CN114477444A - 一种自养异养协同反硝化一体化装置及污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自养异养协同反硝化一体化装置及污水处理方法，通过脱氮一体化装置的折流结构实现布水均匀的目的，减少过程中的水头损失，通过一体化合成材料及污水处理方法解决硫自养反硝化技术启动速度慢，电子供体及缓冲材料密度不同导致的填充及传质不均问题，实现在反应过程中调节系统内酸碱度的目的，同时避免反冲洗，节约运营维护成本。

Description

一种自养异养协同反硝化一体化装置及污水处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其是一种自养异养协同反硝化一体化装置及污水处理方法。

背景技术

污水处理领域，现阶段与物理化学方法相比，生物法高效低耗，成本低廉，在地下水和污水处理中更加可靠和稳定。但是，它受到基质有机化学需氧量（COD）的严格限制，因此需要向具有低COD的含氮废水中添加额外的碳源，这会导致产生过多的活性污泥废物。

相比传统的硝化反硝化工艺，厌氧氨氧化（Anammox）也是目前较为经济高效的污水脱氮工艺之一，厌氧氨氧化菌生长缓慢，启动周期长，一定程度上制约了其大规模的工程应用。相比之下，硫自养反硝化技术因其操作简单方便、材料稳定安全、运行经济节能和应用空间广泛等特点近年来得到广泛关注。

目前研究和应用较多的是以硫为电子供体的硫自养反硝化脱氮工艺，应用形式大多为反硝化生物滤池。由于过滤过程水头损失大，且滤池运行过程需要定期反洗，使滤池的应用受到了一定限制。常规的硫-石灰石自养反硝化系统(SLAD)中的石灰石CaCO₃可中和反硝化产生的H⁺，为系统提供一定的碱度，又为反应提供无机碳源供体。

专利CN113044982A公开了一种硫自养反硝化脱氮反应器及污水处理系统。该专利利用位于反应器主体底部的旋流布水器，形成进水口及围绕进水口周向均匀分布的多个布水通道的水力旋流，利用弧形布水流道使水流更容易产生涡旋，使污水与脱氮载体混合更加充分，主要解决现有技术中存在的硫自养反硝化脱氮反应器中布水不均匀影响载体颗粒的流化，导致传质效率低的技术问题，对于载体颗粒本身电子供体及缓冲材料密度不同导致的填充和传质问题并未有效避免。

发明内容

本发明所要解决的是在低碳氮比条件下通过活性污泥法高效脱氮这一技术问题。本发明在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种自养异养协同反硝化一体化装置及污水处理方法，实现高效脱氮、运营维护简单的目的。

通过脱氮一体化装置的折流结构实现布水均匀的目的，减少过程中的水头损失，通过一体化合成材料及布料方式解决硫自养反硝化技术启动速度慢，电子供体及缓冲材料密度不同导致的填充及传质不均问题，实现在反应过程中调节系统内酸碱度的目的，同时避免反冲洗，节约运营维护成本。

本发明提供一种自养异养协同反硝化一体化装置，为折流式生物反应器，包括厌氧箱体反应器和内设的内隔板、抽屉式插板、排泥口、排气管；所述的厌氧箱体反应器，包括由所述内隔板分割形成的第一水箱和第二水箱，其下部设有进水口，其上部设有出水口；

所述的排泥口，分别设于第一水箱与第二水箱下部；

所述的排气管，分别设于第一水箱与第二水箱一侧；

具体的，所述的厌氧箱体反应器内设置有多个与抽屉式插板尺寸相匹配的横向插槽，所述的抽屉式插板的侧边插装在所述的横向插槽中，插板数量可根据处理要求进行增减；

所述的厌氧箱体反应器内设置有与内隔板尺寸相匹配的纵向插槽，所述的内隔板的侧边插装在所述的纵向插槽中，可根据实际处理水量调整内隔板高度，使第一水箱与第二水箱内部流体的流向形成串联或并联形式；

所述抽屉式插板表面负载一体化合成材料涂层，所述抽屉式插板能够在所述横向插槽内滑动，可改变水流方向。

具体的，所述内隔板有导流孔，可以调节水的流速。

具体的，所述厌氧箱体反应器和内设的内隔板、抽屉式插板的材质选自ABS塑料、PVC塑料、PP塑料、玻璃钢中的一种或几种。

具体的，所述一体化合成材料涂层，包含单质硫和碳酸钙，呈多孔结构，所负载的一体化合成材料不含惰性成分，在污水处理过程中可全量被生物利用，可避免传统填料的堆积问题。

具体的，所述抽屉式插板与所述内隔板之间具有缝隙，可以调节水的流速。

具体的，所述抽屉式插板表面负载一体化合成材料涂层的厚度在第一水箱与第二水箱中不是一致的，其厚度可变，使其负载的一体化合成材料呈紧密或松散状态，利于生物膜附着生长。

