公布日：2022.04.08
申请日：2021.12.27
分类号：C02F3/00(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明提供一种基于聚糖菌的污水处理工艺，本发明所述污水处理工艺利用生物笼反应器和氨氮吸附功能填料，待处理污水在生物笼中停留2‑12小时进行污水处理，生物笼中的污水每10分钟至每3小时频率下的交替厌氧‑好氧环境；污水在反应器停留过程中，污水中的污染物被生物膜进行有效降解，并最终达标排放。所述污水处理工艺低能耗且高效进行生物脱氮；在该方法的作用下，能驯化出高丰度聚糖菌生物膜，在高丰度聚糖菌生物膜作用下，氨氮吸附填料能够反复的吸附污水中的氨氮污染物；基于高丰度聚糖菌生物膜能够最大限度利用污水中的BOD进行反硝化，从而在低碳氮比污水的处理中获得较高的总氮去除率。本发明所述污水处理工艺所需处理设备占地面积小，能耗小，运行成本低，后期维护简单。
权利要求书
1.一种基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，所述基于聚糖菌的污水处理工艺利用生物笼反应器和置入其中的氨氮吸附功能填料，待处理污水在生物笼中停留2-12小时进行污水处理，污水处理时生物笼的污水每10分钟至每3小时频率下的交替厌氧-好氧环境；污水在反应器停留过程中，污水中的污染物被生物膜进行有效降解，并最终达标排放。
2.根据权利根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，生物笼的笼体按照各部分每10分钟至每4小时进行一次交替浸没与水中和曝露与空气中。
3.根据权利根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，包括如下步骤：1）设置生物笼反应器和水槽，所述生物笼反应器的结构组成包括水槽、笼体和氨氮吸附功能填料，氨氮吸附功能填料固定在笼体内，笼体悬与水槽上方；所述笼体体积的½至⅔浸没于水槽的水中，其余部分曝露与空气中；2）活性污泥置入生物笼反应器笼体的氨氮吸附功能填料中，所述生物笼反应器的笼体通入待处理污水；3）待处理污水在生物笼中停留2-12小时进行污水处理，此时生物笼的笼体按照各部分每10分钟至每4小时进行一次交替浸没与水中和曝露与空气中；4）污水在反应器停留过程中，污水中的污染物被生物膜进行有效降解，并最终达标排放。
4.根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，步骤2）所述待处理污水的进水模式采用序批式模式，序批式的水力停留时间为2-12小时，进水经过一段时间，即水力停留时间的生物处理后，每间隔2-12小时排空反应器，再通入新的污水。
5.根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，步骤2）所述待处理污水的进水模式为连续式，在此模式下污水持续进入反应器，并同时等流速排出反应器，污水在反应器的水力停留时间为2-12小时。
6.根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，所述生物笼反应器的结构组成还包括驱动装置和自动控制组件，其中自动控制组件由时控开关和电磁阀组成；所述自动控制组件分别对笼体转动和系统进出水进行控制。
7.根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，所述氨氮吸附功能填料由氨氮吸附材料和亲水性多孔材料复合而成，其中氨氮吸附材料选自沸石、活性炭、生物炭、粉煤灰或膨润土中的任意一种；亲水多孔材料选自聚氨酯泡沫、脲醛泡沫或三聚氰胺泡沫中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，所述生物笼反应器的笼体转速为
0.125-3转/小时。
9.根据权利要求8所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，所述生物笼反应器的笼体转速0.5-1转/小时根据权利要求9所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，转速实现方式为通过时控开关控制电机转动。
10.根据权利要求1所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，所述生物笼反应器的水槽还设置有出水口，出水口排空水的同时能排出老化脱落的生物膜。
11.根据权利要求11所述的基于聚糖菌的污水处理工艺，其特征在于，所述生物笼反应器的水槽内水的溶解氧小于0.2mg/L。
发明内容
为解决现有聚糖菌污水处理工艺中存在的COD和氨氮不能多周期低能耗高效稳定处理的问题，本发明提供一种基于聚糖菌的生物笼污水处理工艺。
所述基于聚糖菌的污水处理工艺利用生物笼反应器和置入其中的氨氮吸附功能填料，待处理污水在生物笼中停留2-12小时进行污水处理，污水处理时生物笼的污水每10分钟至每3小时频率下的交替厌氧-好氧环境；污水在反应器停留过程中，污水中的污染物被生物膜进行有效降解，并最终达标排放。
为实现生物笼的污水每10分钟至每3小时频率下的交替厌氧-好氧环境，可设置生物笼的笼体按照各部分每10分钟至每4小时进行一次交替浸没与水中和曝露与空气中。
所述基于聚糖菌的污水处理工艺，包括如下步骤：1）设置生物笼反应器和水槽，所述生物笼反应器的结构组成包括水槽、笼体和氨氮吸附功能填料，氨氮吸附功能填料固定在笼体内，笼体悬与水槽上方。所述笼体体积的½至⅔浸没于水槽的水中，其余部分曝露与空气中；所述笼体各部分每10分钟至每4小时进行一次交替浸没与水中和曝露与空气中，从而实现每10分钟至每3小时频率下的交替厌氧-好氧环境。
2）活性污泥置入生物笼反应器笼体的氨氮吸附功能填料中，所述生物笼反应器的笼体通入待处理污水，待处理污水在生物笼中停留2-12小时。
3）污水处理过程中，生物笼按照步骤（1）所描述的频率进行转动，使得生物膜处在交替好氧-厌氧环境，同时也为生物膜提供一种饥饿盛宴的环境，这有利于培养出高丰度的聚糖菌生物膜。
4）污水在反应器停留过程中，污水中的污染物被生物膜进行有效降解，并最终达标排放。
待处理污水的进水模式采用序批式模式或连续模式，序批式的水力停留时间为2-12小时，进水经过一段时间，即水力停留时间的生物处理后，每间隔2-12小时排空反应器，再通入新的污水。
进水模式为连续式时，在此模式下污水持续进入反应器，并同时等流速排出反应器，污水在反应器的水力停留时间为2-12小时。
进一步的，所述生物笼反应器的结构组成还包括驱动装置和自动控制组件，其中自动控制组件由时控开关和电磁阀组成；所述自动控制组件分别对笼体转动和系统进出水进行控制。
所述氨氮吸附功能填料由氨氮吸附材料和亲水性多孔材料复合而成，其中氨氮吸附材料包括：沸石，活性炭，生物炭，粉煤灰，膨润土等；亲水多孔材料包括：聚氨酯泡沫，脲醛泡沫，三聚氰胺泡沫等。
所述生物笼反应器的笼体转速为0.125-3转/小时，转速实现方式为通过时控开关控制电机转动，且瞬时转速不宜过快，比如若转速设为0.5转/小时，则实现方式为时控开关控制电机进而控制生物笼反应器的笼体以0.25转/分钟工作2分钟，之后停转58分钟，从而达到0.5转/小时的目的。
通过生物笼的旋转使水中生物膜处于厌氧环境，空气中生物膜处于好氧环境，进一步使得转笼的生物膜在时间上交替经历厌氧和好氧。
相较于常规生物笼反应器的笼体，本发明所述的生物笼反应器的笼体由时控开关控制转笼转动。与0.5-1转/小时的转速，即每小时转笼仅转半圈或一圈，是达成驯化高丰度聚糖菌，达到高效污水处理效率和低能耗的关键所在。
本发明所述电磁阀控制的进出水过程时间短则利于装置正常运行，宜在30分钟内完成，如果不考虑泵流量及功率，进水时间越短越好。时间过长导致反应器内满水反应的时间较短，厌氧时间缩短，从而降低反硝化效果，阻碍TN去除。
本发明所述生物笼反应器的水槽还设置有出水口，出水口排空水的同时能排出老化脱落的生物膜。
所述水槽内溶解氧小于0.2mg/L。转笼在超低转速下运行，使水槽中溶解氧持续保持在低水平（小于0.2mg/L），从而满足反硝化和聚糖菌厌氧合成PHA这两个过程对溶解氧的要求。
本发明所述生物笼反应器的笼体的工作时在空间上为纵向的好氧区和厌氧区，在时间上为交替的好氧区和厌氧区，从而实现同步硝化反硝化：好氧区为暴露在空气中的部分，好氧区的生物膜发生硝化反应使得氨氮吸附饱和的生物填料再生，而生物膜内部发生反硝化反应，同时好氧区生物膜代谢储存的PHAs；厌氧区生物膜中的聚糖菌吸收BOD并以PHAs形式储存，同时厌氧区生物填料吸附污水中的氨氮污染物。
本发明的有益技术效果是：本发明提供一种低能耗高效生物脱氮的污水处理方法；在该方法的作用下，驯化出高丰度聚糖菌生物膜，在高丰度聚糖菌生物膜作用下，氨氮吸附填料能够反复的吸附污水中的氨氮污染物；基于高丰度聚糖菌生物膜能够最大限度利用污水中的BOD进行反硝化，从而在低碳氮比污水的处理中获得较高的总氮去除率。本发明所述污水处理工艺所需处理设备占地面积小，能耗小，运行成本低，后期维护简单。
（发明人：成亮;成浩）