申請日2015.05.15

　　公開(公告)日2017.01.04

　　IPC分類號C02F3/30; C02F3/34

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種城市污水脫氮裝置，包括污水處理容器和填充在所述污水處理容器內(nèi)的吸附載體顆粒，在所述污水處理容器的下部設(shè)有入水口和進(jìn)氣孔，在所述污水處理容器的上部設(shè)有出水口和出氣孔，在所述吸附載體顆粒上生長有厭氧氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌。本發(fā)明所述的裝置采用一段式Canon的運(yùn)行模式可顯著提高亞硝化-Anammox工藝對低氨氮城市污水的脫氮能力，同時大大降低脫氮的基建與運(yùn)行成本;還可避免傳統(tǒng)脫氮工藝反硝化過程對于污水中有機(jī)物的消耗，所節(jié)省的有機(jī)物資源可用于厭氧消化產(chǎn)甲烷，從而顯著降低污水處理的整體能耗。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種城市污水脫氮裝置，其特征在于，包括污水處理容器和填充在所述污水處理容器內(nèi)的吸附載體顆粒，在所述污水處理容器的下部設(shè)有入水口和進(jìn)氣孔，在所述污水處理容器的上部設(shè)有出水口和出氣孔，在所述吸附載體顆粒上生長有厭氧氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述吸附載體顆粒為粒徑0.5～1.0mm的D113型大孔樹脂。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述厭氧氨氧化細(xì)菌貼附吸附載體顆粒生長，所述亞硝化細(xì)菌貼附厭氧氨氧化細(xì)菌生長，二者形成內(nèi)外兩層的結(jié)構(gòu)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述吸附載體顆粒占污水處理容器體積的80%～95%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的裝置，其特征在于，所述污水處理容器器壁的不同高度上設(shè)有多個取樣口。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，在所述污水處理容器的器壁上設(shè)有pH監(jiān)測計和溶氧監(jiān)測計。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的裝置，其特征在于，所述污水處理容器的下部設(shè)有用于支撐所述吸附載體顆粒的帶孔承托層，所述孔的直徑為0.2～0.5mm，所述入水口和進(jìn)氣孔均位于所述承托層的下方。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述入水口與水泵相連接，所述進(jìn)氣孔與氣泵相連接。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣孔與所述氣泵之間連接有氣體流量計。

　　10.一種利用權(quán)利要求1～9任一項所述的裝置進(jìn)行城市污水脫氮的方法，其特征在于，包括如下步驟：

　　1)將含有厭氧氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌兩種功能菌的污泥從所述污水處理容器的上部加入到填充了D113型大孔樹脂的反應(yīng)器中，通過進(jìn)水和曝氣擾動促進(jìn)微生物與載體顆粒的均勻混合后，培養(yǎng)60～80天，至兩種功能菌在所述大孔樹脂上成功掛膜生長;

　　2)調(diào)整所述污水處理裝置的溶氧0.5～1.0mg/L，pH 6.8～7.6，通入污水，控制系統(tǒng)的水力停留時間為3～5h，得到處理完成的污水。

　　說明書

　　一種城市污水脫氮裝置及其應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水生物脫氮處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于載體吸附的生物膜“同步亞硝化-Anammox”城市污水脫氮裝置。

　　背景技術(shù)

　　與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，亞硝化-Anammox工藝具有節(jié)省曝氣量、無需有機(jī)碳源、剩余污泥量少等顯著優(yōu)勢，在高氨氮、低碳氮比污水(如消化池上清液和加工廢水)脫氮的研究與應(yīng)用方面已比較成熟。

　　城市污水低溫、低氨氮、存在有機(jī)物等特征都會對亞硝化-Anammox工藝的脫氮能力產(chǎn)生影響。溫度越低，亞硝化細(xì)菌AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌(Anammox)AnAOB的活性越低，工藝脫氮效果越差;低氨氮濃度同時會對AOB和AnAOB的生物活性和種群豐度產(chǎn)生不良影響;有機(jī)物的存在會促進(jìn)異養(yǎng)反硝化細(xì)菌的生長，與AnAOB競爭有限的基質(zhì)亞硝酸鹽，從而抑制后者的生長。

　　在應(yīng)對低溫、低氨氮問題上，人們主要通過培養(yǎng)生物膜或顆粒污泥獲得高濃度AOB和AnAOB功能菌群和通過優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)兩種途徑提高亞硝化-Anammox工藝對低氨氮污水的脫氮能力。雖然實現(xiàn)了低溫條件下工藝啟動和穩(wěn)定運(yùn)行，并通過優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)提高了工藝的脫氮能力，但收效有限，僅能將工藝的脫氮效率由原來的50%～60%提高到優(yōu)化后的70%～80%，出水氨氮濃度一般在10mg/L以上，無法滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何克服低氨氮對亞硝化-Anammox工藝脫氮能力的限制仍是目前面臨的一項重要難題。

　　與兩段式亞硝化-Anammox工藝相比，一段式“同步亞硝化-Anammox”工藝即Canon工藝的顯著優(yōu)勢在于節(jié)省了反應(yīng)器數(shù)量及運(yùn)行成本，且操作過程相對簡便，在污水脫氮領(lǐng)域更具研究與應(yīng)用前景，但城市污水低溫、低氨氮的特點影響了Canon工藝對城市污水的處理效果。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　(一)要解決的技術(shù)問題

　　針對采用Canon工藝直接處理城市污水的過程中存在低溫下亞硝化細(xì)菌AOB和厭氧氨氧化細(xì)菌AnAOB活性低，氨氮的去除不理想的缺陷，本發(fā)明提供一種基于吸附載體的生物膜的“同步亞硝化-Anammox”城市污水脫氮裝置及脫氮方法。

　　(二)技術(shù)方案

　　本發(fā)明的第一個目的是提供一種基于吸附載體的生物膜“同步亞硝化-Anammox”城市污水脫氮裝置。

　　本發(fā)明所述的裝置包括污水處理容器和填充在所述污水處理容器內(nèi)的吸附載體顆粒，在所述污水處理容器的下部設(shè)有入水口和進(jìn)氣孔，在所述污水處理容器的上部設(shè)有出水口和出氣孔，在所述吸附載體顆粒上生長有厭氧氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌。

　　本發(fā)明中，所述吸附載體顆粒為粒徑0.5～1.0mm的D113型大孔樹脂。粒徑為0.5～1.0mm的D113型大孔樹脂可高效地吸附低濃度氨氮，在大孔樹脂表面形成高氨氮環(huán)境，為功能菌的生長提供條件，實現(xiàn)微生物在大孔樹脂表面掛膜生長。

　　本發(fā)明中，所述厭氧氨氧化細(xì)菌貼附吸附載體顆粒生長，所述亞硝化細(xì)菌貼附厭氧氨氧化細(xì)菌生長，二者形成內(nèi)外兩層的結(jié)構(gòu)。

　　本發(fā)明中，所述吸附載體顆粒占污水處理容器體積的80%～95%。吸附顆粒占污水處理容器的80%～95%，既可實現(xiàn)對污水的有效處理，還不會導(dǎo)致吸附載體顆粒充填量過高而溢出容器。

　　本發(fā)明中，所述污水處理容器器壁的不同高度上設(shè)有多個取樣口。在容器壁的不同高度上設(shè)置多個取樣口，可監(jiān)測在不同時間段的污水處理效果，方便隨時對處理條件時行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

　　本發(fā)明中，在所述污水處理容器的器壁上設(shè)置pH監(jiān)測計和溶氧監(jiān)測計，設(shè)置pH監(jiān)測劑和溶氧監(jiān)測劑可隨時測量污水的pH和溶氧，及時進(jìn)行調(diào)節(jié)，為功能菌提供最佳的生長環(huán)境。

　　本發(fā)明中，所述污水處理容器的下部設(shè)有用于支撐所述吸附載體顆粒的帶孔承托層，所述孔的孔徑為0.2～0.5mm，所述承托層可防止載體顆粒進(jìn)入入水口或進(jìn)氣孔，有效實現(xiàn)對吸附載體顆粒的支撐，所述入水口和進(jìn)氣孔均位于所述承托層的下方，可實現(xiàn)均勻進(jìn)水和曝氣。

　　本發(fā)明中，所述承托層優(yōu)選表面布滿孔徑0.2～0.5mm小孔的有機(jī)玻璃板。

　　本發(fā)明中，所述入水口與水泵相連接，所述進(jìn)氣孔與氣泵相連接。

　　本發(fā)明中，所述進(jìn)氣孔與所述氣泵之間連接有氣體流量計。

　　本發(fā)明的另一目的是利用本發(fā)明所述的城市污水脫氮裝置，提供一種城市污水脫氮的方法，包括如下步驟：

　　1)將含有厭氧氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌兩種功能菌的污泥從所述污水處理容器的上部加入到填充了D113型大孔樹脂的反應(yīng)器中，通過進(jìn)水和曝氣擾動促進(jìn)微生物與載體顆粒的均勻混合后，培養(yǎng)60～80天，至兩種功能菌在所述大孔樹脂上成功掛膜生長;

　　2)調(diào)整所述污水處理裝置的溶氧0.5～1.0mg/L，pH 6.8～7.6，通入污水，控制系統(tǒng)的水力停留時間為3～5h，得到處理完成的污水。

　　(三)有益效果

　　本發(fā)明所述的城市污水脫氮裝置，采用吸附載體顆粒D113型大孔樹脂，由于存在吸附作用，氨氮會在載體顆粒表面和水體中形成一定的濃度差，由于AnAOB較AOB更需要高氨氮環(huán)境，加之AnAOB需要AOB消耗掉DO以避免其生物活性受到抑制，因此便形成了AnAOB在內(nèi)、AOB在外的生物膜結(jié)構(gòu)。位于生物膜外層的AOB消耗水中的溶解氧將污水中和吸附材料表面的一部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，既為位于生物膜內(nèi)層的AnAOB提供厭氧環(huán)境，也為其提供足夠的基質(zhì)亞硝酸鹽;而位于生物膜內(nèi)層的AnAOB則在載體表面的高氨氮環(huán)境條件下將剩余的氨氮和AOB產(chǎn)生的亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣和少許硝酸鹽，同時完成高效脫氮和吸附載體的生物再生過程。

　　本發(fā)明城市污水脫氮裝置還具有如下的有益效果：

　　a：顯著提高了亞硝化-Anammox工藝對低氨氮城市污水的脫氮能力;

　　b：可在高效脫氮的同時直接實現(xiàn)吸附材料的生物再生和循環(huán)利用，有利于保證工藝的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行;

　　c：采用一段式Canon的運(yùn)行模式可大大降低脫氮的基建與運(yùn)行成本，且易于操控;

　　d：該工藝的成功研發(fā)將避免傳統(tǒng)脫氮工藝反硝化過程對于污水中有機(jī)物的消耗，所節(jié)省的有機(jī)物資源可用于厭氧消化產(chǎn)甲烷，從而顯著降低污水處理的整體能耗。