CN116282537B - 厌氧氨氧化颗粒污泥反应器 - Google Patents

厌氧氨氧化颗粒污泥反应器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,包括反应罐、曝气组件、旋流组件、出水组件和检测组件,反应罐上设有进口和出口,曝气组件、旋流组件设置在反应罐内,旋流组件位于曝气组件上方,出水组件设置在旋流组件上方,且与出口相连通,检测组件设置在反应罐内部,位于出口下方,旋流组件利用水流和气流形成剪切力,加快了颗粒的污泥的形成,避免了传统设备通过内回流泵增加水力剪切的方式而导致部分颗粒污泥被回流泵桨叶破碎,保证了颗粒污泥的完整性,曝气组件和回流组件通过调节回流气体与新鲜空气比例的方式调控氧气供应,避免传统设备直接改变曝气气量导致的水力混合状态的不稳定,进一步提高了水处理的效果。

Description

厌氧氨氧化颗粒污泥反应器
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种厌氧氨氧化颗粒污泥反应器。
背景技术
厌氧氨氧化污水脱氮生物处理工艺是一种高效的污水处理工艺,该工艺首先通过短程硝化过程将污水中约50%氨氮在好氧氨氧化菌(AOB)作用下氧化为亚硝酸盐氮,然后厌氧氨氧化菌(AnAOB)将亚硝酸盐氮与氨氮以转化为氮气。相较于传统的硝化-反硝化脱氮过程具有能耗少,无需消耗有机物且产生的生物污泥废弃物少的优点。但是,该工艺稳定实现较为严苛,既要保障反应器内有足够氧气使足够的氨氮被转化为亚硝酸盐,又需要避免过多的氧气供应导致亚硝酸盐氧化菌(NOB)将亚硝酸盐氧化以及对厌氧氨氧化菌(AnAOB)产生抑制。
目前,通常采用厌氧氨氧化颗粒污泥反应器以实现厌氧氨氧化过程。利用颗粒污泥具有非常好的沉降性能,大幅度提高AnAOB在反应器内的停留时间,以提高其在反应器内丰度;由于氧气扩散和逐渐消耗,颗粒污泥内氧气浓度由外向内逐渐降低,使其外层为好氧区,内层为厌氧区,使得AOB与AnAOB得以共存在同一反应器,还提高了溶解氧梯度;此外,由于悬浮污泥与颗粒污泥中氧气传质效率的差异,在同一液相溶解氧(DO)浓度下,NOB在悬浮污泥中存在比例较高,而AnAOB在颗粒污泥中存在比例较高,因此通过筛选保留颗粒污泥而排除悬浮污泥有助于减少系统内NOB的比例。
现有技术中的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器主要通过设置内回流泵增加内回流以提高水力剪切加速颗粒化,而回流泵的桨叶会导致部分颗粒污泥破碎,从而影响水处理效果。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中回流泵的桨叶会导致部分颗粒污泥破碎,从而影响水处理效果的缺陷。
为了解决上述问题,本发明提供了一种厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,包括:
反应罐,其内部为空腔,适于容纳污水,所述反应罐上设有进口和出口,所述出口位置高于所述进口位置;
曝气组件,设置在所述反应罐内,适于对所述污水中通入空气;
旋流组件,设置在所述反应罐内,位于所述曝气组件上方,适于对所述污水产生旋流;
出水组件,设置在所述反应罐内,位于所述旋流组件上方,且与所述出口相连通,适于输出反应后的所述污水;
检测组件,设置在所述反应罐内部,位于所述出口下方,适于检测所述污水中成分。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,所述旋流组件包括:
导流筒,其内部为空腔;
导流板,呈螺旋状设置在所述导流筒内壁上;
支架,连接所述反应罐内壁与所述导流筒外壁。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,所述出水组件包括:
