CN116062888B - 间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化‑厌氧氨氧化‑反硝化反应器脱氮系统及工艺，包括间歇式反应器，所述间歇式反应器内部设置加热棒和曝气头，所述间歇式反应器底部连接进水泵，中部连接出水泵，所述曝气头通过气体流量计连外部接曝气泵；还包括PLC控制器，所述进水泵、出水泵、曝气泵均与控制器电连接。一个周期包括进水10min、间歇曝气660min、沉降35min和出水15min，每个间歇曝气期均包括一个交替的好氧阶段35min和缺氧阶段25min。本发明的有益效果在于：采用固体缓释碳源消除了液体碳源投加量无法准确控制的缺点，通过间歇曝气抑制NOB，保存功能菌(AOB、AnAOB和DB)，实现反应器高效稳定的脱氮性能。
Description
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮装置及方法。
背景技术
近年来随着技术手段的进步和研究的深入，短程硝化反硝化，同步硝化反硝化、厌氧氨氧化技术等新型生物脱氮技术研究取得了突破性进展，已经进入工业化应用阶段。厌氧氨氧化是目前已知最经济的新型高效生物脱氮技术，部分亚硝化-厌氧氨氧化脱氮工艺是其应用的常见工艺形式。
与传统硝化反硝化相比，部分亚硝化-厌氧氨氧化具有能耗低、成本低、污染低和效率高的特点，部分硝化-厌氧氨氧化(PNA)工艺被认为是一种高效、经济、环保的生物脱氮方法，已在100多个废水处理项目中得到应用。PNA工艺是由氨氧化细菌(AOB)将废水中约一半的氨氮转化为亚硝酸盐，然后由厌氧氨氧化细菌(AnAOB)将剩余的氨氮和亚硝酸盐转化为氮气。与传统的硝化/反硝化工艺相比，PNA工艺具有耗氧量减少60％，有机碳源减少100％，产生的污泥减少约90％等显著优势。但是，PNA工艺只能实现89％的氮去除，剩下11％的氮以硝酸盐的形式残留在出水中。
在同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)工艺中，将PNA工艺和反硝化作用结合到单一的反应器中，解决剩余硝酸盐问题，提高总氮去除率。反硝化往往需要投加以乙酸钠、甲醇、乙醇等为主的液体碳源，但投加量不当易造成二次污染，运行成本高。此外，有机碳的存在极易抑制AOB和AnAOB的活性，进而破坏PNA的稳定性。固体缓释碳源既可以缓慢的释放有机碳，满足微生物生命活动的需要，又可以降低有机碳添加过量引起的二次污染的风险。消除对毒害影响的同时，还能为微生物提供附着点，提高微生物的生物量。但是异养反硝化菌(DB)通常比自养的AnAOB具有非常高的生长速率和细胞合成产率，因此PBS的适宜用量是限制反硝化细菌过度生长和调节反硝化速率的关键参数。此外，抑制亚硝酸氧化细菌(NOB)是PNA工艺稳定运行的主要挑战。NOB能够与AOB争夺氧气，与AnAOB争夺亚硝酸盐。间歇曝气一种有效抑制NOB的策略，因为在从缺氧环境向好氧环境过渡的过程中，NOB活性很难在短时间内恢复，保证AOB和AnAOB的良好保留，还能够促进DB在缺氧阶段的增殖。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮装置及方法，采用固体缓释碳源消除了液体碳源投加量无法准确控制的缺点，通过间歇曝气抑制NOB，保存功能菌(AOB、AnAOB和DB)，实现反应器高效稳定的脱氮性能。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
根据本发明的一方面，提供间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统，包括间歇式反应器，所述间歇式反应器内部设置加热棒和曝气头，所述间歇式反应器底部连接进水泵，中部连接出水泵，所述曝气头通过气体流量计连外部接曝气泵；还包括PLC控制器，所述进水泵、出水泵、曝气泵均与PLC控制器电连接。
