申请日2019.12.17
公开(公告)日2020.04.10
IPC分类号C02F3/34; C02F3/28; C02F101/16
摘要
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种短程硝化反应装置、污水短程硝化/反硝化工艺及污水短程硝化/厌氧氨氧化工艺。短程硝化反应装置包括：开设有污水入水口的污水pH调节组件以及与污水pH调节组件接通的溶解氧调节组件，溶解氧调节组件包括具有透气性的反应器，反应器为中空管状，在沿污水流动的方向，反应器的横截面积≤40mm2，反应器的壁厚≤2mm;或者反应器为中空板状，在沿污水流动的方向，板间距为1‑6mm，板厚为≤4mm。通过对污水的pH值进行预先设定，再将污水输入至反应器，可以减少对短程硝化pH值的监控及调节次数，通过控制污水在反应器内的流速即可控制溶解氧浓度，降低了实现短程硝化反应的难度。
权利要求书
1.一种短程硝化反应装置，其特征在于，包括：
污水pH调节组件(2),开设有污水入水口，用于对污水的pH进行预调节;
以及，溶解氧调节组件，其与所述污水pH调节组件(2)接通，用于对溶解氧浓度进行调节，所述溶解氧调节组件包括若干由透气性材料制成的反应器(1)，所述反应器(1)的内壁用于供微生物附着生长，
所述反应器(1)为中空管状结构，在沿污水流动的方向，所述反应器(1)的横截面积小于等于40mm2，所述反应器(1)的壁厚≤2mm;
或者，所述反应器(1)为中空板状结构，在沿污水流动的方向，板间距为1-6mm，板厚为1-4mm。
2.根据权利要求1所述的短程硝化反应装置，其特征在于，所述透气性材料为硅橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的短程硝化反应装置，其特征在于，所述污水pH调节组件(2)包括：
污水调节水箱(21)，其上设置有污水入水口;
储药箱(22)，与所述污水调节水箱(21)接通，用于装载调节混合液pH值用的碱液或酸液;
以及第一阀门，设置在所述储药箱(22)的出水口处，用于控制所述储药箱(22)的出水。
4.根据权利要求3所述的短程硝化反应装置，其特征在于，所述第一阀门为电阀门，所述污水pH值调节组件还包括：
pH监测仪，设置在所述污水调节水箱(21)内;
以及，控制器，与所述pH监测仪及所述第一阀门同时电连接，用于通过所述pH监测仪检测的信号控制所述第一阀门的启闭。
5.根据权利要求3或4所述的短程硝化反应装置，其特征在于，所述污水pH值调节组件还包括搅拌器。
6.根据权利要求1所述的短程硝化反应装置，其特征在于，所述短程硝化反应装置还包括回流泵(6)，所述回流泵(6)用于将从反应器(1)内脱落的活性污泥部分回流至反应器(1)内。
7.一种污水短程硝化工艺，其特征在于，包括在如权利要求1-6中任一项所述的短程硝化反应装置中接种活性污泥，然后通入污水进行短程硝化处理的步骤，污水在反应器(1)内的水力停留时间为15分钟-6小时。
8.根据权利要求7所述的污水短程硝化工艺，其特征在于，在将污水通入至反应器(1)前还包括将污水的pH值调节为8-9的步骤。
说明书
一种短程硝化反应装置及污水短程硝化工艺
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种短程硝化反应装置及污水短程硝化工艺。
背景技术
近年来，随着工业化和城市化进程的不断提高，大量氮等营养物质进入水体，水体富营养化的现象日益严重。因此，如何高效、节能、经济地去除污水中的营养物质一直是污水处理技术研究的热点。