颗粒分离器,呈筒状,固定安装在所述反应罐内,所述颗粒分离器底部设有开口;
溢流槽,固定安装在所述开口内;
出水管,一端与所述溢流槽相连通,另一端与所述出口相连通。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,所述曝气组件包括:
曝气管,适于连通外界环境与所述反应罐内部;
曝气器,位于所述反应罐内,固定安装在所述曝气管上;
风机,与所述曝气管远离所述曝气器一端相连接。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,所述检测组件包括:
多个检测器,设置所述反应罐上,适于检测所述反应罐内水质指标;
控制器,与所述检测器和所述曝气组件信号连接。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,还包括:
顶盖,固定安装在所述反应罐顶部;
气压检测器,安装在所述顶盖上,适于检测所述反应罐内气压,所述气压检测器与所述控制器信号连接。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,还包括:
出气组件,安装在所述顶盖上,且与所述控制器信号连接;
回流组件,分别与所述出气组件和所述曝气组件相连接,且与所述控制器信号连接。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,所述出气组件包括:
出气管,固定安装在所述顶盖上;
回止阀,安装在所述出气管上;
出气流量检测器,安装在所述出气管内,且所述出气流量检测器与所述控制器信号连接。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,所述回流组件包括:
回流管,连通所述出气管与所述曝气管;
回流流量检测器,安装在所述回流管内,且所述回流流量检测器与所述控制器信号连接;
第一控制阀,安装在所述回流管上,与所述控制器信号连接。
进一步地,此厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,还包括进水组件,其包括:
进水管,与所述进口相连通;
水泵,安装在所述进水管上;
进水检测器,安装在所述进水管上,且所述进水检测器与所述控制器信号连接。
本发明具有以下优点:
1.本发明提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,包括反应罐、曝气组件、旋流组件、出水组件和检测组件,反应罐内部为空腔,适于容纳污水,反应罐上设有进口和出口,出口位置高于进口位置,曝气组件设置在反应罐内,适于对污水中通入空气,旋流组件设置在反应罐内,位于曝气组件上方,适于对污水产生旋流,出水组件设置在反应罐内,位于旋流组件上方,且与出口相连通,适于输出反应后的污水,检测组件设置在反应罐内部,位于出口下方,适于检测污水中成分。
通过在反应罐内设置旋流组件,当污水由入口进入反应罐内时,旋流组件下方的曝气组件对污水水体产生曝气,增加污水中的氧气使氨氮被转化为亚硝酸盐,以实现短程硝化过程,曝气后空气在反应罐中产生向上的升力,使污水在旋流组件中产生旋流,为污水中的颗粒污泥形成提供剪切力,加快了颗粒的污泥的形成,避免了传统设备通过内回流泵增加水力剪切的方式而导致部分颗粒污泥被回流泵桨叶破碎,保证了颗粒污泥的完整性,进一步提高了水处理的效果。
2.本发明提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,旋流组件包括导流筒、导流板和支架,导流筒内部为空腔,导流板呈螺旋状设置在导流筒内壁上,支架连接反应罐内壁与导流筒外壁。
