申请日2015.09.30
公开(公告)日2016.02.17
IPC分类号C02F3/30; C02F101/10
摘要
本实用新型公开了一种提高污水生物除磷效果的补碳装置，在装置罐体内设有多层水生植物固体发酵床，多层水生植物固体发酵床上设有蓄水槽，蓄水槽内设有三角堰，出水从三角堰堰口从多层水生植物固体发酵床进入蓄水槽，蓄水槽底部外侧设有出料管;多层水生植物固体发酵床底部设有多孔筛板，多孔筛板与罐体底部之间设有进水管，进水管上间隔设有水平横向的支路管道;其中，多孔筛板与罐体底部之间的罐体外壁上设有放空管。与现有技术相比，本实用新型操作简单，所用水生植物无需预处理。同时，本实用新型采用连续发酵的方法，发酵液的质量可控性强，装置稳定运行。此外，本实用新型还实现了生物质资源的循环利用，降低了污水处理厂运行费用，提高了污水除磷效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，它包括罐体(1)、多层水生植物固体发酵床(2)、蓄水槽(3)、三角堰(4)、出料管(5)、多孔筛板(6)、进水管(7)、放空管(8)和进水区(9);其中，罐体(1)内从上至下依次设有蓄水槽(3)、多层水生植物固体发酵床(2)和进水区(9);蓄水槽(3)内设有三角堰(4)，三角堰 (4)堰口与多层水生植物固体发酵床(2)相连通，蓄水槽(3)底部外侧设有出料管 (5);多层水生植物固体发酵床(2)底部设有多孔筛板(6);进水区(9)内设有进水管(7)，进水管(7)上间隔设有水平横向的支路管道，进水区(9)底部设有放空管(8)。
2.根据权利要求1所述的提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，所述的多层水生植物固体发酵床(2)中设有3～10层发酵层，每层发酵层上堆积有水生植物。
3.根据权利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，所述的多层水生植物固体发酵床(2)中设有6层发酵层，各层发酵层从下至上分别为芦苇层、苦草层、香蒲层、菹草层、再力花层和芦苇层。
4.根据权利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，所述的三角堰(4)的总高度为10～15cm，底角为45～60°。
5.根据权利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，所述的多孔筛板(6)将水生植物固体发酵床和进水区分隔开来，由支撑架固定并高于罐体底部50cm。
6.根据权利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，所述的多孔筛板(6)上设有数个直径20mm的开孔，相邻两开孔间隔30cm。
7.根据权利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，所述的进水管(7)高于罐体底部15cm，进水管(7)位于罐体外侧部分上设有调节阀。
8.根据权利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的补碳装置，其特征在于，进水管(7)及其支路管道的底部设有直径20mm的开孔，开孔方向与罐体底面的夹角为45°，相邻两开孔间隔50cm，相邻两开孔的开孔方向的夹角为90°。
说明书
一种提高污水生物除磷效果的补碳装置
技术领域
本实用新型属于污水处理领域，具体涉及一种提高污水生物除磷效果的补碳装置。
背景技术
在污水生物处理过程中，通常采用A/O、A\A\O工艺进行除磷，在生物除磷过程中，首先经过厌氧释磷过程，只有过量释磷的聚磷菌才能在好氧条件下过量吸磷，因此，为了提高废水的生物除磷效果，厌氧系统快速达到深度厌氧状态是生物除磷的关键所在。但是在现有的采用A\A\O工艺的污水处理厂中，由于进水污水中COD浓度较低，导致厌氧池不能有效达到厌氧状态，聚磷菌释磷不充分，导致好氧吸磷能力不足，污水除磷效果不佳，出水总磷不能排放标准，因此，在出水段常常需添加铁铝除磷剂，采用化学沉淀的手段，使出水总磷浓度下降，实现达标排放。
1.影响生物除磷的碳源种类
缺乏碳源是影响生物除磷的一个重要方面，为了提高污水生物除磷的效率，厌氧聚磷菌的释磷是关键，因此，常常在厌氧池中添加有机碳，荣宏伟等比较了以乙酸钠、淀粉、蛋白胨为有机碳源时的释磷速率和释磷量，其中以乙酸钠为最大，其次为淀粉，最后为蛋白胨。研究表明在厌氧条件下聚磷菌可直接吸收挥发性脂肪酸VFAs形成聚羟基烷酸酯(PHAs)，并迅速释放出磷酸盐。因此，由挥发性脂肪酸(Volatilefattyacids)如乙酸诱发的磷酸盐释放一般都优于其它碳源。
(1)小分子有机物
生物除磷的碳源来源多种多样，有的直接用各种小分子有机酸、糖、醇等有机物。以A2/O氧化沟工艺好氧末端活性污泥为研究对象，投加乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、甲醇和乙醇等碳源,在厌氧和缺氧状态下进行释放磷试验研究。结果表明：在厌氧条件下，聚磷菌(PAOs)以乙酸钠或丙酸钠为碳源释放磷速率很快，120min平均比释放磷速率分别为290.5和236.7mgP·(gVSS)-1·d-1。PAOs利用葡萄糖、乙醇和甲醇释放磷速率较低, 比释放磷速率分别为49.4、38.8和8.91mgP·(gVSS)-1·d-1。在缺氧条件下，PAOs以乙酸钠或丙酸钠为碳源释放磷速率与厌氧状态下释放磷速率相差不大,而其他3种碳源作用下，PAOs并不释放磷。
