CN104045158B - 一种强化污水全程自养脱氮反应器及方法 - Google Patents
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Abstract
一种强化污水全程自养脱氮反应器及方法，属于环境保护和污水处理技术领域，反应器主要包括反应池以及设于反应池内的微孔曝气器、导流筒和膜组件，微孔曝气器设于导流筒正下方，产生微气泡用于形成气提作用和控制膜污染，导流筒设于反应池中央位置，膜组件设于导流筒内部，通过颗粒活性炭投加和水力筛选方式快速完成内部功能微生物的培养和富集，微生物一方面通过形成颗粒型生物膜得以固定化，另一方面借助膜组件的高效截留作用以悬浮态形式得以富集，在气提作用下所有微生物随污水在导流筒内外做上下循环运动；本发明能大幅度提高全程自养脱氮生物量和反应活性，同时保证较高的出水水质。
Description
技术领域
本发明属于环境保护和污水处理技术领域，特别涉及一种强化污水全程自养脱氮反应器及方法。
背景技术
可持续发展和碳减排一直是环境保护和污水处理技术领域的重要发展目标和趋势。传统基于硝化-反硝化原理的脱氮技术不仅在好氧硝化阶段需要消耗大量电能用于曝气充氧，而且需要足够有机碳源用以反硝化过程，存在高能耗、高占地、高排碳等弊端。此外，由于目前污水有机碳源不足的现象较为普遍，尤其对于经过浓缩预处理的污水，传统脱氮技术应用受到极大限制。
全程自养脱氮(CompletelyAutotrophicNitrogenremovalOverNitrite,CANON)被认为是目前最经济有效的新型脱氮技术，它在同一反应器内实现了氨氮亚硝化和厌氧氨氧化的原位耦合，不仅节省了60％左右的曝气能耗，而且无需有机碳源参与。然而，该技术在实际应用中却存在着功能菌群富集困难、氨氮去除负荷低等难题，尤其是对于低温、低氨氮废水。因此，如何提高反应器内氨氧化菌(亚硝化)和厌氧氨氧化菌的生物量及反应活性对保障全程自养脱氮过程顺利进行具有重要的现实和科学意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种强化污水全程自养脱氮反应器及方法，解决了污水全程自养脱氮功能菌群富集困难、脱氮效率低等问题，同时能够有效去除污水中的有机物和悬浮物，保证了较高的出水水质，简化工艺流程。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种强化污水全程自养脱氮反应器，包括反应池10以及设于反应池10内的微孔曝气器5、导流筒8和膜组件9，所述反应池10顶部设有排气口11，底部设有进水口和进气口，所述膜组件9为中空纤维膜组件，膜组件9的顶部与所有膜丝内腔相通。
所述反应池10的进水口经管道连接有进水池1和进水泵2，所述微孔曝气器5经管道连接有气泵3和流量控制器4，所述膜组件9经管道连接有出水泵12和出水池13。
所述反应池10由有机玻璃制成，上部为圆柱体，底部为锥形结构，高径比为3-6。
所述导流筒8为中空筒状结构，纵向设于反应池10中央位置，所述微孔曝气器5设于导流筒8正下方，所述膜组件9设于导流筒8内部中央位置。
所述导流筒8与反应池10的内径比为0.7-0.9，占整个反应池10高度的70-80％；所述膜组件9横向长度占导流筒内径的30-50％。
所述膜组件9为PVDF中空纤维膜组件。
本发明还提供了基于所述反应器的一种强化污水全程自养脱氮方法，包括以下步骤：
步骤一，进水池1中的原污水在进水泵2作用下进入到反应池10，处理后经膜组件9和出水泵12进入到出水池13；
步骤二，空气经气泵3和流量控制器4进入微孔曝气器5进行曝气，用于供氧以及产生微气泡6以在导流筒8内形成气提作用并控制膜组件9污染，最后通过排气口11排出，同时通过调节流量控制器4将溶解氧控制在0.2-0.5mg/L；
步骤三，将普通活性污泥接种到反应池10内，使得污泥浓度维持在6-8g/L；
步骤四，将颗粒活性炭按照80-150g/L的量投入到反应池10内，并通过水力筛选方式快速完成内部功能微生物的培养和富集，微生物一方面通过形成颗粒型生物膜7得以固定化，另一方面借助膜组件9的高效截留作用以悬浮态形式得以富集，同时在气提作用下所有微生物随污水在导流筒8内外做上下循环运动。