曝气组件产生的曝气沿导流筒内部上升,螺旋状的导流板引导上升的空气和污泥混合液在导流筒内产生旋流,旋流过程中由于离心力使颗粒污泥分布于导流筒外侧,随内回流回到反应器底部,而细小的悬浮污泥则分布于导流筒中心,在顶部经出水组件排出,导流板与旋流筒的组合为颗粒污泥形成提供了剪切力,同时导流筒内部与外部逆向流形成内循环,增加了水力混合,进而加快了颗粒污泥的形成。
3.本发明提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,出水组件包括颗粒分离器、溢流槽和出水管,颗粒分离器呈筒状,固定安装在反应罐内,颗粒分离器底部设有开口,溢流槽固定安装在开口内,出水管一端与溢流槽相连通,另一端与出口相连通。
通过设置颗粒分离器,可将由旋流筒离心作用分离到外侧的颗粒污泥截留在颗粒分离器的外侧,而位于中心的细小悬浮污泥进入开口内的溢流槽,由出水管排出反应罐,从而避免将颗粒污泥排出,保证了反应罐内颗粒污泥的含量,提高了污水处理的效果。
4.本发明提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,曝气组件包括曝气管、曝气器和风机,曝气管适于连通外界环境与反应罐内部;曝气器位于反应罐内,固定安装在曝气管上。风机与曝气管远离曝气器一端相连接。
风机将外界空气通过曝气管输入曝气器在污水中产生曝气气泡,污水混合空气上升带动反应罐内部的污泥随之上升进入导流筒内,通过风机控制曝气量,以保障稳定的水力混合条件促使颗粒污泥的形成,无需设置内回流泵加速颗粒化,从而避免了颗粒污泥被回流泵桨叶破碎,提高了水处理的效果。
5.本发明提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,检测组件包括设置反应罐上适于检测反应罐内水质指标浓度的多个检测器和与检测器信号连接的控制器。
在控制器中设定反应罐总曝气流量,并设定反应罐的溶解氧控制浓度或出水氨氮亚硝酸盐控制浓度,控制器根据多个检测器监测反应罐内溶解氧、氨氮、亚硝酸盐浓度,判断系统内所需供氧量,然后根据所需供氧量调节新鲜空气流量在设定水平,空气以恒定的流量进入反应罐内部,经旋流筒产生充足的剪切力、离心力及上升混合动力,在为精确供应所需氧气的同时实现系统内混合均值,颗粒筛分和颗粒加速成粒。
6.本发明提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,还包括安装在顶盖上的出气组件和分别与出气组件和曝气组件相连接的回流组件。
反应罐中曝气后尾气一部分经回流组件收集回流后与新鲜空气混合重新经鼓风机进入反应罐,剩余尾气则排出反应罐外,控制器根据控制需求调节进入曝气组件内混合气体中新鲜空气与回流尾气的比例,以维持进入反应罐内混合气体流量在设定值,保障稳定的水力混合条件,实现了供氧量控制与曝气强度互不干扰,提高了调控的精度,解决了低供氧条件下混合动力不足的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的结构示意图;
图2为本发明实施例中提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器中旋流组件的俯视图;
图3为本发明实施例中提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器中旋流组件A-A截面剖视视图;
图4为本发明实施例中提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器中旋流组件B-B截面剖视视图;
图5为本发明实施例中提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的曝气-回流控制逻辑图。
附图标记说明:
1、反应罐;11、进口;12、出口;2、曝气组件;21、曝气管;22、曝气器;23、风机;24、第二控制阀;25、空气检测器;3、旋流组件;31、导流筒;32、导流板;4、出水组件;41、颗粒分离器;42、溢流槽;43、出水管;5、检测组件;51、检测器;52、控制器;6、顶盖;61、气压检测器;7、出气组件;71、出气管;72、回止阀;73、出气流量检测器;8、回流组件;81、回流管;82、回流流量检测器;83、第一控制阀;9、进水组件;91、进水管;92、水泵;93、进水检测器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
如图1至图5所示,为本实施例提供的一种厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,包括反应罐1、曝气组件2、旋流组件3、出水组件4和检测组件5,反应罐1内部为空腔,适于容纳污水,反应罐1上设有进口11和出口12,进口11适于输入待处理的污水,出口12适于排出处理后的污水,且出口12位置高于进口11位置,曝气组件2设置在反应罐1内,位于反应罐1内正下方,适于对污水中通入空气,旋流组件3设置在反应罐1内中间位置,位于曝气组件2上方,适于对污水产生旋流,出水组件4设置在反应罐1内,位于旋流组件3上方,且与出口相连通,适于输出反应后的污水,检测组件5设置在反应罐1内部,位于出口下方,适于检测污水中成分。
通过在反应罐1内设置旋流组件3,当污水由入口进入反应罐1内时,旋流组件3下方的曝气组件2对污水水体产生曝气,增加污水中的氧气使氨氮被转化为亚硝酸盐,以实现短程硝化过程,曝气后空气在反应罐1中产生向上的升力,利用水流和气流形成的剪切力使污水在旋流组件3中产生旋流,为污水中的颗粒污泥形成提供剪切力,加快了颗粒的污泥的形成,避免了传统设备通过内回流泵增加水力剪切的方式而导致部分颗粒污泥被回流泵桨叶破碎,保证了颗粒污泥的完整性,避免传统设备直接改变曝气气量导致的水力混合状态的不稳定,进一步提高了水处理的效果。无需曾设回流泵来增加内回流,从而可降低反应器的能耗。
本实施例对反应罐1不做具体限定,为符合现实情况,本实施例中反应罐1为圆柱形结构,在其他一些未示出的实施例中,反应罐1也可采用矩形结构等。
如图2至图4所示,旋流组件3包括导流筒31、导流板32和支架,导流筒31内部为空腔,导流板32呈螺旋状设置在导流筒31内壁上,支架连接反应罐1内壁与导流筒31外壁,用于将导流筒31稳固的安装在反应罐1内。
曝气组件2产生的曝气气泡沿导流筒31内部上升,螺旋状的导流板32引导上升的空气和污泥混合液在导流筒31内产生旋流,旋流过程中由于离心力使颗粒污泥分布于导流筒31外侧,随内回流回到反应器底部,而细小的悬浮污泥则分布于导流筒31中心,在顶部经出水组件4排出,导流板32与旋流筒的组合为颗粒污泥形成提供了剪切力,同时导流筒31内部与外部逆向流形成内循环,增加了水力混合,进而加快了颗粒污泥的形成。
本实施例中,出水组件4包括颗粒分离器41、溢流槽42和出水管43,颗粒分离器41呈筒状,固定安装在反应罐1内,其为上部为中空圆柱,下部为倒圆锥结构,倒圆锥底部设有开口,溢流槽42固定安装在开口内,出水管43一端与溢流槽42相连通,另一端与出口相连通。
通过设置颗粒分离器41,可将由旋流筒离心作用分离到外侧的颗粒污泥截留在颗粒分离器41的外侧,而位于中心的细小悬浮污泥进入开口内的溢流槽42,由出水管43排出反应罐1,从而避免将颗粒污泥排出,保证了反应罐1内颗粒污泥的含量,提高了污水处理的效果。
通过旋流组件3使空气上升形成旋流,颗粒分离器41分离颗粒污泥与细小悬浮污泥,可抑制反应器内亚硝酸盐氧化菌(NOB)生长。
本实施例中,曝气组件2包括曝气管21、曝气器22和风机23,曝气管21适于连通外界环境与反应罐1内部,曝气管21上设有第二控制阀24和空气检测器25,第二控制阀24用于控制空气的进气量,空气检测器25用于检测空气的进气流量,曝气器22位于反应罐1内,固定安装在曝气管21上。风机23与曝气管21远离曝气器22一端相连接。
风机23将外界空气通过曝气管21输入曝气器22在污水中产生曝气气泡,污水混合空气上升带动反应罐1内部的污泥随之上升进入导流筒31内,通过风机23控制曝气量,以保障稳定的水力混合条件促使颗粒污泥的形成,无需设置内回流泵加速颗粒化,从而避免了颗粒污泥被回流泵桨叶破碎,提高了水处理的效果。
通过提升供氧调控效率、提高颗粒污泥稳定性及反应罐1内的泥水混合效果、抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的积累等多方面联合作用,提升反应罐1内厌氧氨氧化菌丰度,提高了脱氮的性能。
本实施例对曝气器22不做具体限定,为符合现实情况,本实施例中曝气器22采用管式曝气头或盘式曝气头。
本实施例对空气检测器25不做具体限定,为符合现实情况,本实施例中空气检测器25为新鲜空气流量检测器51。
本实施例中,检测组件5包括设置反应罐1上适于检测反应罐1内水质指标浓度的多个检测器51和与检测器51信号连接的控制器52。
本实施例对检测器51不做具体限定,为符合现实情况,本实施例中多个检测器51分别为氢离子浓度指数(pH值)探头、溶解氧(DO)探头、氨氮探头和亚硝酸盐氮探头。
在控制器52中设定反应罐1总曝气流量,并设定反应罐1内的溶解氧控制浓度或出水氨氮亚硝酸盐控制浓度,控制器52根据氢离子浓度指数(pH值)探头、溶解氧(DO)探头、氨氮探头和亚硝酸盐氮探头监测反应罐1内溶解氧、氨氮、亚硝酸盐浓度,判断所需供氧量,然后根据所需供氧量调节新鲜空气流量在设定水平,空气以恒定的流量进入反应罐1内部,经旋流筒产生充足的剪切力、离心力及上升混合动力,在为精确供应所需氧气的同时实现系统内混合均值,颗粒筛分和颗粒加速成粒。
本实施例中,还包括固定安装在反应罐1顶部的顶盖6和安装在顶盖6上,适于检测反应罐1内气压的气压检测器61,且气压检测器61与控制器52信号连接。
本实施例对顶盖6不做具体限定,为符合现实情况,本实施例中顶盖6为圆锥形,安装在反应罐1顶部将反应罐1密封,避免杂物落入反应罐1内及水处理时产生的尾气外溢。
现有技术的曝气调控主要通过直接调控曝气风量大小来实现氧气供应调整,风量变化会影响混合效果及气液传质效果,影响氧调控精度,降低出水稳定性。
本实施例中,还包括安装在顶盖6上的出气组件7和分别与出气组件7和曝气组件2相连接的回流组件8。
反应罐1中曝气后尾气一部分经回流组件8收集回流后与新鲜空气混合重新经鼓风机23进入反应罐1,剩余尾气则排出反应罐1外,控制器52根据控制需求调节进入曝气组件2内混合气体中新鲜空气与回流尾气的比例,以维持进入反应罐1内混合气体流量在设定值,保障稳定的水力混合条件,实现了供氧量控制与曝气强度互不干扰,曝气组件和回流组件通过调节回流气体与新鲜空气比例的方式调控氧气供应,避免传统设备直接改变曝气气量导致的水力混合状态的不稳定,提高了调控的精度,解决了低供氧条件下混合动力不足的问题。
部分尾气回流,提升了反应罐1内气相N2O、CH4等温室气体分压,增加了其在液相中溶解度,加快其被微生物消耗速率,减少了温室气体的产生,具有良好的环保效果。
如图1所示,本实施例中出气组件7包括出气管71、回止阀72和出气流量检测器73,出气管71固定安装在顶盖6上,回止阀72安装在出气管71上,出气流量检测器73安装在出气管71内,且出气流量检测器73与控制器52信号连接。
如图1所示,回流组件8包括回流管81、回流流量检测器82和第一控制阀83,回流管81连通出气管71与曝气管21,回流流量检测器82安装在回流管81内,且回流流量检测器82与控制器52信号连接,第一控制阀83安装在回流管81上,与控制器52信号连接。
