公布日：2023.12.05
申請日：2023.09.10
分類(lèi)號：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置與方法，屬于污水處理領(lǐng)域。本發(fā)明采用厭氧、好氧、缺氧的運行模式，在投加填料的SBR系統中基于精準控制并通過(guò)短程硝化，短程反硝化，內源短程反硝化三種途徑同時(shí)提供厭氧氨氧化菌所需的底物亞硝態(tài)氮，亞硝態(tài)氮的穩定供給可以實(shí)現厭氧氨氧化菌自富集和活性提高，最終實(shí)現厭氧氨氧化輔助城市生活污水的脫氮。本發(fā)明裝置主要包括生活污水進(jìn)水箱、多途徑厭氧氨氧化反應器、出水箱。本發(fā)明通過(guò)精準控制使多種途徑為自養厭氧氨氧化菌提供底物，使厭氧氨氧化菌得以?xún)?yōu)勢生長(cháng)和富集，實(shí)現城鎮生活污水的深度脫氮，同時(shí)可以節約碳源、節省曝氣等優(yōu)勢。
權利要求書(shū)
1.一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述處理裝置包括污水箱，氣泵，分段進(jìn)水AOA反應器，WTW監測主機，出水箱，實(shí)時(shí)數據系統與PLC控制系統，其中，所述污水箱與所述分段進(jìn)水AOA反應器連接，所述氣泵與分段進(jìn)水AOA反應器的底部連接，所述WTW監測主機用于監測分段進(jìn)水AOA反應器內的溶解氧與pH，所述實(shí)時(shí)數據系統用于監測分段進(jìn)水AOA反應器內的氨氮與TN，所述PLC控制系統分別與所述氣泵、所述WTW監測主機以及所述實(shí)時(shí)數據系統連接，所述分段進(jìn)水AOA反應器與所述出水箱連接，所述分段進(jìn)水AOA反應器底部設有曝氣盤(pán)。
2.根據權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述污水箱與所述分段進(jìn)水AOA反應器連接的管路上設有進(jìn)水蠕動(dòng)泵，所述分段進(jìn)水AOA反應器靠近污水箱的一側設有進(jìn)水口，所述分段進(jìn)水AOA反應器靠近出水箱的一側設有出水口，所述分段進(jìn)水AOA反應器底部設有排泥口。
3.根據權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述WTW監測主機設有溶解氧監測探頭以及pH監測探頭，所述溶解氧監測探頭以及pH監測探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應器。
4.根據權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述分段進(jìn)水AOA反應器上還設有攪拌裝置。
5.根據權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數據系統包括氨氮監測探頭以及TN監測探頭，所述氨氮監測探頭以及TN監測探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應器。
6.根據權利要求1所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，其特征在于，所述氣泵與所述曝氣盤(pán)連接，連接的管路上設有流量計。
7.一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，采用權利要求1-6任一項所述的多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置。
8.根據權利要求7所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟：1)接種城鎮污水處理廠(chǎng)的剩余污泥加入分段進(jìn)水AOA反應器，完全混合；通過(guò)WTW監測主機實(shí)時(shí)監測和讀取分段進(jìn)水AOA反應器內混合物的溶解氧和pH值，運行過(guò)程中在拐點(diǎn)處提前停止曝氣，通過(guò)實(shí)時(shí)數據系統監測分段進(jìn)水AOA反應器內的氨氮和TN；2)通過(guò)實(shí)時(shí)數據系統和PLC控制系統調控系統的運行模式為厭氧-好氧-缺氧交替運行；3)通過(guò)控制溶解氧在0.5-1mg/L、pH好氧階段拐點(diǎn)控制以及好氧階段氨氮剩余，使亞硝酸鹽積累率逐步提升至40％-70％，通過(guò)PLC控制保持系統的穩定運行，當系統在缺氧階段出現2-5mg/L的氨氮損失現象時(shí)，說(shuō)明系統中成功富集了厭氧氨氧化細菌，并穩定發(fā)揮厭氧氨氧化作用；4)穩定運行。
9.根據權利要求8所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，步驟2)的具體為：從污水箱向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入30％體積的生活污水，進(jìn)行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進(jìn)水AOA反應器內曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應器內溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結束后，再向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入20％體積的生活污水，進(jìn)行4-6h的缺氧攪拌。
10.根據權利要求8所述的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法，其特征在于，步驟4)的具體為：從污水箱向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入30％體積的生活污水，進(jìn)行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進(jìn)水AOA反應器內曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應器內溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結束后，再向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入20％體積的生活污水，進(jìn)行4-6h的缺氧攪拌，在缺氧攪拌結束后靜置30-40min后出水，將分段進(jìn)水AOA反應器內50％的上清液排至出水箱中，作為一個(gè)循環(huán)周期；一個(gè)循環(huán)周期結束后，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)周期的進(jìn)水。
發(fā)明內容
針對我國城市生活污水普遍碳氮比低，碳源類(lèi)型復雜且多為難降解的有機物難以被微生物利用的特點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置與方法，本發(fā)明通過(guò)耦合PN與(E)PD工藝，降低了城鎮污水C/N波動(dòng)產(chǎn)生的沖擊負荷，同時(shí)提供充足底物刺激厭氧氨氧化菌的活性提升，從而實(shí)現無(wú)接種條件下厭氧氨氧化菌自富集，為城鎮污水部分厭氧氨氧化的實(shí)現提供新途徑。
本發(fā)明基于精準控制、多途徑反硝化技術(shù)、分段進(jìn)水AOA、厭氧氨氧化自養脫氮技術(shù)，提出了基于精準控制來(lái)實(shí)現厭氧氨氧化自富集并實(shí)現城市低C/N比生活污水深度脫氮。
為了實(shí)現上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置，所述處理裝置包括污水箱，氣泵，分段進(jìn)水AOA反應器，WTW監測主機，出水箱，實(shí)時(shí)數據系統與PLC控制系統，其中，所述污水箱與所述分段進(jìn)水AOA反應器連接，所述氣泵與分段進(jìn)水AOA反應器的底部連接，所述WTW監測主機用于監測分段進(jìn)水AOA反應器內的溶解氧與pH，所述實(shí)時(shí)數據系統用于監測分段進(jìn)水AOA反應器內的氨氮與TN，所述PLC控制系統分別與所述氣泵、所述WTW監測主機以及所述實(shí)時(shí)數據系統連接，所述分段進(jìn)水AOA反應器與所述出水箱連接，所述分段進(jìn)水AOA反應器底部設有曝氣盤(pán)。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述污水箱與所述分段進(jìn)水AOA反應器連接的管路上設有進(jìn)水蠕動(dòng)泵，所述分段進(jìn)水AOA反應器靠近污水箱的一側設有進(jìn)水口，所述分段進(jìn)水AOA反應器靠近出水箱的一側設有出水口，所述分段進(jìn)水AOA反應器底部設有排泥口。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述WTW監測主機設有溶解氧監測探頭以及pH監測探頭，所述溶解氧監測探頭以及pH監測探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應器。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述分段進(jìn)水AOA反應器上還設有攪拌裝置。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述實(shí)時(shí)數據系統包括氨氮監測探頭以及TN監測探頭，所述氨氮監測探頭以及TN監測探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應器。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述氣泵與所述曝氣盤(pán)連接，連接的管路上設有流量計。
本發(fā)明還提供了采用上述裝置的多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的方法。
在本發(fā)明中，污水箱中的生活污水通過(guò)進(jìn)水蠕動(dòng)泵與分段進(jìn)水AOA反應器的進(jìn)水口相連，反應器體積30％的生活污水泵入分段進(jìn)水AOA反應器中后，先進(jìn)行1-2h的厭氧攪拌進(jìn)行內碳源儲存，并進(jìn)行反硝化去除上一階段的硝酸鹽，過(guò)程中能生成亞硝和進(jìn)水中的氨氮可以為厭氧氨氧化菌的富集提供底物，而后進(jìn)行好氧曝氣2-3h，通過(guò)聯(lián)合低氧曝氣、pH的氨谷點(diǎn)控制和PLC控制系統實(shí)現好氧階段亞硝積累率提高，在氨氮和亞硝長(cháng)時(shí)間共存的條件為厭氧氨氧化菌提供底物，使其能在適宜環(huán)境條件下在空白填料上能夠附著(zhù)生長(cháng)，好氧結束后繼續泵入反應器體積20％的生活污水進(jìn)入分段進(jìn)水AOA反應器，在缺氧階段利用厭氧階段儲存的內碳源進(jìn)行內源短程反硝化，利用第二次進(jìn)水中的COD進(jìn)行外源短程反硝化和反硝化脫氮，利用進(jìn)水中的氨氮和缺氧階段生成的亞硝為厭氧氨氧化菌提供底物利于厭氧氨氧化菌富集。分段進(jìn)水AOA反應器的出水通過(guò)排水閥排入出水箱，排水比為50％。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述處理方法包括以下步驟：
1)接種城鎮污水處理廠(chǎng)的剩余污泥加入分段進(jìn)水AOA反應器，完全混合；通過(guò)WTW監測主機實(shí)時(shí)監測和讀取分段進(jìn)水AOA反應器內混合物的溶解氧和pH值，運行過(guò)程中在拐點(diǎn)處提前停止曝氣，通過(guò)實(shí)時(shí)數據系統監測分段進(jìn)水AOA反應器內的氨氮和TN；
2)通過(guò)實(shí)時(shí)數據系統和PLC控制系統調控系統的運行模式為厭氧-好氧-缺氧交替運行；
3)通過(guò)控制溶解氧在0.5-1mg/L、pH好氧階段拐點(diǎn)控制以及好氧階段氨氮剩余，使亞硝酸鹽積累率逐步提升至40％-70％，通過(guò)PLC控制保持系統的穩定運行，當系統在缺氧階段出現2-5mg/L的氨氮損失現象時(shí)，說(shuō)明系統中成功富集了厭氧氨氧化細菌，并穩定發(fā)揮厭氧氨氧化作用；
4)穩定運行。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟2)的具體為：從污水箱向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入30％體積的生活污水，進(jìn)行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進(jìn)水AOA反應器內曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應器內溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結束后，再向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入20％體積的生活污水，進(jìn)行4-6h的缺氧攪拌。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟4)的具體為：從污水箱向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入30％體積的生活污水，進(jìn)行1-2h的厭氧攪拌，向所述分段進(jìn)水AOA反應器內曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應器內溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結束后，再向分段進(jìn)水AOA反應器內泵入20％體積的生活污水，進(jìn)行4-6h的缺氧攪拌，在缺氧攪拌結束后靜置30-40min后出水，將分段進(jìn)水AOA反應器內50％的上清液排至出水箱中，作為一個(gè)循環(huán)周期；一個(gè)循環(huán)周期結束后，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)周期的進(jìn)水。
本發(fā)明提供的一種多途徑厭氧氨氧化自富集處理生活污水的裝置與方法，具有以下優(yōu)勢：
1)本發(fā)明通過(guò)分段進(jìn)水的模式，創(chuàng )造了內源反硝化與外源反硝化為厭氧氨氧化菌提供充足底物的生存環(huán)境，促進(jìn)厭氧氨氧化菌富集作用；
2)從短程硝化、短程反硝化、內源短程反硝化三種途徑同時(shí)為厭氧氨氧化菌提供充足的亞硝態(tài)氮底物，提高厭氧氨氧化菌的活性和豐度，有利于其自富集，同時(shí)提高了厭氧氨氧化菌與反硝化菌間的競爭能力，使得整個(gè)系統趨于自養脫氮；
3)本發(fā)明的方法裝置簡(jiǎn)單、運行靈活，可操作性強，適用于已建成城市污水處理廠(chǎng)的升級改造，并且適用于低碳氮比的城市生活污水的處理。
（發(fā)明人：高銳濤;李智行;李祖榮;姚帥;杜年夫;呂翔;毛加;鄭豪）
