CN204824347U - 全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料sbr装置 - Google Patents
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Abstract
全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR一体化装置，属于污水生物处理技术领域。设有外循环曝气槽、改进的SBR，SBR出水管出水口下方设微孔滤板，内部填加悬浮填料。通过好氧-厌氧交替进行脱氮。好氧段，城市污水首先进入曝气槽充氧后由底部进入SBR，再经SBR上部出水口循环至曝气槽，再循环至SBR。厌氧段曝气槽循环系统关闭，搅拌装置开启。在好氧段去除有机物并利用自养硝化细菌将氨氮氧化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，在厌氧阶段利用自养的氨厌氧氧化菌将氨氮和亚硝酸盐氮或硝酸盐氮转化为氮气。外循环曝气槽、悬浮填料有利于自养菌持留在反应器，减少随出水流失量，实现快速增值。本装置适用于低碳氮比污水处理，节能，污染物去除效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR一体化装置，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
氨态氮是水相环境中氮的主要形态，是水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质，可引起水体污染，破坏生态环境。我国对氨氮的控制也越来越重视，“十二五”将氨氮列为总量控制指标；各城市对氨氮和总氮的控制也越来越严格，自2012年起，很多城市城镇污水处理厂外排废水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》一级A标准，即氨氮浓度≤5mg/L，总氮浓度≤15mg/L，CODCr浓度≤50mg/L。
废水生物脱氮一般由三种作用组成：氨化作用、硝化作用和反硝化作用。氨化作用是污水中的有机氮在生物处理过程中被异养菌氧化分解，转化为氨氮；硝化过程是在好氧条件下由自养型硝化细菌将氨氮氧化为NO3 —和NO2 —的过程；反硝化是反硝化菌经厌氧呼吸将NO3 —和NO2 —还原转化为N2的过程，从而达到脱氮的目的。
传统的A/O、A2/O、SBR(包括基于SBR基础的CASS、CAST)脱氮工艺，利用的是好氧阶段的自养菌硝化细菌和厌氧段的异养菌反硝化菌，在厌氧段反硝化过程需要补充有机物，一般用原污水补充，一方面原污水中的氨氮就无法得到稳定而有效的去除，另一方面城市污水C/N比较低，一般CODCr浓度低于400mg/L，往往无法满足异养反硝化菌对碳源的需求，反硝化效果不佳，从而使出水氨氮和总氮不能稳定达标。若要提高反硝化效果，则需额外补充有机碳源物质，造成运行费用增加。且在好氧阶段将氨氮全部氧化，甚至有些工艺将氨氮氧化为硝酸盐氮，导致曝气量高，能耗高。
对氨厌氧氧化菌的研究，使得在SBR系统实现全程好氧厌氧自养菌脱氮成为可能。在厌氧阶段，不需要有机物的参与，氨厌氧氧化菌以氨氮作为供氢体，以亚硝酸盐氮或硝酸盐氮作为氢受体或电子受体，将氨氮和亚硝酸盐氮或硝酸盐氮转化为N2。在该系统中，好氧段只需将50％氨氮氧化，剩余50％在厌氧阶段转化，可减少曝气量，节约能耗，产生剩余污泥量少。但好氧和厌氧自养菌增殖速度慢，难在反应器中富集，很容易随出水流失，加之传统的脱氮工艺好氧段污泥和曝气系统在同一构筑物中，曝气产生的剪切力进一步使增殖慢的自养菌难持留在污泥中，污泥驯化时间长，脱氮系统启动慢，成为全程好氧厌氧自养菌脱氮的瓶颈。
本实用新型利用SBR中填加悬浮填料，为好氧和厌氧自养菌提供附着场所，采用外循环曝气，避免曝气产生的剪切力对附着在悬浮填料上的自养菌的剪切作用，可以使自养菌在短期内在反应器中富集，实现脱氮系统的快速启动。曝气和污泥分离，可以提高曝气效率，避免污泥堵塞曝气装置，检修维修更换方便，不影响生产。本实用新型实现了全程自养菌脱氮，好氧段只需将50％氨氮氧化，可减少曝气量，节约能耗，产生剩余污泥量少，减少污泥处置费用。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对城市污水处理厂脱氮生化系统能耗高、运行费用高、脱氮效果不理想，不能稳定达到一级A排放标准的问题，提出全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR装置，该装置可以有效富集好氧和厌氧脱氮自养菌。
本实用新型的目的通过以下方案解决：全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR装置，主要包括：污水原水箱、外循环曝气槽、悬浮填料SBR反应器；污水原水箱贮存城市污水厂初沉池后的含氮的污水，主要污染物为有机物和氨氮；所述污水原水箱设有放空管；所述污水原水箱通过外循环曝气槽进水泵与外循环曝气槽进水管相连；所述外循环曝气槽设有曝气头、曝气机、气体流量计、气量调节阀、曝气槽出水阀；所述外循环曝气槽出水管通过SBR进水泵与悬浮填料SBR反应器进水管相连；所述悬浮填料SBR反应器设有调速搅拌器、SBR进水阀、SBR循环水阀、SBR排水阀、排泥阀、悬浮填料。
所述外循环曝气槽出水管的出水口下设有微孔滤板(3.7)。.所述微孔滤板为有机玻璃薄板，板厚小于8mm，板上有微孔，孔径小于1mm，开孔率为8-10％。
SBR系统设外循环曝气槽，使曝气和污泥在两个反应器中实现，避免在同一反应器中曝气产生的剪切力使繁殖慢的自养菌无法附着在SBR中的悬浮填料上，有利于自养菌在悬浮填料上附着，减少随出水的流失。
所述微孔滤板，板上开孔直径小于1mm，有效防止污水自下向上流污泥随出水的流失。
具体的，城市污水在所述装置中的处理流程为：城市污水厂初沉池出水进入污水原水箱，经泵进入外循环曝气槽充氧后，经外循环曝气槽底部出水口由SBR泵泵入SBR反应器，自下向上流，经SBR上部的出水口循环至外循环曝气槽充氧后，再自底部进入SBR，反复循环，直至好氧过程结束；SBR循环出水管的出水口下端设置的微孔滤板有效防止污水向上流过程中将污泥带入到外循环曝气槽中。在好氧阶段，污水中的有机物被好氧异养菌降解，氨氮在好氧自养菌的作用下被氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。好氧结束后，外循环曝气关闭，同时将SBR反应器进水和循环出水阀关闭，开启调速搅拌器进行厌氧反应。在厌氧阶段，由自养型的氨厌氧氧化菌，将污水中的氨氮和好氧阶段生成的亚硝酸盐氮或硝酸盐氮转化为N2。实现稳定脱氮的关键就是反应器中好氧自养菌和厌氧自养菌的富集。该装置SBR中填加悬浮填料，自养菌可附着于填料上生长，该装置将曝气和SBR主体装置分离，避免曝气剪切力对附着在填料上的自养菌的剪切作用，有利于好氧和厌氧自养菌在反应器中的快速富集，实现反应器的快速启动，并提高脱氮效率，保证出水水质稳定达标。
采用外循环曝气槽实现好氧阶段的运行，使曝气和污泥在两个反应器中，解决了传统SBR系统曝气产生的剪切使自养菌难以附在填料上的问题，自养菌在短时间富集，实现反应器的快速启动，保证良好稳定的出水效果。SBR循环出水口以下位置设微孔滤板，污水在SBR中自下向上流时，避免污泥随出水循环至曝气槽。
有益效果
本实用新型提出全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR一体化装置处理，与现有传统的脱氮工艺A/O、A2/O、SBR(包括基于SBR基础的CASS、CAST)工艺相比具有以下优势：
1)本实用新型使出水氨氮和总氮稳定达标。传统的A/O、A2/O、SBR(包括基于SBR基础的CASS、CAST)脱氮工艺，利用的是好氧阶段的自养菌硝化细菌和厌氧段的异养菌反硝化菌，在厌氧段反硝化过程需要补充有机物，一般用原污水补充，原污水中的氨氮就无法得到稳定而有效的去除，使出水氨氮和总氮不能稳定达标。而本实用新型采用全程自养菌脱氮，利用好氧段自养菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，在厌氧段仍然采用自养的氨厌氧氧化菌，不需要有机物的参与，将氨氮和亚硝酸盐氮或硝酸盐氮转化为N2，使出水的氨氮和总氮稳定达标。
2)本实用新型的外循环曝气和悬浮填料实现好氧和厌氧自养脱氮菌在反应器中快速富集。传统的脱氮工艺好氧段污泥和曝气系统在同一构筑物中，曝气产生的剪切力会使增殖慢的自养菌难持留在污泥中，污泥驯化时间长，脱氮系统启动慢。本实用新型采用外循环曝气，避免剪切力对自养菌的剪切作用，加之SBR中悬浮填料的存在，提供自养菌附着的场所，减少好氧和厌氧自养菌随出水的流失，脱氮自养菌可在短时间内富集，实现脱氮系统的快速启动，使出水稳定达标。
3)本实用新型节能、运行费用低、操作维护方便。本实用新型在好氧阶段氧化进水氨氮浓度的一半，剩余一半在厌氧阶段转化，与传统的脱氮工艺相比，可节约50％左右的曝气量；厌氧阶段无需有机物，可节省有机碳源的加入。与传统的脱氮工艺相比，在均达标排放的前提下，本实用新型可减少反应时间20％左右，节约相应的运行费用20％左右。此外，本实用新型采用外循环曝气，减少了污泥对曝气装置的堵塞，使曝气效果更好；对曝气装置的检修维修，均可在厌氧阶段进行，不影响系统的正常进行，曝气系统的更换也只需在没有污泥的曝气槽中进行，操作方便。
4)本实用新型全程采用自养菌，自养菌增值速率远低于异养菌，反应器中污泥龄较长，产生的剩余污泥量少，与传统脱氮工艺相比，可减少剩余污泥量50％左右，减少污泥处置费用。
综上所述，利用本实用新型处理低碳氮比的污水，可以节约能耗、节约运行费用，稳定出水水质，使氨氮和总氮稳定达标，减少剩余污泥量，操作维护简便。本实用新型启动时间短，效果好，具有较好的抗冲击能力。本实用新型在城市污水中的应用对整个污水处理行业节能降耗、出水水质稳定达标、减少剩余污泥具有重要的意义。
附图说明
图1为全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR装置的结构示意图。
图2为本实用新型所述装置连续运行60周期对氮去除效果的变化曲线图。
图3为本实用新型所述装置连续运行60周期对CODCr去除效果的变化曲线图。
图4为本实用新型所述装置对COD的去除效果
图1中：1——污水原水箱、2——曝气槽、3——悬浮填料SBR反应器、1.1——放空管、1.2——曝气槽进水泵、2.1——曝气头、2.2——曝气机、2.3——气体流量计、2.4——气量调节阀、2.5——曝气槽出水阀、2.6——SBR进水泵、3.1——调速搅拌器、3.2——SBR进水阀、3.3——SBR循环水阀、3.4——SBR排水阀、3.5——排泥阀、3.6——悬浮填料、3.7——微孔滤板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不限于以下实施例。
实施例1
如图1所示全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR一体化装置，设有污水原水箱(1)、外循环曝气槽(2)、悬浮填料SBR反应器(3)；污水原水箱贮存城市污水厂初沉池后的含氮的污水，主要污染物为有机物和氨氮；污水原水箱(1)设有放空管(1.1)；污水原水箱(1)通过曝气槽进水泵(1.2)与外循环曝气槽(2)进水管相连；外循环曝气槽(2)设有曝气头(2.1)、曝气机(2.2)、气体流量计(2.3)、气量调节阀(2.4)、曝气槽出水阀(2.5)；外循环曝气槽(2)出水管通过SBR进水泵(2.6)与悬浮填料SBR反应器进水管相连；悬浮填料SBR反应器(3)设有调速搅拌器(3.1)、SBR进水阀(3.2)、SBR循环水阀(3.3)、SBR排水阀(3.4)、排泥阀(3.5)、悬浮填料(3.6)、微孔滤板(3.7)。微孔滤板为有机玻璃薄板，板厚小于8mm，板上有微孔，孔径小于1mm，开孔率为8-10％。
试验采用青岛李村河污水处理厂初沉池出水作为原水，水质如下：CODCr浓度为163-360mg/L，NH4 +-N浓度为65-90mg/L，NO2 --N浓度≤0.2mg/L，NO3 --N浓度≤0.3mg/L。实验系统如图1所示，各反应器均为有机玻璃制成，SBR的有效体积为60L，曝气槽有效体积为20L。
具体运行操作如下：
1)接种污泥和启动阶段：SBR接种城市污水厂二沉池回流污泥，使反应器中污泥浓度达到3g/L左右，反应器中填加悬浮填料占总反应器体积的6％左右。
2)正常运行阶段：首先在常温下污水进入外循环曝气槽，而后从底部出水口由泵泵入SBR外循环曝气槽，进水量为80L，结束进水。污水在外循环曝气槽和SBR之间进行循环，循环水流速为0.5m3/min，外循环曝气槽中溶解氧浓度控制在2-4mg/L，循环时间即好氧反应时间为5h。之后，关闭曝气系统，同时将SBR反应器进水和循环出水阀关闭，开启调速搅拌器进行厌氧反应，搅拌器搅拌速度以SBR中填料和污泥呈悬浮状态为准，厌氧反应时间为8h。厌氧过程结束后，关闭搅拌器，静止沉降15-30min，通过排水阀排水40L。SBR系统污泥龄控制在15d。
3)SBR系统运行稳定后，通过监测好氧阶段结束后水质和最终排水水质调整各阶段反应时间，若好氧反应结束后，氨氮浓度低于进水浓度一半，则增加好氧反应时间，若高于一半，则减少好氧反应时间，直至氨氮浓度与进水浓度一半接近。好氧反应时间调整后，若最终出水氨氮浓度大于5mg/L、总氮浓度大于15mg/L，则增加厌氧反应时间，直至出水氨氮浓度小于5mg/L、总氮浓度小于15mg/L。
试验结果如图2、图3和图4所示，系统运行稳定后，最终出水氨氮浓度为1.02-4.25mg/L，亚硝酸盐氮浓度为0.22-1.02mg/L，硝酸盐氮浓度为3.12-5.96mg/L，总氮浓度低于15mg/L，CODCr浓度为39.4-43.9mg/L，稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》一级A排放标准。而与之对照的普通悬浮填料SBR系统，最终出水氨氮浓度为11.08-15.62mg/L，亚硝酸盐氮浓度为7.22-8.57mg/L，硝酸盐氮浓度为16.32-18.93mg/L，总氮浓度大于15mg/L，CODCr浓度为41.3-46.1mg/L。
图3中外循环曝气式悬浮填料SBR装置中NO2 -和NO3 -浓度的峰值早于悬浮填料SBR系统，表明外循环曝气式悬浮填料SBR一体化装置在好氧段的自养菌硝化细菌和亚硝化细菌富集速度快，出水浓度的降低表明厌氧阶段的自养菌氨厌氧氧化菌富集也较快。
Claims (3)
1.全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR装置，包括污水原水箱(1)、悬浮填料SBR反应器(3)；污水原水箱贮存城市污水厂初沉池后的含氮的污水，主要污染物为有机物和氨氮，其特征在于：所述装置还包括外循环曝气槽(2)，所述污水原水箱(1)设有放空管(1.1)；所述污水原水箱(1)通过曝气槽进水泵(1.2)与外循环曝气槽(2)进水管相连；所述外循环曝气槽(2)设有曝气头(2.1)、曝气机(2.2)、气体流量计(2.3)、气量调节阀(2.4)、曝气槽出水阀(2.5)；所述外循环曝气槽(2)出水管通过SBR进水泵(2.6)与悬浮填料SBR反应器进水管相连；悬浮填料SBR反应器(3)设有调速搅拌器(3.1)、SBR进水阀(3.2)、SBR循环水阀(3.3)、SBR排水阀(3.4)、排泥阀(3.5)、悬浮填料(3.6)。
2.如权利要求1所述的全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR装置，其特征在于：所述外循环曝气槽出水管的出水口下设有微孔滤板(3.7)。.
3.如权利要求2所述的全程自养菌脱氮外循环曝气式悬浮填料SBR装置，其特征在于：所述微孔滤板(3.7)为有机玻璃薄板，板厚小于8mm，板上设有微孔，孔径小于1mm，开孔率为8-10％。
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| CN109734183A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-05-10 | 苏州科技大学 | 一种低温环境厌氧氨氧化快速启动装置 |
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