回流气体中的温室气体(N2O、CH4)增加了混合气体的温室气体浓度,降低了曝气过程中液相温室气体的逸出,提高了液相温室气体溶解度,增加了对温室气体的消耗速率,同时尾气循环也增加了温室气体在液相中的停留时间,增加了其反应时间,最终实现温室气体减排。
本实施例中,还包括进水组件9,其包括进水管91、水泵92和进水检测器93,进水管91与进口11相连通,水泵92安装在进水管91上,进水检测器93安装在进水管91上,且进水检测器93与控制器52信号连接。
本实施例对进水检测器93不做具体限定,为符合现实情况,本实施例中进水检测器93为进水氨氮探头,适于检测输入污水中的氨氮浓度。
本实施例对控制器52不做具体限定,为符合现实情况,本实施例中控制器52可储存处理数据,控制器52与多个检测器51、第一控制阀83、第二控制阀24、进水检测器93、气压检测器61、出气流量检测器73、空气检测器25和回流流量检测器82信号连接。
综上所述,本实施例中的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器在水处理时,污水从反应罐1底部水泵92连续进水,经反应处理后从顶部出水组件4出水,曝气组件2在运行过程中将一部分尾气回流与新鲜空气混合,然后通过风机23将混合空气泵入曝气器22向污水中产生曝气气泡,通过设定反应罐1内总曝气流量和曝气控制模式,并设定反应罐1内的溶解氧控制浓度或出水氨氮亚硝酸盐控制浓度,控制器52根据反应器内多个检测器51监测反应罐1内溶解氧、氨氮、亚硝酸盐浓度,判断所需供氧量,然后根据所需供氧量调节第一控制阀83与第二控制阀24开闭程度,控制混合气体中新鲜空气与回流尾气的比例,而维持气体总流量在设定水平,实现了氧气供应调节与气体混合动力的相对稳定,混合空气以恒定的流量进入反应器内部后,经旋流组件3产生充足的剪切力、离心力及上升混合动力,在为精确供应所需氧气量的同时实现了混合均值,颗粒筛分和颗粒加速成粒,反应后的剩余尾气从水面逸出,经过顶部顶盖6收集后一部分回流、另一部分排除反应罐1。
本实施例的运行方式如下:当处理的废水为市政污水厂污泥消化液时,进水氨氮浓度340g/m3,化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,通常代表有机污染物)浓度50g/m3,处理流量3096m3/d。如图1所示,从反应管底部水泵92连续进水,经反应处理后从顶部出水组件4出水,进水氨氮探头、pH探头,DO探头,出水氨氮探头、出水亚硝酸盐氮探头实时监测反应器进水氨氮以及出水pH、DO、氨氮、亚硝酸盐氮等水质指标,并反馈给控制器52。曝气组件2运行过程中将一部分尾气回流与新鲜空气混合,然后通过风机23将混合空气泵入曝气器22进行曝气。出气口设置的回止阀72为单向阀,以确保回流气体中无外部空气混入。
短程硝化启动阶段:从市政污水处理厂好氧段取活性污泥投加入反应罐1中,保障反应罐1有效工作容积下污泥浓度达到4000mg/L,静置沉淀30min,将上清液排出。然后开启水泵92,向反应罐1内连续注入含氨氮污水,开启风机23,调节第一控制阀83与第二控制阀24开闭程度,调节进入系统的新鲜空气量比例,控制系统内溶解氧浓度在1mg/L-1.5mg/L水平。同时监测反应罐1内氨氮、亚硝酸盐与硝酸盐含量,根据三者浓度关系调节供氧量,确保反应罐1大部分氨氮被氧化为亚硝酸盐,当出现硝酸盐积累时,则减少新鲜空气供应量。控制进水流量,使活性污泥泥龄控制在5-8天,连续培养驯化,直到反应器内进水70%以上的氨氮转化为亚硝酸盐。
