申请日2016.01.28
公开(公告)日2016.06.15
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种一体化脱氮的污水处理装置：上流式固定床连续流反应器的外层为保温层，内层为上层反应室和下层反应室;保温层的上端和下端分别设有循环水浴的进水口和出水口;固定床连续流反应器顶部设有排气口、出水口和pH探头伸入口;反应器的侧壁设有不同高度的多个采样口，各采样口均由阀门控制;上层反应室内装填附有兼氧菌的无纺布填料，无纺布填料的下方设有一向上曝气的曝气装置，曝气装置的下方设有三相分离器;三相分离器的下方设有圆形挡板;圆形挡板的下方为下层反应室，下层反应室内装填有biofringe填料;下层反应器的底部为进水口，进水口上方设有一使反应器内布水均匀的布水器。本发明还公开了利用上述装置进行污水处理的方法。
权利要求书
1.一种一体化脱氮的污水处理装置，主要包括：
一上流式固定床连续流反应器，外层为保温层，内层为反应层，该反应层分为上层反应室和下层反应室;
保温层的上端和下端分别设有循环水浴的进水口和出水口;
上流式固定床连续流反应器顶部设有排气口、出水口和pH探头伸入口;
上流式固定床连续流反应器的侧壁设有不同高度的多个采样口，各采样口均由阀门控制;
上层反应室内装填附有兼氧菌的无纺布填料，无纺布填料的下方设有一向上曝气的曝气装置，曝气装置的下方设有三相分离器;
三相分离器的下方设有一圆形挡板，由三项分离器与圆形挡板之间形成弯曲的水流通道;
圆形挡板的下方为下层反应室，下层反应室内装填有biofringe填料，biofringe填料上附着反硝化菌;下层反应器的底部为进水口，进水口上方设有一使反应器内布水均匀的布水器。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置，其中，上流式反应器为圆柱形壳体结构，采用双层有机玻璃制成。
3.根据权利要求1所述的污水处理装置，其中，上流式反应器配有三个蠕动泵，分别用于进水、循环、酸碱调节。
4.根据权利要求1所述的污水处理装置，其中，三相分离器为倾斜45°折板分离器。
5.根据权利要求1所述的污水处理装置，其中，下层反应器的进水口连接一用于调节进水pH值的调节池。
6.根据权利要求1所述的污水处理装置，其中，pH探头通过上层反应室的pH探头伸入口伸入至圆形挡板的上方，该pH探头连接pH联动仪。
7.利用权利要求1所述污水处理装置进行污水处理的方法：
待处理的污水通过调节池调节pH至7.2-7.5，经过布水器均匀进入上流式固定床连续流反应器的下层反应室，在附有反硝化菌的biofringe填料的存在下进行反硝化;
下层反应室的污水通过三相分离器进入上层反应室，完成同时部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺过程;由三相分离器可防止上层反应室和下层反应室的污泥随水流进入相反的反应室中，也可使下层反应室的水流从边上的通道进入上层反应室，在上方反应室内形成回流，避免由于气流水流过大而影响上层反应室污泥的附着效果。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，处理后的出水一部分回流至进水，通过调节池再次进入上流式固定床连续流反应器的下层反应室，进行循环处理。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，污水在处理过程中，通过不同高度的采样口取样检测。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，上流式固定床连续流反应器使用前的启动过程是：
1)首先向上流式反应器上层反应室的无纺布填料上接种anammox污泥，利用人工配制含氮废水进行培养驯化;
2)向人工废水曝氮气，使进水中的溶解氧浓度为0mg/L，调节pH为7-8;人工废水成分如下：
NH4-N100mg/L，NO2-N100mg/L，KHCO31.5-2.0g/L，NaCl10g/L，KH2PO454mg/L，FeSO4·7H2O9mg/L，EDTA5mg/L，微量元素1mL/L;所述微量元素的成分为：CuSO4·5H2O0.25mg/L，ZnSO4·7H2O0.43mg/L，CoCl2·6H2O0.24mg/L，MnCl2·4H2O0.99mg/L，NaMoO4·2H2O0.22mg/L，NiCl2·6H2O0.19mg/L，NaSeO40.11mg/L，H3BO30.014mg/L;
3)待反应稳定后，逐步提高进水中溶解氧浓度，以培养反应器内可以消耗氧气的细菌;
4)经过培养驯化，无纺布填料外表面附有兼氧菌，可消耗反应器内的溶解氧，为anammox反应营造厌氧条件;
5)向上层反应室附有anammox菌的无纺布接种亚硝化菌，并降低进水中的亚硝氮浓度，同时进行曝气;
6)待上层反应室实现稳定的一体化部分亚硝化-厌氧氨氧化过程后，于下层反应室放入提前接种好的附有反硝化菌的biofringe填料，实现下层反应室的反硝化处理过程;
7)上流式反应器成功启动后，进水可换为实际废水。
说明书
一种一体化脱氮的污水处理装置及污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种一体化脱氮的污水处理装置。
本发明还涉及利用上述装置进行一体化反硝化-部分亚硝化-厌氧氨氧化污水处理的方法。
背景技术
污水脱氮处理是控制受纳水体富营养化的重要手段之一，生物脱氮是污水脱氮处理中应用最为普遍的方法。传统的硝化-反硝化脱氮工艺、A/O工艺等，通常使用投加碳源的手段来强化反硝化效果，这一手段也存在投加碳源是否过量的风险。因为城市污水碳氮比普遍较低(COD/N≤4～6)，若碳源投加不足，出水会发生硝酸盐类积累，造成出水总氮上升;碳源投加过量，出水中的有机碳会上升，出水依旧难以达标。因此，寻找建立一种新型的、节能环保的污水脱氮系统对我国高效处理氨氮废水具有重大意义。
厌氧氨氧化(anammox)工艺是一种新型的、节能环保的生物脱氮技术，利用亚硝酸盐作为电子受体氧化氨氮，无需外加有机碳源，可实现自养生物脱氮。因此与传统脱氮工艺相比，有效节约了大量能源和运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种一体化高效脱氮的污水处理装置。
本发明还涉及利用上述装置进行一体化反硝化-部分亚硝化-厌氧氨氧化污水处理的方法。
为实现上述目的，本发明提供的一体化脱氮的污水处理装置，主要包括：
一上流式固定床连续流反应器，外层为保温层，内层为反应层，该反应层分为上层反应室和下层反应室;
保温层的上端和下端分别设有循环水浴的进水口和出水口;
固定床连续流反应器顶部设有排气口、出水口和pH探头伸入口;上流式反应器的侧壁设有不同高度的多个采样口，各采样口均由阀门控制;
上层反应室内装填附有兼氧菌的无纺布填料，无纺布填料的下方设有一向上曝气的曝气装置，曝气装置的下方设有三相分离器;
三相分离器的下方设有一圆形挡板，由三项分离器与圆形挡板之间形成弯曲的水流通道;
圆形挡板的下方为下层反应室，下层反应室内装填有biofringe填料，biofringe填料上附着反硝化菌;下层反应器的底部为进水口，进水口上方设有一使反应器内布水均匀的布水器。
所述的污水处理装置，其中，上流式反应器为圆柱形壳体结构，采用双层有机玻璃制成。
所述的污水处理装置，其中，上流式反应器配有三个蠕动泵，分别用于进水、循环、酸碱调节。
所述的污水处理装置，其中，三相分离器为倾斜45°折板分离器。
所述的污水处理装置，其中，下层反应器的进水口连接一用于调节进水pH值的调节池。
所述的污水处理装置，其中，pH探头通过上层反应室的pH探头伸入口伸入至圆形挡板的上方，该pH探头连接pH联动仪。
利用本发明上述污水处理装置进行污水脱氮处理的方法：
待处理的污水通过调节池调节pH至7.2-7.5，经过布水器均匀进入上流式固定床连续流反应器的下层反应室，在附有反硝化菌的biofringe填料的存在下进行反硝化;
下层反应室的污水通过三相分离器进入上层反应室，完成同时部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺过程;由三相分离器可防止上层反应室和下层反应室的污泥随水流进入相反的反应室中，也可使下层反应室的水流从边上的通道进入上层反应室，在上方反应室内形成回流，避免由于气流水流过大而影响上层反应室污泥的附着效果。
所述的方法，其中，处理后的出水一部分回流至进水，通过调节池再次进入上流式固定床连续流反应器的下层反应室，进行循环处理。
所述的方法，其中，污水在处理过程中，通过不同高度的采样口取样检测。
所述的方法，其中，上流式固定床连续流反应器使用前的启动过程是：
1)首先向上流式反应器上层反应室的无纺布填料上接种anammox污泥，利用人工配制含氮废水进行培养驯化;
2)向人工废水曝氮气，使进水中的溶解氧浓度为0mg/L，调节pH为7-8;人工废水成分如下：
NH4-N100mg/L，NO2-N100mg/L，KHCO31.5-2.0g/L，NaCl10g/L，KH2PO454mg/L，FeSO4·7H2O9mg/L，EDTA5mg/L，微量元素1mL/L;所述微量元素的成分为：CuSO4·5H2O0.25mg/L，ZnSO4·7H2O0.43mg/L，CoCl2·6H2O0.24mg/L，MnCl2·4H2O0.99mg/L，NaMoO4·2H2O0.22mg/L，NiCl2·6H2O0.19mg/L，NaSeO40.11mg/L，H3BO30.014mg/L;
3)待反应稳定后，逐步提高进水中溶解氧浓度，以培养反应器内可以消耗氧气的细菌;
4)经过培养驯化，无纺布填料外表面附有兼氧菌，可消耗反应器内的溶解氧，为anammox反应营造厌氧条件;
5)向上层反应室附有anammox菌的无纺布接种亚硝化菌，并降低进水中的亚硝氮浓度，同时进行曝气;
6)待上层反应室实现稳定的一体化部分亚硝化-厌氧氨氧化过程后，于下层反应室放入提前接种好的附有反硝化菌的biofringe填料，实现下层反应室的反硝化处理过程;
7)上流式反应器成功启动后，进水可换为实际废水。
本发明的优势是：
1)与公知装置相比节省了空间，在同一反应器内实现反硝化-部分亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺，且无需添加任何有机碳源，节省了空间，降低了能耗，操作简便，适用水质广泛，脱氮效率可达90%以上;
2)将厌氧氨氧化工艺与传统的A/O工艺相结合，降低了A/O工艺中硝化过程所需曝气量(约50%);同时，本发明将反硝化过程放于下层反应室，使废水先通过下层反应室进行反硝化，一方面，反硝化菌可利用原水中的有机物以及上层反应室(一体化部分亚硝化-厌氧氨氧化)出水中有机物，为反硝化菌的生长提供必要的养分，既节省了能源，有防止污染;另一方面，反硝化过程是产碱耗酸的，而硝化过程是产酸耗碱的，反硝化出水进入一体化部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器，为部分亚硝化提供必要的碱度，从而节省了能源;此外，出水的部分回流，可达到稀释原水的目的，减轻了进水高负荷的冲击。
综上所述，本发明结合传统A/O工艺，实现同一反应器反硝化-部分亚硝化-厌氧氨氧化组合脱氮工艺，无需投加碳源，不仅大幅提高脱氮效率，还可节省能源，减少占地面积。
