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一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的制造方法

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一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,屬于環(huán)境保護(hù)和污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】,反應(yīng)器主要包括反應(yīng)池以及設(shè)于反應(yīng)池內(nèi)的微孔曝氣器、導(dǎo)流筒和膜組件,微孔曝氣器設(shè)于導(dǎo)流筒正下方,產(chǎn)生微氣泡用于形成氣提作用和控制膜污染,導(dǎo)流筒設(shè)于反應(yīng)池中央位置,膜組件設(shè)于導(dǎo)流筒內(nèi)部,通過(guò)顆?;钚蕴客都雍退Y選方式快速完成內(nèi)部功能微生物的培養(yǎng)和富集,微生物一方面通過(guò)形成顆粒型生物膜得以固定化,另一方面借助膜組件的高效截留作用以懸浮態(tài)形式得以富集,在氣提作用下所有微生物隨污水在導(dǎo)流筒內(nèi)外做上下循環(huán)運(yùn)動(dòng);本實(shí)用新型能大幅度提高全程自養(yǎng)脫氮生物量和反應(yīng)活性,同時(shí)保證較高的出水水質(zhì)。
【專利說(shuō)明】一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)境保護(hù)和污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]可持續(xù)發(fā)展和碳減排一直是環(huán)境保護(hù)和污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】的重要發(fā)展目標(biāo)和趨勢(shì)。傳統(tǒng)基于硝化-反硝化原理的脫氮技術(shù)不僅在好氧硝化階段需要消耗大量電能用于曝氣充氧,而且需要足夠有機(jī)碳源用以反硝化過(guò)程,存在高能耗、高占地、高排碳等弊端。此夕卜,由于目前污水有機(jī)碳源不足的現(xiàn)象較為普遍,尤其對(duì)于經(jīng)過(guò)濃縮預(yù)處理的污水,傳統(tǒng)脫氮技術(shù)應(yīng)用受到極大限制。
[0003]全程自養(yǎng)脫氮(CompletelyAutotrophic Nitrogen removal OverNitrite, CANON)被認(rèn)為是目前最經(jīng)濟(jì)有效的新型脫氮技術(shù),它在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了氨氮亞硝化和厭氧氨氧化的原位耦合,不僅節(jié)省了 60%左右的曝氣能耗,而且無(wú)需有機(jī)碳源參與。然而,該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中卻存在著功能菌群富集困難、氨氮去除負(fù)荷低等難題,尤其是對(duì)于低溫、低氨氮廢水。因此,如何提高反應(yīng)器內(nèi)氨氧化菌(亞硝化)和厭氧氨氧化菌的生物量及反應(yīng)活性對(duì)保障全程自養(yǎng)脫氮過(guò)程順利進(jìn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)和科學(xué)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本實(shí)用新型的目的在于提供一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,解決了污水全程自養(yǎng)脫氮功能菌群富集困難、脫氮效率低等問(wèn)題,同時(shí)能夠有效去除污水中的有機(jī)物和懸浮物,保證了較高的出水水質(zhì),簡(jiǎn)化工藝流程。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,包括反應(yīng)池10以及設(shè)于反應(yīng)池10內(nèi)的微孔曝氣器5、導(dǎo)流筒8和膜組件9,所述反應(yīng)池10頂部設(shè)有排氣口 11,底部設(shè)有進(jìn)水口和進(jìn)氣口,所述膜組件9為中空纖維膜組件,膜組件9的頂部與所有膜絲內(nèi)腔相通。
[0007]所述反應(yīng)池10的進(jìn)水口經(jīng)管道連接有進(jìn)水池I和進(jìn)水泵2,所述微孔曝氣器5經(jīng)管道連接有氣泵3和流量控制器4,所述膜組件9經(jīng)管道連接有出水泵12和出水池13。
[0008]所述反應(yīng)池10由有機(jī)玻璃制成,上部為圓柱體,底部為錐形結(jié)構(gòu),高徑比為3-6。
[0009]所述導(dǎo)流筒8為中空筒狀結(jié)構(gòu),縱向設(shè)于反應(yīng)池10中央位置,所述微孔曝氣器5設(shè)于導(dǎo)流筒8正下方,所述膜組件9設(shè)于導(dǎo)流筒8內(nèi)部中央位置。
[0010]所述導(dǎo)流筒8與反應(yīng)池10的內(nèi)徑比為0.7-0.9,占整個(gè)反應(yīng)池10高度的70_80%;所述膜組件9橫向長(zhǎng)度占導(dǎo)流筒內(nèi)徑的30-50%。
[0011]所述膜組件9為PVDF中空纖維膜組件。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型主要用于解決污水全程自養(yǎng)脫氮功能菌群富集困難、脫氮效率低等難題;本實(shí)用新型在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了基于顆粒型生物膜的微生物固定化和基于膜截留的懸浮態(tài)菌群富集兩種技術(shù)的耦合,能大幅度提高全程自養(yǎng)脫氮的生物量和反應(yīng)活性;本實(shí)用新型所述反應(yīng)器不僅能有效去除氨氮,還會(huì)對(duì)污水中的有機(jī)物和懸浮物有較好的去除作用,能保證較高的出水水質(zhì),可作為廢水處理工藝中的深度處理單元,能簡(jiǎn)化整個(gè)工藝流程。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0016]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的功能菌群富集困難、氨氮去除負(fù)荷低等難題,本實(shí)用新型提供一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)基于顆粒型生物膜的微生物固定化和基于膜截留的懸浮態(tài)菌群富集兩種技術(shù)的耦合,能提高生物量和及其反應(yīng)活性,有效去除污水中的氨氮、有機(jī)物和懸浮物等。
[0017]如圖1所示,在本實(shí)用新型實(shí)施例中,一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,主要包括反應(yīng)池10以及設(shè)于反應(yīng)池內(nèi)的微孔曝氣器5、導(dǎo)流筒8和膜組件9。反應(yīng)池10由有機(jī)玻璃制成,上部為圓柱體,底部為錐形結(jié)構(gòu),高徑比范圍3-6,本實(shí)施例中選擇高徑比為5。導(dǎo)流筒8為兩端開(kāi)口的中空?qǐng)A柱結(jié)構(gòu),縱向設(shè)于反應(yīng)池10中央位置與反應(yīng)池10同軸,且與反應(yīng)池10的內(nèi)徑比范圍0.7-0.9,占整個(gè)反應(yīng)池10高度的70% -80%,本實(shí)施例中選擇導(dǎo)流筒8與反應(yīng)池10的內(nèi)徑比為0.8,占整個(gè)反應(yīng)池10高度的72%。微孔曝氣器5設(shè)于導(dǎo)流筒8正下方,用以產(chǎn)生微氣泡6,提高反應(yīng)效率。膜組件9設(shè)于導(dǎo)流筒8內(nèi)部中央位置,且其橫向長(zhǎng)度占導(dǎo)流筒8內(nèi)徑的30%-50%,本實(shí)施例中選擇膜組件9占導(dǎo)流筒8內(nèi)徑的45%,膜組件9為PVDF中空纖維膜組件,其頂部與所有膜絲內(nèi)腔相通,并通過(guò)管道連接出水泵12和出水池13。反應(yīng)池10頂部設(shè)有排氣口 11,底部設(shè)有進(jìn)水口和進(jìn)氣口,進(jìn)水口經(jīng)管道連接有進(jìn)水池I和進(jìn)水泵2。微孔曝氣器5作為進(jìn)氣口,經(jīng)管道連接有氣泵3和流量控制器4。
[0018]如圖2所示,在本實(shí)用新型實(shí)施例中,一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮方法,包括以下步驟:
[0019]步驟一,進(jìn)水池I中的原污水借助進(jìn)水泵2從反應(yīng)池10進(jìn)水口泵入,處理后經(jīng)膜組件9和出水泵12進(jìn)入出水池13。實(shí)驗(yàn)所用原污水采用模擬的無(wú)碳源低氨氮濃度污水,其中,氨氮為50-100mg/L ;反應(yīng)器內(nèi)pH為7.0-8.0,溫度為15-17。。。
[0020]步驟二,空氣經(jīng)氣泵3、流量控制器4和微孔曝氣器5從反應(yīng)池10進(jìn)氣口泵入,除供氧外,還用于在導(dǎo)流筒8內(nèi)形成氣提作用和控制膜組件9污染,最后通過(guò)排氣口 11排出。同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)流量控制器將溶解氧控制在0.2-0.5mg/L。
[0021]步驟三和步驟四,在啟動(dòng)期,將普通活性污泥接種到反應(yīng)池10內(nèi),使得最終污泥濃度維持在6-88/1;同時(shí)加入30\60目活性炭,其投加量為100g/L。通過(guò)水力篩選方式快速完成顆粒型亞硝化-厭氧氨氧化生物膜的培養(yǎng)和懸浮態(tài)功能菌群的富集。微生物一方面通過(guò)形成顆粒型生物膜7得以固定化,另一方面借助膜組件9的高效截留作用以懸浮態(tài)形式得以富集。同時(shí)在氣提作用下所有微生物隨污水在導(dǎo)流筒8內(nèi)外做上下循環(huán)流動(dòng)。水力停留時(shí)間從開(kāi)始的24-27h逐步縮短到3-5h。整個(gè)啟動(dòng)可劃分為3-5個(gè)階段,通過(guò)定期檢測(cè)進(jìn)出水總氮濃度,確保每次調(diào)整水力停留時(shí)間前反應(yīng)器的總氮去除率都能穩(wěn)定在70-80%左右。每一階段末期,取出活性炭和污泥樣品,通過(guò)顯微觀察和粒徑分布測(cè)定監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)顆粒型亞硝化-厭氧氨氧化生物膜培養(yǎng)富集情況,具體包括微生物自固定化形成的顆粒污泥和以活性炭顆粒為載體所形成的生物膜兩類。最后通過(guò)高通量測(cè)序、FISH等分子生物學(xué)方法對(duì)形成的顆粒型生物膜及懸浮態(tài)富集污泥中的功能微生物如氨氧化菌和厭氧氨氧化菌等的分布情況進(jìn)行表征,當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)亞硝化-厭氧氨氧化功能菌群豐度達(dá)到75-80%以上時(shí),說(shuō)明反應(yīng)器的啟動(dòng)期順利完成。
[0022]為了保證反應(yīng)器長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行,首先需要對(duì)溶解氧、pH和溫度進(jìn)行連續(xù)控制;其次通過(guò)調(diào)節(jié)污泥的排放量,維持30-40天的污泥齡;最后監(jiān)測(cè)膜組件跨膜壓差的變化情況,當(dāng)其達(dá)到0.05-0.07MPa時(shí),可以對(duì)其進(jìn)行化學(xué)清洗。
[0023]對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在上述原理的基礎(chǔ)上,還可以對(duì)本實(shí)用新型所述反應(yīng)器做出若干改變和改進(jìn),這些改變和改進(jìn)也應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,其特征在于,包括反應(yīng)池(10)以及設(shè)于反應(yīng)池(10)內(nèi)的微孔曝氣器(5)、導(dǎo)流筒(8)和膜組件(9),所述反應(yīng)池(10)頂部設(shè)有排氣口(11),底部設(shè)有進(jìn)水口和進(jìn)氣口,所述膜組件(9)為中空纖維膜組件,膜組件(9)的頂部與所有膜絲內(nèi)腔相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,其特征在于,所述反應(yīng)池(10)的進(jìn)水口經(jīng)管道連接有進(jìn)水池(I)和進(jìn)水泵(2),所述微孔曝氣器(5)經(jīng)管道連接有氣泵⑶和流量控制器(4),所述膜組件(9)經(jīng)管道連接有出水泵(12)和出水池(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,其特征在于,所述反應(yīng)池(10)由有機(jī)玻璃制成,上部為圓柱體,底部為錐形結(jié)構(gòu),高徑比為3-6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,其特征在于,所述導(dǎo)流筒(8)為中空筒狀結(jié)構(gòu),縱向設(shè)于反應(yīng)池(10)中央位置,所述微孔曝氣器(5)設(shè)于導(dǎo)流筒(8)正下方,所述膜組件(9)設(shè)于導(dǎo)流筒(8)內(nèi)部中央位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,其特征在于,所述導(dǎo)流筒⑶與反應(yīng)池(10)的內(nèi)徑比為0.7-0.9,占整個(gè)反應(yīng)池(10)高度的70-80% ;所述膜組件(9)橫向長(zhǎng)度占導(dǎo)流筒內(nèi)徑的30-50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化污水全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器,其特征在于,所述膜組件(9)為PVDF中空纖維膜組件。
【文檔編號(hào)】C02F3/30GK203959927SQ201420348294
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】王凱軍, 徐恒, 汪翠萍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)
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