CN109912133B

CN109912133B - 一种通过调控溶解氧实现n2o减量和处理装置

Info

Publication number: CN109912133B
Application number: CN201910310524.3A
Authority: CN
Inventors: 张淼; 王一鑫; 於蒙
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2021-10-12
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: CN109912133A

Abstract

本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种通过调控溶解氧实现N₂O减量和处理装置。包括原水水箱、A2/O反应器、中间沉淀池、中间水箱、BCO反应器、出水水箱、抽气泵、N₂O催化分解罐；所述A2/O反应器由厌氧区、缺氧区、吹脱池和好氧区串联组成，所述BCO反应器包括生物接触氧化池、沉淀区；N₂O催化分解罐通过抽气泵分别连接于吹脱池顶部、好氧区顶部、生物接触氧化池顶部。本发明可调控总溶解氧的量比较N₂O的产生，来确定现实工艺参数、优化运行方案、预测运行中可能出现的问题及采取的防止措施。

Description

一种通过调控溶解氧实现N2O减量和处理装置

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种通过调控溶解氧实现N₂O减量和处理装置。

背景技术

在环境科学研究中，特别是在全球气候变化领域（Global Climate Change），N₂O通常被称为氧化亚氮，是一种温室气体（Greenhouse Gas），具有温室效应（GreenhouseEffect），加剧全球变暖（Global Warming），是《京都议定书》规定的6种温室气体之一。N₂O在大气中的存留时间长，并可输送到平流层，导致臭氧层破坏，引起臭氧空洞，使人类和其它生物暴露在太阳紫外线的辐射下，对人体皮肤、眼睛、免疫系统造成损害。

N₂0是一种在大气中具有较长生命周期的第三大温室气体，其影响占全球总温室气体影响的6%。1772年，Joseph Priestly在NO与铁或硫铁混合物进行还原反应时，发现了一种新物质N₂0的存在。而其存在于大气当中则是在1939年是发现的。然而，到了70年代，当大气科研工作者发现N₂0能通过土和水环境中的硝化反硝化作用释到大气中时，才对N₂0对环境的影响有了初步的了解，并认识到该气体存在于大气中可能会破坏臭氧层。并且，N₂0在通过沉降或者化学分解去除之前，其在大气环境中稳定存在的时间约为120年左右。同时，一分子N₂O对温室效应的影响为CO₂的300倍。基于N₂0的这两点性质以及其在大气中浓度不断增加的情况，使得N₂O是全球气候系统及臭氧层稳定的一个非常重要的因素。

污水处理中影响N₂0产生的因素很多C/N、DO、硝酸盐含量、PH、微生物菌群和菌种等，本装置就已其中的溶解氧为主要变量，实现N₂0的减排。

发明内容

本发明针对当前污水处理中N₂O排放的问题，提供一种通过调控溶解氧实现N₂O减量和处理装置，调控总溶解氧的量比较N₂O的产生，来确定现实工艺参数、优化运行方案、预测运行中可能出现的问题及采取的防止措施，为城镇污水处理厂的提标改造和优化运行给予理论基础和技术支持。

本发明的技术方案如下：

一种通过调控溶解氧实现N₂O减量和处理装置，其特征是，包括原水水箱、A2/O 反应器、中间沉淀池、中间水箱、BCO反应器、出水水箱、抽气泵、N₂O催化分解罐；所述A2/O反应器由厌氧区、缺氧区、吹脱池和好氧区串联组成，所述BCO反应器包括生物接触氧化池、沉淀区；所述原水水箱通过进水泵与厌氧区相连，所述好氧区与中间沉淀池相连；所述中间沉淀池的出水口与中间水箱相连，所述中间沉淀池底部通过污泥回流泵连接于厌氧区底部；所述中间水箱与生物接触氧化池相连，所述沉淀区与出水水箱相连，所述出水水箱通过硝化液回流泵与缺氧区相连；所述N₂O催化分解罐通过抽气泵分别连接于吹脱池顶部、好氧区顶部、生物接触氧化池顶部。

