申请日2017.07.01
公开(公告)日2017.10.20
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
翻译
本发明提供了一种一体分相复合式废水脱氮装置及一种废水脱氮的方法。本发明提供的装置构造简单，稳定性和恢复性良好。本发明采用序批式反应器的运行方式，同时接种氨氧化菌絮状污泥与厌氧氨氧化颗粒污泥，将短程硝化与厌氧氨氧化反应在同一个反应器中进行耦合。
权利要求书
1.一种一体分相复合式废水脱氮装置，包含反应器、进水装置、进水泵、出水泵、第一回流泵、水浴装置、曝气装置、搅拌装置、水浴夹套和第二回流泵;
其中，所述进水装置通过进水泵和反应器下部进水口进行连通;
所述搅拌装置设置于反应器中上部;
所述曝气装置包括曝气泵和曝气头，所述曝气头伸入反应器中上部;
所述出水泵和反应器的上部出水口进行连通;
所述水浴夹套包裹反应器侧面，所述水浴夹套的出口与水浴装置进行连通，所述水浴夹套的入口通过第一回流泵与水浴装置进行连通;
所述反应器的上部通过第二回流泵与反应器的下部进行连通。
2.根据权利要求1所述的一体分相复合式废水脱氮装置，其特征在于，所述进水泵、出水泵、曝气装置、第二回流泵和搅拌装置独立地连接控制器。
3.根据权利要求1所述的一体分相复合式废水脱氮装置，其特征在于，所述反应器上部设置有溢流口。
4.根据权利要求1所述的一体分相复合式废水脱氮装置，其特征在于，所述反应器的高径比≥5。
5.一种使用权利要求1～4任意一项所述一体分相复合式废水脱氮装置进行废水脱氮的方法，包含如下步骤：
(1)在反应器中加入氨氧化絮状污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥;
(2)启动曝气装置和搅拌装置，通过进水泵向反应器中进水;
(3)进水结束后，保持曝气装置、搅拌装置和第一回流泵的持续运行，进行反应;
(4)反应完毕后，曝气装置、搅拌装置和第一回流泵停止运行，使得污泥进行沉淀分层，上层清液由出水泵排出;
(5)重复步骤(2)～(4)，继续运行若干个周期进行所述废水脱氮处理;
在所述废水脱氮处理周期性运转的过程中，每1～2周进行一次排泥。
6.根据权利要求5所述的废水脱氮的方法，其特征在于，所述氨氧化絮状污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥的接种量独立地为≥5g VSS/L。
7.根据权利要求5所述的废水脱氮的方法，其特征在于，所述搅拌装置的搅拌速率为100～140rpm。
8.根据权利要求5所述的废水脱氮的方法，其特征在于，所述废水脱氮处理过程中，水浴装置和第二回流泵持续运行，保证反应器的运行温度。
9.根据权利要求5所述的废水脱氮的方法，其特征在于，所述废水脱氮处理过程中反应器内部的溶解氧的浓度为5～12.5mg/L。
10.根据权利要求5所述的废水脱氮的方法，其特征在于，所述废水脱氮处理过程反应器的运行温度为30～37℃。
说明书
一种一体分相复合式废水脱氮装置及一种废水脱氮的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种一体分相复合式废水脱氮装置及一种废水脱氮的方法。
背景技术
氮素污染会造成水体的富营养化，且随着我国城镇化和工业化的迅速发展，该问题日益严峻并引发了多次公共环境安全事件。为此，近年来国家陆续颁布并实施了新的污水排放标准，其中尤其提高了氨氮的排放要求，并首次对出水总氮进行了限定。同时，氨氮成为了国家“十二五规划”中新的总量控制指标。然而，我国目前还大量存在着如厌氧消化上清液、光电废水等工业废水难以处理的问题，这类废水由于具有高氨氮、低碳氮比的特点，总氮去除尤为困难。
传统的脱氮技术多采用硝化-反硝化技术手段进行，该技术由于需要大量氧气用于硝化作用、大量有机碳源用于反硝化作用，在处理高氨氮、低碳氮比废水的情况下尤为不经济和困难。目前，国际上研究热点开始转向基于厌氧氨氧化的脱氮工艺。厌氧氨氧化菌是一种革兰氏阴性球状菌，其利用氨氮作为电子供体、亚硝酸根作为电子受体，通过氮元素之间的氧化还原反应直接生成氮气，实现能源和碳源的节约。然而，厌氧氨氧化菌生长尤为缓慢，需要在具有较强生物持留能力的反应器中生长。在工程应用时，实际废水中氮素的主要形式是氨氮，因此，厌氧氨氧化过程需要与亚硝化过程耦合进行，厌氧氨氧化过程与亚硝化过程的耦合主要分为两种方式：一种是使用两个反应器连接，两者分别主要进行亚硝化与厌氧氨氧化，另一种则是使亚硝化与厌氧氨氧化在同一个反应器中进行，称为一体式脱氮。而一体式脱氮由于其构筑物数量少，相对于分体化设计便于进行工程运行管理，同时由于无单独的亚硝化反应器，因此在脱氮过程中无亚硝酸盐积累的问题，提高运行安全性，并减少温室气体N2O的排放。但运行一体化反应器时，需要选择性培养反应器中的氨氧化菌与厌氧氨氧化菌，同时抑制硝化细菌;另一方面，在实际应用中，不稳定的进水情况经常性会造成反应器的波动、从而对反应器形成抑制，因此，反应器的恢复能力也很重要。
综上所述，现有的厌氧氨氧化为主的脱氮反应器各具优势，但也各有欠缺;为了实现厌氧氨氧化工艺在高负荷、高进水浓度下、长期稳定运行并具有较强的恢复能力，尚需进一步的改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体分相复合式废水脱氮装置及一种废水脱氮的方法，本发明提供的一体分相复合式废水脱氮装置具有高负荷、高进水浓度、长期稳定性和恢复能力好的特点。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种一体分相复合式废水脱氮装置，包含反应器、进水装置、进水泵、出水泵、第一回流泵、水浴装置、曝气装置、搅拌装置、水浴夹套和第二回流泵;
其中，所述进水装置通过进水泵和反应器下部进水口进行连通;
所述搅拌装置设置于反应器中上部;
所述曝气装置包括曝气泵和曝气头，所述曝气头伸入反应器中上部;
所述出水泵和反应器的上部出水口进行连通;
所述水浴夹套包裹反应器侧面，所述水浴夹套的出口与水浴装置进行连通，所述水浴夹套的入口通过第一回流泵与水浴装置进行连通;
所述反应器的上部通过第二回流泵与反应器的下部进行连通。
优选的，所述进水泵、出水泵、曝气装置、第二回流泵和搅拌装置独立地连接控制器。
优选的，所述反应器上部设置有溢流口。
优选的，所述反应器的高径比≥5。
本发明还提供了一种使用上述任意一项技术方案所述一体分相复合式废水脱氮装置进行废水脱氮的方法，包含如下步骤：
(1)在反应器中加入氨氧化絮状污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥;
(2)启动曝气装置和搅拌装置，通过进水泵向反应器中进水;
(3)进水结束后，保持曝气装置、搅拌装置和第一回流泵的持续运行，进行反应;
(4)反应完毕后，曝气装置、搅拌装置和第一回流泵停止运行，使得污泥进行沉淀分层，上层清液由出水泵排出;
(5)重复步骤(2)～(4)，继续运行若干个周期进行所述废水脱氮处理;
在所述废水脱氮处理周期性运转的过程中，每1～2周进行一次排泥。
优选的，所述氨氧化絮状污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥的接种量独立地为≥5gVSS/L。
优选的，所述搅拌装置的搅拌速率为100～140rpm。
优选的，所述废水脱氮处理过程中，水浴装置和第二回流泵持续运行，保证反应器的运行温度。
优选的，所述废水脱氮处理过程中反应器内部的溶解氧的浓度为5～12.5mg/L。
优选的，所述废水脱氮处理过程反应器的运行温度为30～37℃。
本发明提供了一种一体分相复合式废水脱氮装置，包含反应器、进水装置、进水泵、出水泵、第一回流泵、水浴装置、曝气装置、搅拌装置、水浴夹套和第二回流泵;其中，所述进水装置通过进水泵和反应器下部进水口进行连通;所述搅拌装置设置于反应器中上部;所述曝气装置包括曝气泵和曝气头，所述曝气头伸入反应器中上部;所述出水泵和反应器的上部出水口进行连通;所述水浴夹套包裹反应器侧面，所述水浴夹套的出口与水浴装置进行连通，所述水浴夹套的入口通过第一回流泵与水浴装置进行连通;所述反应器的上部通过第二回流泵与反应器的下部进行连通。本发明克服了目前一体化脱氮反应器中存在的在长期运行下，硝化细菌在与厌氧氨氧化菌的竞争中逐渐占据优势，造成硝酸盐积累，以及抗冲击和稳定性差、恢复能力弱的问题，其脱氮负荷较高、长期运行稳定性强，在受到强烈抑制后仍具有很强的恢复能力，从而能实现经济高效脱除总氮。
本发明还提供了一种废水脱氮的方法。本发明采用序批式反应器的运行方式，同时接种氨氧化絮状污泥与厌氧氨氧化颗粒污泥，将短程硝化与厌氧氨氧化反应在同一个反应器中进行耦合;将搅拌桨提升至反应器中部，利用氨氧化絮状污泥与厌氧氨氧化颗粒污泥的形态不同导致的沉降速度不同，通过调节搅拌力度达到合适的升流速度，使两种污泥自发分相;同时将曝气头从以往设计中的底部提升到反应器中部，使溶解氧主要集中在反应器上部，并由此形成溶解氧梯度，避免底部厌氧氨氧化菌受高浓度溶解氧抑制;再利用外回流的方式强化传质，将上部反应生成的亚硝酸盐基质传递至底部与氨氮通过厌氧氨氧化反应同时去除;同时反应结束搅拌停止后，利用氨氧化絮状污泥与厌氧氨氧化颗粒污泥的沉降速度不同，使二者在反应器内自发分层，单独对上层絮状污泥进行排泥以洗脱倾向于生长在絮状污泥内的硝化细菌，持留生长及其缓慢的厌氧氨氧化污泥。