一體化脫氮組合裝置及脫氮方法
【專利摘要】一種一體化脫氮組合裝置，其主要由一上流式反應(yīng)器和上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器組成。本發(fā)明還公開了利用一體化脫氮組合裝置進(jìn)行污水脫氮處理的方法。本發(fā)明具有脫氮效率高，投資及能耗低，占地面積小，操作簡(jiǎn)便，適用水質(zhì)廣泛，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)低等特點(diǎn)。
【專利說明】一體化脫氮組合裝置及脫氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高效脫氮裝置，具體涉及一種新型一體化全程自養(yǎng)脫氮-反硝化-固定化菌藻脫氮的組合裝置。
[0002]本發(fā)明還涉及利用上述裝置進(jìn)行脫氮的方法
【背景技術(shù)】
[0003]隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程，工業(yè)廢水和生活污水排放量日益增加，湖泊流域開發(fā)活動(dòng)加劇，加之一個(gè)時(shí)期以來(lái)，人們環(huán)境意識(shí)淡薄，我國(guó)大部分湖泊水體水質(zhì)下降，生態(tài)系統(tǒng)退化，藍(lán)藻水華頻繁暴發(fā)，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)。污水處理廠是許多水生生態(tài)系統(tǒng)(包括河流、湖泊、海灣等)重要的外源污染來(lái)源。減少外源性污染物質(zhì)尤其是外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入湖泊，是控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵措施之一。此外，污水中含有大量溶解性有機(jī)氮(DON)，當(dāng)排放至天然水體中，一些DON可被浮游動(dòng)植物、微生物有效分解利用，從而加劇富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。因此有效降低排入天然水體中DON生物有效性，對(duì)降低水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。
[0004]氮素含量是水質(zhì)控制的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)廢水處理的氨氮脫除一般是通過硝化和反硝化過程實(shí)現(xiàn)，但這一過程需要大量曝氣、額外投加有機(jī)碳源和堿度，投資和運(yùn)行費(fèi)用高昂，而且還會(huì)產(chǎn)生二次污染，出水水質(zhì)不能滿足廢水處理廠的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。因此尋找建立一種新型的、節(jié)能環(huán)保的廢水脫氮系統(tǒng)對(duì)我國(guó)高效處理氨氮廢水具有重大意義。
[0005]厭氧氨氧化( Anammox)脫氮是一種新型高效生物脫氮技術(shù)，與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，Anammox反應(yīng)途徑較短，無(wú)需堿度補(bǔ)償和投加有機(jī)碳源，節(jié)約了大量能源和運(yùn)行成本。在短程硝化和Anammox基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的各種組合工藝也為各國(guó)學(xué)者特別關(guān)注。然而通過此項(xiàng)工藝處理后的污水中仍含有一些硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，導(dǎo)致該工藝的無(wú)機(jī)氮去除率停留在75±10%，因此為實(shí)現(xiàn)更高的氮去除率，對(duì)出水中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的反硝化處理是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種一體化脫氮組合裝置。
[0007]本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述組合裝置進(jìn)行脫氮的方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一體化脫氮組合裝置，主要包括:
[0009]一上流式反應(yīng)器，其殼體為雙層，外層為保溫層，內(nèi)層為反應(yīng)層，頂部設(shè)有出水口和pH探頭伸入口 ；
[0010]上流式反應(yīng)器中部的內(nèi)壁設(shè)有一環(huán)形擋圈，與該環(huán)形擋圈相對(duì)應(yīng)地設(shè)有一圈上下各傾斜45°的環(huán)形擋板，環(huán)形擋板固定在上下貫通上流式反應(yīng)器的軸套上，在環(huán)形擋圈和環(huán)形擋板之間形成水流通道，由環(huán)形擋板、環(huán)形擋圈和水流通道組成三相分離器；
[0011]環(huán)形擋板上方裝填有biofringe填料，上流式反應(yīng)器殼體位于環(huán)形擋圈的上方開設(shè)有物料添加口 ；[0012]上流式反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口上方設(shè)有一曝氣頭，并設(shè)置有攪拌裝置；攪拌裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸插設(shè)在軸套中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的底部連接一漿片；
[0013]上流式反應(yīng)器頂部的出水口連接至上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器底部的進(jìn)水口，進(jìn)水口上方設(shè)置有布水器；
[0014]上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器的殼體為雙層，外層為保溫層，內(nèi)層為反應(yīng)層，頂部封閉并設(shè)有出水口 ；
[0015]上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器內(nèi)部的布水器上方裝填有附著羊角月牙藻和細(xì)菌的褐藻硅膠膠球。
[0016]所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器和上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器均為圓柱形殼體。
[0017]所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器配有四個(gè)蠕動(dòng)泵，分別用于進(jìn)水、循環(huán)、加料、酸堿調(diào)節(jié)。
[0018]所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器的側(cè)壁設(shè)有不同高度的多個(gè)采樣口，各采樣口用閥門控制。
[0019]所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器底部的攪拌裝置為三角形且中間空心的漿片。
[0020]本發(fā)明提供的利用上述一體化脫氮組合裝置進(jìn)行污水脫氮處理的方法:
[0021]污水進(jìn)入上流式反應(yīng)器，由三相分離器阻擋住污泥進(jìn)入三相分離器上方反應(yīng)室，使水流和氣流從三相分離器的水流通道四周流入三相分離器的上方反應(yīng)室，在上方反應(yīng)室內(nèi)形成回流，避免由于氣流水流過大而影響反硝化菌的附著效果，并同時(shí)在biofringe填料的存在下進(jìn)行反硝化，提聞脫氣效率；
[0022]三相分離器分離出污泥落入上流式反應(yīng)器的底部，通過攪拌裝置防止進(jìn)水口的堵塞；
[0023]上流式反應(yīng)器的出水進(jìn)入上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器，由上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器內(nèi)部的菌藻混合體對(duì)廢水中的生物進(jìn)行降解并去除污水中的溶解性有機(jī)氮，出水直接排入天然水體。
[0024]所述的方法，其中，對(duì)于碳氮比極低的污水，從上流式反應(yīng)器的物料添加口添加有機(jī)碳源進(jìn)入上流式反應(yīng)器上層發(fā)生反硝化反應(yīng)，以達(dá)到更高的脫氮效率。
[0025]所述的方法，其中，上流式反應(yīng)器的啟動(dòng)過程是:
[0026]I)首先向上流式反應(yīng)器中接種anammox污泥，利用人工配置含氮廢水進(jìn)行培養(yǎng)馴化；
[0027]2)向人工廢水曝氮?dú)?，使進(jìn)水中的溶解氧濃度為Omg/L，調(diào)節(jié)pH為7_8，人工廢水成分如下:
[0028]NH4-N100mg/L, N02_N100mg/L，KHCT31.5-2.0g/L, NaC110g/L, KH2P0454mg/L，F(xiàn)eSO4.7H209mg/L, EDTA5mg/L,微量元素lmL/L ;所述微量元素的成分為:CuSO4.5H200.25mg/L, ZnSO4.7H200.43mg/L, CoCl2.6H200.24mg/L, MnCl2.4H200.99mg/L,NaMoO4.2H200.22mg/L, NiCl2.6H200.19mg/L, NaSeO40.llmg/L, H3BO30.014mg/L ；
[0029] 3)待反應(yīng)穩(wěn)定后，逐步提高進(jìn)水中溶解氧濃度，以培養(yǎng)上流式反應(yīng)器內(nèi)可以消耗氧氣的細(xì)菌；[0030]4)經(jīng)過培養(yǎng)馴化，anammox顆粒污泥外層附有兼氧菌，可消耗反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧，為顆粒污泥內(nèi)部anammox反應(yīng)營(yíng)造厭氧條件；
[0031]5)向上流式反應(yīng)器中接種亞硝化菌，并降低進(jìn)水中的亞硝氮濃度，同時(shí)向上流式反應(yīng)器進(jìn)行曝氣；
[0032]6)待上流式反應(yīng)室的三相分離器下層實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的一體化部分亞硝化-厭氧氨氧化過程后，于上流式反應(yīng)室的上層放入提前接種好的附有反硝化菌的biofringe填料，實(shí)現(xiàn)上部的反硝化處理過程；同時(shí)通過物料添加口向上流式反應(yīng)器添加少量的乙醇溶液作為外加碳源完成上流式反應(yīng)室的上層反應(yīng)室內(nèi)的異養(yǎng)反硝化；
[0033]7)上流式反應(yīng)器成功啟動(dòng)后，進(jìn)水可換為實(shí)際廢水。
[0034]所述的方法，其中，步驟5中是通過控制曝氣量使進(jìn)水中的氨氮部分轉(zhuǎn)化成為亞硝氮，實(shí)現(xiàn)下層反應(yīng)室內(nèi)參與反應(yīng)的氨氮:亞硝氮摩爾比約為1:1.2。
[0035]所述的方法，其中，步驟7的實(shí)際廢水為垃圾滲濾液和/或污泥脫水液。
[0036]本發(fā)明的效果是:
[0037]I)本發(fā)明的一體化脫氮組合裝置，與公知裝置相比節(jié)省了空間，在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分亞硝化-厭氧氨氧化-反硝化組合工藝，且操作簡(jiǎn)便，適用水質(zhì)廣泛，脫氮效率可達(dá)95%以上。
[0038]2)本發(fā)明的一體化脫氮組合裝置中的上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器，能有效去除生物有效性高的DON組分，利于廢水安全排放至天然水體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明的裝置示意圖。
[0040]附圖中主要標(biāo)記符號(hào)
[0041]上流式反應(yīng)器部分:
[0042]1-三相分離器的環(huán)形擋板，2-三相分離器的環(huán)形擋圈，3-三角形中空攪拌槳，4-pH探頭,5-曝氣頭,6-biofringe填料,7-螺動(dòng)泵,8-附著有S.capricornutum和細(xì)菌的褐藻硅膠膠球；上流式反應(yīng)器進(jìn)水口 a，采樣口 b、C、j、i，物料添加口 e、f,出水口 g，pH探頭伸入口 h，回流口 d ；
[0043]上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器部分:
[0044]上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器進(jìn)水口 m，出水口 η。
【具體實(shí)施方式】
[0045]本發(fā)明提供的一體化脫氮組合裝置，主要包括:
[0046]—上流式反應(yīng)器，其殼體為圓柱形雙層殼體，外層為保溫層，內(nèi)層為反應(yīng)層，頂部設(shè)有出水口 g和pH探頭伸入口 h ；
[0047]上流式反應(yīng)器中部的內(nèi)壁設(shè)有一環(huán)形擋圈2，與該環(huán)形擋圈2相對(duì)應(yīng)地設(shè)有一圈上下各傾斜45°的環(huán)形擋板1，環(huán)形擋板I固定在上下貫通上流式反應(yīng)器的軸套上，在環(huán)形擋圈2和環(huán)形擋板I之間形成彎曲的水流通道，由環(huán)形擋圈2、環(huán)形擋板I和水流通道組成本發(fā)明上流式反應(yīng)器中的三相分離器。
