CN111573973A - 一种低温低c/n条件下深度脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，包括硫‑氢耦合自养反硝化系统、填料系统、膜生物反应器系统、外加电场系统及折流式反应器系统，其中，硫‑氢耦合自养反硝化系统中设置有厌氧污泥，填料系统用以维持较高的污泥浓度，膜生物反应器系统用以去除部分污染物，也可阻截污泥流失，本发明通过污水进入反应器后，经硫‑氢耦合自养反硝化系统处理，再通过不锈钢网膜过滤后出水，水中硝氮被大量脱除，通过折流式反应器构型联合使用优质填料聚氨酯，实现较大的泥水接触程度和微生物浓度，提高污染物脱除效率。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是一种低温低C/N条件下深度脱氮方法。
背景技术
硝酸盐是一种典型的水体污染物，也是引起水体富营养化物质的主要污染物。一直以 来，污水处理厂广泛采用异养反硝化技术对硝氮进行脱除，但传统工艺普遍存在以下两个 问题。第一，中国城市污水的性质不利于脱氮的有效进行。首先，城市污水C/N比(COD/TN) 较低，普遍低于生物反硝化脱氮所需C/N理论值2.86，这就要求实际工程中外加有机碳源 (如甲醇)以维持生物反硝化作用，但这使得工艺成本较高且常造成出水COD超标。此外，华东地区冬季水温普遍偏低，低于微生物生长所需最低温度15℃。低温下微生物酶活性、新陈代谢能力降低，从而致使活性污泥的沉降性较差、对污水中有机物分解的能力下降，导致生物反硝化系统脱氮效率低下。而且，目前对于低温下如何提高低C/N比废水反硝化效率的研究并不太多，工程上的应对方法也不多，污水处理厂常面临尾水总氮超标问题。因此，研究低温、低C/N比条件下污水厂尾水中硝酸盐的深度去除技术，已成为当前污水 处理领域研究的热点问题。
据报道，为提高低C/N比废水的处理效率，J.J.Bisogni等[1]在上世纪末提出了采用 自养反硝化替代传统异养反硝化工艺的思路。与传统异养反硝化相比，自养反硝化是微生 物以还原态无机物作为电子供体，以硝态氮作为电子受体的自养反硝化过程，反应无需外 加有机碳源，大幅度降低处理成本及出水COD超标的可能性。近年来，以单质硫或硫化物作为硝氮还原的电子供体硫自养反硝化技术已逐渐成为水体硝酸盐污染生物修复技术中的研究热点；其中以硫单质作为电子供体时效果最佳，但该反应消耗碱度，需要外加化学碱度调控pH，耗费资源及成本。氢自养反硝化是微生物以氢气为电子供体进行反硝化的过程，但该反应产生碱度，同样也需要调控pH。通过耦合了氢自养与硫自养反硝化作用，通 过外加直流电源将硫自养反硝化过程产生的H+电解转化为氢自养反硝化过程所需的H2， 实现系统pH的平衡。但这种技术要求外加直流电源进行电解氢过程，大量消耗清洁电能。 为提高低温下微生物活性，利用电刺激手段，成功提高低温下微生物的活性。但同样存在 的是电能消耗问题。
除低C/N比、低温等不利条件外，反应器类型也是限制总氮去除率提高的因素之一。 提高微生物浓度和微生物与污染物之间的接触程度是反应器设置的关键点，这就要求填 料、污泥与污水之间充分流化、混合。好氧池中一般利用曝气促进流化，但由于反硝化过程需在厌氧环境进行，因此无法使用曝气装置而只能通过控制水流方向来提高其流化程度。目前实验室的反硝化研究多使用升流式厌氧污泥床反应器(UASB)，通过进出水方向 的巧妙设计使得微生物与污染物接触程度得到提升，但这也未能实现充分流化接触，且污 泥随出水流失，微生物浓度无法保持在较高水平，因此传统反硝化反应器脱氮效果不佳。
膜生物反应器(MBR)是一种由生物处理单元和膜分离单元相结合的水处理工艺，具 有出水水质好、处理效率高、占地面积小等优点。但是MBR存在严重的膜污染问题，组件频繁清洗、更换将会大大减少组件寿命，增加反应器的运行成本，这成为制约其进一步发展的最大障碍，以膜-阴极一体化膜组件作为基础，将MBR与电化学反应器结合，设计并 搭建电场耦合膜生物反应器(e-MBR)，为实现利用外部施加电场对MBR膜污染进行有效 控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，以解决上述背景技术中 提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，包括硫-氢耦合自养反硝化系统、填料系统、膜生物反应器系统、外加电场系统及折流式反应器系统；其中，
硫-氢耦合自养反硝化系统中设置有厌氧污泥；
填料系统用以维持较高的污泥浓度；
膜生物反应器系统用以去除部分污染物，也可阻截污泥流失；
外加电场系统用以在低温下刺激活性较低的微生物，同时抑制膜阻垢生长，使污染物 去除效率得到提升、膜污染问题得到有效解决；
折流式反应器系统用以提高污泥与污水的接触程度。
作为本发明进一步的方案：所述厌氧污泥中接种有硫自养反硝化细菌和氢自养反硝化 细菌，且所述硫-氢耦合自养反硝化系统中还包括电解水产生的氢气。
作为本发明再进一步的方案：所述填料系统是指置于反应器中的聚氨酯海绵粒。
作为本发明再进一步的方案：所述膜生物反应器系统包括两张不锈钢网膜，且两张所 述不锈钢网膜竖直设置于反应器内腔，并将反应器内腔分割成三个腔室。
作为本发明再进一步的方案：所述外加电场系统包括直流电源、导电线、石墨板和不 锈钢网膜，且所述直流电源的正极与石墨板连接，所述直流电源的阴极与不锈钢网膜连接。
作为本发明再进一步的方案：两个所述石墨板分别设置于反应器内部的左右腔室中。
