公布日：2023.12.05
申請(qǐng)日：2023.09.10
分類號(hào)：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(yùn)行模式，在投加填料的SBR系統(tǒng)中基于精準(zhǔn)控制并通過(guò)短程硝化，短程反硝化，內(nèi)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(wěn)定供給可以實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌自富集和活性提高，最終實(shí)現(xiàn)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(yīng)器、出水箱。本發(fā)明通過(guò)精準(zhǔn)控制使多種途徑為自養(yǎng)厭氧氨氧化菌提供底物，使厭氧氨氧化菌得以優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)和富集，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)生活污水的深度脫氮，同時(shí)可以節(jié)約碳源、節(jié)省曝氣等優(yōu)勢(shì)。
權(quán)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(yīng)器，WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)，出水箱，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)，其中，所述污水箱與所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器連接，所述氣泵與分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器的底部連接，所述WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)用于監(jiān)測(cè)分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧與pH，所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)的氨氮與TN，所述PLC控制系統(tǒng)分別與所述氣泵、所述WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)以及所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器與所述出水箱連接，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣盤。
2.根據(jù)權(quán)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(yīng)器連接的管路上設(shè)有進(jìn)水蠕動(dòng)泵，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器靠近污水箱的一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器靠近出水箱的一側(cè)設(shè)有出水口，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器底部設(shè)有排泥口。
3.根據(jù)權(quán)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(jiān)測(cè)主機(jī)設(shè)有溶解氧監(jiān)測(cè)探頭以及pH監(jiān)測(cè)探頭，所述溶解氧監(jiān)測(cè)探頭以及pH監(jiān)測(cè)探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器。
4.根據(jù)權(quán)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(yīng)器上還設(shè)有攪拌裝置。
5.根據(jù)權(quán)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(shù)據(jù)系統(tǒng)包括氨氮監(jiān)測(cè)探頭以及TN監(jiān)測(cè)探頭，所述氨氮監(jiān)測(cè)探頭以及TN監(jiān)測(cè)探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)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連接，連接的管路上設(shè)有流量計(jì)。
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(quán)利要求1-6任一項(xiàng)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(jù)權(quán)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(zhèn)污水處理廠的剩余污泥加入分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器，完全混合；通過(guò)WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和讀取分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)混合物的溶解氧和pH值，運(yùn)行過(guò)程中在拐點(diǎn)處提前停止曝氣，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)的氨氮和TN；2)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行模式為厭氧-好氧-缺氧交替運(yùn)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(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)在缺氧階段出現(xiàn)2-5mg/L的氨氮損失現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)中成功富集了厭氧氨氧化細(xì)菌，并穩(wěn)定發(fā)揮厭氧氨氧化作用；4)穩(wěn)定運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)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(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)泵入20％體積的生活污水，進(jìn)行4-6h的缺氧攪拌。
10.根據(jù)權(quán)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(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)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(jié)束后靜置30-40min后出水，將分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)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(jié)束后，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)周期的進(jìn)水。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)我國(guó)城市生活污水普遍碳氮比低，碳源類型復(fù)雜且多為難降解的有機(jī)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(zhèn)污水C/N波動(dòng)產(chǎn)生的沖擊負(fù)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(xiàn)無(wú)接種條件下厭氧氨氧化菌自富集，為城鎮(zhèn)污水部分厭氧氨氧化的實(shí)現(xiàn)提供新途徑。
本發(fā)明基于精準(zhǔn)控制、多途徑反硝化技術(shù)、分段進(jìn)水AOA、厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮技術(shù)，提出了基于精準(zhǔn)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化自富集并實(shí)現(xiàn)城市低C/N比生活污水深度脫氮。
為了實(shí)現(xiàn)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(yīng)器，WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)，出水箱，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)，其中，所述污水箱與所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器連接，所述氣泵與分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器的底部連接，所述WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)用于監(jiān)測(cè)分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧與pH，所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)的氨氮與TN，所述PLC控制系統(tǒng)分別與所述氣泵、所述WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)以及所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器與所述出水箱連接，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣盤。
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(yīng)器連接的管路上設(shè)有進(jìn)水蠕動(dòng)泵，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器靠近污水箱的一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器靠近出水箱的一側(cè)設(shè)有出水口，所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器底部設(shè)有排泥口。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)設(shè)有溶解氧監(jiān)測(cè)探頭以及pH監(jiān)測(cè)探頭，所述溶解氧監(jiān)測(cè)探頭以及pH監(jiān)測(cè)探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)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(yīng)器上還設(shè)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(shù)據(jù)系統(tǒng)包括氨氮監(jiān)測(cè)探頭以及TN監(jiān)測(cè)探頭，所述氨氮監(jiān)測(cè)探頭以及TN監(jiān)測(cè)探頭伸入所述分段進(jìn)水AOA反應(yīng)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連接，連接的管路上設(shè)有流量計(jì)。
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(yīng)器的進(jìn)水口相連，反應(yīng)器體積30％的生活污水泵入分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器中后，先進(jìn)行1-2h的厭氧攪拌進(jìn)行內(nèi)碳源儲(chǔ)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)好氧階段亞硝積累率提高，在氨氮和亞硝長(zhǎng)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生長(zhǎng)，好氧結(jié)束后繼續(xù)泵入反應(yīng)器體積20％的生活污水進(jìn)入分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器，在缺氧階段利用厭氧階段儲(chǔ)存的內(nèi)碳源進(jìn)行內(nèi)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(yīng)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(zhèn)污水處理廠的剩余污泥加入分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器，完全混合；通過(guò)WTW監(jiān)測(cè)主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和讀取分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)混合物的溶解氧和pH值，運(yùn)行過(guò)程中在拐點(diǎn)處提前停止曝氣，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)的氨氮和TN；
2)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行模式為厭氧-好氧-缺氧交替運(yùn)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(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)在缺氧階段出現(xiàn)2-5mg/L的氨氮損失現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)中成功富集了厭氧氨氧化細(xì)菌，并穩(wěn)定發(fā)揮厭氧氨氧化作用；
4)穩(wěn)定運(yùn)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(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)曝氣2-3h，控制分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)溶解氧為0.5-1mg/L，好氧結(jié)束后，再向分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)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(jié)束后靜置30-40min后出水，將分段進(jìn)水AOA反應(yīng)器內(nèi)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(jié)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(shì)：
1)本發(fā)明通過(guò)分段進(jìn)水的模式，創(chuàng)造了內(nèi)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(nèi)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(jìng)爭(zhēng)能力，使得整個(gè)系統(tǒng)趨于自養(yǎng)脫氮；
3)本發(fā)明的方法裝置簡(jiǎn)單、運(yùn)行靈活，可操作性強(qiáng)，適用于已建成城市污水處理廠的升級(jí)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）