[0048]環(huán)形擋板I的上方裝填有biofringe填料6，上流式反應(yīng)器的殼體位于環(huán)形擋圈的上方開設(shè)有物料添加口 e、f，用于添加有機(jī)碳源進(jìn)入上流式反應(yīng)器上層發(fā)生反硝化反應(yīng)；上流式反應(yīng)器的側(cè)壁設(shè)有不同高度的多個(gè)采樣口 b、c、j、i，各采樣口均采用閥門控制，上流式反應(yīng)器采樣口的出水進(jìn)行循環(huán)回流，其作用主要有兩個(gè):
[0049]第一，下層反應(yīng)室未處理完全的氨氮回流至上流式反應(yīng)器入口進(jìn)行再一次處理，由此可提高上流式反應(yīng)器的脫氮效率；
[0050]第二，可達(dá)到稀釋進(jìn)水氨氮的目的，降低了上流式反應(yīng)器真正地運(yùn)行負(fù)荷，也達(dá)到了減少溫室氣體一氧化二氮排放的目的。上流式反應(yīng)器還配有四蠕動(dòng)泵7，分別用于進(jìn)水、循環(huán)、加料、酸堿調(diào)節(jié)。
[0051]上流式反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口 a，進(jìn)水口 a上方設(shè)有一曝氣頭5，并設(shè)置有攪拌裝置3 ;攪拌裝置3的轉(zhuǎn)動(dòng)軸插設(shè)在軸套中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的底部連接一漿片，本發(fā)明的漿片為三角形且中間空心的漿片。
[0052]上流式反應(yīng)器頂部的出水口 g連接至上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器底部的進(jìn)水口 m，進(jìn)水口 m上方設(shè)置有布水器ml。上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器的殼體為圓柱形雙層殼體，外層為保溫層，內(nèi)層為反應(yīng)層，頂部封閉并設(shè)有出水口 n，布水器ml上方裝填有附著羊角月牙藻和細(xì)菌的褐藻硅膠膠球8。
[0053]本發(fā)明利用上述一體化脫氮組合裝置進(jìn)行污水脫氮處理的方法:
[0054]本發(fā)明的三相分離器將上流式反應(yīng)器分為上下兩層反應(yīng)室，下層的全程自養(yǎng)脫氮過程的出水通過三相 分離器進(jìn)入上層反應(yīng)室，三相分離器可有效防止下層反應(yīng)室的污泥隨水流、氣流進(jìn)入上層反應(yīng)室；上層反應(yīng)室進(jìn)行反硝化過程，水流和氣流能從三相分離器的四周流入上層反應(yīng)室，在上層反應(yīng)室內(nèi)形成回路，并可以截留上層反應(yīng)室的污泥，以防進(jìn)入下層反應(yīng)室，同時(shí)還可有效截留住因較高負(fù)荷或較大產(chǎn)氣量而導(dǎo)致的部分反硝化菌掉落(部分掉落的菌可以截留在三相分離器上部的槽內(nèi))，確保了上流式反應(yīng)器的脫氮效率。三相分離器起到雙重保險(xiǎn)，阻擋極少數(shù)的下層或上層污泥進(jìn)入相反的反應(yīng)室內(nèi)。
[0055]流式反應(yīng)器底部的中空三角形攪拌的裝置主要可實(shí)現(xiàn)幾個(gè)功能:
[0056]第一，上流式反應(yīng)器底部呈錐形，由于大量污泥堆砌于底部，容易堵塞進(jìn)水口，攪拌器的設(shè)置可有效防止進(jìn)水口的堵塞；
[0057]第二，實(shí)現(xiàn)泥、水、底物的均勻混合，增加了顆粒污泥之間、與器壁、與水分子的碰撞幾率，從而增大了剪切力，有助于形成密實(shí)飽滿的外層好氧、內(nèi)層厭氧的顆粒污泥。
[0058]第三，該中空三角形攪拌裝置并不會(huì)使反應(yīng)器底部污泥全部旋轉(zhuǎn)起來(lái)，因而在達(dá)到均勻混合的前提下，有利于加強(qiáng)該外層好氧、內(nèi)層厭氧顆粒污泥的穩(wěn)定性；底部曝氣頭的添加，可達(dá)到均勻曝氣和加強(qiáng)攪拌的目的，還可增大污泥之間以及與水分子間的碰撞幾率，既節(jié)省能耗又提高脫氮效率。
[0059]上流式反應(yīng)器的出水進(jìn)入上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器，由上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器內(nèi)部的菌藻混合體對(duì)廢水中的生物進(jìn)行降解并去除污水中具有較高生物可利用性的D0N，出水直接排入天然水體。對(duì)于碳氮比極低的污水，從上流式反應(yīng)器的物料添加口添加有機(jī)碳源進(jìn)入上流式反應(yīng)器上層發(fā)生反硝化反應(yīng)，以達(dá)到更高的脫氮效率。
[0060]本發(fā)明的一體化脫氮組合裝置啟動(dòng)運(yùn)行方法:
[0061]本發(fā)明的一體化脫氮組合裝置在啟動(dòng)運(yùn)行前，采用先培養(yǎng)厭氧氨氧化菌，且待上流式反應(yīng)器穩(wěn)定后，通過逐步增加進(jìn)水溶解氧含量以培養(yǎng)可消耗氧氣的菌群；其次接種硝化菌，向上流式反應(yīng)器曝氣并控制曝氣量，同時(shí)逐步降低進(jìn)水亞硝氮含量(最終進(jìn)水全部為氨氮)，使得通過顆粒污泥外層好氧層后的氨氮部分轉(zhuǎn)化成為亞硝態(tài)氮，使進(jìn)入顆粒污泥內(nèi)部的氨氮與亞硝氮摩爾比約為1: 1.2，進(jìn)行厭氧氨氧化過程中氨氮的去除率可高達(dá)90%;最后加入附著反硝化菌的biofring填料，且通過物料添加口加入少量的乙醇溶液作為外加碳源，完成上流式反應(yīng)器中上層反應(yīng)室內(nèi)的異養(yǎng)反硝化，出水的氨氮去除率可達(dá)95%以上。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了同一反應(yīng)器進(jìn)行部分亞硝化-厭氧氨氧化-反硝化一體化工藝過程，節(jié)省了大量空間和能源，且具有較高的脫氮效率。
[0062]固定化細(xì)菌-羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)反應(yīng)器的添加:
[0063]污水處理廠出水中富含大量各種形態(tài)的溶解性有機(jī)氮(DON)，一些小分子DON可被天然水體中的浮游動(dòng)植物直接利用，還有一部分DON首先被細(xì)菌礦化成氨氮、硝氮，再被藻類分解利用。本發(fā)明的上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器通過菌藻混合分解利用具有較高生物有效性的DON組分，大大降低出水中生物有效性高的DON含量(40%以上)，從而降低其排入到天然水體后導(dǎo)致天然水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。
[0064]本發(fā)明的在啟動(dòng)過程中使用人工配制高氮廢水，廢水成分如下=NH4-NlOOmg/L, N02-N100mg/L, KHC032.0g/L, KH2P0454mg/L, FeSO4.7H209mg/L, EDTA5mg/L,微量元素(CuSO4.5H200.25mg/L, ZnSO4.7H200.43mg/L, CoCl2.6H200.24mg/L, MnCl2.4H200.99mg/L,NaMoO4 *2H200.22mg/L, NiCl2 *6H200.19mg/L, NaSeO40.1 lmg/L, H3BO30.014mg/L)，通過 ImoI/L的HCl調(diào)節(jié)pH為7-8。通過氮?dú)鈱?duì)進(jìn)水進(jìn)行曝氣，使進(jìn)水中的溶解氧濃度低于0.5mg/L。接種Anammox污泥，在蠕動(dòng)泵的作用下將廢水從底部送入圓柱形上流式反應(yīng)器中。反應(yīng)器有效容積為5L，反應(yīng)器底部為錐形，開啟三角形中空攪拌器3，防止污泥堵塞進(jìn)水口，使泥水均勻混合，同時(shí)還可增大污泥之間、污泥與器壁的碰撞幾率，增大之間的剪切力，有利于形成堅(jiān)固、飽滿的顆粒污泥。此時(shí)設(shè)定的進(jìn)水總氮濃度(ΝΗ4-Ν+Ν02-Ν)約為200mg/L，水力停留時(shí)間(HRT)約為5h。逐步提高進(jìn)水總氮濃度、降低HRT以達(dá)到提高進(jìn)水負(fù)荷的目的，經(jīng)過一個(gè)月左右的培養(yǎng)馴化，進(jìn)水總氮負(fù)荷達(dá)到1.56kg-N/m3/day，且脫氮負(fù)荷達(dá)到1.25kg_N/m3/day。
[0065]之后逐步提高進(jìn)水中DON含量以培養(yǎng)反應(yīng)器中能夠消耗氧氣的菌群，待上流式反應(yīng)器穩(wěn)定后，向上流式反應(yīng)器中接種硝化菌，開啟曝氣裝置，逐步降低進(jìn)水中NO2-N含量直到Omg/L。由于部分亞硝化、厭氧氨氧化均為耗堿過程，因而事先調(diào)節(jié)進(jìn)水堿度(Alk)/NH4-N比例為5-6，實(shí)現(xiàn)全程自養(yǎng)脫氮過程，同時(shí)通過pH聯(lián)動(dòng)儀(lmol/L的HCl和lmol/L的NaHCO3)確保上流式反應(yīng)器內(nèi)ph為7.5-7.8。經(jīng)過2個(gè)多月的培養(yǎng)，上流式反應(yīng)器進(jìn)水負(fù)荷約為1.18kg-N/m3/day，其中NH4-N濃度為150mg/L，水利停留時(shí)間3h，曝氣量為0.8L/min，攪拌槳的攪拌速率約為12轉(zhuǎn)/分，此時(shí)上流式反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，脫氮率高達(dá)90%以上。
[0066]向上流式反應(yīng)器的上層反應(yīng)室放入事先培養(yǎng)附著好的附有反硝化菌的biofringe填料，該填料具有 較強(qiáng)的吸附能力，污泥可有效地附著于其上，不僅可避免污泥的流失，還能防止由于較高負(fù)荷和較大曝氣量而導(dǎo)致的污泥沉降性能的惡化。同時(shí)將人工配制廢水換為某污水處理廠的污泥脫水液，該污泥脫水液的水質(zhì)指標(biāo)為:1000-1200mg/L NH4-N,30-70mg/L NO2-N, 180-280mg/L COD, 50-100mg/L SS，70_120mg/L D0N，pH8。稀釋進(jìn)水使進(jìn)水NH4-N濃度約為150-200mg/L，開啟上流式反應(yīng)器中部的回流裝置，回流比為0.5，水力停留時(shí)間仍保持為3h，曝氣量為1.2-1.4L/min。通過物料添加口添加少量的乙醇溶液作為外加碳源完成上流式反應(yīng)器中上層反應(yīng)室內(nèi)的異樣反硝化，出水總無(wú)機(jī)氮的去除率可達(dá)95%以上。
[0067]上流式反應(yīng)器的出水進(jìn)入上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器，水力停留時(shí)間設(shè)定為2天，菌藻混合體有效的對(duì)廢水中生物有效性高的DON組分進(jìn)行降解利用，使得從上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器中出來(lái)的DON去除率達(dá)40%以上，出水可直接排入天然水體，有效 地降低其引起天然水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種一體化脫氮組合裝置，主要包括: 一上流式反應(yīng)器，其殼體為雙層，外層為保溫層，內(nèi)層為反應(yīng)層，頂部設(shè)有出水口和pH探頭伸入口； 上流式反應(yīng)器中部的內(nèi)壁設(shè)有一環(huán)形擋圈，與該環(huán)形擋圈相對(duì)應(yīng)地設(shè)有一圈上下各傾斜45°的環(huán)形擋板，環(huán)形擋板固定在上下貫通上流式反應(yīng)器的軸套上，在環(huán)形擋圈和環(huán)形擋板之間形成水流通道，由環(huán)形擋板、環(huán)形擋圈和水流通道組成三相分離器； 環(huán)形擋板上方裝填有biofringe填料，上流式反應(yīng)器殼體位于環(huán)形擋圈的上方，開設(shè)有物料添加口 ； 上流式反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口上方設(shè)有一曝氣頭，并設(shè)置有攪拌裝置；攪拌裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸插設(shè)在軸套中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的底部連接一漿片； 上流式反應(yīng)器頂部的出水口連接至上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器底部的進(jìn)水口，進(jìn)水口上方設(shè)置有布水器； 上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器的殼體為雙層，外層為保溫層，內(nèi)層為反應(yīng)層，頂部封閉并設(shè)有出水口； 上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器內(nèi)部的布水器上方裝填有附著羊角月牙藻和細(xì)菌的褐藻硅膠膠球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器和上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器 均為圓柱形殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器配有四個(gè)蠕動(dòng)泵，分別用于進(jìn)水、循環(huán)、加料、酸堿調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器的側(cè)壁設(shè)有不同高度的多個(gè)采樣口，各采樣口用閥門控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化脫氮組合裝置，其中，上流式反應(yīng)器底部的攪拌裝置為三角形且中間空心的漿片。
6.利用權(quán)利要求1所述一體化脫氮組合裝置進(jìn)行污水脫氮處理的方法: 污水進(jìn)入上流式反應(yīng)器，由三相分離器阻擋住污泥進(jìn)入三相分離器上方反應(yīng)室，使水流和氣流從三相分離器的水流通道四周流入三相分離器的上方反應(yīng)室，在上方反應(yīng)室內(nèi)形成回流，避免由于氣流水流過大而影響反硝化菌的附著效果，并同時(shí)在biofringe填料的存在下進(jìn)行反硝化，提高脫氮效率； 三相分離器分離出污泥落入上流式反應(yīng)器的底部，通過攪拌裝置防止進(jìn)水口的堵塞； 上流式反應(yīng)器的出水進(jìn)入上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器，由上流式固定化細(xì)菌-羊角月牙藻反應(yīng)器內(nèi)部的菌藻混合體對(duì)廢水中的生物進(jìn)行降解并去除污水中的溶解性有機(jī)氮，出水直接排入天然水體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，對(duì)于碳氮比極低的污水，從上流式反應(yīng)器的物料添加口添加有機(jī)碳源進(jìn)入上流式反應(yīng)器上層發(fā)生反硝化反應(yīng)，以達(dá)到更高的脫氮效率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，上流式反應(yīng)器的啟動(dòng)過程是: 1)首先向上流式反應(yīng)器中接種anammox污泥，利用人工配置含氮廢水進(jìn)行培養(yǎng)馴化； 2)向人工廢水曝氮?dú)?，使進(jìn)水中的溶解氧濃度為Omg/L，調(diào)節(jié)pH為7-8，人工廢水成分如下:NH4-N100mg/L, N02_N100mg/L，KHCO3L 5-2.0g/L, NaCllOg/L, KH2P0454mg/L，F(xiàn)eSO4.7H209mg/L, EDTA5mg/L,微量元素lmL/L ;所述微量元素的成分為:CuSO4.5H200.25mg/L, ZnSO4.7H200.43mg/L, CoCl2.6H200.24mg/L, MnCl2.4H200.99mg/L,NaMoO4.2H200.22mg/L, NiCl2.6H200.19mg/L, NaSeO40.llmg/L, H3BO30.014mg/L ； 3)待反應(yīng)穩(wěn)定后，逐步提高進(jìn)水中溶解氧濃度，以培養(yǎng)上流式反應(yīng)器內(nèi)可以消耗氧氣的細(xì)菌； 4)經(jīng)過培養(yǎng)馴化，anammox顆粒污泥外層附有兼氧菌，可消耗反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧，為顆粒污泥內(nèi)部anammox反應(yīng)營(yíng)造厭氧條件； 5)向上流式反應(yīng)器中接種亞硝化菌，并降低進(jìn)水中的亞硝氮濃度，同時(shí)向上流式反應(yīng)器進(jìn)行曝氣； 6)待上流式反應(yīng)器的三相分離器下層實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的一體化部分亞硝化-厭氧氨氧化過程后，于上流式反應(yīng)器的上層放入提前接種好的附有反硝化菌的biofringe填料，實(shí)現(xiàn)上部的反硝化處理 過程；同時(shí)通過物料添加口向上流式反應(yīng)器添加少量的乙醇溶液作為外加碳源完成上流式反應(yīng)器的上層反應(yīng)室內(nèi)的異樣反硝化； 7)上流式反應(yīng)器成功啟動(dòng)后，進(jìn)水可換為實(shí)際廢水。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，步驟5中是通過控制曝氣量使進(jìn)水中的氨氮部分轉(zhuǎn)化成為亞硝氮，實(shí)現(xiàn)下層反應(yīng)室內(nèi)參與反應(yīng)的氨氮:亞硝氮摩爾比約為1:1.2。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，步驟7的實(shí)際廢水為垃圾滲濾液和/或污泥脫水液。
【文檔編號(hào)】C02F101/38GK103964640SQ201410201471
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】張莉, 楊嘉春, 王圣瑞 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院