作为本发明再进一步的方案：所述折流式反应器系统是指反应器的折流式构型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过污水进入反应器后，经硫-氢耦合自养反硝化系统处理，再通过不锈钢网 膜过滤后出水，水中硝氮被大量脱除，通过折流式反应器构型联合使用优质填料聚氨酯， 实现较大的泥水接触程度和微生物浓度，提高污染物脱除效率，不锈钢网膜同时用作电解 水系统中的阴极和膜生物反应器系统的主要构件，具有为微生物提供电子、进一步去除污 染物和阻截污泥流失的作用，硫-氢耦合自养反硝化，无需投加化学碱度以调节污水pH， 反应所需氢由电解水提供，电场同时用于抑制膜阻垢、提供电解所需电流、刺激低温下微 生物的活性，节省电能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
本发明实施例中，一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，包括硫-氢耦合自养反硝化 系统、填料系统、膜生物反应器系统、外加电场系统及折流式反应器系统，其中，硫-氢耦合自养反硝化系统中设置有厌氧污泥，填料系统用以维持较高的污泥浓度，膜生物反应器系统用以去除部分污染物，也可阻截污泥流失，外加电场系统用以在低温下刺激活性较低的微生物，同时抑制膜阻垢生长，使污染物去除效率得到提升、膜污染问题得到有效解决，折流式反应器系统用以提高污泥与污水的接触程度。
通过硫-氢耦合自养反硝化系统，并通过外加电场系统构成电解装置，反应所需氢气 由电解装置不断电解水产氢提供，由于填料系统比表面积大，可维持较高的污泥浓度。
所述厌氧污泥中接种有硫自养反硝化细菌和氢自养反硝化细菌，且所述硫-氢耦合自 养反硝化系统中还包括电解水产生的氢气。
所述填料系统是指置于反应器中的聚氨酯海绵粒，增大了表面积。
所述膜生物反应器系统包括两张不锈钢网膜，且两张所述不锈钢网膜竖直设置于反应 器内腔，并将反应器内腔分割成三个腔室。
所述外加电场系统包括直流电源、导电线、石墨板和不锈钢网膜，且所述直流电源的 正极与石墨板连接，所述直流电源的阴极与不锈钢网膜连接，从而构成电解装置。
两个所述石墨板分别设置于反应器内部的左右腔室中。
所述折流式反应器系统是指反应器的折流式构型，从而提高污泥与污水的接触程度。
本发明的工作原理是：
污水进入反应器后，经硫-氢耦合自养反硝化系统处理，再通过不锈钢网膜过滤后出 水，水中硝氮被大量脱除，通过折流式反应器构型联合使用优质填料聚氨酯，实现较大的 泥水接触程度和微生物浓度，提高污染物脱除效率，不锈钢网膜同时用作电解水系统中的 阴极和膜生物反应器系统的主要构件，具有为微生物提供电子、进一步去除污染物和阻截 污泥流失的作用，硫-氢耦合自养反硝化，无需投加化学碱度以调节污水pH，反应所需氢由电解水提供，电场同时用于抑制膜阻垢、提供电解所需电流、刺激低温下微生物的活性，节省电能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发 明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，其特征在于，包括硫-氢耦合自养反硝化系统、填料系统、膜生物反应器系统、外加电场系统及折流式反应器系统；其中，
硫-氢耦合自养反硝化系统中设置有厌氧污泥；
填料系统用以维持较高的污泥浓度；
膜生物反应器系统用以去除部分污染物，也可阻截污泥流失；
外加电场系统用以在低温下刺激活性较低的微生物，同时抑制膜阻垢生长，使污染物去除效率得到提升、膜污染问题得到有效解决；
折流式反应器系统用以提高污泥与污水的接触程度。
2.根据权利要求1所述的一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，其特征在于，所述厌氧污泥中接种有硫自养反硝化细菌和氢自养反硝化细菌，且所述硫-氢耦合自养反硝化系统中还包括电解水产生的氢气。
3.根据权利要求1所述的一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，其特征在于，所述填料系统是指置于反应器中的聚氨酯海绵粒。
4.根据权利要求1所述的一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，其特征在于，所述膜生物反应器系统包括两张不锈钢网膜，且两张所述不锈钢网膜竖直设置于反应器内腔，并将反应器内腔分割成三个腔室。
5.根据权利要求1所述的一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，其特征在于，所述外加电场系统包括直流电源、导电线、石墨板和不锈钢网膜，且所述直流电源的正极与石墨板连接，所述直流电源的阴极与不锈钢网膜连接。
6.根据权利要求1所述的一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，其特征在于，两个所述石墨板分别设置于反应器内部的左右腔室中。
7.根据权利要求1所述的一种低温低C/N条件下深度脱氮方法，其特征在于，所述折流式反应器系统是指反应器的折流式构型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200825 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |