CN113321303A - 一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，该方法通过一体式反应器，使原水通入混合有亚硝酸细菌、好氧短程反硝化细菌以及厌氧氨氧化菌的反应器中，原水可在一体式反应器内与菌种循环充分反应进行脱氮，从而简化了处理工艺，最大限度的利用原水中原有的COD，减少碳源使用量，降低曝气量，提高了废水脱氮效率；同时，还通过配置有数字化智能检测电极，可以有效监测原水脱氮反应过程中的碳氮比，以及监测反应底物的减少量及反应中间产物的产生量，根据监测数据自动反馈调节补充反应物料或排出反应产物，从而最大限度节能降耗，降低污水处理成本。

Description

一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法

技术领域

本发明涉及废水脱氮处理技术领域，特别涉及一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法。

背景技术

目前我国现有污水处理主流工艺中大量采用AAO工艺(A2/O工艺，Anaerobic-Anoxic-Oxic，厌氧-缺氧-好氧)，具有同步脱氮除磷的效果，其流程如下：污水与回流污泥先进入厌氧池完全混合，经一定时间的厌氧分解，去除部分生化需氧量BOD，使部分含氮化合物转化成N2(反硝化作用)而释放，回流污泥中的聚磷微生物(聚磷菌等)释放出磷，满足细菌对磷的需求。然后污水流入缺氧池，池中的反硝化细菌以污水中的含碳有机物为碳源，将好氧池内通过内循环回流进来的硝酸根还原为N2而释放。随后，污水流入好氧池，水中的NH3-N(氨氮)进行硝化反应生成硝酸根，同时水中的有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内，经沉淀池分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。

该工艺通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和微生物菌群种类的有机配合，能同时具备去除有机物、脱氮除磷的功能。在各种同时脱氮、除磷、去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。但其主要的缺陷是在内循环量一定的条件下，脱氮效率很难再进一步提高，并且一般出水的总氮只能达到国标一级B或一级A水平，难以满足日趋严格的总氮排放要求；此外该处理工艺流程复杂，需较大的场地以建立基础设施，因此，必须进行必要的技术优化来解决该类存在的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，旨在解决脱氮效果差、处理工艺流程复杂等技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，包括以下步骤：

S1：原水通入反应器中；

S2：使原水流入第一反应室，原水与所述第一反应室内的脱氮菌发生硝化反应，同时，脱氮菌利用原水中的COD，原水与脱氮菌发生短程反硝化反应；

S3：使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应；

S4：通过反应器中配置的检测电极，持续监测原水的COD、氨氮浓度、硝酸盐、亚硝酸盐、溶解氧浓度，且根据监测结果实时补充反应物料或排出反应产物；

S5：检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放。

进一步地，所述脱氮菌包括亚硝酸细菌、好氧短程反硝化细菌，厌氧氨氧化菌。

进一步地，所述反应器至少设有第一反应室、第二反应室，所述第一反应室为有氧环境，所述第二反应室为无氧环境。

进一步地，所述第一反应室设有曝气装置，所述步骤S2的硝化反应、短程反硝化反应均在第一反应室内进行。

进一步地，所述步骤S3的厌氧氨氧化反应在第二反应室内进行。

进一步地，所述S3：使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应的步骤还包括：通过回流装置以及循环管，使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应。

进一步地，所述S5：检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放的步骤还包括：

检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放，若不是，通过回流装置以及循环管，使原水在所述第一反应室、第二反应室重复循环充分反应。

进一步地，所述反应器包括在线控制系统，所述在线控制系统设有控制模块、以及与控制模块电性连接的检测模块、无线传输模块，其中，

所述检测模块用于监测反应器内原水中COD、氨氮浓度、硝酸盐浓度、亚硝酸盐、溶解氧浓度；

所述控制模块用于根据实时监测数据，自动控制进料/出料以及调整反应物料；

所述无线传输模块用于将检测模块生成的数据，通过无线通讯传输至移动终端。

进一步地，所述检测模块设有若干个检测电极；

所述控制模块设有若干电动阀门、曝气器；

所述无线传输模块设有无线通讯装置。

进一步地，所述反应器包括SBR、MBR、MABR型反应器。

本技术方案提供一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，该方法通过一体式反应器，使原水通入混合有亚硝酸细菌、好氧短程反硝化细菌以及厌氧氨氧化菌的反应器中，原水可在一体式反应器内与菌种循环充分反应进行脱氮，从而简化了处理工艺，最大限度的利用原水中原有的COD，减少碳源使用量，降低曝气量，提高了废水脱氮效率；同时，还通过配置有数字化智能检测电极，可以有效监测原水脱氮反应过程中的碳氮比，以及监测反应底物的减少量及反应中间产物的产生量，根据监测数据自动反馈调节补充反应物料或排出反应产物，从而最大限度节能降耗，降低污水处理成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法一实施例的步骤流程示意图；

图2为本发明反应器结构示意图；

图3为本发明在线控制系统结构示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	本体	11	旋流布水器
12	进水管道	13	续料层
				21	排泥口	41	下层三相分离器
42	上层三相分离器	43	第一出水槽
				44	循环管	45	第二出水槽
51	第二反应室	52	第一反应室
				53	曝气器	54	鼓风口
55	鼓风管道	62	出水管道
				71	气水分离罐	72	排气口
101	第一电动阀	102	第二电动阀
				103	第三电动阀	110	碳源补充口
120	检测电极

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

AAO污水处理工艺通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和微生物菌群种类的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。在各种同时脱氮、除磷、去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。但其主要的缺陷是在内循环量一定的条件下，脱氮效率很难再进一步提高，一般出水的总氮只能达到国标一级B或一级A水平，难以满足日趋严格的总氮排放要求；并且该处理工艺流程复杂，需较大的场地以建立基础设施。

本发明的主要目的是提出一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，旨在解决脱氮效果差、处理工艺流程复杂等技术问题。

请参阅图1，本发明脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法一实施例中，一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，包括以下步骤：

S1：原水通入反应器中；

S2：使原水流入第一反应室，原水与所述第一反应室内的脱氮菌发生硝化反应，同时，脱氮菌利用原水中的COD，原水与脱氮菌发生短程反硝化反应；

S3：使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应；

S4：通过反应器中配置的检测电极，持续监测原水的COD、氨氮浓度、硝酸盐、亚硝酸盐、溶解氧浓度，且根据监测结果实时补充反应物料或排出反应产物；

S5：检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放。

进一步地，所述脱氮菌包括亚硝酸细菌、好氧短程反硝化细菌，厌氧氨氧化菌。

进一步地，所述反应器至少设有第一反应室、第二反应室，所述第一反应室为有氧环境，所述第二反应室为无氧环境。

进一步地，所述第一反应室设有曝气装置，所述步骤S2的硝化反应、短程反硝化反应均在第一反应室内进行。

进一步地，所述步骤S3的厌氧氨氧化反应在第二反应室内进行。

进一步地，所述S3：使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应的步骤还包括：通过回流装置以及循环管，使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应。

进一步地，所述S5：检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放的步骤还包括：

检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放，若不是，通过回流装置以及循环管，使原水在所述第一反应室、第二反应室重复循环充分反应。

进一步地，所述反应器包括在线控制系统，所述在线控制系统设有控制模块、以及与控制模块电性连接的检测模块、无线传输模块，其中，

所述检测模块用于监测反应器内原水中COD、氨氮浓度、硝酸盐浓度、亚硝酸盐、溶解氧浓度；

所述控制模块用于根据实时监测数据，自动控制进料/出料以及调整反应物料；

所述无线传输模块用于将检测模块生成的数据，通过无线通讯传输至移动终端。

进一步地，所述检测模块设有若干个检测电极；

所述控制模块设有若干电动阀门、曝气器；

所述无线传输模块设有无线通讯装置。

进一步地，所述反应器包括SBR、MBR、MABR型反应器。

实施例一：

本发明提出一种厌氧兼氧一体式反应器，请参阅图2，该反应器采用上述脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法进行脱氮处理，其结构包括：本体1，本体1内投放有脱氮菌，所述脱氮菌包括亚硝酸细菌、好氧短程反硝化细菌，厌氧氨氧化菌。本体1底部设有用于通入原水的进水管道12、用于排放反应产物、沉淀物的排泥口21，用于补充碳源的碳源补充口110；顶部设有用于排放废水的出水管道62。

所述本体1为封闭式容器，所述本体内底部设有旋流布水器11，旋流布水器11与进水管道12连通，所述旋流布水器11利用旋转喷射的水流，使主体内底部污泥混合物提升并且与脱氮菌充分搅拌混合。

所述本体1内设有上层三相分离器42、下层三相分离器41。所述上层三相分离器42与下层三相分离器41之间形成有第一反应室52，所述本体底部与下层三相分离器41之间形成有第二反应室51，所述第一反应室51与第二反应室52内均投放有脱氮菌。

