CN109912028B - 一种水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，该方法基于序批式生化系统，该序批式生化系统包括序批式生化器，该序批式生化器包括生化池体、进水机构、曝气机构和出水机构；生化池体内设有悬浮生物载体填料，该悬浮生物载体填料上有AOB菌生物膜及AMX菌生物膜；所述方法为周期式运行，每一周期按时间顺序包括进水滗水过程、缺氧曝气过程、脱氧过程、搅拌厌氧氨氧化过程、沉淀过程。本发明尤其适宜高氨氮工业废水或C/N值低的工业废水同步脱氮脱碳。
Description
技术领域
本发明属于污水生物脱氮处理技术领域，具体涉及一种水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法。
背景技术
自养脱氮方法利用氨氮氧化菌(又称好氧氨氧化菌，氨氧化细菌，AerobicAmmonia-Oxidizing Bacteria，AOB菌)将氨氮氧化为亚硝态氮，再利用厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation，Anammox菌，AMX菌)将亚硝态氮和污水中的氨氮转化为氮气，达到脱氮的目的。当前污水生物处理脱氮方法以生物异养脱氮方法为主。所谓异养脱氮就是利用氨氮氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidation bacteria，NOB)将污水中的氨氮氧化为硝酸盐，然后反硝化菌(DNF)利用污水中的有机碳源，将硝酸盐还原为氮气，达到脱氮的目的。两者相比，自养脱氮因为是半短程硝化，所需曝气量相对小，节能；而异养脱氮是全程硝化，所需曝气量相对大，耗能；自养脱氮无需有机碳源，因为AMX菌所需碳源无机碳源可以满足。因此，污水中的大量有机碳源可以在厌氧环境下，由产甲烷菌作用产生甲烷，获得能源；自养脱氮比异养脱氮的生化处理过程要短，因此生化器容积小、产生的污染物少、即剩余污泥少、臭气也少；自养脱氮是同步短程硝化厌氧氨氧化过程，而异养脱氮是异步硝化反硝化过程。所以自养脱氮比异养脱氮效果好，氨氮去除率高。但目前并未有一种结合序批法的自养脱氮处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，所述方法基于序批式生化系统，该序批式生化系统包括序批式生化器，该序批式生化器包括生化池体、连通生化池体的进水机构、在生化池体内进行曝气的曝气机构和连通生化池体的出水机构；生化池体内设有悬浮生物载体填料，该悬浮生物载体填料上有AOB菌生物膜及AMX菌生物膜；悬浮生物载体填料的比表面积不低于500m2/m3，在生化池体内的填充体积比为40～50％；生化池体内还设有搅拌器；
所述方法在所述序批式生化器内周期式运行，每一周期按时间顺序包括第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段：
所述第一时段为进水滗水过程：废水经进水机构进入生化池体，并驱使生化池体内的上清液经出水机构排放，控制滗水比为30～40％；
所述第二时段为缺氧曝气过程：停止进水和出水；曝气机构对生化池体内的混合液进行缺氧曝气；缺氧曝气过程中，DO保持在0.6～0.9mg/L，利用悬浮生物载体填料上的AOB菌对污水中氨氮进行半短程硝化，产生亚硝态氮(NO2 --N)并保留一定量的氨氮(NH4 +-N)，同时降解水中残留有机物；达到NO2 --N：NH4 +-N为1.3～1.35:1时停止曝气；
所述第三时段为脱氧过程：停止曝气后，生化池体内混合液进入脱氧状态进行脱氧，达到DO≤0.2mg/L时结束；
所述第四时段为搅拌厌氧氨氧化过程：开启生化池体内搅拌器，使生化池体内混合液进行强烈错流交叉传质充分混合，利用悬浮生物载体填料上的AMX菌利用氨氮和亚硝态氮进行进行厌氧氨氧化同步自养脱氮，产生氮气逸出水面，达到脱氮目的；时间为40～50min；
所述第五时段为沉淀过程：关闭搅拌器，生化池体内混合液静止沉淀，进行泥水分离；随后进行下一周期的运行。
一实施例中：所述进水机构包括进水管和数字阀门，该进水管连通生化池体，该数字阀门设在进水管上。