具体的，所述内隔板的高度可调，从而使第一水箱和第二水箱的部分区域处于横向连通的状态，形成串联；其余部分区域处于分隔状态，形成并联。

本发明还提供一种基于自养异养协同反硝化一体化装置的污水处理方法，其特征在于，通过所述的自养异养协同反硝化一体化装置进行污水脱氮处理，并在污水脱氮效果低于阈值时替换所述多个抽屉式插板的至少一部分。

具体的，基于自养异养协同反硝化一体化装置的污水处理方法，其特征在于，根据要达到的目标、污水处理量调整所述内隔板的高度。

本发明的有益效果

抽屉式插板表面负载的一体化合成材料涂层，集成硫自养所需的电子供体、调节酸碱度的缓冲材料及刺激微生物酶活性位点的多种矿物质元素，其小分子材料自身的多孔隙结构利于微生物附着利用，能够确保脱氮效率；

由于自养异养协同反硝化一体化装置的结构特性，在各层抽屉式插板上附着生长的生物膜具有相对稳定的结构，不会随液体而流动，可有效降低出水中悬浮物的含量；通过自养异养协同反硝化脱氮技术，建立硫自养微生物产酸与异养微生物碱度补偿的酸碱平衡机制，使脱氮过程中异养反硝化菌产生的碱度被自养反硝化菌消耗，异养反硝化产生的无机碳被自养反硝化菌利用，不需要外加碱度；

厌氧箱体反应器设置的抽屉式插板结构，可根据水质选择性的移入或移出抽屉式插板，改变布料方式，提高材料利用率。同时，所负载的一体化合成材料不含惰性成分，在污水处理过程中可全量被生物利用，可避免传统填料的堆积问题，在使用过程中无需反冲洗，不会引起填料板结问题，运营维护简单，节省人工成本。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了自养异养协同反硝化一体化装置-正面图

图2示出了自养异养协同反硝化一体化装置-抽屉式插板局部示意图

图3示出了自养异养协同反硝化一体化装置-透视图

附图标记：1-厌氧箱体反应器；11-第一水箱；12-第二水箱；2-内隔板；3-抽屉式插板；4-排泥口；5-排气管；6-进水口；7-出水口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

实施例1

图1示出了一种自养异养协同反硝化一体化装置，图3示出了该装置的透视图。所述自养异养协同反硝化一体化装置包括厌氧箱体反应器1和内设的内隔板2、抽屉式插板3、排泥口4、排气管5；

所述的厌氧箱体反应器1，是折流式生物反应器，包括第一水箱11和第二水箱12，其下部设有进水口6，其上部设有出水口7；

所述的排泥口4，分别设于第一水箱11与第二水箱12下部；

所述的排气管5，分别设于第一水箱11与第二水箱12一侧；

具体的，所述的厌氧箱体反应器1的内侧壁上设置有多个与抽屉式插板3尺寸相匹配的横向插槽，所述的抽屉式插板3的侧边插装在所述的横向插槽中，抽屉式插板3表面负载一体化合成材料涂层，尺寸小于插板尺寸，抽屉式插板3能够在所述的横向插槽内滑动，从而能够调整抽屉式插板3的具体位置，改变污水在反应器内折流流动的具体路径。所述横向插槽可以通过常规的方式设置在厌氧箱体反应器1的内壁上，例如附图2所例示的，可以作为一个可拆卸整体通过螺栓固定在厌氧箱体反应器1的内侧壁上。

所述的厌氧箱体反应器1的内侧壁上设置有与内隔板2尺寸相匹配的纵向插槽（图中未示出），所述的内隔板2的侧边插装在所述的纵向插槽中。与横向插槽类似的，所述纵向插槽可以通过常规的方式设置在厌氧箱体反应器1的内壁上，例如同样可以作为一个可拆卸整体通过螺栓固定在厌氧箱体反应器1的内侧壁上。

具体的，所述内隔板2上设置有导流孔，均匀分布，根据实际处理水量水质调整内隔板高度与箱体一致，使第一水箱11与第二水箱12内部流体的流向形成并联形式，增大厌氧箱体反应器1的污水处理量。