所述第一反应室52内设有曝气装置，所述曝气装置包括旋流式曝气器53、鼓风管道55、鼓风口54。所述鼓风管道55一端与曝气器53连通，另一端通过鼓风口54与本体外设有的风机连通。

所述本体1顶部设有回流装置，在本实施例中，所述回流装置具体为气水分离罐71，所述气水分离罐71用于分离原水中的气态物质。所述下层三相分离器41、上层三相分离器42分别设有第一出水槽43、第二出水槽45，所述第一出水槽43、第二出水槽45与气水分离罐连通，第一、第二出水槽将分离后的废水输送至气水分离罐71内，氨气则在气水分离罐71内与废水分离，并且从排气口72排出。

所述回流装置（气水分离罐71）底部设有循环管44，所述循环管44穿过上层三相分离器42以及下层三相分离器41，与旋流布水器11连通。原水在气水分离罐71内分离氨气后，从循环管44向下流至旋流布水器11，形成内循环继续参与脱氮工作。

更优地，所述进水管道12设有第一电动阀门101。

更优地，所述出水管道62设有第二电动阀门102。

更优地，所述排泥口21设有第三电动阀门103。

更优地，所述本体1内近顶端设有若干个检测电极120。

本实施例具体应用之一：原水通过进水管道12进入旋流布水器11，在旋流布水器11旋转喷射的水流作用下，主体内底部的废水、空气、颗粒污泥混合，并且上升至第一反应室52。

在第一反应室51中，在曝气器53的曝气作用下，第一反应室51溶解氧气，形成有氧环境。在该有氧环境下，原水与脱氮菌中的亚硝酸细菌进行硝化反应，亚硝酸细菌将原水中的氨氮转化为亚硝酸盐氮（2NH4++3O2→2NO2-+4H++2H2O）；同时，脱氮菌中的好氧短程反硝化细菌利用原水中的COD，好氧短程反硝化细菌与亚硝酸盐氮发生短程反硝化反应，使其转化为氮气，从而去除原水中一部分氨氮。

在曝气器53的曝气作用下，不断地混合原水与脱氮菌，使脱氮反应更充分彻底。在上层三相分离器42的作用下，原水中的污泥被分离，并且一部分含有氨气的废水则通过第二出水槽45流向回流装置（气水分离罐71）。氨气与废水在气水分离罐71内得到分离，氨气从分离罐的排气口72排出；原水则通过循环管44向下流至旋流布水器11。

原水经过旋流布水器11进入第二反应室51，在第二反应室51中，由于缺乏曝气装置，第二反应室51形成无氧环境。在该无氧环境下，原水与脱氮菌中的厌氧氨氧化菌以原水中的COD（或通过碳源补充口110添加例如甲醇、葡萄糖等碳源）作为无机碳源进行代谢生长，以氨为电子供体，以亚硝酸盐氮为电子受体，代谢产物为氨气（1NH4++1NO2-→N2+2H2O）。同理，含有氨气的原水则通过第二出水槽41流向回流装置（气水分离罐71），氨气与原水在气水分离罐71内得到分离，氨气从分离罐的排气口72排出。

在原水通过循环管44与回流装置不断参与内循环的过程中，原水中夹杂的污泥在下层三相分离器41、上层三相分离器42的作用下，被隔离在第一反应室52以及第二反应室51内的底部，通过排泥口21可排除本体1外。

原水在参与内循环后不断地降低氨氮含量，达到排放条件后从出水管道62排出至反应器外。

本实施例通过一体式反应器采用脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，使原水通入混合有亚硝酸细菌、好氧短程反硝化细菌以及厌氧氨氧化菌的反应器中，原水可在一体式反应器内充分反应进行脱氮，从而简化了处理工艺，最大限度的利用原水中原有的COD，减少碳源使用量，降低曝气量，提高了废水脱氮效率。

实施例二：

本实施例中提出一种在线控制系统，请参阅图3，该在线控制系统应用于实施例一中的一体式反应器。所述在线控制系统设有控制模块、以及与控制模块电性连接的检测模块、无线传输模块，其中，

