排泥口各自的电磁阀以及气泵、搅拌装置的电机相连接。
5、一种应用如权利要求1所述的反应器处理含氮废水的工艺，其特征在于所述的方法按如下步骤进行：
(1)进水阶段：开启所述反应器的进水口，原水进入反应器，同时启动搅拌装置充分搅拌；
(2)搅拌阶段：进水完毕后，继续搅拌；
(3)沉淀阶段：关闭搅拌装置，进行混合液沉淀，使泥水得到分离，部分污泥经沉淀压实从隔板通孔进入下半池；
(4)曝气阶段：开启气泵启动曝气装置对上半池的混合液进行曝气，同时通过溶解氧控制曝气量，使上半池混合液发生同步硝化反硝化，使总氮得到部分去除；
(5)二次搅拌阶段：再次启动搅拌装置，使上下半池混合液通过隔板通孔进行充分混合，在缺氧状态下进行反硝化，使总氮得到进一步去除；
(6)曝气吹脱阶段：开启曝气装置和搅拌装置，边搅拌边进行曝气吹脱；
(7)二次沉淀：关闭曝气装置和搅拌装置，进行混合液沉淀，使混合液泥水分离；
(8)出水：通过出水口将处理后水排出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101013 Termination date: 20150530 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |