CN2711156Y - 去除污水中有机污染物并脱氮的两段sbr工艺装置 - Google Patents
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Abstract
去除污水中有机污染物并脱氮的两段SBR工艺装置，属污水生物处理领域。装置特征在于：由两个SBR反应器组成，在每个SBR反应器中均放置连接测控仪的4种传感器，其取值分别是作为两段SBR工艺运行过程的控制参数；SBR2内安装有搅拌器13；SBR1和SBR2反应器之间设置有将SBR1反应器出水转换到SBR2反应器中的出水转换装置15。解决了无法控制异养菌与硝化菌同时处于最佳的生存环境，降低处理效率以及出水有机物浓度过高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水生物处理工艺装置，用以处理有机污染物及氨氮浓度较高的污水。
背景技术
间歇式活性污泥法，简称SBR工艺，是一种常用的污水生物处理工艺，具有工艺结构与形式简单、处理效率高、运行方式灵活多变、空间上完全混合、时间上理想推流等独特优点。通过控制不同的运行条件可以在一个反应器内完成去除有机物、脱氮除磷等生化反应过程，处理效率高，特别适用于处理水质水量变化很大的小城镇污水和水质水量变化大甚至是间歇排放的工业废水。正是由于上述种种原因，SBR在国内外都发展很快，是目前国际上公认的高效、简化的污水处理工艺，也是世界各国中小城镇污水处理厂的优选工艺。美国环保局(EPA)把污水处理厂的建设费用或运营费用比常规活性污泥法节省15％以上的工艺列为革新替代技术，由联邦政府给予财政资助，SBR工艺因此得以大力推广，已经建成的污水厂有几百座。澳大利亚近10多年建成SBR工艺污水厂近600座。在国内，SBR工艺已成为中小型污水处理厂的首选工艺，目前已经存在的小型污水处理厂中，采用SBR工艺的大约占50％。
传统SBR工艺的运行步骤如下：
(1)原污水进入SBR反应器进行曝气充氧，降解有机污染物及硝化反应；
(2)停止曝气，缺氧(0-0.5mg/L溶解氧浓度)搅拌进行反硝化，最后静止沉淀、出水排放。
如图1所示，传统SBR工艺只有一个SBR反应器。有机物降解、硝化反硝化都在一个反应池内进行。在曝气充氧阶段，压缩空气经气体流量计7和曝气器8进入反应器。在缺氧阶段，由搅拌器13提供泥水混合。反应器还设有出水装置16、排水口5和排泥管6。有机物降解与硝化反应由两类完全不同的微生物群体来完成，分别是异养菌和自养型硝化菌。在传统SBR工艺中，这两类微生物同处一个反应器内，原水较高的有机物浓度使异养菌快速增殖，剩余污泥量加大，污泥龄缩短，从而抑制硝化菌的生长，使活性污泥中硝化菌的比例减少。同时，在有限的总反应时间内，只有当有机污染物浓度降低到较低水平时，硝化菌才能在与异养菌的竞争中占优势，硝化反应才能快速进行。如果运行时间控制不当，往往造成硝化反应时间不足，出水氨氮浓度超标。因此，传统SBR工艺处理有机物与氨氮浓度较高的污水时，主要矛盾在于无法控制异养菌与硝化菌同时处于最佳的生存环境，影响出水水质，降低处理效率。
此外，采用传统一段SBR工艺处理有机物与氨氮浓度较高的工业废水时，还存在出水有机物浓度过高、达不到排放标准的问题。传统SBR工艺，全部微生物存在于一个反应器内，当原水中大部分易生物降解的有机底物被降解后，继续延长曝气时间，剩余的少量难生物降解的有机物的降解速率极慢，甚至不再被降解，使最终出水的有机物浓度较高，有时达不到排放标准。这是由于传统SBR在有机物降解过程中出现了类似于“葡萄糖效应”的现象。所谓葡萄糖效应即当微生物利用了大量的非常易于降解的底物(葡萄糖、低分子有机酸等)之后，对其他较难降解底物的利用能力就会大大下降，也就是说易降解底物抑制和排斥了微生物对其他底物的降解。如果通过分级处理，使不同营养条件的微生物(利用易降解底物的异养菌和利用难降解底物的异养菌)存在于不同的反应器内，避免“葡萄糖效应”的发生，必将提高有机物的去除效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种去除污水中有机污染物并脱氮的两段SBR工艺装置，使异养菌与硝化菌、利用易降解底物的异养菌和利用难降解底物的异养菌在各自最佳的环境条件下显著提高有机物降解速率和硝化反应速率，在保证出水水质的前提下，大幅度提高处理效率，节省运行费用，以解决有机污染物与氨氮浓度较高的污水处理问题。