所述检测模块用于监测反应器内原水中COD、氨氮浓度、硝酸盐浓度、亚硝酸盐、溶解氧浓度；

所述控制模块用于根据实时监测数据，自动控制进料/出料以及调整反应物料；

所述无线传输模块用于将检测模块生成的数据，通过无线通讯传输至移动终端。

具体的，所述检测模块设有若干个检测电极120，该检测电极设置于一体式反应器内近顶端；所述控制模块设有若干电动阀门以及曝气器53，所述电动阀门包括第一电动阀门101、第二电动阀门102、第三电动阀门103；所述无线传输模块设有无线通讯装置，所述无线通讯装置具体采用LoRa无线通讯装置。

更优地，所述在线控制系统还设有显示模块，所述显示模块包括配置于反应器外部的显示器件，该显示器件用于实时显示检测模块生成的监测数据。

更优地，所述在线控制系统还设有电源模块，所述电源模块用于提供反应器各电气元件工作电源。

在本实施例中，多个检测电极32可单独分别检测原水中不同成分的浓度，包括COD、氨氮浓度、硝酸盐浓度、亚硝酸盐浓度、溶解氧浓度。在反应器运转的过程中，检测电极32检测获得的数据发送至控制模块，控制模块判断某一项检测数值或多个检测数值低于/高于预设值，则自动进行反馈调节，如通过打开进水管道12的第一电动阀门101，提高原水容量；如通过打开出水管道62的第二电动阀门102，降低废水容量；如通过打开排泥口21的第三电动阀门103，降低反应中间产物量；如通过打开碳源补充口110补充例如甲醇、葡萄糖等碳源，提高反应物料容量；如通过打开曝气器53，补充氧气提高反应物料容量。

综上所述，本实施例通过配置有检测电极，可以有效监测反应过程中的碳氮比，以及监测反应底物的减少量及反应中间产物的产生量，根据监测数据自动反馈调节补充反应物料或排出反应产物，从而最大限度节能降耗，降低污水处理成本。

更优地，由于在线控制系统配置有无线传输模块，检测电极生成的监测数据可通过无线通讯装置传输至用户的移动终端，使用户可在移动终端上通过现有的应用程序实时查看原水中各项指标浓度。

值得注意的是，采用本脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法的反应器并不局限于上述厌氧兼氧一体式反应器，可采用本方法的反应器还包括SBR、MBR、MABR型反应器，在这些反应器中，通过配置上述检测电极以及配置上述在线控制系统，至少可具备上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：原水通入反应器中；

S2：使原水流入第一反应室，原水与所述第一反应室内的脱氮菌发生硝化反应，同时，脱氮菌利用原水中的COD，原水与脱氮菌发生短程反硝化反应；

S3：使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应；

S4：通过反应器中配置的检测电极，持续监测原水的COD、氨氮浓度、硝酸盐、亚硝酸盐、溶解氧浓度，且根据监测结果实时补充反应物料或排出反应产物；

S5：检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放。

2.根据权利要求1所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述脱氮菌包括亚硝酸细菌、好氧短程反硝化细菌，厌氧氨氧化菌。

3.根据权利要求2所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述反应器设有第一反应室、第二反应室，所述第一反应室为有氧环境，所述第二反应室为无氧环境。

4.根据权利要求3所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述第一反应室设有曝气装置，所述步骤S2的硝化反应、短程反硝化反应均在第一反应室内进行。

5.根据权利要求3所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述步骤S3的厌氧氨氧化反应在第二反应室内进行。

6.根据权利要求1所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述S3：使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应的步骤还包括：

通过回流装置以及循环管，使原水流至第二反应室，原水与脱氮菌发生厌氧氨氧化反应。

7.根据权利要求6所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述S5：检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放的步骤还包括：

检测废水是否满足排放条件，若是，进行废水排放，若不是，通过回流装置以及循环管，使原水在所述第一反应室、第二反应室重复循环充分反应。

8.根据权利要求1所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述反应器包括在线控制系统，所述在线控制系统设有控制模块、以及与控制模块电性连接的检测模块、无线传输模块，其中，

所述检测模块用于监测反应器内原水中COD、氨氮浓度、硝酸盐浓度、亚硝酸盐、溶解氧浓度；

所述控制模块用于根据实时监测数据，自动控制进料/出料以及调整反应物料；

所述无线传输模块用于将检测模块生成的数据，通过无线通讯传输至移动终端。

9.根据权利要求8所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述检测模块设有若干个检测电极；

所述控制模块设有若干电动阀门、曝气器；

所述无线传输模块设有无线通讯装置。

10.根据权利要求1所述的脱氮菌高效去除废水氨氮总氮方法，其特征在于，所述反应器包括SBR、MBR、MABR型反应器。

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