申请日2016.05.27
公开(公告)日2016.08.31
IPC分类号C02F3/30; C02F3/34; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置，包括由内腔体和外腔体组成的反应器以及与反应器内腔体连通的进水箱和排水箱，还包括pH调节箱、调速电机和水浴锅，pH调节箱的探测头伸入反应器内腔体中，调速电机连接搅拌桨，搅拌桨伸入反应器内腔体中，水浴锅通过管道与反应器外腔体形成循环回路;内腔体分为排水区和沉积区。本发明还公开了一种全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法。本发明装置采用机械曝气，使混合液液面不断更新与空气接触，有效增加了水中的溶解氧，形成大气复氧来对反应器进行充氧，同时使废水与污泥充分混合，具有极高的经济性;本发明方法能够快速形成外层好氧内层厌氧的颗粒污泥，且脱氮效率高达79.40%。
摘要附图
权利要求书
1.一种全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置，其特征在于：包括由内腔体和外腔体组成的反应器以及与反应器内腔体连通的进水箱和排水箱，还包括pH调节箱、调速电机和水浴锅，所述pH调节箱的探测头伸入反应器内腔体中，所述调速电机连接搅拌桨，所述搅拌桨伸入反应器内腔体中，所述水浴锅通过管道与反应器外腔体形成循环回路;所述内腔体纵向上依次分为排水区和沉积区。
2.根据权利要求1所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置，其特征在于：还包括温控器，所述温控器的探测头伸入水浴锅中。
3.根据权利要求1所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置，其特征在于：所述排水区呈圆柱形，所述沉积区呈圆锥形。
4.根据权利要求1所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置，其特征在于：所述排水区内设有4个长方形挡板，4个挡板两两之间相互对称设置。
5.一种全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，向反应器中接种一定量的Anammox污泥和市政好氧池污泥;
步骤2，通过进水泵将进水箱中的人工高氨氮废水引入反应器中，采用pH调节箱调节进水的pH为7～8;通过温控器调节反应器的水温为30～32℃;
步骤3，启动搅拌，反应一段时间后停止搅拌，将沉淀后的上清液排入排水箱中;
步骤4，多次重复步骤2～3的操作，重复过程中逐步增加搅拌速率;
步骤5，经过培养驯化后得到外层包覆有短程硝化菌的Anammox颗粒污泥。
6.根据权利要求5所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述Anammox污泥接种量为0.5L，其浓度为4.005g/L;所述市政好氧池污泥接种量为0.5L，其污泥浓度为4.097g/L。
7.根据权利要求5所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述人工高氨氮废水的氨氮浓度为400mg/L。
8.根据权利要求5所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法，其特征在于：步骤3中，反应过程中往水中加入2.5g/L～3g/L的KHCO3。
9.根据权利要求5所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法，其特征在于：步骤3中，初始搅拌速度为40r/min。
10.根据权利要求5所述的全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法，其特征在于：所述进水时间为20min，所述反应时间为23h，所述沉淀时间为20min，所述排水时间为20min。
说明书
一种全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置和制备方法
技术领域
本发明涉及一种机械曝气式全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置，还涉及采用上述装置制备全程自养脱氮颗粒污泥的方法，属于城市污水处理与资源化领域。
背景技术
氮素含量是水质控制的重要指标。水体中的氮素含量会引起严重的富营养化，危害水生生态系统等。高氨氮废水成分复杂，可生化性差，无法达标排放仍是水处理的难点。
高氨氮系统容易实现短程硝化，系统通过游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)联合抑制实现短程硝化。目前国内外对高氨氮废水的处理研究主要是最经济、高效的短程硝化与Anammox(厌氧氨氧化)联合工艺。
全程自养脱氮工艺将短程硝化和Anammox结合，在单一反应器中实现，节省空间，全程自养脱氮工艺能耗降低了63%、碳源减少100%、污泥量减少90%，优势巨大。随之而来，全程自养脱氮工艺需要严格控制曝气，保证部分短程硝化的效果，形成氨氮与亚硝氮约为1∶1的比例。
传统的全程自养脱氮工艺均采用鼓风曝气，胡石等人在中国环境科学2014，34(1)：111-117期刊中发表的“一体化全程自养(CANON)工艺效能及污泥特性”一文中，在氨氮浓度梯度升高的条件下，通过控制DO等方式在一体化CSTR反应器中实现了一体化全程自养脱氮，试验期间无亚硝态氮的积累，反应器后期在高氨氮进水下最高氨氮去除率84.4%，最高去除负荷0.42kg/(m3·d)，最高总氮去除率72.0%，最高去除负荷0.35kg/(m3·d);李冬等在中国环境科学2015，35(1)：72～79期刊中发表的“机械搅拌对CANON污泥快速颗粒化的影响”一文中，采用单纯依靠曝气的SBR反应器与曝气和机械搅拌联合的SBR反应器作对比，研究了不同控制方式对CANON污泥颗粒化影响，表明采用曝气和机械搅拌的SBR更快实现颗粒化，且颗粒化期平均总氮去除率更高，为83.07%，平均总氮容积负荷为0.26kgN/m3·d，说明增加了搅拌作用，能快速实现CANON工艺启动，提升脱氮效率。鼓风曝气增大了能耗，且曝气量很难控制，在经济性上有待提高。因此一种采用机械曝气式制备全程自养脱氮污泥颗粒的装置和方法的开发很有必要。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种机械曝气式全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置。
本发明还要解决的技术问题是提供采用上述机械曝气式全程自养脱氮装置制备脱氮颗粒污泥的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种全程自养脱氮颗粒污泥的制备装置，包括由内腔体和外腔体组成的反应器以及与反应器内腔体连通的进水箱和排水箱，还包括pH调节箱、调速电机和水浴锅，所述pH调节箱的探测头伸入反应器内腔体中，所述调速电机连接搅拌桨，所述搅拌桨伸入反应器内腔体中，所述水浴锅通过管道与反应器外腔体形成循环回路;所述内腔体纵向上依次分为排水区和沉积区。
其中，还包括温控器，所述温控器的探测头伸入水浴锅中。
其中，所述排水区呈圆柱形，所述沉积区呈圆锥形。
其中，所述排水区内设有4个长方形挡板，4个挡板两两之间相互对称设置。
一种全程自养脱氮颗粒污泥的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，向反应器中接种一定量的Anammox污泥和市政好氧池污泥;
步骤2，通过进水泵将进水箱中的人工高氨氮废水引入反应器中，采用pH调节箱调节进水的pH为7～8;通过温控器调节反应器的水温为30～32℃;
步骤3，启动搅拌，反应一段时间后停止搅拌，将沉淀后的上清液排入排水箱中;
步骤4，多次重复步骤2～3的操作，重复过程中逐步增加搅拌速率;
步骤5，经过培养驯化，得到外层包覆有短程硝化菌的Anammox颗粒污泥。
其中，步骤1中，所述Anammox污泥接种量为0.5L，其浓度为4.005g/L;所述市政好氧池污泥接种量为0.5L，其污泥浓度为4.097g/L。
其中，步骤2中，所述人工高氨氮废水的氨氮浓度为400mg/L。
其中。步骤3中，反应过程中往水中加入2.5g/L～3g/L的KHCO3。
其中，步骤3中，初始搅拌速度为40r/min。
其中，所述进水时间为20min，所述反应时间为23h，所述沉淀时间为20min，所述排水时间为20min。
与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果是：
首先，本发明装置采用机械曝气，使混合液液面不断更新与空气接触，有效增加了水中的溶解氧，形成大气复氧来对反应器进行充氧，同时使废水与污泥充分混合，具有极高的经济性;
其次，其实现了在机械曝气条件下同一反应器内部分短程硝化和Anammox的同时进行，节省了空间和能耗;
最后，本发明的全程自养脱氮颗粒污泥制备方法能够快速形成外层好氧内层厌氧的颗粒污泥，且脱氮效率高达79.40%。