儲碳型序批式活性汙泥反應器及其應用的製作方法

2023-07-19 10:17:46

專利名稱：儲碳型序批式活性汙泥反應器及其應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理領域，具體涉及一種儲碳型序批式活性汙泥反 應器及其應用，尤其是利用該反應器處理含氮廢水。
(二)
背景技術：
氮是造成水體富營養化和環境汙染的一個很重要的汙染因子。脫 氮是汙水處理過程中很重要的一個環節。傳統的生物脫氮過程，是首 先在好氧條件下，亞硝酸菌將氨氮氧化為亞硝酸氮，而後硝酸菌將亞 硝酸氮進一步氧化為硝酸氮。隨後在缺氧條件下，反硝化菌將硝酸氮 或亞硝酸氮還原成氣態氮。
生物反硝化需要有機碳源作為電子供體，隨著環境汙染和富營養 化問題不斷加重，對於一些含氮廢水的處理，碳源不足是影響脫氮效 果的主要問題。所用碳源一般有3類外加碳源，原汙水碳源和內碳 源。由於城市汙水的有機負荷一般不高，因此利用原水碳源的前置反 硝化工藝一般TN去除率不高。如果要進一步提高脫氮效率，則需要 外加碳源進行反硝化。
最近的研究發現，在生物脫氮進程中，生物能將大部分溶解性基 質轉化為內碳源，以內碳源(主要為PHB形式)儲存在細胞中，在 缺氧條件並無外加碳源的情況下，儲存的聚合物能作為電子供體，使 反硝化過程順利進行，提高系統的脫氮效果。因此，對於基質儲存的內碳源進行的反硝化的研究是有價值的，而國內外研究中對於活性汙 泥系統中直接通過碳源儲存的脫氮研究較少，且基本無實際工程的應 用。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對常規處理工藝中由於碳源不 足而影響脫氮效果的問題，結合序批式活性汙泥反應器的特點，提供 一種有利於保存內碳源用於反硝化的序批式活性汙泥反應器。
本發明採用以下的技術方案 一種儲碳型序批式活性汙泥反應 器，所述的反應器包括反應器主體，連接在反應器主體上的排泥系統、 排水系統和進水系統；所述的反應器主體內設有與氣泵相連的曝氣裝
置和電機控制的攪拌裝置，所述的反應器主體內設置有通孔的隔板將 反應器主體分隔成上半池和下半池，所述的攪拌裝置包括分別設置於 上半池和下半池的上攪拌漿和下攪拌漿，所述的曝氣裝置包括設在隔 板上方的曝氣頭，所述的上半池上方設有帶閥門的進水口，所述的上 半池下方設有帶閥門的出水口 ，所述的下半池底部設有帶閥門的排泥
口；所述的進水口與進水系統連接，所述的出水口與出水系統連接，
所述的排泥口與排泥系統連接。
進一步，所述的上攪拌槳和下攪拌槳固定在同一轉軸上。 所述的隔板上設置圓形通孔。本發明中通孔的大小和多少由具體
的反應器大小和運行條件等因素決定， 一般而言只要使活性汙泥可以
進入下半池，並且曝氣時儘量不使下半池的泥進入上半池即可。所述的反應器還設有控制系統，所述的進水口、出水口、排泥口 分別設有電磁閥，所述的控制系統分別與進水口、出水口、排泥口各 自的電磁閥以及氣泵、攪拌裝置的電機相連接。
本發明還提供了一種應用上述儲碳型序批式活性汙泥反應器處 理含氮廢水的工藝，所述的工藝按如下步驟進行
(1) 進水階段開啟所述反應器的進水口，原水進入反應器， 同時啟動攪拌裝置充分攪拌，此時反應器內處於缺氧狀態，活性汙泥 中的微生物吸附原水中的部分有機碳源，轉化為胞內聚合物PHB， 使內碳源得到儲存；
(2) 攪拌階段進水完畢後，繼續攪拌，汙泥中的微生物繼續
吸附混合液中的有機碳轉化為胞內聚合物PHB，內碳源繼續得到儲 存；
(3) 沉澱階段關閉攪拌裝置，進行混合液沉澱，使泥水得到
分離，部分汙泥經沉澱壓實從隔板通孔進入下半池，此部分汙泥中儲
存的內碳源也同時進入下半池得到儲存；
(4) 曝氣階段開啟氣泵啟動曝氣裝置對上半池的混合液進行
曝氣，同時通過溶解氧控制曝氣量，使上半池混合液發生同步硝化反
硝化，使總氮得到部分去除；同時由於隔板的阻擋，下半池混合液不 參與曝氣反應，進水與攪拌過程中儲存於下半池混合液中的內碳源未 被消耗；
(5) 二次攪拌階段再次啟動攪拌裝置，使上下半池混合液通
過隔板通孔進行充分混合，在缺氧狀態下利用下半池汙泥中儲存的內碳源進行反硝化，使總氮得到進一步去除；
(6) 曝氣吹脫階段開啟曝氣裝置和攪拌裝置，邊攪拌邊進行
曝氣吹脫；
(7) 二次沉澱關閉曝氣裝置和攪拌裝置，進行混合液沉澱， 使混合液泥水分離；
(8) 出水通過出水口將處理後水排出。
在上述工藝中，對於具體的工藝參數，諸如攪拌時間、曝氣時間、 曝氣量大小、沉澱時間以及隔板位置和通孔布置等，本領域普通技術 人員可以根據反應器的大小、運行條件、運行狀況等自行設定。
本發明的有益效果為(1)利用本發明的反應器，活性汙泥能 在進水和缺氧攪拌階段將原水中的碳源轉化為內碳源儲存於胞內，以 內碳源作為反硝化的電子供體，可提高脫氮效率；(2)好氧階段， 上半池混合液中通過溶解氧進行曝氣控制，能實現同步硝化反硝化， 也使得脫氮效率大大提高。
綜上，本發明將同步硝化反硝化和儲存內碳源參與反硝化結合在 一個系統中，最大程度地提高脫氮效果。


圖1是本發明所述反應器的結構示意圖。 圖2是實施例l採用的隔板結構。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進一步說明。參見圖1和圖2:儲碳型序批式活性汙泥反應器，包括反應器主 體l，連接在反應器主體的排泥系統、排水系統和進水系統；所述的 反應器主體1內設置有與氣泵連接的曝氣裝置和電機控制的攪拌裝置2，所述反應器主體1由隔板11分隔成上半池和下半池，所述攪 拌裝置包括一根攪拌軸帶動的上下兩個攪拌槳；隔板11上有若干小 孔12以利於攪拌時混合液的充分混合以及曝氣段阻止下半池汙泥進 入上半池；所述曝氣裝置包括設置在隔板上方的曝氣頭6，所述曝氣 頭6通過流量計7與氣泵8連接；所述上半池的上方通過球閥9、電 磁閥10與進水口 3連接，所述上半池的下方通過球閥9、電磁閥10 與出水口 4連接，所述下半池的底部通過球閥9、電磁閥10與排泥 口5連接；所述的進水口、出水口、排泥口分別與進水系統、排水系 統、排泥系統連接。本發明將普通序批式活性汙泥反應器用隔板分為上下兩個部分， 其運行工序包括進水、缺氧攪拌、沉澱、好氧曝氣、二次攪拌、曝氣 吹脫、二次沉澱、出水八個階段。具體如下-.進水階段原水從進水口進入，啟動攪拌裝置攪拌，混合液充分混合，原水中大量的有機碳被活性汙泥吸附轉化為胞內聚合物PHB (內碳源)，進水段進水量由液位計控制，時間約為20—30min。進 水段結束後反應器混合液汙泥濃度約為5000mg/L。攪拌階段進水完畢後，進入攪拌階段，內碳源繼續得到儲存， 攪拌時間為30min。沉澱階段攪拌後進行混合液沉澱，使泥水得到分離，部分汙泥 經沉澱壓實進入下半池，此部分汙泥中儲存的內碳源也同時進入下半池得到儲存。沉澱時間為30min，沉澱後處於上半池的混合液汙泥濃 度約為3000mg/L。曝氣階段隔板上方的曝氣頭對上半池的混合液進行曝氣，由於 隔板的阻擋，進水與攪拌過程中儲存於下半池混合液中的內碳源未被 消耗，同時控制曝氣量為lmVh，對應的溶解氧約為lmg/L—2mg/L， 使上半池混合液發生同步硝化反硝化，使總氮得到部分去除。二次攪拌階段再次啟動攪拌槳，使上下半池混合液通過隔板通 孔進行充分混合，利用隔板下方汙泥中儲存的內碳源進行反硝化，二 次攪拌時間為40min，使總氮得到進一步去除。曝氣吹脫階段邊攪拌邊進行曝氣吹脫，曝氣量為lm3/h，曝氣 時間為15 min。二次沉澱使混合液泥水分離，沉澱時間為30min。出水通過出水口將處理後水排出，出水也由液位計控制。試驗結果如下(1) 本試驗原水為人工配置生活汙水，化學需氧量濃度(COD) 在400—600mg/L之間，採用本發明的工藝，其出水COD濃度小於 20mg/L，去除率在95%左右。(2) 當進水NH3-N濃度在30—40mg/L時，經過反應，出水 NH3-N濃度基本達到lmg/L以下。(3) 當進水總氮(TN)濃度在30—40 mg/L時(進水TN完全由NH3-N提供)，曝氣階段末TN濃度基本在7mg/L左右，即同步 硝化反硝化階段TN去除率約為75%左右；出水TN濃度在基本達到 5mg/L左右，TN去除率約為85%左右，即儲碳過程提高了系統的脫 氮效果。
權利要求
1、一種儲碳型序批式活性汙泥反應器，所述的反應器包括反應器主體，連接在反應器主體上的排泥系統、排水系統和進水系統；所述的反應器主體內設有與氣泵相連的曝氣裝置和電機控制的攪拌裝置，其特徵在於所述的反應器主體內設置有通孔的隔板將反應器主體分隔成上半池和下半池，所述的攪拌裝置包括分別設置於上半池和下半池的上攪拌漿和下攪拌漿，所述的曝氣裝置包括設在隔板上方的曝氣頭，所述的上半池上方設有帶閥門的進水口，所述的上半池下方設有帶閥門的出水口，所述的下半池底部設有帶閥門的排泥口；所述的進水口與進水系統連接，所述的出水口與排水系統連接，所述的排泥口與排泥系統連接。
2、 如權利要求1所述的儲碳型序批式活性汙泥反應器，其特徵在於 所述的上攪拌槳和下攪拌槳固定在同一轉軸上。
3、 如權利要求1所述的儲碳型序批式活性汙泥反應器，其特徵在於 所述的隔板上設有圓形通孔。
4、 如權利要求1所述的儲碳型序批式活性汙泥反應器，其特徵在於 所述的反應器還設有控制系統，所述的進水口、出水口、排泥口分別 設有電磁閥，所述的控制系統分別與進水口、出水口、排泥口各自的 電磁閥以及氣泵、攪拌裝置的電機相連接。
5、 一種應用如權利要求1所述的反應器處理含氮廢水的工藝，其特 徵在於所述的方法按如下步驟進行(1)進水階段開啟所述反應器的進水口，原水進入反應器，同時啟動攪拌裝置充分攪拌；(2) 攪拌階段進水完畢後，繼續攪拌；(3) 沉澱階段關閉攪拌裝置，進行混合液沉澱，使泥水得到分離， 部分汙泥經沉澱壓實從隔板通孔進入下半池；(4) 曝氣階段開啟氣泵啟動曝氣裝置對上半池的混合液進行曝氣，同時通過溶解氧控制曝氣量，使上半池混合液發生同步硝化反硝化，使總氮得到部分去除；(5) 二次攪拌階段再次啟動攪拌裝置，使上下半池混合液通過隔板通孔進行充分混合，在缺氧狀態下進行反硝化，使總氮得到進一步去除；(6) 曝氣吹脫階段開啟曝氣裝置和攪拌裝置，邊攪拌邊進行曝氣 吹脫；(7) 二次沉澱關閉曝氣裝置和攪拌裝置，進行混合液沉澱，使混 合液泥水分離；(8) 出水通過出水口將處理後水排出。
全文摘要
本發明公開了一種儲碳型序批式活性汙泥反應器及其應用，所述的反應器包括反應器主體，連接在反應器主體上的排泥系統、排水系統和進水系統；反應器主體內設有與氣泵相連的曝氣裝置和電機控制的攪拌裝置，反應器主體內設置有通孔的隔板將反應器主體分隔成上半池和下半池，攪拌裝置包括分別設置於上半池和下半池的上攪拌漿和下攪拌漿，曝氣裝置包括設在隔板上方的曝氣頭，上半池上方設有帶閥門的進水口，上半池下方設有帶閥門的出水口，下半池底部設有帶閥門的排泥口。本發明所述反應器用於含氮廢水的脫氮處理，將同步硝化反硝化和儲存內碳源參與反硝化結合在一個系統中，最大程度地提高脫氮效果。
文檔編號C02F3/12GK101289250SQ200810062130
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者倪永炯, 周延年, 張宇坤, 張晶宇, 軍 李, 蘇 韋 申請人:浙江工業大學