厌氧氨氧化污泥接种阶段:接种前关闭风机23,并停止曝气,沉淀20min后将上清液排出,将单独培养的厌氧氨氧化颗粒污泥菌种接种入反应器内,使厌氧氨氧化污泥占反应罐1内污泥总量的5%至10%以上。然后开启水泵92,连续注入含氨氮污水,待反应器充满后,开启风机23,首先关闭第二控制阀24,开启第一控制阀83,使回流空气不断曝入反应罐1内,消耗其中氧气,同时监测反应器内氨氮、亚硝酸盐与硝酸盐含量,在保障亚硝酸盐浓度低于10mg/L的前提下,调节第一控制阀83与第二控制阀24的开关比例,逐渐提升曝气混合空气中新鲜空气的比例,保持总混合气体流量不变(本实施例为4425m3/h)。监测反应器内硝酸盐浓度占氨氮去除率的比例,当其比例超过1/5时,则应减少氧气供应强度。控制进水流量,控制活性污泥泥龄在5-8天,连续培养,直到反应器内总氮去除率超过60%。
短程硝化-厌氧氨氧化颗粒污泥培养及增值:在上述条件下,逐渐提升进水流量,减少活性污泥泥龄。在旋流组件3的旋流离心作用下,细小悬浮污泥停留在反应罐1中心,随着出水通过出水组件4排出,而颗粒污泥在离心作用下进入反应罐1四周导流筒31外侧沉淀回流到反应罐1底部。经过连续运行,连续对活性污泥进行筛出,截留颗粒污泥,直到反应罐1内污泥组成以颗粒污泥为主,占80%以上。
装置稳定运行阶段:经过上述过程的启动及颗粒污泥增值步骤,短程硝化-厌氧氨氧化颗粒污泥在反应池器内逐渐富集,装置启动阶段结束,进入稳定运行阶段。该阶段,根据反应器混合状态和混合液悬浮固体浓度(MLSS)设定调节反应器总曝气流量(本实施例为4425m3/h),并设定反应器的溶解氧控制浓度或出水氨氮亚硝酸盐控制浓度,根据多个检测器51监测溶解氧、氨氮、亚硝酸盐浓度,判断所需供氧量,然后根据所需供氧量动态调节第一控制阀83与第二控制阀24开闭程度,控制供氧量。气压检测器61、出气流量检测器73与空气检测器25对各空气流量进行在线监测,以反馈给控制器52,确保流量控制在设定需求值。如图5所示,在高供氧强度时段,第二控制阀24过流流量Qf=QRH,第一控制阀83的过流流量Qr=Q(1-RH),其中,RH为高供氧强度下新鲜空气流量占比(本实施例为0.65);在低供氧强度时段,第二控制阀24过流流量Qf=QRL,第一控制阀83的过流流量Qr=Q(1-RL),RL为低供氧强度下新鲜空气流量占比(本实施例为0.25,RH>RL)。运行时,低供氧时间段与高供氧时间段交替进行。低供氧时段时长(TH)及高供养时段时长(TL)及其切换频率(F)可由控制器52控制。控制器52根据反应罐1种多个检测器51监测反应罐1内溶解氧、进出水氨氮、出水亚硝酸盐浓度,判断所需供氧量,通过控制第一控制阀83与第二控制阀24调节上述RH、RL、TH、TL、F等参数调节进入反应罐1内的新鲜空气流量实现系统的供氧量及供应频率的控制,而不影响反应罐1内总的气体流量Q及混合状态。曝气组件2始终以流量Q(本实施例为4425m3/h)向反应罐1内充入混合空气,混合空气经曝气组件2分散为小气泡后随着旋流筒在反应罐1内上升,并裹挟底部的颗粒污泥混合液随导流筒31内部上升。旋流筒内导流板32使上升流体再产生旋流,旋流离心作用将颗粒污泥与悬浮污泥分离,悬浮污泥处于中心,上升后随在顶部出水组件4随出水排出,导流筒31内不断的对产生的悬浮污泥筛分,并通过中心的出水组件4排出反应器,避免NOB在反应器内积累。AOB分布在颗粒污泥表层的好氧区中,将进水氨氮转化为亚硝酸盐,而厌氧氨氧化菌分布于颗粒污泥内侧的厌氧区,将AOB产生的亚硝酸盐和剩余的氨氮转化为氮气。
通过本实施例提供的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,处理氨氮浓度为340g/m3污水,在总氮负荷2.63kg.m3/d下,可实现对进水污染物的稳定去除,污泥颗粒化程度提升,总氮去除率达80%以上,N2O排放量小于2.5%,无需额外混合动力设备及旁路回流和颗粒筛选装置,大大减少设备投资和能耗。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,其特征在于,包括:
反应罐(1),其内部为空腔,适于容纳污水,所述反应罐(1)上设有进口(11)和出口(12),所述出口(12)位置高于所述进口(11)位置;