优选地，所述厌氧区、缺氧区内设有搅拌桨。

优选地，所述厌氧区、缺氧区、好氧区、生物接触氧化池内均设有DO传感器。

优选地，所述出水水箱内设有NO₃ ^--N传感器、NO₂ ^--N传感器。

优选地，所述抽气泵与N₂O催化分解罐之间连接有N₂O流量计。

优选地，所述抽气泵共同连接气相色谱仪，用于检测N₂O的排放。

优选地，该装置还设有鼓风机，所述鼓风机通过流量计Ⅰ、流量计Ⅱ与好氧区、生物接触氧化池底部设置的曝气头相连。

本发明的有益效果如下：

通过调控全程溶解氧的含量,改善脱氮楚磷性能,厌氧区溶解氧低于0.2mg/L，缺氧区溶解氧低于0.5mg/L时总N2O的排放放量最少，过长时间的曝气又会是的硝酸盐富集,增加N₂O的排放量。

1）可调控的溶解氧量，能在一定程度上优化反硝化除磷效率。

2）减少硝化反硝化过程温室气体N₂O的排放，为实际处理污水节能减排的运行提供参考。

3）缺氧段吹脱池与好氧段曝气池分开检测，更容易区分各个过程N₂O产生的量，在通过调节曝气量实现整个过程的溶氧量的变化。

4）检测更方便可控，结构更灵活，操作简单，维护管理方便。

附图说明

图1为本发明装置的示意图；

图中：1-原水水箱；2-A²/O 反应器；3-中间沉淀池；4-中间水箱；5-BCO反应器；6-出水水箱；7-进水泵；8-中间水箱进水泵；9-厌氧区；10-缺氧区；11-好氧区；12-生物接触氧化池；13-沉淀区；14-搅拌桨；15-DO传感器；16-吹脱池；17-抽气泵；18-NO₃ ^--N传感器；19-NO₂ ^--N传感器；20-鼓风机；21-流量计Ⅰ；22-硝化液回流泵；23-污泥回流泵；24-曝气头；25-流量计Ⅱ；26-N₂O流量计；27-N₂O催化分解罐。

具体实施方式

如图1所示，一种通过调控溶解氧实现N₂O减量和处理装置，在反应装置各个阶段均放置DO传感器；于A2/O装置进行厌氧缺氧反应；通过气体流量计、气相色谱仪检测N₂O的释放情况；再经好氧与BCO处理后进行沉淀，分别取得上清液和沉淀污泥，上清液进入出水水箱，沉淀污泥定期排放。采用全程DO传感器，结合末端NO₃ ^--N传感器、NO₂ ^--N传感器掌握反应过程中N₂O的排放规律。

原水水箱1通过进水泵7，将混合液打入A2/O反应器2，当缺氧反应接触后先引入吹脱池16，吹脱池16连有抽气泵17,反应过程通过DO传感器15对反应全程进行监测，生物接触氧化池12中的沉淀区13连接出水水箱6再经硝化液回流泵22打回A2/O反应器2中的缺氧区10。

A2/O反应器2由厌氧区9、缺氧区10、吹脱池16和好氧区11串联组成。

A2/O反应器2由厌氧区9、缺氧区10都设有搅拌桨14、DO传感器15，反硝化液在好氧区11经曝气头24曝气后流入中间沉淀池3，同时可在吹脱池16和好氧区11设置抽气泵17用气相色谱仪检测N₂O的排放，最后通入金属催化罐将N₂O转换成N₂排放。

中间沉淀池3的污泥通过污泥回流泵22连接至厌氧区9底部，出水进入中间水箱4，通过中间提升泵8打入生物接触氧化池5，生物接触氧化池均设有DO传感器15，A2/O上层清夜经过生物接触氧化池5在沉淀区13沉淀后上层清夜流入出水水箱6。

BCO好氧区设有抽气泵，用于收集该阶段产生的N₂O，最后通入金属催化罐将N₂O转换成N₂排放。出水箱6接有NO₃ ^--N传感器18， NO₂ ^--N传感器19。

本发明处理工艺主要包括以下步骤：

1）原水水箱1中，通入一定量的人工配水（C/N=3-9）（浓度比），人工配水经进水泵7与中间沉淀池3回流的污泥一起打入A2/O反应器2的厌氧区9，污泥回流比100%，通过搅拌器14开始厌氧反应，厌氧反应时间1.5 h，污泥浓度5000 mg/L；反硝化聚磷菌利用人工配水中的易降解有机物合成PHAs，去除了大多数有机物，也促进了人工配水中磷的释放，通过DO传感器检测厌氧区的含氧量。