作为优选，所述间歇式反应器，包括反应器本体和上盖，反应器本体设置有进料管和出料管，所述进料管与进水泵连接，所述出料管与出水泵连接，还包括设置在反应器本体内的上端密封装置和搅拌装置；
上端密封装置包括旋转组件、支撑座以及设置在支撑座上的横移组件，横移组件包括多个周向设置的顶紧长杆组，顶紧长杆组横向滑接在支撑座的滑槽内；
旋转组件包括丝杠、设置在丝杠上的螺母座以及用于驱动丝杠旋转的驱动电机，丝杠竖向穿过上盖并转动设置在支撑座上，螺母座外侧设置有多个分别与顶紧长杆组对应的下压杆，下压杆通过铰接双杆推动顶紧长杆组横向移动；
丝杠下部设置有与螺母座相适配的光杆位，支撑座设置有延伸至光杆位的复位弹簧；
丝杠下端设置有穿过支撑座的搅拌轴，搅拌轴上设置有搅拌叶。
上盖卡设在反应器本体上端口，上盖与反应器本体之间设置有密封垫圈，上盖与反应器本体之间通过螺栓连接，上盖中心处是开设有通孔，通孔用于穿设丝杠，丝杠位于通孔处不设置外螺纹，丝杠的外螺纹至支撑座之间的外螺纹足够用于带动螺母座上下移动，进而通过螺母座带动下压杆推动顶紧长杆组向反应器本体的内壁延伸，将反应器本体的内壁顶紧于上盖外侧的内壁，使得上盖与反应器本体密封连接，提高反应器本体内各种反应物的反应效率。
驱动电机设置在上盖上方，驱动电机外侧设置有电机保护壳，电机保护壳固定在上盖上，驱动电机的输出轴竖向设置，输出轴与丝杠通过连接轴固定连接，丝杠的下端转动设置在支撑座内部，支撑座上设置有多个顶紧长杆组，顶紧长杆组以丝杠为轴心周向分布在支撑座上，支撑座上设置有多个滑槽，顶紧长杆组对应地滑接在滑槽内，顶紧长杆组可沿滑槽径向方向滑动；
螺母座转动设置在丝杠上，螺母座外侧设置有分别与顶紧长杆组对应的下压杆，支撑座上竖向设置有导杆，下压杆开设有与导杆相适配的穿孔，导杆穿设在穿孔内起到导向作用，防止螺母座旋转，丝杠转动带动螺母座只上或下移动，螺母座在丝杠作用下向下移动，带动下压杆通过铰接双杆推动顶紧长杆组顶紧反应器本体内壁，多个顶紧长杆组同时顶紧反应器本体内壁，当螺母座下移至丝杠设置光杆位的位置时，螺母座的底面抵至复位弹簧上，复位弹簧下压产生形变，复位弹簧的型号根据螺母座、下压杆等结构重量选择，螺母座正好带动顶紧长杆顶紧反应器内壁，此时，螺母座停止移动，丝杠继续旋转，带动搅拌轴和搅拌叶旋转，对反应物进行混合反应。
混合反应后，控制驱动电机反转，复位弹簧复位带动螺母座在光杆位上移，螺母座的内螺纹与旋转的丝杠的外螺母配合，带动螺母座向上移动，顶紧长杆不会顶紧在反应器本体内壁，可拆除、清洗本装置。
作为优选，顶紧长杆组包括内侧上杆和外侧下杆，外侧下杆一侧横向滑接在内侧上杆上，外侧下杆延伸出支撑座一端设置有弧形顶杆。
内侧上杆和外侧下杆上下设置，且分别滑接在滑槽内，外侧下杆在下压杆和铰接双杆的带动下向反应器内壁移动，内侧上杆固定在支撑座上方，弧形顶杆与反应器本体内壁的弧度相适配，增加接触面积，提高顶紧面积，提高密封性。
作为优选，下压杆与顶紧长杆组之间设置有铰接双杆，铰接双杆的第一杆铰接在内侧上杆，铰接双杆的第二杆铰接在外侧下杆上。
作为优选，支撑座包括支撑底板和设置在支撑底板上的环形板，多个滑槽周向分布在环形板上，支撑底板与反应器本体内壁连接，支撑底板中部开设有供搅拌轴穿过的中心孔。
环形板的滑槽对横向移动的顶紧长杆组的外侧下杆起到导向作用。丝杠下端的外侧设置有轴承，轴承的内壁与丝杠的下端固定连接，轴承的外壁固定设置在支撑底板上，支撑底板的中心孔设置在轴承下方，支撑底板的中心孔用搅拌轴和丝杆下端的连接。
作为优选，第一杆靠近第二杆的铰接处设置有球形凸块，球形凸块滑接在下压杆开设的导向槽内。
下压杆下移时，球形凸块滑接在导向槽内，同时，球形凸块对下压杆起到定位的作用。
作为优选，搅拌叶包括上下设置的第一叶片组和第二叶片组，第二叶片组的搅拌叶为弧形搅拌叶。
弧形搅拌叶设置在反应器本体靠近底端的位置，用于搅拌混合底部的反应物或反应物沉淀，第一叶片组用于混合反应器内液体上部、中部的反应物混合液，提高混合效率，充分反应。
作为优选，所述悬浮填料直径为10-30mm，有效表面积为300-800m2/m3，所述悬浮填料的投加量占间歇式反应器有效体积的30-50％。
作为优选，所述固体缓释碳源为聚丁二酸丁二醇酯，投加量为0.5-3.0g/L。
根据本发明的另一方面，提供一种间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮工艺，包括
1)系统启动：
将附有氨氧化菌与厌氧氨氧化菌的生物膜填料挂于反应器内的填料架上，填料外层为氨氧化菌，内部为厌氧氨氧化菌，填料生物膜污泥浓度为3000-4000mg/L；反应器采用间歇式曝气方式运行，一个周期包括进水10min、间歇曝气660min、沉降35min和出水15min，每个间歇曝气期均包括一个交替的好氧阶段35min和缺氧阶段25min；
2)运行调节：
反应器总无机氮去除率稳定在80％以后，向间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器中投加固体释碳源聚，投加量根据硝酸盐的浓度投加0.5-3.0g/L。
所述填料直径为10-30mm，有效表面积为300-800m2/m3，所述填料的投加量占间歇式反应器有效体积的30-50％。
所述固体缓释碳源为聚丁二酸丁二醇酯，投加量根据硝酸盐的浓度按NO3 —N：聚丁二酸丁二醇酯为1：100投加。
间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器排水率为50％。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：1、实现了固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)一体化运行，集成了PNA工艺和固体缓释碳源反硝化的技术优势，并且通过间歇曝气保证反应器的稳定运行。PNA工艺可降低60％曝气需求和90％污泥产量。控制固体缓释碳源反硝化速率，将11％的剩余硝酸盐转化为亚硝酸盐和氮气，同时避免二次投加污染。
2、本发明采用的间歇式反应器利用丝杆转动带动螺母座只上或下移动，螺母座在丝杠作用下向下移动，带动下压杆通过铰接双杆推动顶紧长杆组顶紧反应器本体内壁，多个顶紧长杆组同时顶紧反应器本体内壁，当螺母座下移至丝杠设置光杆位的位置时，螺母座的底面抵至复位弹簧上，复位弹簧下压产生形变，复位弹簧的型号根据螺母座、下压杆等结构重量选择，螺母座正好带动顶紧长杆顶紧反应器内壁，此时，螺母座停止移动，丝杠继续旋转，带动搅拌轴和搅拌叶旋转，对反应物进行混合反应；
内侧上杆和外侧下杆上下设置，且分别滑接在滑槽内，外侧下杆在下压杆和铰接双杆的带动下向反应器内壁移动，内侧上杆固定在支撑座上方，弧形顶杆与反应器本体内壁的弧度相适配，增加接触面积，提高顶紧面积。
附图说明
附图1是本发明系统示意图；
附图2为间歇式反应器右视图；
附图3为本发明附图2中A-A向剖视示意图；
附图4为本发明附图3中A处结构放大示意图；
附图5为本发明附图3中B处结构放大示意图；
附图6为本发明上端密封装置和搅拌装置结构示意图；
附图7为本发明附图6中C处结构放大示意图；
附图8为本发明附图6中D处结构放大示意图。
附图中所示标号：1、反应器本体；2、上盖；3、进料管；4、出料管；5、支撑座；501、滑槽；502、支撑底板；5021、中心孔；503、环形板；6、丝杠；601、光杆位；7、螺母座；8、驱动电机；9、下压杆；901、导向槽；10、复位弹簧；11、搅拌轴；12、搅拌叶；1201、第一叶片组；1202、第二叶片组；13、内侧上杆；14、外侧下杆；15、弧形顶杆；16、第一杆；17、第二杆；18、球形凸块；19、电机保护壳；20、导杆；21、轴承；22、间歇式反应器；23、固体缓释碳源；24、悬浮填料；25、加热棒；26、曝气头；27、进水泵；28、出水泵；29、曝气泵；30、PLC控制器；31、气体流量计。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1：脱氮系统