一实施例中：所述曝气机构包括风机、引风管、气量调节阀、气体流量计和曝气器，该引风管铺设在生化池体底部并连通风机，引风管上设有所述气量调节阀、气体流量计及若干曝气器。
一实施例中：所述出水机构包括气封滗水器(例如为空气堰等)和出水管，该气封滗水器设在生化池体，该出水管连通气封滗水器。
一实施例中：所述生化池体还设有液位计。
一实施例中：所述生化池体还设有排泥泵；所述第五时段中，通过排泥泵排出生化池体底部的剩余污泥。
一实施例中：所述序批式生化系统还包括预处理池和调节池，该预处理池、调节池和所述序批式生化器依次设置。
一实施例中：所述方法还包括：废水进入预处理池进行预处理，除去废水中的大颗粒杂质；经预处理池处理后的水进入调节池存储，再用泵提升进入所述序批式生化器。
一实施例中：所述序批式生化系统还包括控制机构，该控制机构连接进水机构、曝气机构、出水机构。
需要说明的是，除有特别说明外，本发明所涉及的各个装置单一的处理过程为公知常识，本领域的技术人员根据上述的描述都可以利用上述装置完成这些处理过程。本发明的发明点在将各个装置组合使用，故而这些装置的具体操作步骤不做详细描述。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明是一种采用序批式生化器的污水生物膜厌氧氨氧化的同步生化处理方法，适宜高氨氮工业废水或C/N值低的工业废水同步脱氮脱碳，结合序批式处理与自养脱氮方法的优势，具有占地面积小，处理设备少，造价和运行费用低，便于操作和维护管理，以及节能环保，生化处理过程短效率高，脱氮效果好，氨氮去除率高，出水水质好，运行稳定灵活的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法的工艺流程示意图。
图2为本发明的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法在序批式生化器内的工作机理及运行程序示意图。
附图标记：预处理池1；调节池2；序批式生化器3，数字阀门3.1、进水管3.2、生化池体3.3、气封滗水器3.4.1、出水管3.4.2、风机3.5.1、引风管3.5.2、气量调节阀3.5.3、气体流量计3.5.4、曝气器3.5.5、悬浮生物载体3.6、液位计3.7、搅拌器3.8、排泥泵3.9。
具体实施方式
下面通过实施例具体说明本发明的内容：
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横”、“竖”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图中的立体图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，所述方法在序批式生化系统内完成，请查阅图1和图2，该序批式生化系统包括依次设置的预处理池1、调节池2、序批式生化器3；
预处理池1的作用为除去废水中的悬浮物等大颗粒杂质，例如可以采用滤网、格栅等本领域常规形式；调节池2的作用为中间存储，经预处理池1处理后的水存储在调节池2，根据序批式生化器3的处理周期向序批式生化器3内调节供水，调节池2内可以设有搅拌器等使水均匀；
序批式生化器3包括：生化池体3.3、连通生化池体3.3的进水机构、在生化池体3.3内进行曝气的曝气机构和连通生化池体3.3的出水机构；其中，
生化池体3.3内设有悬浮生物载体填料3.6(也称悬浮填料、活性生物填料等，可从江苏裕隆环保有限公司等处购买得到)，该悬浮生物载体填料3.6上接种形成有AOB菌生物膜及AMX菌生物膜；生化池体3.3内还设有搅拌器3.8、液位计3.7和排泥泵3.9；
进水机构包括进水管3.2和数字阀门3.1，该进水管3.2连通生化池体3.3，该数字阀门3.1设在进水管3.2上；
曝气机构包括风机3.5.1、引风管3.5.2、气量调节阀3.5.3、气体流量计3.5.4和若干曝气器3.5.5，该引风管3.5.2铺设在生化池体3.3底部并连通风机3.5.1，引风管3.5.2上设有气量调节阀3.5.3、气体流量计3.5.4及若干均匀设置的曝气器3.5.5；