所述功能微生物是氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，所述颗粒型生物膜7包括微生物自固定化形成的颗粒污泥和以活性炭颗粒为载体所形成的生物膜。
与现有技术相比，本发明主要用于解决污水全程自养脱氮功能菌群富集困难、脱氮效率低等难题；本发明在同一反应器内实现了基于颗粒型生物膜的微生物固定化和基于膜截留的悬浮态菌群富集两种技术的耦合，能大幅度提高全程自养脱氮的生物量和反应活性；本发明所述反应器及方法不仅能有效去除氨氮，还会对污水中的有机物和悬浮物有较好的去除作用，能保证较高的出水水质，可作为废水处理工艺中的深度处理单元，能简化整个工艺流程。
附图说明
图1为本发明实施例的一种强化污水全程自养脱氮反应器的结构示意图。
图2为本发明实施例的一种强化污水全程自养脱氮方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
为解决现有技术中存在的功能菌群富集困难、氨氮去除负荷低等难题，本发明提供一种强化污水全程自养脱氮反应器及方法，在同一反应器内实现基于颗粒型生物膜的微生物固定化和基于膜截留的悬浮态菌群富集两种技术的耦合，能提高生物量和及其反应活性，有效去除污水中的氨氮、有机物和悬浮物等。
如图1所示，在本发明实施例中，一种强化污水全程自养脱氮反应器，主要包括反应池10以及设于反应池内的微孔曝气器5、导流筒8和膜组件9。反应池10由有机玻璃制成，上部为圆柱体，底部为锥形结构，高径比范围3-6，本实施例中选择高径比为5。导流筒8为两端开口的中空圆柱结构，纵向设于反应池10中央位置与反应池10同轴，且与反应池10的内径比范围0.7-0.9，占整个反应池10高度的70％-80％，本实施例中选择导流筒8与反应池10的内径比为0.8，占整个反应池10高度的72％。微孔曝气器5设于导流筒8正下方，用以产生微气泡6，提高反应效率。膜组件9设于导流筒8内部中央位置，且其横向长度占导流筒8内径的30％-50％，本实施例中选择膜组件9占导流筒8内径的45％，膜组件9为PVDF中空纤维膜组件，其顶部与所有膜丝内腔相通，并通过管道连接出水泵12和出水池13。反应池10顶部设有排气口11，底部设有进水口和进气口，进水口经管道连接有进水池1和进水泵2。微孔曝气器5作为进气口，经管道连接有气泵3和流量控制器4。
如图2所示，在本发明实施例中，一种强化污水全程自养脱氮方法，包括以下步骤：
步骤一，进水池1中的原污水借助进水泵2从反应池10进水口泵入，处理后经膜组件9和出水泵12进入出水池13。实验所用原污水采用模拟的无碳源低氨氮浓度污水，其中，氨氮为50-100mg/L；反应器内pH为7.0-8.0，温度为15-17℃。
步骤二，空气经气泵3、流量控制器4和微孔曝气器5从反应池10进气口泵入，除供氧外，还用于在导流筒8内形成气提作用和控制膜组件9污染，最后通过排气口11排出。同时通过调节流量控制器将溶解氧控制在0.2-0.5mg/L。
步骤三和步骤四，在启动期，将普通活性污泥接种到反应池10内，使得最终污泥浓度维持在6-8g/L；同时加入30×60目活性炭，其投加量为100g/L。通过水力筛选方式快速完成颗粒型亚硝化-厌氧氨氧化生物膜的培养和悬浮态功能菌群的富集。微生物一方面通过形成颗粒型生物膜7得以固定化，另一方面借助膜组件9的高效截留作用以悬浮态形式得以富集。同时在气提作用下所有微生物随污水在导流筒8内外做上下循环流动。水力停留时间从开始的24-27h逐步缩短到3-5h。整个启动可划分为3-5个阶段，通过定期检测进出水总氮浓度，确保每次调整水力停留时间前反应器的总氮去除率都能稳定在70-80％左右。每一阶段末期，取出活性炭和污泥样品，通过显微观察和粒径分布测定监测反应器内颗粒型亚硝化-厌氧氨氧化生物膜培养富集情况，具体包括微生物自固定化形成的颗粒污泥和以活性炭颗粒为载体所形成的生物膜两类。最后通过高通量测序、FISH等分子生物学方法对形成的颗粒型生物膜及悬浮态富集污泥中的功能微生物如氨氧化菌和厌氧氨氧化菌等的分布情况进行表征，当反应器内亚硝化-厌氧氨氧化功能菌群丰度达到75-80％以上时，说明反应器的启动期顺利完成。
