CN108715481B - 一种asbr-sbr-asbr联合反应装置 - Google Patents

一种asbr-sbr-asbr联合反应装置 Download PDF

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Abstract

一种ASBR‑SBR‑ASBR联合反应装置，属于污水生物处理技术领域，可解决现有氨氮去除过程不易单独调控、反应时间长、抗负荷能力差、硝酸盐容易积累、耗能高、微氧曝气条件下泥水难以混合完全、DO难以稳定调控、产出物不稳定以及反应器自动化程度不高的问题，包括在线控制器、分流器、曝气泵、储水箱、A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器，A段与C段设有气体收集装置；机械转动轴在转动时带动池底的微孔曝气管一同旋转，可提高对氧气的利用率，使泥水混合更加充分，减少反应时间，节约反应器运行成本，为下一步的厌氧氨氧化反应奠定基础。该装置实现了对反应器的自动化监控，使反应器内各项参数保持稳定。

Description

一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种含有机物与氨氮废水的控制技术，适用于含高有机物、低碳源、高氨氮废水的吸附及半短程硝化过程控制的ASBR-SBR-ASBR联合反应装置。
背景技术
随着我国规模化畜禽养殖业的快速发展，规模化畜禽养殖场废水已是我国许多地区的主还要污染源。这类废水具有有机物含量高，氨氮含量高等特点。畜禽类废水如不能得到妥善的处理将会严重污染水体、土壤以及空气。畜禽废水的大量排放，也会对公众健康造成巨大威胁。传统的生物脱氮工艺对氨氮的去除率可达到70%~80%，如运行调试得当，氨氮去除率仍有较大的去除空间。
目前我国城镇污水处理厂普遍采用基于全程硝化反硝化的A2O、氧化沟、CANON 等工艺进行脱氮。以上工艺技术成熟，但存在能耗高、需有机碳源、污泥产量大等不足之处。厌氧氨氧化处理工艺，比如ASBR工艺，与传统脱氮技术相比，不需要外加有机碳源；不需要投加酸碱中和试剂，避免造成二次污染。由于SBR是序批式反应，具备好氧、厌氧、缺氧的-分隔阶段，空间上又具备完全混合阶段，因此适合短程硝化技术。
申请号为CN104609558的发明专利公开了一种短程硝化反硝化一体的ABR反应器，该反应器通过分隔的反应室进行氨氮和有机物的去除，存在氨氮去除过程不易单独调控、反应时间长、抗负荷能力差、硝酸盐容易积累、耗能高、微氧曝气条件下泥水难以混合完全、DO难以稳定调控、产出物不稳定以及反应器自动化程度不高等问题。
发明内容
本发明针对现有氨氮去除过程不易单独调控、反应时间长、抗负荷能力差、硝酸盐容易积累、耗能高、微氧曝气条件下泥水难以混合完全、DO难以稳定调控、产出物不稳定以及反应器自动化程度不高的问题，提供一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置。
本发明采用如下技术方案：
一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，包括在线控制器、分流器、曝气泵、储水箱、密闭结构的A段厌氧序批式反应器（A段ASBR反应器）、非密结构的B段微氧序批式反应器（B段SBR反应器）和密闭结构的C段厌氧序批式反应器（C段ASBR反应器）；A段ASBR反应器的出水口通过分流器后分别与B段SBR反应器的进水口以及储水箱的进水口连接，B段SBR反应器和储水箱的出水口分别与C段ASBR反应器的进水口连接；
A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的顶部分别依次设有气体干燥器、集气装置和气量表；
B段SBR反应器的内部设有密封隔板、搅拌器、曝气进气管、微孔曝气管和密封气室和密封旋转接头，密封隔板位于B段SBR反应器的底部，搅拌器的旋转轴底端与密封隔板固定连接，密封气室位于密封隔板下端，密封旋转接头的顶部与密封气室的内部相通连接，微孔曝气管与密封气室相通连接，曝气进气管的一端外接曝气泵，另一端通过密封旋转接头与密封气室连接，曝气进气管与曝气泵之间设有气体流量计；
A段ASBR反应器的进水口处、分流器和B段SBR反应器之间以及储水箱和C段ASBR反应器之间分别设有进水泵；
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器内分别设有温度传感器、DO测定探头和pH测定探头；
温度传感器、气体流量计、DO测定探头、pH测定探头、分流器、进水泵分别与在线控制器连接，在线控制器与电脑连接。
A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的中心位置设有搅拌器。
B段SBR反应器的搅拌器上设有旋转搅拌叶片。
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的侧壁分别设有取样口。
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的底部分别设有排泥斗。
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的侧壁均为双层的夹层结构，夹层中设有加热保温装置。
A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的高径比为1.8。
B段SBR反应器的高径比为2.5。
本发明的有益效果如下：
本发明的A段采用高负荷有机污泥，负荷率达到2kg•（m³•d）-1，对水中有机物在15min左右进行吸附去除以进行下一段反应，即排水2/5至储水箱，排水3/5至B段反应器。B段为微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置，由于将微孔曝气管与机械搅拌装置相组合，曝气管从反应装置底部进入，通过一个密封旋转接头与气室相连接，空气通过密封旋转接头进入气室和曝气管之中，可以实现曝气管在曝气的同时承担旋转搅拌作用。机械转动轴在转动时带动池底的微孔曝气管一同旋转，可提高对氧气的利用率，使泥水混合更加充分，减少反应时间，节约反应器运行成本，为下一步的厌氧氨氧化反应奠定基础。
由于三段反应器壁采用双层结构，夹层之中填充液体，在液体之中插入加热电丝，以确保三段反应装置处于恒温状态下。由于通过在线控制器对反应装置中的温度、DO和pH值同时进行实时监测并将测得的参数上传到电脑中，实现了对反应器的自动化监控，使反应器内各项参数保持稳定。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中：1-电脑；2-在线控制器；3-搅拌器；4-进水口；5-气体干燥器；6-夹层；7-气量表；8-集气装置；9-气体流量计；10-曝气进气管；11-微孔曝气管；12-排泥斗；13-密封气室；14-曝气泵；15-密封旋转接头；16-温度传感器；17-DO测定探头；18-pH测定探头；19-取样口；20-分流器；21-进水泵；22-储水箱。
具体实施方式
结合附图，对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，包括在线控制器2、分流器20、曝气泵14、储水箱22、密闭结构的A段厌氧序批式反应器（A段ASBR反应器）、非密结构的B段微氧序批式反应器（B段SBR反应器）和密闭结构的C段厌氧序批式反应器（C段ASBR反应器）；A段ASBR反应器的出水口通过分流器20后分别与B段SBR反应器的进水口以及储水箱22的进水口连接，B段SBR反应器和储水箱22的出水口分别与C段ASBR反应器的进水口连接；
A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的顶部分别依次设有气体干燥器5、集气装置8和气量表7；
B段SBR反应器的内部设有密封隔板、搅拌器3、曝气进气管10、微孔曝气管11和密封气室13和密封旋转接头15，密封隔板位于B段SBR反应器的底部，搅拌器3的旋转轴底端与密封隔板固定连接，密封气室13位于密封隔板下端，密封旋转接头15的顶部与密封气室13的内部相通连接，微孔曝气管11与密封气室13相通连接，曝气进气管10的一端外接曝气泵14，另一端通过密封旋转接头15与密封气室13连接，曝气进气管10与曝气泵14之间设有气体流量计9；
A段ASBR反应器的进水口处、分流器20和B段SBR反应器之间以及储水箱22和C段ASBR反应器之间分别设有进水泵21；
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器内分别设有温度传感器16、DO测定探头17和pH测定探头18；
温度传感器16、气体流量计9、DO测定探头17、pH测定探头18、分流器20、进水泵21分别与在线控制器2连接，在线控制器2与电脑连接。
A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的中心位置设有搅拌器3。
B段SBR反应器的搅拌器3上设有旋转搅拌叶片。
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的侧壁分别设有取样口19。
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的底部分别设有排泥斗12。
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的侧壁均为双层的夹层结构，夹层中设有加热保温装置。
三段反应装置均为圆柱形结构，A段ASBR反应器与C段ASBR反应器的高径比均为1.8，B段SBR反应器的高径比为2.5。反应器均为双层结构，夹层中间充有液体，在夹层中设有加热电丝，在反应器内设有温度传感器16，以保证反应器内温度处于恒温状态下。
在B段SBR反应器顶部设一顶盖，顶盖为非密封结构，反应器内液体与空气接触，可补充反应器内DO值，A段ASBR反应器与C段ASBR反应器为密闭结构，以确保其厌氧环境。A段ASBR反应器的排水口与分流器20连接，分流器20与B段SBR反应器及储水箱22连接，分流器20排水2/5至储水箱22，排水3/5至B段SBR反应器。C段ASBR反应器的进水口通过进水管道与B段SBR反应器及储水箱22相连接。在三段反应器外壁等距离设置两个取样口19，用于水质取样及检测。在三段反应器底部设置一排泥斗12，用于排除多余污泥。在A段ASBR反应器和C段ASBR反应器中心位置设置搅拌器3，用于促进反应。B段SBR反应器中部设置一辅助旋转搅拌叶片，旋转轴下端与密封隔板相连接固定，以保证微孔曝气管11可随旋转轴转动。密封隔板下为密封气室，使得曝气气体只能进入微孔曝气管11，密封气室距离反应器底部距离大于5cm。微孔曝气管11与密封气室13相通。密封气室13下部与密封旋转接头15相通。密封旋转接头15下部与曝气进气管10相连接。曝气进气管10外接曝气泵14，以保证在曝气进气管10转动的同时可进行曝气。曝气泵14上设气体流量计9以调控和检测曝气量的大小。温度传感器16、DO测定探头17、pH测定探头18与在线控制器2连接。在线控制器2与电脑连接，实现对温度、DO、pH值的实时监控。其中A段ASBR反应器与B段SBR反应器温度控制为（31±1）℃，C段ASBR反应器温度控制为（35±1）℃。
进水泵21将进水口4污水注入A段ASBR反应器。气体干燥器5将A段ASBR反应器产生的气体进行干燥后排入集气装置8，气量表7测定集气装置8中气体体积。
本发明的反应装置壁采用双层结构，夹层之中填充液体，液体中插入加热电丝，以确保在反应器内的温度处于恒温状态。
本发明采用聚乙烯ECOPOLYMER管式曝气器。该微孔曝气装置具有良好的化学稳定性，耐酸碱，机械强度高，抗冲击能力强，能够承受风机频繁启用产生的水击作用。同时，其布气层表面经过专门静电处理，光滑且不易被微生物附着，曝气器孔口不易被堵塞，可减少对曝气设备的维修费用，使用寿命长。ECOPOLYMER管式曝气器在支承管和布气层之间具有独有气流分布层，既保证了沿曝气器长度方向重新均匀分配空气流量，又降低了空气阻力损失及阻力损失的增长速度，可降低曝气泵能耗。曝气器设于反应装置底部5-10cm处。
当A段ASBR反应器进水完成后，控制其温度为（31±1）℃，pH为7.40-7.80，并投加适量的亚硫酸钠以去除污水中多余的溶解氧，并开启机械搅拌器对水中的有机物在15min左右进行吸附，使其出水COD去除率达到90%以上。出水进入分流器，分流器排水2/5至储水箱，排水3/5至B段SBR反应器。并调节储水箱中的水pH为8.10并加入适量的亚硫酸钠以去除污水中多余的溶解氧。随后A段ASBR反应器进行对有机物的降解，对其产生的气体进行收集与检测。
B段SBR反应器控制DO浓度为2.5mg/L左右，以进行氨氧化细菌的进一步富集，随后降低DO浓度为0.5mg/L左右以实现AOB与NOB的分选从而实现B段SBR反应器的启动。当B段SBR反应器进水完成后，调节pH值为7.8-8.30，控制其温度为（28±1）℃，同时开启曝气泵和机械旋转泵，使旋转轴在转动时带动池底处于曝气状态下微孔曝气管一同旋转，使气泡均匀分布于反应器内，使泥水混合更加充分。在旋转曝气的同时通过DO测定仪对反应装置中的DO进行实时监测，同时控制曝气量为使反应器内DO处于0.5mg/L以上的最低值，以保证对氧气的利用率，并保证在DO浓度低于0.5mg/L时曝气泵电源接通进行曝气，当DO浓度高于1.0mg/L时电源自动切断，以保证半短程硝化能够高效进行。反应时长为3.0-3.5h。对反应装置中的温度与pH值同时进行实时监测，实现了对反应装置的自动化控制。当pH值的一阶导数由正变为负时，对水中氨氮进行测定，并排水至C段ASBR反应器。
对B段SBR反应器的废水加入适量的亚硫酸钠以去除污水中多余的溶解氧并调节pH值为8.10，温度调节为（35±1）℃。B段SBR反应器排入的废水与储水箱中的废水以1.5：1的比例注入进行厌氧氨氧化反应，并对其产生的气体进行收集与检测。其出水氨氮与亚硝态浓度小于0.5mg/L。

