公布日：2023.12.12
申請日：2023.09.11
分類(lèi)號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于污水生物處理領(lǐng)域，具體涉及一種污水深度脫氮的裝置與方法。本發(fā)明公開(kāi)的一種污水深度脫氮的裝置，包括依次串聯(lián)的UASB反應器和SBR好氧反應器；其中，所述UASB反應器設置第一進(jìn)水口和第二進(jìn)水口，所述第一進(jìn)水口設置在所述UASB反應器底部，所述第二進(jìn)水口設置在所述UASB反應器的污泥床層區域的側壁上；所述UASB反應器的溢流口與出水口之間設置動(dòng)態(tài)膜；所述SBR好氧反應器的出水口通過(guò)出水桶同所述UASB反應器的第二進(jìn)水口連接。該裝置能夠充分利用原水中的有機物，實(shí)現深度脫氮，并減少剩余污泥產(chǎn)量，可以實(shí)現良好的出水水質(zhì)，并且動(dòng)態(tài)膜造價(jià)低，能夠節省運行成本。
權利要求書(shū)
1.一種污水深度脫氮的裝置，其特征在于，包括依次串聯(lián)的UASB反應器和SBR好氧反應器；其中，所述UASB反應器設置第一進(jìn)水口和第二進(jìn)水口，所述第一進(jìn)水口設置在所述UASB反應器底部，所述第二進(jìn)水口設置在所述UASB反應器的污泥床層區域的側壁上；所述UASB反應器的溢流口與出水口之間設置動(dòng)態(tài)膜；所述SBR好氧反應器的出水口通過(guò)出水桶同所述UASB反應器的第二進(jìn)水口連接。
2.根據權利要求1所述的污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述第二進(jìn)水口與所述UASB反應器底部的距離為H1，所述UASB反應器的污泥床層高度為H，H1和H滿(mǎn)足：H1＝1/2H～2/3H。
3.根據權利要求1所述的污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述UASB反應器采用恒壓重力自流出水，設置水頭差為5～8cm；所述動(dòng)態(tài)膜的支撐材料包括無(wú)紡布。
4.一種污水深度脫氮的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)在SBR好氧反應器中啟動(dòng)短程硝化；(2)在UASB反應器中接種厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥，啟動(dòng)UASB反應器，其中，所述UASB反應器溢流口與出水口之間設置動(dòng)態(tài)膜；(3)所述步驟(1)和步驟(2)啟動(dòng)成功后，將污水送入UASB反應器底部的第一進(jìn)水口，并將所述SBR好氧反應器的部分出水通過(guò)所述UASB反應器側壁上的第二進(jìn)水口送入所述UASB反應器的污泥床層區域，反應后，將所述UASB反應器的出水送入所述SBR好氧反應器中進(jìn)行處理，經(jīng)所述SBR好氧反應器處理后的部分出水作為最終出水排出系統。
5.根據權利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述啟動(dòng)短程硝化的過(guò)程中，所述接種的污泥的濃度為3500～4500mg/L；和/或，所述污泥齡為12～18d，水力停留時(shí)間為5～8h；和/或，采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下；和/或，所述SBR好氧反應器的出水中NH4+-N濃度低于5mg/L時(shí)，亞硝積累率達到80％以上，認為短程硝化啟動(dòng)成功。
6.根據權利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述啟動(dòng)UASB反應器過(guò)程中，所述反應器內厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的混合污泥的濃度為5000～7000mg/L，優(yōu)選地，所述混合污泥中所述厭氧氨氧化顆粒污泥的質(zhì)量百分含量為5-15％；和/或，所述UASB反應器內的溫度為30～35℃，水力停留時(shí)間為20～24h。
7.根據權利要求4或6所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述啟動(dòng)UASB反應器過(guò)程中，進(jìn)水中NH4+-N和NO2--N的摩爾比為1:(1～1.32)，將所述內回流比調整為0～200％；和/或，當所述UASB反應器出現紅色顆粒污泥，氨氮和亞硝同步去除率達到80％以上認為所述UASB反應器啟動(dòng)成功。
8.根據權利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述UASB反應器的第二進(jìn)水口與所述UASB反應器底部的距離為H1，所述UASB反應器的污泥床層高度為H，H1和H滿(mǎn)足：H1＝1/2H～2/3H。
9.根據權利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述UASB反應器第二進(jìn)水口的進(jìn)水流量與第一進(jìn)水口的進(jìn)水流量比為50～100％；和或，所述SBR好氧反應器中采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下。
10.根據權利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述污水為C/N比1.1-4.5的城市污水。
發(fā)明內容
本發(fā)明是基于發(fā)明人對以下事實(shí)和問(wèn)題的發(fā)現和認識做出的：針對生活污水中C/N比較低的問(wèn)題，目前大多的解決方案是投加碳源，或者采用較復雜的工藝組合實(shí)現對污水的處理，這無(wú)疑都將增加污水處理的成本。因此，有必要開(kāi)發(fā)工藝組合簡(jiǎn)單的處理方法和工藝裝置，以降低低C/N比的污水處理成本。
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種污水深度脫氮的裝置，該裝置無(wú)需外加碳源，能夠解決污水中碳源不足的問(wèn)題，實(shí)現深度脫氮的同時(shí)節省能源和充分利用原水中的碳源，此外，在設置有動(dòng)態(tài)膜的UASB反應器中培養顆粒污泥，能夠利用動(dòng)態(tài)膜有效持留顆粒污泥，并且利用顆粒污泥易于沉淀的優(yōu)勢，可減少膜污染的發(fā)生的程度和頻率，減少膜清洗的次數，延長(cháng)動(dòng)態(tài)膜的使用時(shí)間。
本發(fā)明實(shí)施例的一種顆粒污泥-動(dòng)態(tài)膜生物反應器聯(lián)合短程硝化強化污水深度脫氮的裝置，包括依次串聯(lián)的UASB反應器和SBR好氧反應器；
其中，所述UASB反應器設置第一進(jìn)水口和第二進(jìn)水口，所述第一進(jìn)水口設置在所述UASB反應器底部，所述第二進(jìn)水口設置在所述UASB反應器的污泥床層區域的側壁上；所述UASB反應器的溢流口與出水口之間設置動(dòng)態(tài)膜；
所述SBR好氧反應器的出水口通過(guò)出水桶同所述UASB反應器的第二進(jìn)水口連接。
本發(fā)明實(shí)施例的污水深度脫氮的裝置帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果，1、本發(fā)明實(shí)施例中，在UASB反應器中設置動(dòng)態(tài)膜，利用UASB反應器中形成的顆粒污泥和動(dòng)態(tài)膜能夠有效的持留厭氧氨氧化菌，同時(shí)，由于顆粒污泥的形成，厭氧氨氧化菌生長(cháng)在顆粒污泥內部，可以保護厭氧氨氧化細菌免受進(jìn)水中有機物的沖擊和影響；2、本發(fā)明實(shí)施例中，采用UASB反應器和SBR好氧反應器串聯(lián)，并在UASB反應器上設置第二進(jìn)水口，將SBR好氧反應器的部分出水引入UASB反應器的污泥床層區域，將UASB反應器分成了厭氧區和缺氧區，通過(guò)UASB反應器底部的第一進(jìn)水口進(jìn)入的污水在第二進(jìn)水口下方的厭氧區進(jìn)行厭氧反應，厭氧消化菌在厭氧區去除了污水中的有機物，將其以?xún)忍荚吹男问絻Υ嬖隗w內，用于后續缺氧區的反硝化反應，污水向上進(jìn)入第二進(jìn)水口上方的缺氧區，污水中的NH4+-N與第二進(jìn)水口回流的SBR好氧反應器產(chǎn)生的NO2--N在厭氧氨氧化菌的作用下進(jìn)行反應，進(jìn)一步去除了污水中的氮；3、本發(fā)明實(shí)施例中，在UASB反應器中，將顆粒污泥與動(dòng)態(tài)膜相結合，即可有效的應對進(jìn)水污染物的沖擊負荷，又因顆粒污泥自身易沉降，可減少動(dòng)態(tài)膜污染的可能性和頻率，同時(shí)也減少膜清洗的次數，有利于裝置的穩定運行；4、本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)在UASB反應器上設置第二進(jìn)水口，將UASB反應器分為厭氧區和缺氧區，使UASB反應器兼具去除有機物和脫氮的雙重作用，與三段式AOA或兩段式OA工藝相比，可充分有效利用原水中的碳源，實(shí)現深度脫氮，并且減少反應容積和占地面積；5、本發(fā)明實(shí)施例中，對傳統的UASB反應器進(jìn)行了改進(jìn)，設置動(dòng)態(tài)膜，利用動(dòng)態(tài)膜截留污泥，可以減少污泥沉降區的容積，進(jìn)而減少了反應器的容積，節省了運行成本；6、本發(fā)明實(shí)施例中，只需采用一個(gè)UASB反應器和一個(gè)SBR好氧反應器串聯(lián)設置，即實(shí)現了對低C/N比的生活污水進(jìn)行有效處理，且無(wú)需額外加入碳源，裝置簡(jiǎn)單，成本低，易于工業(yè)化應用。
在一些實(shí)施例中，所述第二進(jìn)水口與所述UASB反應器底部的距離為H1，所述UASB反應器的污泥床層高度為H，H1和H滿(mǎn)足：H1＝1/2H～2/3H。
在一些實(shí)施例中，所述UASB反應器采用恒壓重力自流出水，設置水頭差為5～8cm；和/或，所述動(dòng)態(tài)膜的支撐材料包括無(wú)紡布。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種污水深度脫氮的方法，包括以下步驟：
(1)在SBR好氧反應器中啟動(dòng)短程硝化；
(2)在UASB反應器中接種厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥，啟動(dòng)UASB反應器，其中，所述UASB反應器溢流口與出水口之間設置動(dòng)態(tài)膜；
(3)所述步驟(1)和步驟(2)啟動(dòng)成功后，將污水送入UASB反應器底部的第一進(jìn)水口，并將所述SBR好氧反應器的部分出水通過(guò)所述UASB反應器側壁上的第二進(jìn)水口送入所述UASB反應器的污泥床層區域，反應后，將所述UASB反應器的出水送入所述SBR好氧反應器中進(jìn)行處理，經(jīng)所述SBR好氧反應器處理后的部分出水作為最終出水排出系統。
本發(fā)明實(shí)施例的污水深度脫氮的方法帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果，1、本發(fā)明實(shí)施例中，污水先進(jìn)入UASB反應器，在反應器底部的厭氧區，污水中的有機物被厭氧菌以?xún)忍荚吹男问絻Υ嬖隗w內，然后泥水離開(kāi)厭氧區與來(lái)自SBR好氧反應器的出水接觸，進(jìn)入缺氧區，缺氧區為厭氧氨氧化菌及內源反硝化菌的反應區，厭氧氨氧化菌利用SBR好氧反應器產(chǎn)生的NO2--N同污水原水中的NH4+-N反應生成N2和部分NO3--N，而內源反硝化菌在污泥中厭氧菌體內存儲的有機物的存在下可以去除厭氧氨氧化菌產(chǎn)生的NO3--N，將NO3--N還原為N2。之后，泥水通過(guò)動(dòng)態(tài)膜進(jìn)行分離，截留活性污泥，UASB反應器的出水進(jìn)入SBR好氧反應器中，使污水中剩余氨氮進(jìn)行短程硝化反應，對污水進(jìn)行進(jìn)一步脫氮處理，并同時(shí)產(chǎn)生UASB反應器中需要的NO2--N，實(shí)現系統的連續穩定運轉。2、本發(fā)明實(shí)施例的方法，無(wú)需外加碳源，可以解決生活污水碳源不足的問(wèn)題，實(shí)現深度脫氮的同時(shí)節省能源和充分利用原水中的碳源，同時(shí)在UASB反應器中培養顆粒污泥，借助動(dòng)態(tài)膜截留顆粒污泥，并利用顆粒污泥易于沉淀的優(yōu)勢，減少了UASB反應器中設置的動(dòng)態(tài)膜的膜污染發(fā)生的程度和頻率，減少了膜清洗的系數，延長(cháng)了動(dòng)態(tài)膜的使用時(shí)間，并且本發(fā)明實(shí)施例的工藝組合簡(jiǎn)單，成本低，易于工業(yè)化應用。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(1)中，所述啟動(dòng)短程硝化的過(guò)程中，所述接種的污泥的濃度為3500～4500mg/L；和/或，所述污泥齡為12～18d，水力停留時(shí)間為5～8h，和/或，采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下；
和/或，所述SBR好氧反應器的出水中NH4+-N濃度低于5mg/L，亞硝積累率達到80％以上時(shí)，認為短程硝化啟動(dòng)成功。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(2)中，所述啟動(dòng)UASB反應器過(guò)程中，所述反應器內厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的混合污泥的濃度為5000～7000mg/L，優(yōu)選地，所述混合污泥中所述厭氧氨氧化顆粒污泥的質(zhì)量百分含量為5-15％；和/或，所述UASB反應器內的溫度為30～35℃，水力停留時(shí)間為20～24h。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(2)中，所述啟動(dòng)UASB反應器過(guò)程中，進(jìn)水中NH4+-N和NO2--N的摩爾比為1:(1～1.32)，將所述內回流比調整為0～200％；
和/或，當所述UASB反應器出現紅色顆粒污泥，氨氮和亞硝同步去除率達到80％以上認為所述UASB反應器啟動(dòng)成功。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(3)中，所述UASB反應器的第二進(jìn)水口與所述UASB反應器底部的距離為H1，所述UASB反應器的污泥床層高度為H，H1和H滿(mǎn)足：H1＝1/2H～2/3H。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(3)中，所述UASB反應器第二進(jìn)水口的進(jìn)水流量與第一進(jìn)水口的進(jìn)水流量比為50～100％；和或，所述SBR好氧反應器中采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(3)中，所述污水為C/N比為1.1～4.5的城市污水。
（發(fā)明人：陳燕慧;張忠國;李兵;胡智豐;單悅;代小麗）