具体的，所述第一水箱11与第二水箱12内部设置多层抽屉式插板3，插板上有导流孔（图中未示出），可调节水的流速。

具体的，关于所述厌氧箱体反应器1和内设的内隔板2、抽屉式插板3的材质，内隔板2是玻璃钢，箱体是PP塑料，抽屉式插板3是ABS塑料。

具体的，所述抽屉式插板3表面负载一体化合成材料涂层，包含单质硫和碳酸钙，呈多孔结构。通过将包含单质硫和碳酸钙的一体化合成材料涂层设置为多孔结构，可以有效提高与污水的接触面积，提高污水处理效果。

具体的，所述抽屉式插板3与所述内隔板2之间有缝隙，是上下对齐的缝隙，用于调节水的流速。

具体的，所述抽屉式插板3表面负载一体化合成材料涂层的厚度在第一水箱11与第二水箱12中是不一致的，从而体现出不同的污水处理能力，以充分匹配污水在净化处理的不同阶段所体现出的不同污染物浓度。

硝化效果测试：

为了证明自养异养协同反硝化一体化装置的反硝化功能，利用该反应器进行低碳氮比条件下的反硝化实验。分别自第一箱体及第二箱体的进水口处加入初始NO₃ ^--N浓度为50 mg/L的硝酸钠溶液，不额外添加碳源，控制DO在（1±0.5）mg/L，温度在（25±2）℃。分别取出水口处0、1、2、4、6、8、12、16、18、20、22、24 d的水样，测定NO₃ ^--N和NO₂ ^--N浓度。实验证明NO₃ ^--N去除率可达到90%以上，过程中仅有少量NO₂ ^--N积累，该自养异养协同反硝化一体化装置可实现反硝化反应，并达到良好的处理效果。

菌群稳定性测试

在第1 、12及24 d时，分别取第一箱体及第二箱体出水口的水样进行微生物高通量测试分析。结果表明第一箱体及第二箱体内微生物群落结构以硫自养菌结合反硝化菌为主，微生物丰富度（Chao指数）及微生物多样性指数（Shannon指数）均有所增加，系统中的群落丰度及多样性均有所提高，反应器内各层抽屉式插板所负载的一体化合成材料对生物膜的稳定及活性具有极好的作用。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种自养异养协同反硝化一体化装置，其特征在于，包括厌氧箱体反应器和内设的内隔板、抽屉式插板、排泥口、排气管；所述的厌氧箱体反应器，包括由所述内隔板分割形成的第一水箱和第二水箱，其下部设有进水口，其上部设有出水口；

所述的排泥口，分别设于第一水箱与第二水箱下部；

所述的排气管，分别设于第一水箱与第二水箱一侧；

所述的厌氧箱体反应器内设置有多个与抽屉式插板尺寸相匹配的横向插槽，所述的抽屉式插板的侧边插装在所述的横向插槽中；

所述的厌氧箱体反应器内设置有与内隔板尺寸相匹配的纵向插槽，所述的内隔板的侧边插装在所述的纵向插槽中；

所述抽屉式插板表面负载一体化合成材料涂层，所述抽屉式插板能够在所述横向插槽内滑动。

2.根据权利要求1所述的一种自养异养协同反硝化一体化装置，其特征在于，所述内隔板上设置有导流孔。

3.根据权利要求1所述的一种自养异养协同反硝化一体化装置，其特征在于，所述厌氧箱体反应器和内设的内隔板、抽屉式插板的材质选自ABS塑料、PVC塑料、PP塑料、玻璃钢中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种自养异养协同反硝化一体化装置，其特征在于，所述一体化合成材料涂层包含单质硫和碳酸钙，呈多孔结构。

5.根据权利要求4所述的一种自养异养协同反硝化一体化装置，其特征在于，所述抽屉式插板与所述内隔板之间具有缝隙。

6.根据权利要求5所述的一种自养异养协同反硝化一体化装置，其特征在于，所述抽屉式插板表面负载一体化合成材料涂层的厚度在第一水箱与第二水箱中不是一致的。

7.根据权利要求5所述的一种自养异养协同反硝化一体化装置，其特征在于，所述内隔板的高度可调，从而使第一水箱和第二水箱的部分区域处于横向连通的状态，其余部分区域处于分隔状态。

8.一种基于自养异养协同反硝化一体化装置的污水处理方法，其特征在于，通过权利要求1-7任一项所述的自养异养协同反硝化一体化装置进行污水脱氮处理，并在污水脱氮效果低于阈值时替换多个所述抽屉式插板的至少一部分。

9.根据权利要求8所述的基于自养异养协同反硝化一体化装置的污水处理方法，其特征在于，根据要达到的目标、污水处理量调整所述内隔板的高度。

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