Claims (8)

1.一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：包括在线控制器（2）、分流器（20）、曝气泵（14）、储水箱（22）、密闭结构的A段ASBR反应器、非密闭结构的B段SBR反应器和密闭结构的C段ASBR反应器；A段ASBR反应器的出水口通过分流器（20）后分别与B段SBR反应器的进水口以及储水箱（22）的进水口连接，B段SBR反应器和储水箱（22）的出水口分别与C段ASBR反应器的进水口连接；
A段ASBR反应器采用高负荷有机污泥，负荷率达到2kg•（m³•d）-1，对水中有机物在15min进行吸附去除以进行下一段反应，即排水2/5至储水箱（22），排水3/5至B段SBR反应器，B段SBR反应器为微孔曝气与机械搅拌相结合的半短程硝化SBR反应装置；
A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的顶部分别依次设有气体干燥器（5）、集气装置（8）和气量表（7）；
B段SBR反应器的内部设有密封隔板、搅拌器（3）、曝气进气管（10）、微孔曝气管（11）和密封气室（13）和密封旋转接头（15），密封隔板位于B段SBR反应器的底部，搅拌器（3）的旋转轴底端与密封隔板固定连接，密封气室（13）位于密封隔板下端，密封旋转接头（15）的顶部与密封气室（13）的内部相通连接，微孔曝气管（11）与密封气室（13）相通连接，曝气进气管（10）的一端外接曝气泵（14），另一端通过密封旋转接头（15）与密封气室（13）连接，曝气进气管（10）与曝气泵（14）之间设有气体流量计（9）；
A段ASBR反应器的进水口处、分流器（20）和B段SBR反应器之间以及储水箱（22）和C段ASBR反应器之间分别设有进水泵（21）；
A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器内分别设有温度传感器（16）、DO测定探头（17）和pH测定探头（18）；
温度传感器（16）、气体流量计（9）、DO测定探头（17）、pH测定探头（18）、分流器（20）、进水泵（21）分别与在线控制器（2）连接，在线控制器（2）与电脑连接。
2.根据权利要求1所述的一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：所述A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的中心位置设有搅拌器（3）。
3.根据权利要求1所述的一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：所述B段SBR反应器的搅拌器（3）上设有旋转搅拌叶片。
4.根据权利要求1所述的一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的侧壁分别设有取样口（19）。
5.根据权利要求1所述的一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：所述A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的底部分别设有排泥斗（12）。
6.根据权利要求1所述的一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：所述A段ASBR反应器、B段SBR反应器和C段ASBR反应器的侧壁均为双层的夹层结构，夹层中设有加热保温装置。
7.根据权利要求1所述的一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：所述A段ASBR反应器和C段ASBR反应器的高径比为1.8。
8.根据权利要求1所述的一种ASBR-SBR-ASBR联合反应装置，其特征在于：所述B段SBR反应器的高径比为2.5。
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