本发明技术方案中所采用装置是一种去除污水中有机污染物并脱氮的两段SBR工艺装置，参见附图2，包括有SBR反应器，SBR反应器中设有曝气系统，该曝气系统包括有按公知技术连接的压缩空气管路14、气体流量计7和曝气器8；SBR反应器侧面设有排水口5，底部设有排泥管6；本发明的特征在于：该工艺装置是由分别命名为SBR1和SBR2的两个SBR反应器组成，在每个SBR反应器中均放置采集氧化还原电位(ORP)并连接于测控仪9的传感器1、溶解氧浓度(DO)并连接于测控仪11的的传感器2、测定pH值并连接于测控仪12的的传感器3和测定反应器内水温并连接于测控仪10的传感器4，这4种传感器的取值分别是作为两段SBR工艺运行过程的控制参数；第二个SBR反应器(SBR2)内安装有搅拌器13；SBR1和SBR2反应器之间设置有将SBR1反应器出水转换到SBR2反应器中的出水转换装置15。
本发明的技术路线：
(1)设置两个SBR反应器，使降解有机物的异养菌和自养型硝化菌分别存在于两个反应器内，创造有利于两大类群微生物生存的最佳环境条件。
(2)为实现异养菌与硝化菌的分离培养，原污水首先进入SBR1反应器，进行曝气充氧，异养菌在好氧条件下，即溶解氧浓度＞1mg/L，降解有机污染物。根据在线检测的反应过程中溶解氧浓度的变化情况确定SBR1的曝气时间，当溶解氧浓度上升到5-6mg/L时，结束曝气。如果曝气时间过长，将浪费能耗并在SBR1内出现少量硝化菌；如果曝气时间过短，有机物降解不充分，过多的有机物将进入SBR2反应器，不利于SBR2内硝化菌的培养。反应过程中检测反应器内水温变化。
(3)80-90％的有机污染物在SBR1反应器内被异养菌降解后，停止曝气，静止沉淀。SBR1出水进入SBR2反应器内。
(4)SBR2反应器的进水中含有10-20％的难降解有机物、大量的氨氮。进入SBR2反应器后继续曝气充氧，主要进行硝化反应，同时SBR1出水中剩余的少量难降解有机物也将进一步被降解，据pH值测定仪采集的数据信号按公知技术确定硝化反应时间；
(5)硝化反应结束后停止曝气，开始搅拌，进行缺氧反硝化。在反硝化过程中，可投加原水作为反硝化碳源，根据ORP测定仪采集的数据信号按公知技术确定反硝化时间；
(6)反硝化过程中会引起污泥上浮，为了不影响后续的泥水分离，反硝化结束后停止搅拌，还要进行约3～5分的短时曝气吹脱氮气。然后停止曝气、静止沉淀，最终出水达标排放。
本发明由于采用两段SBR工艺处理有机物和氮含量较高的工业废水，可以使两大类具有不同作用的微生物群体存在于不同的反应器内，并在各自最佳的环境条件下生存，可有效的提高处理效率。在第一个SBR反应器去除大部分有机物的基础上，第二个SBR反应器可以进一步去除剩余的少部分难降解有机物，使出水的有机物浓度更低。SBR1去除大部分有机物，防止高有机负荷对SBR2内硝化反应的抑制。同时，SBR2内较低的有机物浓度有利于硝化菌的生长，增加污泥中硝化菌的比例，提高硝化反应速率，减少总反应时间，节省运行费用。反硝化投加原废水作为碳源，提高反硝化速率并节省另投碳源的费用，降低处理成本。
本发明可广泛应用于高浓度氨氮和有机污染物的污水的处理，有机污染物的去除率、硝化反应速率、总的处理效率较传统SBR工艺显著提高，系统可长期稳定运行。
附图说明：
图1是传统SBR工艺的装置示意图
图中：16—出水装置；
图2是本实用新型两段SBR工艺方法的专用装置结构示意图
图中：1—ORP探头 2—DO探头 3—pH探头 4—温度传感器 5—排水口 6—排泥管7—气体流量计 8—曝气器 9—ORP仪 10—温控仪 11-DO仪 12—pH计 13—搅拌器 14—压缩空气管路 15—出水转换装置。