出水机构包括气封滗水器3.4.1和出水管3.4.2，该气封滗水器3.4.1设在生化池体3.3，该出水管3.4.2连通气封滗水器3.4.1；
本实施例中，序批式生化系统还包括控制机构，例如为PLC等，分别连接并控制数字阀门3.1、气封滗水器3.4.1、风机3.5.1、气量调节阀3.5.3、气体流量计3.5.1、搅拌器3.8、液位计3.7、排泥泵3.9等。
本实施例的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法的工艺流程如下：
如图1所示，废水首先进入预处理池1进行预处理，除去废水中的悬浮物等大颗粒杂质；然后进入调节池2存储，再用泵提升进入序批式生化器3进行同步短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮过程运行，实现出水水质达标排放。序批式生化器3的运行过程是水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法的核心技术，具体工作机理及其运行程序如下：
水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法是在一个序批式生化器3内完成的按照一定时段顺序进行的，能自动水质调控的同步半短程硝化厌氧氨氧化的污水生化处理过程。即集进水滗水过程、缺氧曝气过程、脱氧过程、搅拌厌氧氨氧化过程、沉淀过程为一体的污水生化处理过程作为一个运行周期，其一个运行周期由五个时段构成，即：第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段，如图2所示。需要说明的是，为了清楚说明本发明的方法的工作机理和运行程序，图1和图2的序批式生化器3中根据不同时段仅示出部分运行中的相关设备，但该些设备均设在一个序批式生化器3内，只是根据不同时段运行的设备有所不同。
本实施例之中，以某氮肥厂产生含高氨氮废水为原水为例，处理前水质如下：NH4 +-N(氨氮)＝85～110mg/L，COD(化学需氧量)＝30～50mg/L，P(磷)＝1mg/L(投加)，出水水质要求：TN(总氮)≤8mg/L，NH4 +-N≤1.5mg/L。试验的各系统采用有机玻璃制作，序批式生化器3有效容积为1000L。悬浮生物载体填料3.6比表面积大于500m2/m3，接种已经挂好AOB菌生物膜及AMX菌生物膜的悬浮生物载体填料3.6至序批式生化器3内，在生化池体3.3内的填充体积比：45％。
第一时段为进水滗水过程：来自调节池2的含高氨氮废水经数字阀门3.1、进水管3.2进入生化池体3.3内，同时驱使生化池体3.3内上清液经气封滗水器3.4.1滗出生化池体经出水管3.4.2达标排放，控制滗水比(滗水比即滗水量与滗水前总水量的比例)为35％；运行时间1h；
第二时段为缺氧曝气过程：关闭数字阀门3.1和气封滗水器3.4.1；风机3.5.1开启，空气通过引风管3.5.2、气量调节阀3.5.3、气体流量计3.5.4和曝气器3.5.5，对生化池体3.3内的混合液进行缺氧曝气；缺氧曝气过程中，经电控PLC机构通过气量调节阀3.5.3调节风量和曝气时间，使DO(溶解氧)保持在0.6～0.9mg/L，利用悬浮生物载体填料3.6上的AOB菌对污水中氨氮进行半短程硝化，产生亚硝态氮(NO2 --N)并保留一定量的氨氮(NH4 +-N)，同时降解水中残留有机物；达到NO2 --N：NH4 +-N≈1.32:1时停止曝气，NO2 --N和NH4 +-N的量可分别采用智能亚硝态氮仪和智能氨氮仪检测，并反馈至PLC进行自动控制；
第三时段为脱氧过程：风机3.5.1关闭，生化池体3.3内停止缺氧曝气，生化池体3.3内混合液进入脱氧状态进行脱氧，时间0.5～1h，达到DO≤0.2mg/L时结束；
第四时段为搅拌厌氧氨氧化过程：开启生化池体3.3内搅拌器3.8，使生化池体3.3内混合液物料进行强烈错流交叉传质充分混合，悬浮生物载体填料3.6上的AMX菌利用氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化同步自养脱氮，产生氮气逸出水面，达到脱氮目的；时间约45min；
