申请日2005.03.02
公开(公告)日2005.10.19
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明涉及一种厌氧氨氧化试验装置对废水进行生物脱氮处理的方法，由厌氧氨氧化反应器、转换器及水浴缸构成，反应器和转换器均为密闭容器，整体淹没于水浴缸的水面以下并固定;反应器顶部设导气管和导流管，内装活性污泥及水下搅拌器;转换器顶部设导气管和临时导气孔，该导气管和反应器顶部导气管连通，转换器壁上有刻度标尺，转换器侧下部设导气孔，该导气孔直接与水浴缸相通;水浴缸中充满自来水或蒸馏水，保持恒定水温，其水面高于反应器和转换器顶部约3厘米，并将导气管淹没。本装置结构简单、密封效果好，易于实现严格的厌氧氨氧化细菌生长的环境条件，便于操作控制，具有更有效的污泥截留能力。
权利要求书
1、一种厌氧氨氧化试验装置，其特征在于：
它由厌氧氨氧化反应器、转换器以及水浴缸三部分构成，反应器和转换器均为密闭 容器，整体淹没于水浴缸的水面以下并固定;
反应器顶部设导气管和导流管，内装活性污泥及水下搅拌器;
转换器顶部设导气管和临时导气孔，该导气管和反应器顶部导气管连通，转换器壁 上有刻度标尺，转换器侧下部设导气孔，该导气孔直接与水浴缸相通;
水浴缸中充满自来水或蒸馏水，保持恒定水温，其水面高于反应器和转换器顶部约 3厘米，并将导气管淹没。
2、利用权利要求1所述的厌氧氨氧化试验装置对废水进行生物脱氮处理的方法， 其特征在于包括以下步骤：
(1)启动阶段
首先将反应器、转换器、水浴缸中均充满自来水或蒸馏水，转换器临时导气孔外接 氩气包;然后排出水浴缸中的水，则氩气包中氩气被自动吸入转换器中，当吸入的氩气 使转换器内液面下降至接近导气孔时，关闭临时导气孔，撤除氩气包，再往水浴缸中加 水至淹没反应器和转换器顶部3厘米以上;利用虹吸原理从导流管排出反应器中的水， 转换器内氩气被吸入反应器内，当吸入反应器内的氩气至所需体积时，停止排水，将活 性污泥通过导流管加入反应器中;最后关闭反应器导流孔，打开反应器内搅拌器，装置 开始运行;
(2)运行阶段
含氮废水在反应器内经历进水、搅拌、沉淀、排水四个阶段为一个完整的运行周期： 首先自导流管往反应器中加入含氮废水，打开水下搅拌器;当反应器运行搅拌到预定时 间后，关闭搅拌器，进行沉淀;待沉淀完成后，打开导流管，利用虹吸原理排出上清液;
(3)产气量确定及多余气体逸出
反应器的产气量是反应过程中刻度标尺所示转换器内液面的下降量，当转换器内收 集的含氮气体累积至液面接近导气孔时，关闭反应器导气管，打开转换器顶部临时导气 孔，排出气体至水浴缸水体中，气体逸出水面进入大气。
说明书
厌氧氨氧化试验装置及对废水进行生物脱氮处理的方法
技术领域
本发明属废水处理领域，涉及到利用微生物处理高浓度含氮废水的技术，具体涉及 到一种厌氧氨氧化试验装置，及利用该装置对废水进行生物脱氮处理的方法。
背景技术
由于反硝化碳源不足等原因，高浓度含氮废水的生物脱氮处理一直是废水治理的难 点，二十一世纪九十年代末厌氧氨氧化现象的发现为高浓度含氮废水的生物脱氮处理找 到了一个突破口。厌氧氨氧化现象是厌氧氨氧化微生物在厌氧条件下以氨氮为电子供 体，亚硝酸盐为电子受体进行生物脱氮过程，利用它可以解决以往传统硝化/反硝化生 物脱氮过程中碳源不足的问题，能高效完全地去除高浓度含氮废水中的氨污染物。厌氧 氨氧化微生物为革兰氏阴性光损性球状菌，其生长速率缓慢，倍增时间长，对环境条件 要求较为严格，如温度以30～35℃，PH以7.5～8.5为宜，避光，特别是要求生活环境为 严格的厌氧环境(>0.2μg/l的溶解氧都会对厌氧氨氧化微生物活性产生毒害性)。由于上 述特性，导致目前世界上对厌氧氨氧化现象的研究仍停滞于试验室研究阶段，且只有为 数不多的几个试验室成功地独立培养出了厌氧氨氧化微生物，目前对厌氧氨氧化现象的 机理尚不完全明了，还有许多研究工作有待进行。
目前已见报道的国内外厌氧氨氧化试验装置大多采用厌氧生物流化床、生物转盘等 固定生长活性污泥法工艺，反应器容积小(多为2升左右)，一般以有机玻璃管或玻璃 瓶加盖或橡皮塞制成，水浴加热以维持反应温度，外接集气气囊平衡气压(使进、出水 能够顺利进行)或外接湿式气体流量计测定产气体积。此类装置具有结构复杂、操作困 难、造价较贵等缺点。如气囊易漏气、需经常补气，系统运行成功产气后需排气时又极 为不便，而湿式气体流量计不能平衡装置气压，使进、排水不畅;特别是装置密封性较 差，难以维持严格厌氧条件，使厌氧氨氧化细菌活性被抑制，容易导致试验失败。因此 开发一种简易、有效、价廉的厌氧氨氧化试验装置对推进高浓度含氮废水生物处理技术 的进步有显著的意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的就在于提供一种厌氧氨氧化试验装置 及对废水进行生物脱氮处理的方法，能简化装置结构，便于操作控制，提高密封性，易 于收集测量产气量，更重要的是能大幅提高反应器的有效容积以便能扩大试验规模到工 程实践的程度。
本发明的技术方案如下：
一种厌氧氨氧化试验装置，它由厌氧氨氧化反应器、转换器以及水浴缸三部分构成， 反应器和转换器均为密闭容器，整体淹没于水浴缸的水面以下并固定。反应器顶部设导 气管和导流管，内装活性污泥及水下搅拌器。导流管用于反应器的进、出水，导气管用 于维持进、出水时气压平衡并排出反应产生的含氮气体至转换器。转换器顶部设导气管 和临时导气孔，该导气管和反应器顶部导气管连通，临时导气孔用于装置启动时帮助在 反应器中形成严格厌氧条件并在运行中排出多余含氮气体。转换器壁上有刻度标尺，可 据此计算反应器的进出水量、并计算运行时的产气量。转换器侧下部设导气孔，该导气 孔直接与水浴缸相通。水浴缸中充满自来水(或蒸馏水)，保持恒定水温，其水面高于 反应器和转换器顶部约3厘米，并将导气管淹没。
利用上述的厌氧氨氧化试验装置对废水进行生物脱氮处理的方法包括有以下步骤：
(1)启动阶段
首先将反应器、转换器、水浴缸中均充满自来水(或蒸馏水)，转换器临时导气孔 外接氩气包;然后排出水浴缸中的水，则氩气包中氩气被自动吸入转换器中，当吸入的 氩气使转换器内液面下降至接近导气孔时，关闭临时导气孔，撤除氩气包，再往水浴缸 中加水至淹没反应器和转换器顶部3厘米以上;利用虹吸原理从导流管排出反应器中的 水，随着反应器内液面下降，转换器内氩气通过导气管被吸入反应器内，当吸入反应器 内的氩气至所需体积时，停止排水，此时反应器排出水的体积与转换器内液面上升的体 积相等，但注意此时仍保证水浴缸液面高于反应器和转换器顶部。将活性污泥通过导流 管加入反应器中，此时反应器液面上升，而转换器内液面相应下降;最后关闭反应器导 流孔，打开反应器内搅拌器，装置开始运行。
(2)运行阶段
装置采用间歇运行方式，含氮废水在反应器内经历进水、搅拌、沉淀、排水四个阶 段为一个完整的运行周期。首先自导流管往反应器中加入含氮废水，打开水下搅拌器进 行运行;当反应器运行搅拌到预定时间后，关闭搅拌器，进行沉淀;待沉淀完成后，打 开导流管，利用虹吸原理排出上清液。反应器的进、排水量与刻度标尺所示的转换器内 液面降、升量相同。
(3)产气量确定及多余气体逸出
活性污泥经过一段时间的驯化培养，厌氧氨氧化现象出现则标志着厌氧氨氧化试验 装置的启动运行成功，此时系统内含氮污染物被将解，同时成比例地释放出含氮气体(以 氮气为主)。本发明通过导气管将反应器和转换器上部连通，使两者上部空间气压平衡， 因此产气量即是反应过程中刻度标尺所示转换器内液面下降量。而且由于装置良好的密 封效果，绝对不存在漏气的可能性，产气量的测定是精确的。产生的含氮气体与反应器 内含氮污染物之间可进行物料衡算，进而可以推导厌氧氨氧化反应的各项反应参数，进 一步揭示其反应机理。
当转换器内收集的含氮气体累积至液面接近导气孔时，关闭反应器导气管，打开转 换器顶部临时导气孔，排出一定量气体至水浴缸水体中，气体逸出水面进入大气，这不 会对装置的严格密封性产生任何影响，而且排气量可人为控制，不会影响产气量的连续 测量。
本装置及方法的优点如下：
(1)本装置结构简单、便于操作控制、造价低廉;
(2)本装置将反应器、转换器和导气管整体置于水浴缸水面以下，形成水封，具 有极佳的密封效果，易于实现严格的厌氧氨氧化细菌生长的环境条件;
(3)本装置适用于序批式悬浮生长活性污泥工艺，它比流化床等工艺易于操作控 制，具有更有效的污泥截留能力，反应器内流态分布均匀，能最大限度地缓和进水废物 的抑制性。
(4)本装置的转换器这一构造能完全取代已有技术中气压平衡气囊和湿式气体流 量计，避免了两者的构造缺点，并具备独特的优点：由于它密闭于水面以下，具有绝对 严格的密封效果，不会漏气，不需补气;可平衡装置气压，使进水、排水顺利进行;系 统运行成功后产生的含氮气体可被全部收集并记录其产气量;当产气量接近其容纳量后 多余气体可方便地逸出，而对密封性毫无影响;还可根据转换器池壁上的刻度标尺控制 平时系统进、排水量，方便而准确。