如图1所示，间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统，包括间歇式反应器22，所述间歇式反应器22内部设置加热棒25和曝气头26，所述间歇式反应器22底部连接进水泵27，中部连接出水泵28，所述曝气头26连接曝气泵29；还包括PLC控制器30，所述进水泵27、出水泵28、曝气泵29均与PLC控制器30电连接。
进一步的，如图2-8所示，间歇式反应器，包括反应器本体1和上盖2，反应器本体1设置有进料管3和出料管4，还包括设置在反应器本体1内的上端密封装置和搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴11和搅拌叶12。
上端密封装置包括旋转组件、支撑座5以及设置在支撑座5上的横移组件，横移组件包括多个周向设置的顶紧长杆组，顶紧长杆组横向滑接在支撑座5的滑槽501内。
旋转组件包括丝杠6、设置在丝杠6上的螺母座7以及用于驱动丝杠6旋转的驱动电机8，丝杠6竖向穿过上盖2并转动设置在支撑座5上，螺母座7外侧设置有多个分别与顶紧长杆组对应的下压杆9，下压杆9通过铰接双杆推动顶紧长杆组横向移动。
丝杠6下部设置有与螺母座7相适配的光杆位601，支撑座5设置有延伸至光杆位601的复位弹簧10。
丝杠6下端设置有穿过支撑座5的搅拌轴11，搅拌轴11上设置有搅拌叶12。
上盖2卡设在反应器本体1上端口，上盖2与反应器本体1之间设置有密封垫圈，上盖2与反应器本体1之间通过螺栓连接，上盖2中心处是开设有通孔，通孔用于穿设丝杠6，丝杠6位于通孔处不设置外螺纹，丝杠6的外螺纹至支撑座5之间的外螺纹足够用于带动螺母座7上下移动，进而通过螺母座7带动下压杆9推动顶紧长杆组向反应器本体1的内壁延伸，使得上盖2与反应器本体1紧密连接，提高反应器本体1内各种反应物的反应效率。
驱动电机8设置在上盖2上方，驱动电机8外侧设置有电机保护壳19，电机保护壳19固定在上盖2上，驱动电机8的输出轴竖向设置，输出轴与丝杠6通过连接轴固定连接，丝杠6的下端转动设置在支撑座5内部，支撑座5上设置有多个顶紧长杆组，顶紧长杆组以丝杠6为轴心周向分布在支撑座5上，支撑座5上设置有多个滑槽501，顶紧长杆组对应地滑接在滑槽501内，顶紧长杆组可沿滑槽501径向方向滑动。
螺母座7转动设置在丝杠6上，螺母座7外侧设置有分别与顶紧长杆组对应的下压杆9，支撑座5上竖向设置有导杆20，下压杆9开设有与导杆20相适配的穿孔，导杆20穿设在穿孔内起到导向作用，防止螺母座7旋转，丝杠6转动带动螺母座7只上或下移动，螺母座7在丝杠6作用下向下移动，带动下压杆9通过铰接双杆推动顶紧长杆组顶紧反应器本体1内壁，多个顶紧长杆组同时顶紧反应器本体1内壁，当螺母座7下移至丝杠6设置光杆位601的位置时，螺母座7的底面抵至复位弹簧10上，复位弹簧10下压产生形变，复位弹簧10的型号根据螺母座7、下压杆9等结构重量选择，螺母座7正好带动顶紧长杆顶紧反应器内壁，此时，螺母座7停止移动，丝杠6继续旋转，带动搅拌轴11和搅拌叶12旋转，对反应物进行混合反应。
混合反应后，控制驱动电机8反转，复位弹簧10复位带动螺母座7在光杆位601上移，螺母座7的内螺纹与旋转的丝杠6的外螺母配合，带动螺母座7向上移动，顶紧长杆不会顶紧在反应器本体1内壁，可拆除、清洗本装置。
顶紧长杆组包括内侧上杆13和外侧下杆14，外侧下杆14一侧横向滑接在内侧上杆13上，外侧下杆14延伸出支撑座5一端设置有弧形顶杆15。内侧上杆13和外侧下杆14上下设置，且分别滑接在滑槽501内，外侧下杆14在下压杆9和铰接双杆的带动下向反应器内壁移动，内侧上杆13固定在支撑座5上方，弧形顶杆15与反应器本体1内壁的弧度相适配，增加接触面积，提高顶紧面积。
下压杆9与顶紧长杆组之间设置有铰接双杆，铰接双杆的第一杆16铰接在内侧上杆13，铰接双杆的第二杆17铰接在外侧下杆14上。外侧下杆14为倒置的T型槽，滑槽501也为倒置的T型槽，滑槽501的上方为开口，便于铰接双杆的第一杆16滑动。
支撑座5包括支撑底板502和设置在支撑底板502上的环形板503，多个滑槽501周向分布在环形板503上，支撑底板502与反应器本体1内壁连接，支撑底板502中部开设有供搅拌轴11穿过的中心孔5021。