为了保证反应器长期高效稳定运行，首先需要对溶解氧、pH和温度进行连续控制；其次通过调节污泥的排放量，维持30-40天的污泥龄；最后监测膜组件跨膜压差的变化情况，当其达到0.05-0.07MPa时，可以对其进行化学清洗。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在上述原理的基础上，还可以对本发明所述反应器及方法做出若干改变和改进，这些改变和改进也应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于，包括反应池(10)以及设于反应池(10)内的微孔曝气器(5)、导流筒(8)和膜组件(9)，所述反应池(10)顶部设有排气口(11)，底部设有进水口和进气口，所述膜组件(9)为中空纤维膜组件，膜组件(9)的顶部与所有膜丝内腔相通；所述导流筒(8)为中空筒状结构，纵向设于反应池(10)中央位置，所述微孔曝气器(5)设于导流筒(8)正下方，所述膜组件(9)设于导流筒(8)内部中央位置；所述导流筒(8)与反应池(10)的内径比为0.7-0.9，占整个反应池(10)高度的70-80％；所述膜组件(9)横向长度占导流筒内径的30-50％。
2.根据权利要求1所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于，所述反应池(10)的进水口经管道连接有进水池(1)和进水泵(2)，所述微孔曝气器(5)经管道连接有气泵(3)和流量控制器(4)，所述膜组件(9)经管道连接有出水泵(12)和出水池(13)。
3.根据权利要求1所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于，所述反应池(10)由有机玻璃制成，上部为圆柱体，底部为锥形结构，高径比为3-6。
4.根据权利要求1所述的强化污水全程自养脱氮反应器，其特征在于，所述膜组件(9)为PVDF中空纤维膜组件。
5.基于权利要求1所述反应器的一种强化污水全程自养脱氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，进水池(1)中的原污水在进水泵(2)作用下进入到反应池(10)，处理后经膜组件(9)和出水泵(12)进入到出水池(13)；
步骤二，空气经气泵(3)和流量控制器(4)进入微孔曝气器(5)进行曝气，用于供氧以及产生微气泡(6)以在导流筒(8)内形成气提作用并控制膜组件(9)污染，最后通过排气口(11)排出，同时通过调节流量控制器(4)将溶解氧控制在0.2-0.5mg/L；
步骤三，将普通活性污泥接种到反应池(10)内，使得污泥浓度维持在6-8g/L；
步骤四，将颗粒活性炭按照80-150g/L的量投入到反应池(10)内，并通过水力筛选方式快速完成内部功能微生物的培养和富集，微生物一方面通过形成颗粒型生物膜(7)得以固定化，另一方面借助膜组件(9)的高效截留作用以悬浮态形式得以富集，同时在气提作用下所有微生物随污水在导流筒(8)内外做上下循环运动：所述功能微生物是氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，所述颗粒型生物膜(7)包括这两种微生物自固定化形成的颗粒污泥和以活性炭颗粒为载体所形成的生物膜。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101054236A (zh) * | 2007-05-28 | 2007-10-17 | 北京市环境保护科学研究院 | 亚硝化－厌氧氨氧化单级生物脱氮方法 |
| CN102775027A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-11-14 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 颗粒污泥一体化自养脱氮的装置及其运行方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN102775027A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-11-14 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 颗粒污泥一体化自养脱氮的装置及其运行方法 |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |