申请日2017.03.31
公开(公告)日2017.07.04
IPC分类号C02F3/30
摘要
UMABR反应器促进亚硝化‑厌氧氨氧化颗粒化的装置与方法属于废水生物脱氮技术领域。该装置设有原水水箱、UMABR反应器、氧气供给装置、气体收集装置、溢流瓶;原水水箱中间设有温控加热装置，UMABR反应器顶部放置一个玻璃漏斗来分离气体和液体从而减少生物质的流失，玻璃漏斗气体分离器后面接有气体收集装置，氧气供给装置和反应器之间设有气体压力表、针形阀来控制氧的供给速率，出水处设有溢流瓶，使部分出水通过回流泵与进水混合，溢流瓶中设有DO、PH、ORP在线监测装置。所述方法包括以下步骤：启动UMABR反应器，UMABR反应器促进亚硝化‑厌氧氨氧化颗粒化。本发明的装置与方法适用于废水的亚硝化‑厌氧氨氧化生物脱氮，工艺先进结构简单，节能降耗优势明显。
权利要求书
1.UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的装置，其特征在于：所述装置设有原水水箱(17)、UMABR反应器(14)、氧气供给装置(1)和气体收集装置(5);原水水箱(17)中设温控加热装置(18)，进水管(12)通过进水蠕动泵(13)连接UMABR反应器(14)，UMABR反应器(14)顶部设有气液分离玻璃漏斗(4)连接气体收集装置(5)，分离气体和液体从而减少生物质的流失，氧气供给装置(1)和UMABR反应器(14)之间设有气体压力表(2)、针形阀(19)来控制氧的供给速率,氧气通过进气管(3)供给UMABR反应器(14)，UMABR反应器(14)内部设有圆柱形不锈钢平台(16)，圆柱形不锈钢平台(16)上缠绕有微孔不渗透的硅凝胶膜(15)，上面有孔径为0.3-0.8mm的孔，不渗透的硅凝胶膜(15)的内部连接有曝气装置，致使在UMABR反应器(14)中每单位体积的膜区就有25-40平方米每立方米，UMABR反应器(14)一侧连接有出水管(6)和溢流管(7)，溢流管(7)后连接有溢流瓶(10)和回流泵(11)，溢流瓶(10)中设有DO、pH在线监测器(8)和ORP在线监测器(9)，回流泵(11)将出水管(20)与好氧膜生物反应器(14)。
2.根据权利要求1所述装置进行亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：启动UMABR反应器(14)：絮状厌氧氨氧化污泥作为接种污泥注入UMABR反应器(14)，以实际生活污水厂A/0除磷的生活污水或配水为原液，注入到原水水箱(17)，并通过投加NaHCO3于原水水箱17，将进水pH维持在7.2-8.2，通过进水蠕动泵(13)将原水泵入UMABR反应器(14)，随后启动曝气，调节针形阀(19)来使溶解氧浓度维持在0.8-1.5mg/L，并通过调节进水流量量维持进水氨氮负荷ALR=0.3-0.6kgNH4+-N/m3d范围内，通过维持曝气、pH、ALR在上述范围内变化，使UMABR反应器(14)中的平均游离氨FA浓度在1-10mg/L，在上述条件下运行UMABR反应器(14)，当反应器氨氮去除率大于90%，说明UMABR反应器亚硝化-厌氧氨氧化启动成功;
步骤二：UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化：继续运行启动成功的亚硝化-厌氧氨氧化UMABR反应器(14)，通过进水蠕动泵(13)将原水泵入UMABR反应器(14)，随后启动曝气，通过调节针形阀(19)逐步增加反应器中的溶解氧浓度为1-2.5mg/L，进水pH维持在7.2-8.2，水力停留时间为1-3h，维持进水氨氮负荷ALR=1.2-2.4kgNH4+-N/m3d，通过维持曝气、pH、ALR在上述范围内变化，在上述条件下运行亚硝化-厌氧氨氧化UMABR反应器，当反应器氨氮去除率大于90%，总氮去除率维持在80%，总氮去除负荷在0.96-1.92kg/(m3d),平均颗粒粒径为0.8-1.2mm，表明实现了UMABR反应器亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化。
说明书
UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的装置与方法
技术领域
本发明涉及UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的装置与方法，属于废水生物脱氮技术领域，适用于废水的亚硝化-厌氧氨氧化生物脱氮。
背景技术
随着氮素对水环境的污染，氨氮的去除工艺也在日益更新。亚硝化-厌氧氨氧化是一种新型的脱氮工艺，在可持续污水处理技术中亚硝化-厌氧氨氧化工艺是一个比较有前景的脱氮技术。但是这项工艺仍有待继续研究。其中亚硝化过程是利用氨氧化菌(AOB)将进水中56%的NH4+-N氧化为NO2-N，厌氧氨氧化是将剩余的NH4+-N和生成的NO2-N反应生成N2。因此，亚硝化-厌氧氨氧化具有节省碳源、节省耗氧量、污泥产率低等优点而成为目前脱氮研究的热点。颗粒污泥具良好的沉淀性能，耐冲击负荷，较长的污泥停留时间，可持留大量生物体，无污泥膨胀，可以保证反应器的长期稳定运行等优点而倍受国内外的青睐。但是短期内实现污泥的颗粒化却是个研究难点。
膜曝气生物反应器(MABR)通常也叫做膜生物反应器(MBfR)，其能够有效的对氧进行传递或者说其他需要的气体可以通过具有疏水性的可透气性的渗透膜作为一种生物支撑对于细菌的固定来说。由于传递的逆扩散所以允许膜生物反应器独立控制电子供体和电子受体，相比于传统的曝气将会有一个更高的气体转换效率和基质的利用率。氧可以穿透生物膜在细胞膜表面建制，形成一个氧浓度梯度。一个较高的氧水平在靠近膜的表面而在本体溶液中氧气是缺乏的。膜生物反应器有利于氨氧化菌(AOB)或者厌氧氨氧化菌通过氧控制策略来抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长活性，包括在生物膜界面O/N的表面负荷，溶解氧浓度梯度，膜内部的气压。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的装置与方法，即通过在进水为实际生活污水或配水条件下实现亚硝化-厌氧氨氧化在UMABR反应器(UMABR)中稳定运行，最终实现UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的装置与方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的装置，其特征在于：所述装置设有原水水箱、UMABR反应器、氧气供给装置、气体收集装置、溢流瓶;原水水箱中间设有加热水箱及温控加热装置，UMABR反应器顶部放置一个玻璃漏斗来分离气体和液体从而减少生物质的流失，玻璃漏斗气体分离器后面接有气体收集装置，氧气供给装置和反应器之间设有气体压力表、针形阀来控制氧的供给速率，出水处设有溢流瓶，使部分出水通过回流泵与进水混合，溢流瓶中设有DO、pH、ORP在线监测装置;
UMABR反应器为圆柱体，通过蠕动泵连续进水，反应器顶部放置一个玻璃漏斗来分离气体和液体从而减少生物质的流失，微孔不渗透的硅凝胶膜安装在反应器的内部，该膜为长条形上面有微小的孔洞，膜具有一定的厚度，膜环绕在圆柱形不锈钢平台上，膜的内部连接有纯氧，致使在反应器中每单位体积的膜区大大增加。
利用上述装置进行UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：启动UMABR反应器：以实验室运行稳定的SBR反应器中的絮状厌氧氨氧化污泥作为接种污泥注入UMABR反应器，污泥浓度为2000-7000kgMLSS/m3;以实际生活污水厂A/0除磷的生活污水或配水为原液，注入到原水水箱，并通过投加NaHCO3于原水水箱，将进水pH维持在7.2-8.2，通过进水蠕动泵将原水泵入UMABR反应器，随后启动曝气，调节针形阀来使溶解氧浓度维持在0.8-1.5mg/L，并通过调节进水流量量维持进水氨氮负荷ALR=0.3-0.6kgNH4+-N/m3d范围内，通过维持曝气、pH、ALR在上述范围内变化，使UMABR反应器中的平均游离氨FA浓度在1-10mg/L，在上述条件下运行UMABR反应器，当反应器氨氮去除率大于90%，说明UMABR反应器亚硝化-厌氧氨氧化启动成功;
步骤二：UMABR反应器促进亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化：继续运行启动成功的亚硝化-厌氧氨氧化UMABR反应器，通过进水蠕动泵将原水泵入UMABR反应器，随后启动曝气，通过调节针形阀逐步增加反应器中的溶解氧浓度为1-2.5mg/L，进水pH与启动过程保持一致，缩短水力停留时间1-3h，维持进水氨氮负荷ALR=1.2-2.4kgNH4+-N/m3d，通过维持曝气、pH、ALR在上述范围内变化，在上述条件下运行亚硝化-厌氧氨氧化UMABR反应器，当反应器氨氮去除率大于90%，总氮去除率维持在80%，总氮去除负荷在0.96-1.92kg/(m3d)，,平均颗粒粒径为0.8-1.2mm，表明UMABR反应器亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化成功。
本发明的UMABR反应器亚硝化-厌氧氨氧化颗粒化装置与方法与现有技术相比，具有下列优点：
1)该技术将膜曝气与上升气流模式结合，发挥了各自的优势功能,通过生物膜的形成和颗粒化，促进氧气的传质，并且提高了生物量的保留。
2)该技术使用沿壁盘旋布置不渗透的硅凝胶膜，使好氧膜生物反应器内每单位面积的膜区大幅度增加，提高了有效反应区，降低了反应器体积，从而降低了占地面积。
3)该技术在相同的进水和运行条件下，出水氨氮浓度，总氮去除率，总氮去除负荷等都优于现有连续流亚硝化-厌氧氨氧化反应器。
4)该技术成熟运行后，具有节省碳源，污泥产率低，工艺流程简单，简化了管理流程，可直接用于生活污水的处理。