曝气组件(2),设置在所述反应罐(1)内,适于连通外界环境与所述反应罐(1)内部,对所述污水中通入空气;
旋流组件(3),设置在所述反应罐(1)内,位于所述曝气组件(2)上方,适于对所述污水产生旋流,所述旋流组件(3)包括导流筒(31)、导流板(32)和支架,所述导流筒(31)内部为空腔,所述导流板(32)呈螺旋状设置在所述导流筒(31)内壁上,所述支架连接所述反应罐(1)内壁与所述导流筒(31)外壁;
出水组件(4),设置在所述反应罐(1)内,位于所述旋流组件(3)上方,且与所述出口(12)相连通,适于输出反应后的所述污水,所述出水组件(4)包括颗粒分离器(41)、溢流槽(42)和出水管(43),所述颗粒分离器(41)呈筒状,固定安装在所述反应罐(1)内,所述颗粒分离器(41)底部设有开口,所述溢流槽(42)固定安装在所述开口内,所述出水管(43)一端与所述溢流槽(42)相连通,另一端与所述出口(12)相连通;
检测组件(5),设置在所述反应罐(1)内部,位于所述出口(12)下方,适于检测所述污水中成分,所述检测组件(5)包括多个检测器(51)和控制器(52),所述多个检测器(51)设置所述反应罐(1)上,适于检测所述反应罐(1)内水质指标,所述控制器(52)与所述检测器(51)和所述曝气组件(2)信号连接;
顶盖(6),固定安装在所述反应罐(1)顶部;
出气组件(7),安装在所述顶盖(6)上,且与所述控制器(52)信号连接,所述出气组件(7)包括出气管(71)、回止阀(72)和出气流量检测器(73),所述出气管(71),固定安装在所述顶盖(6)上,所述回止阀(72),安装在所述出气管(71)上,所述出气流量检测器(73),安装在所述出气管(71)内,且所述出气流量检测器(73)与所述控制器(52)信号连接;
回流组件(8),分别与所述反应罐(1)顶部和所述曝气组件(2)相连接,所述回流组件(8)包括回流管(81)、回流流量检测器(82)和第一控制阀(83),所述回流管(81),连通所述出气管(71)与曝气管(21),所述回流流量检测器(82),安装在所述回流管(81)内,且所述回流流量检测器(82)与所述控制器(52)信号连接,所述第一控制阀(83),安装在所述回流管(81)上,与所述控制器(52)信号连接。
2.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,其特征在于,所述曝气组件(2)包括:
曝气管(21),适于连通外界环境与所述反应罐(1)内部;
曝气器(22),位于所述反应罐(1)内,固定安装在所述曝气管(21)上;
风机(23),与所述曝气管(21)远离所述曝气器(22)一端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,其特征在于,还包括:
气压检测器(61),安装在所述顶盖(6)上,适于检测所述反应罐(1)内气压,所述气压检测器(61)与所述控制器(52)信号连接。
4.根据权利要求3所述的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,其特征在于,
所述回流组件(8),分别与所述出气组件(7)和所述曝气组件(2)相连接,且与所述控制器(52)信号连接。
5.根据权利要求1所述的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器,其特征在于,还包括进水组件(9),其包括:
进水管(91),与所述进口(11)相连通;
水泵(92),安装在所述进水管(91)上;
进水检测器(93),安装在所述进水管(91)上,且所述进水检测器(93) 与所述控制器(52)信号连接。
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