硝化细菌是一类化能营养型细菌，主要包括氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)两类，其中，AOB主要用于将氨氮转化为亚硝态氮，NOB用于将亚硝态氮转化为硝态氮。利用硝化细菌进行氨氮污水处理的生物法由于处理效果好、环境友好性高、处理成本低等优点得到了广泛的应用。一般的，氨氮污水处理生物法主要有硝化-反硝化技术、短程硝化/反硝化技术、短程硝化/厌氧氨氧化技术等，其中，由于短程硝化/反硝化技术、短程硝化/厌氧氨氧化技术比硝化-反硝化技术具有更好的节能、经济性和环境友好性等效果，因此成为了未来最具有前景的污水脱氮技术。
短程硝化/反硝化技术和短程硝化/厌氧氨氧化技术的基本原理是将生物硝化过程控制在氨氧化阶段，而后直接进行短程反硝化或厌氧氨氧化反应，进而实现节能降耗和节省外加有机物的目的。因此，短程硝化是实现短程硝化/反硝化技术和短程硝化/厌氧氨氧化技术的关键环节。
若能以AOB为菌种进行纯培养，则短程硝化工艺极易实现，但是实际污水处理过程中，要完成AOB纯培养过程，经济上不具有可行性，因此在氨氮硝化过程中如何有效控制AOB与NOB之间的竞争，使得AOB成为优势菌，从而稳定获得亚硝态氮的积累成为了短程硝化工艺的关键。
而由于适宜AOB与NOB生长的环境有所不同，比如AOB的适宜生长pH值在8.0附近，而NOB的适宜生长值在7.0附近，低溶解氧条件下，AOB对溶解氧的亲和力比NOB强等，故短程硝化技术通常都是通过控制反应过程中的pH、温度、溶解氧含量、泥龄、游离氨、游离亚硝酸等运行条件来实现有效控制AOB和NOB之间的竞争，使得AOB成为优势菌，从而获得亚硝酸盐的积累。
在现有技术中，对于pH值以及溶解氧含量的控制，通常是通过在污水池内设置溶解氧浓度检测仪、pH值检测仪以及风机、曝气器、调解液箱、控制器等设备，通过对污水池内的溶解氧浓度以及pH值进行实时检测，然后利用控制器控制风机的启闭从而实现溶解氧浓度的调节，利用控制器控制调节液箱的启闭从而对pH值进行调节，其调节过程需要设置较多的检测仪器和控制设备，控制方法复杂。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的调节溶解氧浓度和pH的过程需要设置较多的检测仪器和控制设备，导致控制方法复杂的缺陷，从而提供一种短程硝化反应装置及污水短程硝化工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种短程硝化反应装置，包括：
污水pH调节组件,开设有污水入水口，用于对污水的pH进行预调节;
以及，溶解氧调节组件，其与所述污水pH调节组件接通，用于对溶解氧浓度进行调节，所述溶解氧调节组件包括若干由透气性材料制成的反应器，所述反应器的内壁用于供微生物附着生长;
所述反应器为中空管状结构，在沿污水流动的方向，所述反应器的横截面积小于等于40mm2，所述反应器的壁厚≤2mm;
或者，所述反应器为中空板状结构，在沿污水流动的方向，板间距为1-6mm，板厚为1-4mm。
进一步的，所述透气性材料为硅橡胶。
进一步的，所述污水pH调节组件包括：
污水调节水箱，其上设置有污水入水口;
储药箱，与所述污水调节水箱接通，用于装载调节混合液pH值用的碱液或酸液;
以及第一阀门，设置在所述储药箱的出水口处，用于控制所述储药箱的出水。
进一步的，所述第一阀门为电阀门，所述污水pH值调节组件还包括：
pH监测仪，设置在所述污水调节水箱内;
以及，控制器，与所述pH监测仪及所述第一阀门同时电连接，用于通过所述pH监测仪检测的信号控制所述第一阀门的启闭。
进一步的，所述污水pH值调节组件还包括搅拌器。
进一步的，所述短程硝化反应装置还包括回流泵，所述回流泵用于将从反应器内脱落的活性污泥部分回流至反应器内。