环形板503的滑槽501对横向移动的顶紧长杆组的外侧下杆14起到导向作用。丝杠6下端的外侧设置有轴承21，轴承21的内壁与丝杠6的下端固定连接，轴承21的外壁固定设置在支撑底板502上，支撑底板502的中心孔5021设置在轴承21下方，支撑底板502的中心孔5021用搅拌轴11和丝杆下端的连接。
第一杆16靠近第二杆17的铰接处设置有球形凸块18，球形凸块18滑接在下压杆9开设的导向槽901内。下压杆9下移时，球形凸块18滑接在导向槽901内，同时，球形凸块18对下压杆9起到定位的作用。
搅拌叶12包括上下设置的第一叶片组1201和第二叶片组1202，第二叶片组1202的搅拌叶12为弧形搅拌叶12。弧形搅拌叶12设置在反应器本体1靠近底端的位置，用于搅拌混合底部的反应物或反应物沉淀，第一叶片组1201用于混合反应器内液体上部、中部的反应物混合液，提高混合效率，充分反应。
工作原理：上盖2与反应器本体1之间垫密封垫圈，并通过螺栓在外侧固定连接，入料，密封进料管3和出料管4，控制驱动电机8正转，螺母座7在丝杠6作用下向下移动，带动下压杆9下压第一杆16，球形凸块18滑接在导向槽901内，推动顶紧长杆组的外侧下杆14向反应器本体1内壁移动，通过弧形顶杆15顶紧反应器本体1内壁于上盖2内壁，多个顶紧长杆组同时顶紧反应器本体1内壁，当螺母座7下移至丝杠6设置光杆位601的位置时，螺母座7正好带动顶紧长杆组顶紧反应器内壁，此时，螺母座7停止移动，丝杠6继续旋转，带动搅拌轴11和搅拌叶12旋转；
混合反应后，控制驱动电机8反转，复位弹簧10复位带动螺母座7在光杆位601上移，螺母座7的内螺纹与旋转的丝杠6的外螺母配合，带动螺母座7向上移动，顶紧长杆不会顶紧在反应器本体1内壁。
实施例2：脱氮工艺
本实施例公开了间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮工艺，包括
1)系统启动：
将附有氨氧化菌与厌氧氨氧化菌的生物膜填料挂于间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器内填料架上，填料外层为氨氧化菌，内部为厌氧氨氧化菌，填料生物膜污泥浓度为3000-4000mg/L；反应器采用间歇式曝气方式运行，一个周期包括进水10min、间歇曝气660min、沉降35min和出水15min，每个间歇曝气期均包括一个交替的好氧阶段35min和缺氧阶段(25min)；
2)运行调节：
反应器总无机氮去除率稳定在80％以后，向间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器中投加固体释碳源聚，投加量根据硝酸盐的浓度投加0.5-3.0g/L。
所述填料直径为10-30mm，有效表面积为300-800m2/m3，所述填料的投加量占间歇式反应器有效体积的30-50％。
所述固体缓释碳源为聚丁二酸丁二醇酯，投加量根据硝酸盐的浓度按NO3 —N：聚丁二酸丁二醇酯为1：100投加。
间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器排水率为50％。
为了进一步说明该工艺的详细过程，以模拟废水进行详细说明：
1)模拟废水
采用模拟废水启动反应器，NH4Cl为模拟氮源，KH2PO4为模拟磷源，所用人工配水水质如下：反应器进水pH为7.5，进水NH4 +-N浓度为200mg/L，CaCl2·2H2O 30mg/L，MgSO4·7H2O25mg/L，FeSO4·7H2O 20mg/L。同时，每升模拟废水中添加1mL微量元素：H3BO3 0.05g/L，ZnCl2 0.05g/L，CuCl2 0.03g/L，MnSO4·H2O 0.05g/L，(NH4)6MoO24·4H2O 0.05g/L,AlCl30.05g/L,CoCl2·6H2O 0.05g/L，NiCl2 0.05g/L。
2)系统启动
反应器采用圆柱形结构，有机玻璃材质，直径为12cm，有效高度为32cm，高径比2.7。反应器内部设有搅拌棒，以确保废水的均匀流化。将附着有氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的生物膜填料置于一种间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器中，悬浮填料选用圆柱形载体，直径为25mm、高度为15mm、比表面积500m2/m3，填料的填充比为40％，填料外层为氨氧化菌，内层为厌氧氨氧化菌，填料生物膜污泥浓度为3000mg/L左右。反应器运行模式设定周期为12h，包括进水10min、间歇曝气660min、沉降35min和出水15min。每个周期包括11次亚循环，每个亚循环包括好氧阶段35min和缺氧阶段25min。溶解氧(DO)通过曝气泵供应，并由流量计调节。反应器的排水率为50％，温度控制在30℃。间歇曝气好氧阶段，氨氧化菌将NH4 +-N氧化为NO2 --N，内层的厌氧氨氧化菌将NH4 +-N和生成的NO2 --N转化为N2。间歇曝气缺氧阶段不仅可以抑制亚硝酸盐氧化菌生长，还可以缓解好氧阶段溶解氧对氨氧化菌活性的抑制。间歇曝气创造的好氧缺氧的交替环境，保证了氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的高效协同脱氮，同时也促进的亚硝酸盐氧化菌在反应器中的洗脱。
3)运行调节
反应器总无机氮去除率稳定在80％以后，向反应器中投加PBS，进行一种间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器调节。投加量根据硝酸盐的浓度按NO3 --N/PBS为1：100投加。当NO3 --N为30mg/L左右时，投加PBS 3g/L。可在5天内启动SNAD反应器，可维持12天高效脱氮，NH4 +-N去除率高于99％，总无机氮去除率高于97％。NO3 --N浓度为5mg/L时，投加PBS 0.5g/L，可维持6-8天高效脱氮，NH4 +-N去除率高于99％，总无机氮去除率高于97％。只有当PBS与异养反硝化菌接触后才能被水解作为电子供体还原NO3 --N，因此PBS可根据反应器内NO3 --N浓度调整有机碳释放量。同时，缓释有机碳速率可以缓解有机碳对于氨氧化菌和氨氧化菌活性的抑制作用，这有利于维持反应器中功能微生物的主导作用。
Claims (9)
1.间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统，其特征在于：包括间歇式反应器（22），所述间歇式反应器（22）内部设置加热棒（25）和曝气头（26），所述间歇式反应器（22）底部连接进水泵（27），中部连接出水泵（28），所述曝气头（26）通过气体流量计（31）连接外部曝气泵（29）；还包括PLC控制器（30），所述进水泵（27）、出水泵（28）、曝气泵（29）均与PLC控制器（30）电连接；
所述间歇式反应器（22）包括反应器本体（1）和上盖（2），所述反应器本体（1）设置有进料管（3）和出料管（4），所述进料管（3）与进水泵（27）连接，所述出料管（4）与出水泵（28）连接，还包括设置在反应器本体（1）内的上端密封装置和搅拌装置；
所述上端密封装置包括旋转组件、支撑座（5）以及设置在支撑座（5）上的横移组件，所述横移组件包括多个周向设置的顶紧长杆组，所述顶紧长杆组横向滑接在支撑座（5）的滑槽（501）内；
所述旋转组件包括丝杠（6）、设置在丝杠（6）上的螺母座（7）以及用于驱动丝杠（6）旋转的驱动电机（8），所述丝杠（6）竖向穿过上盖（2）并转动设置在支撑座（5）上，所述螺母座（7）外侧设置有多个分别与顶紧长杆组对应的下压杆（9），所述下压杆（9）通过铰接双杆推动顶紧长杆组横向移动；
所述丝杠（6）下部设置有与螺母座（7）相适配的光杆位（601），所述支撑座（5）设置有延伸至光杆位（601）的复位弹簧（10）；控制驱动电机（8）正转，当螺母座（7）下移至光杆位（601）的位置时，螺母座（7）的底面抵至复位弹簧（10）上，复位弹簧（10）下压产生形变；当控制驱动电机（8）反转，复位弹簧（10）复位带动螺母座（7）在光杆位（601）上移，螺母座（7）的内螺纹与丝杠（6） 的外螺纹配合，带动螺母座（7）向上移动；
所述丝杠（6）下端设置有穿过支撑座（5）的搅拌轴（11），所述搅拌轴（11）上设置有搅拌叶（12）。
2.根据权利要求1所述的间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统，其特征在于：所述顶紧长杆组包括内侧上杆（13）和外侧下杆（14），所述外侧下杆（14）一侧横向滑接在内侧上杆（13）上，所述外侧下杆（14）延伸出支撑座（5）一端设置有弧形顶杆（15）。
3.根据权利要求1所述的间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统，其特征在于：所述下压杆（9）与顶紧长杆组之间设置有铰接双杆，所述铰接双杆的第一杆（16）铰接在内侧上杆（13），所述铰接双杆的第二杆（17）铰接在外侧下杆（14）上。
4.根据权利要求1所述的间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统，其特征在于：所述支撑座（5）包括支撑底板（502）和设置在支撑底板（502）上的环形板（503），多个所述滑槽（501）周向分布在环形板（503）上，所述支撑底板（502）与反应器本体（1）内壁连接，所述支撑底板（502）中部开设有供搅拌轴（11）穿过的中心孔（5021）。
5.根据权利要求3所述的间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮系统，其特征在于：所述第一杆（16）靠近第二杆（17）的铰接处设置有球形凸块（18），所述球形凸块（18）滑接在下压杆（9）开设的导向槽（901）内。
6.一种间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化脱氮工艺，其特征在于，所述工艺采用权利要求1-5任一项所述系统：
1)系统启动：
将附有氨氧化菌与厌氧氨氧化菌的生物膜填料挂于反应器内的填料架上，填料外层为氨氧化菌，内部为厌氧氨氧化菌，填料生物膜污泥浓度为3000-4000mg/L；反应器采用间歇式曝气方式运行，一个周期包括进水10 min、间歇曝气660 min、沉降35 min和出水15 min，每个间歇曝气期均包括一个交替的好氧阶段35 min和缺氧阶段25 min；
2)运行调节：
反应器总无机氮去除率稳定在80%以后，向间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器中投加固体缓释碳源（23），投加量根据硝酸盐的浓度投加0.5-3.0 g/L。
7.根据权利要求6所述间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化脱氮工艺，其特征在于：所述填料直径为10-30mm，有效表面积为300-800 m2/m3，所述填料的投加量占间歇式反应器有效体积的30-50%。
8.根据权利要求6所述间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化脱氮工艺，其特征在于：所述固体缓释碳源（23）为聚丁二酸丁二醇酯，投加量根据硝酸盐的浓度按NO3 —N：聚丁二酸丁二醇酯为1：100投加。
9.根据权利要求6-8任一项所述的间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器脱氮工艺，其特征在于：间歇曝气下固体缓释碳源协同同步部分硝化-厌氧氨氧化-反硝化反应器排水率为50%。
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| GR01 | Patent grant | ||
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