第五时段为沉淀过程：关闭搅拌器3.8，生化池体3.3内混合液静止沉淀，进行泥水分离，时间1h；同时用很短时间通过排泥泵3.9排出生化池体3.3底部的剩余污泥；接着进行重复下一个周期运行。运行数个周期至稳定后，实现上清液的出水水质达标排放。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (8)
1.一种水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述方法基于序批式生化系统，该序批式生化系统包括序批式生化器，该序批式生化器包括生化池体、连通生化池体的进水机构、在生化池体内进行曝气的曝气机构和连通生化池体的出水机构；生化池体内设有悬浮生物载体填料，该悬浮生物载体填料上有AOB菌生物膜及AMX菌生物膜；悬浮生物载体填料的比表面积不低于500m2/m3，在生化池体内的填充体积比为40～50％；生化池体内还设有搅拌器；所述曝气机构包括风机、引风管、气量调节阀、气体流量计和曝气器，该引风管铺设在生化池体底部并连通风机，引风管上设有所述气量调节阀、气体流量计及若干曝气器；
所述方法在所述序批式生化器内周期式运行，每一周期按时间顺序包括第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段：
所述第一时段为进水滗水过程：废水经进水机构进入生化池体，并驱使生化池体内上清液经出水机构排放，控制滗水比为30～40％；
所述第二时段为缺氧曝气过程：停止进水和出水；曝气机构对生化池体内的混合液进行缺氧曝气；缺氧曝气过程中，DO保持在0.6～0.9mg/L，利用悬浮生物载体填料上的AOB菌对污水中氨氮进行半短程硝化，产生亚硝态氮并保留一定量的氨氮，同时降解水中残留有机物；达到NO2 --N：NH4 +-N为1.3～1.35:1时停止曝气；
所述第三时段为脱氧过程：停止曝气后，生化池体内混合液进入脱氧状态进行脱氧，达到DO≤0.2mg/L时结束；
所述第四时段为搅拌厌氧氨氧化过程：开启生化池体内搅拌器，使生化池体内混合液充分混合，利用悬浮生物载体填料上的AMX菌利用氨氮和亚硝态氮进行进行厌氧氨氧化同步自养脱氮，产生氮气逸出水面，达到脱氮目的；时间为40～50min；
所述第五时段为沉淀过程：关闭搅拌器，生化池体内混合液静止沉淀，进行泥水分离；随后进行下一周期的运行。
2.根据权利要求1所述的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述进水机构包括进水管和数字阀门，该进水管连通生化池体，该数字阀门设在进水管上。
3.根据权利要求1所述的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述出水机构包括气封滗水器和出水管，该气封滗水器设在生化池体，该出水管连通气封滗水器。
4.根据权利要求1所述的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述生化池体还设有液位计。
5.根据权利要求1所述的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述生化池体还设有排泥泵；所述第五时段中，通过排泥泵排出生化池体底部的剩余污泥。
6.根据权利要求1所述的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述序批式生化系统还包括预处理池和调节池，该预处理池、调节池和所述序批式生化器依次设置。
7.根据权利要求6所述的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述方法还包括：废水进入预处理池进行预处理，除去废水中的大颗粒杂质；经预处理池处理后的水进入调节池存储，再用泵提升进入所述序批式生化器。
8.根据权利要求1所述的水质调控的序批式生化器同步自养脱氮方法，其特征在于：所述序批式生化系统还包括控制机构，该控制机构连接进水机构、曝气机构、出水机构。
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