本发明还提供了一种污水短程硝化工艺，包括在如上述所有方案中任一种所述的短程硝化反应装置中接种活性污泥，然后通入污水进行短程硝化处理的步骤，污水在反应器内的水力停留时间为15分钟-6小时。
进一步的，在将污水通入至反应器前还包括将污水的pH值调节为8-9的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的短程硝化反应装置，通过设置污水pH调节组件以及溶解氧控制组件，其中，溶解氧控制组件包括若干具有透气性的反应器，短程硝化时，微生物附着在反应器的内壁上并生长，通过对反应器的规格进行限定，随着微生物对氧的消耗以及氧在水中的溶解作用，在反应器内外侧会形成浓度差，从而使得空气中的氧在浓度差的作用下，可以从反应器外侧自然透过进入至反应器内侧，从而对反应器内的短程硝化进行供氧。与现有技术相比，本发明只需控制污水在反应器内的流速即可实现对溶解氧浓度的调节，控制方法简单方便易操作。另一方面，污水在反应器内是单向流动的，在短程硝化过程中产酸pH下降不会影响短程硝化反应的进程。本发明通过预先对污水的pH值进行调节，再将污水输送至溶解氧调节组件中进行生化反应，在溶解氧组件上不必再对pH进行控制，从而可以减少对pH值的监控及调节次数，进而降低短程硝化反应过程中pH值的调节难度，降低实现短程硝化反应的难度。另外，本发明中由于不需要风机、曝气器等机械设备就可以实现氧的输送及渗透，节省了污水处理的设备成本和运行成本，由于不需对短程硝化过程的产酸进行补偿，节省了pH调节的碱液量，也进一步降低了污水短程硝化处理的成本。
2.本发明提供的溶解氧调节组件，通过将反应器设置为硅橡胶管，一方面，硅橡胶材料的氧透过量能在反应器内形成低溶解氧浓度的环境，从而有利于亚硝酸细菌的生长，另一方面，硅橡胶具有良好的生物相容性，有利于微生物在管壁上形成生物膜，从而有利于污水生化处理的进行。
3.本发明提供的短程硝化反应装置，通过将污水pH调节组件设置为包括污水调节水箱、储药箱以及第一阀门，在污水处理过程中，污水首先被输送至污水调节水箱内，通过开启第一阀门，使得存储在储药箱内的碱液或酸液被输送至污水调节水箱内从而实现pH的调节，然后污水再被输送至溶解氧调节组件中进行生化反应，生化反应的过程中通过控制污水在反应器内的流速进行溶解氧含量的调节，方法简单易实施。
4.本发明提供的短程硝化反应装置，通过在污水pH值调节组件内设置pH监测仪以及控制器，控制器与pH监测仪及第一阀门同时电连接，通过pH监测仪监测污水调节水箱内混合液的pH值并将检测到的信号传输给控制器，当检测到的pH值低于控制器内的第一预设值时，控制器控制第一阀门开启，从而使得碱液被输送至污水调节水箱内进行pH值的调节，当检测到的pH值高于控制器内的第二预设值时，控制器控制第一阀门关闭，从而实现污水调节水箱内的pH值的自动调节，简单方便高效。
5.本发明提供的短程硝化反应装置，通过在污水pH值调节组件内设置搅拌器，在搅拌器的作用下使得碱液与混合液能够混合得更加均匀，从而有利于污水调节水箱中pH值的调节。
6.本发明提供的短程硝化反应装置，通过回流泵可以对污水处理过程中损失的微生物进行补偿，从而使得短程硝化反应能够进行得更稳定，另外，对活性污泥进行了回收利用，从而进一步节省了污水短程硝化处理的成本。
7.本发明提供的污水短程硝化工艺，通过将污水在反应器内的水力停留时间控制在15分钟-6小时，即可实现将反应器内的溶解氧浓度控制为适宜AOB生长，从而获得所需的亚硝酸氮的积累，进而实现污水的短程硝化工艺。
8.本发明提供的污水短程硝化工艺，通过将短程硝化进水的pH值设置为8-9，此pH值适于AOB的生长，从而有利于AOB的竞争，有利于污水短程硝化反应的进行。（发明人肖隆文;张大超;吴红艳;赖城;安特维·菲利普;苏昊;邓晓裕）