(2)剩余污泥
剩余污泥也可以作为厌氧释磷的碳源，不同浓度的剩余污泥在30℃条件下的水解发现液相中溶解性有机物和氮磷随厌氧水解时间的延长不断增加，基本和污泥浓度呈正比。15000mg/L处理浓度下，碳水化合物和蛋白质的单位释放量相对较高，挥发酸产量与20000mg/L处理下的产酸量接近，释放的氨氮和正磷酸盐相对较少，确定了最佳处理浓度为15000mg/L。较高温度有利于污泥水解过程中各种物质的释放。35℃处理下溶解出的COD远高于其他处理浓度,有最高的挥发酸产量。利用生成鸟粪石的方法对污泥水解液中含有的大量氨氮和溶解性磷酸盐进行回收去除。镁、氨氮、磷酸根的摩尔比是 1.2∶1∶1时,氮磷的去除效果较好,可以满足水解液的进一步应用要求。
(3)水生植物的发酵为碳源
水生植物发酵产沼气进行了大量研究，我们开展利用液体发酵来处理水生植物生产有机酸，并利用水生植物采用固体发酵生产蛋白质。用微生物固体发酵技术对伊乐藻 (Elodeanuttalli)、苦草(Vallinmeriaspiralis)和喜旱莲子草(Alterrantheraphiloxerides)3种高等水生植物进行单细胞蛋白生产的研究,分析单一菌种和混合菌种发酵过程中水生植物粗蛋白含量和纤维素酶活的变化过程。研究结果表明,与单一霉菌发酵相比，利用霉菌与酵母混合发酵，可明显提高发酵产物粗蛋白产量，其中以黑曲霉(Aspergillusniger)与产朊假丝酵母(Candidautilis)混合发酵苦草的粗蛋白含量最高，产物中粗蛋白含量最高可达39.88%，粗蛋白增加率为84.2%，使其有可能成为鱼、家禽和家畜的蛋白饲料来源。因此，利用固体发酵处理水生植物可以实现水生植物的资源化。
在人工湿地中，利用纤维素类物质作为人工湿地外加碳源，续释放碳，满足反硝化的需要，提高人工湿地脱氮效率。如以玉米秸秆作为研究对象，分别采用1%NaOH溶液中加热浸泡1h，20%HCl溶液中加热浸泡1h之后再在1%NaOH溶液中加热浸泡1h 的方法对玉米秸秆进行预处理。结果表明，碱加热处理玉米秸秆的碳源累积释放量约为酸加碱处理秸秆释放量的2倍，碱加热处理和酸加碱处理后的玉米秸秆累积C/N分别稳定在26.6、12.3，并且通过对碱加热处理玉米秸秆进行荧光分析得知其中含有大量微生物可利用的小分子类氨基酸物质。在人工湿地中也利用芦苇等水植物作为添加碳源，但是它们只是直接添加到人工湿地中，缺乏利用水生植物的生物体固体发酵生成有机酸的设备，因此，有必要开发利用水生植物固体发酵生产有机酸用于污水除磷的补碳装置。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种提高污水生物除磷效果的补碳装置，以解决污水除磷过程中存在的缺乏碳源的问题。
为了解决上述问题，本实用新型利用水生植物发酵产物作为有机酸的来源。根据水生植物结构和组成的不同，设置水生植物固定发酵装置，通过发酵液的接种，实现对水生植物的快速发酵，产生大量有机酸，用于污水生物除磷的补碳，提高污水处理厂生物除磷的效果。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种提高污水生物除磷效果的补碳装置，它包括罐体、多层水生植物固体发酵床、蓄水槽、三角堰、出料管、多孔筛板、进水管、放空管和进水区;其中，罐体内从上至下依次设有蓄水槽、多层水生植物固体发酵床和进水区;蓄水槽内设有三角堰，三角堰底部与多层水生植物固体发酵床相连通，蓄水槽底部外侧设有出料管;多水生植物固体发酵床底部设有多孔筛板;进水区内设有进水管，进水管上间隔设有水平横向的支路管道，进水区底部设有放空管。
其中，所述的多层水生植物固体发酵床中设有3～10层发酵层，每层发酵层上堆积有水生植物。
其中，所述的多层水生植物固体发酵床中设有6层发酵层，各层发酵层从下至上分别为芦苇层40～60cm、苦草层20cm、香蒲层30cm、菹草层50cm、再力花层30cm和芦苇层40～60cm。
其中，所述的三角堰的总高度为10～15cm，底角为45～60°。
其中，所述的多孔筛板将水生植物固体发酵床和进水区分隔开来，由支撑架固定并高于罐体底部50cm。
其中，多孔筛板上设有直径20mm的开孔，相邻两开孔间隔30cm。
其中，所述的进水管高于罐体底部15cm;进水管位于罐体外侧部分上设有调节阀。
其中，进水管及其支路管道的底部设有直径20mm的开孔，开孔方向与罐体底部的夹角为45°，相邻两开孔间隔50cm，相邻两开孔的开孔方向的夹角为90°。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优势：
(1)水生植物固体发酵操作简单，减少了液体发酵的水生植物粉碎等预处理过程;
(2)采用连续发酵，发酵液的质量可控性强，有利于装置稳定运行;
(3)采用污水处理厂尾水人工湿地净化过程的水生植物进行固体发酵，实现了生物质资源的循环利用，降低了污水处理厂运行费用，提高了污水除磷效果。