具体实施方式
下面结合附图2对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
两段SBR工艺由两个传统SBR反应器组成，分别命名为SBR1和SBR2。在每个SBR反应器中放置4种传感器：ORP探头1、DO探头2、pH探头3、温度探头4，分别和相应的ORP测定仪9、DO测定仪11、pH计12、温控仪10相连，用于采集氧化还原电位(ORP)、溶解氧浓度(DO)、pH值和温度的信号，作为两段SBR工艺运行过程的控制参数。
上述每个SBR反应器都设有曝气系统，包括压缩空气管路14、空气流量计7和曝气器8。每个SBR反应器侧面设有排水口5，底部设有排泥管6。第二个SBR反应器(SBR2)内安装搅拌器13，SBR1和SBR2反应器之间设置的出水转换装置15。
两段SBR工艺的运行步骤为：
(1)原污水首先进入SBR1反应器，进行曝气充氧，由压缩空气管路14输送压缩空气，空气流量计7控制气体流量，由曝气器8向反应器内均匀供氧；由DO探头2和DO测定仪11检测反应过程中溶解氧浓度的变化情况，当溶解氧浓度上升到5-6mg/L时，结束曝气；温度探头4和温控仪10测定反应器内水温变化；
(2)大部分有机污染物(80-90％)已经在SBR1反应器内被降解，硝化反应即将开始时，关闭SBR1的空气流量计7，静止沉淀；SBR1出水由出水转换装置15进入SBR2反应器内；可由SBR1的排水口5取样监测水质；
(3)SBR1出水进入SBR2反应器后，打开SBR2的空气流量计7继续曝气充氧；根据pH探头3和pH计12采集的pH值数据信号按公知技术确定硝化反应时间；
(4)硝化反应结束后关闭流量计，开启搅拌器13，开始搅拌，进行缺氧反硝化；在反硝化过程中，可投加原水作为反硝化碳源；根据ORP探头1和ORP测定仪9采集的数据信号按公知技术确定反硝化时间；
(5)反硝化结束后关闭搅拌器13，重新打开SBR2的空气流量计7，进行短时曝气吹脱氮气(大约3～5min)；然后停止曝气、静止沉淀，最终出水排放；可由SBR2的排水口5取样监测水质。
采用两段SBR工艺处理高浓度氨氮和有机污染物的污水，稳定运行后COD去除率达到90％～95％，30℃时的平均比硝化反应速率达到0.35kgNH4 +-N/(kgMLSS·d)，出水已检测不出氨氮和硝态氮，出水水质完全达到国家一级排放标准。有机污染物的去除率、硝化反应速率、总的处理效率较传统SBR工艺显著提高。
Claims (1)
1、一种去除污水中有机污染物并脱氮的两段SBR工艺装置，包括有SBR反应器，SBR反应器中设有曝气系统，该曝气系统包括有按公知技术连接的压缩空气管路14、气体流量计7和曝气器8；SBR反应器侧面设有排水口5，底部设有排泥管6；其特征在于：该工艺装置是由分别命名为SBR1和SBR2的两个SBR反应器组成，在每个SBR反应器中均放置采集氧化还原电位(ORP)并连接于测控仪9的传感器1、溶解氧浓度(DO)并连接于测控仪11的的传感器2、测定pH值并连接于测控仪12的的传感器3和测定反应器内水温并连接于测控仪10的的传感器4，这4种传感器的取值分别是作为两段SBR工艺运行过程的控制参数；第二个SBR反应器(SBR2)内安装有搅拌器13；SBR1和SBR2反应器之间设置有将SBR1反应器转换到SBR2反应器中的出水转换装置15。
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| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
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Expiration termination date: 20140409 Granted publication date: 20050720 |