2）厌氧反应结束后，经缺氧区开始缺氧反应，缺氧反应时间5.0 h；此步是重要的脱氮过程又因该过程须在缺氧情况下进行所以DO传感器要重点检测缺氧区10的含氧量；

3）缺氧反应结束后先引入吹脱池16，17为抽气泵，为的是收集缺氧反应后的N₂O。

4）缺氧反应结束经过好氧区11，开启鼓风机20、流量计Ⅰ 21，开始好氧反应，好氧反应时间0.8 h，好氧开始阶段因为此前为缺氧反应此时整个反应器中会出现溶解氧激增的情况，此处的DO传感器决定了A2/O反应过程内最终释放的N₂O量，可通过设置集气口、集气袋、气体流量计以及气相色谱仪组成监测系统，检测反应前半段N₂O的释放情况。

5）好氧反应结束，经过中间沉淀池3，上清液经中间水箱进水泵8进入反应后半段BCO反应区5，排水70%，污泥从中间沉淀池3底部经污泥回流泵23打回厌氧区9。

6）BCO反应器都设有DO传感器15与曝气头24，顶部连有导管连接至抽气泵17，收集N₂O用气相色谱仪检测该反应段内的N₂O的排放量。

7）根据各DO传感器采集到的信号，用气相色谱仪测出的N₂O的通量，通过调节流量计的读书改变曝气头24通入A2/O、吹脱池、BCO的氧气量以改变整个反应过程的溶解氧量，进一步优化整个反硝化脱氮除磷。

具体应用实例：

采用人工配水，主要水质特征如下：COD（400.5+20.5）mg/L，TN（39.6+7.2）mg/L，NH4+-N(20.3+6.5)mg/L，TP(6.5 + 0.5)mg/L。厌氧1.5 h，缺氧5.0 h，好氧0.8 h，生物接触氧化0.5h,控制好氧段溶解氧在1.2mg/L~9.5mg/L。沿程测得厌氧区9溶解氧低于0.2mg/L，缺氧区10溶解氧低于0.5mg/L，曝气阶段溶解氧在2.4mg/L~3.2mg/L时N₂O的测量值最少，占所脱氮的比的2.2%，COD（18.2+5.4）mg/L，TN（4.5+1.2）mg/L， NH4+-N0.1mg/L，TP(0.3+0.2)mg/L。而全程溶解氧低于0.1mg/L或高于4.0mg/L时N₂O的测量值可达到所脱氮比的8.2%。

以上内容是结合具体的试验实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该领域技术人员更好的理解和应用本发明，不能认为本发明的具体实施方式只限于这些，因此该领域技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种通过调控溶解氧实现N₂O减量和处理装置，其特征是，包括原水水箱(1)、A2/O反应器(2)、中间沉淀池(3)、中间水箱(4)、BCO反应器(5)、出水水箱(6)、抽气泵(17)、N₂O催化分解罐(27)；所述A2/O反应器由厌氧区(9)、缺氧区(10)、吹脱池(16)和好氧区(11)串联组成，所述BCO反应器包括生物接触氧化池(12)、沉淀区(13)；所述原水水箱通过进水泵(7)与厌氧区相连，所述好氧区与中间沉淀池相连；所述中间沉淀池的出水口与中间水箱相连，所述中间沉淀池底部通过污泥回流泵(23)连接于厌氧区底部；所述中间水箱与生物接触氧化池相连，所述沉淀区与出水水箱相连，所述出水水箱通过硝化液回流泵(22)与缺氧区相连；所述N₂O催化分解罐通过抽气泵(17)分别连接于吹脱池顶部、好氧区顶部、生物接触氧化池顶部；

所述厌氧区、缺氧区、好氧区、生物接触氧化池内均设有DO传感器(15)，所述出水水箱内设有NO₃ ^--N传感器(18)、NO₂ ^--N传感器(19)，所述抽气泵与N₂O催化分解罐之间连接有N₂O流量计(26)，所述抽气泵共同连接气相色谱仪，用于检测N₂O的排放，该装置还设有鼓风机(20)，所述鼓风机通过流量计Ⅰ(21)、流量计Ⅱ(25)与好氧区、生物接触氧化池底部设置的曝气头(24)相连。

2.根据权利要求1所述的一种通过调控溶解氧实现N₂O减量和处理装置，其特征是，所述厌氧区、缺氧区内设有搅拌桨(14)。