申請日2015.09.30
公開(公告)日2016.02.17
IPC分類號C02F3/30; C02F101/10
摘要
本實用新型公開了一種提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，在裝置罐體內(nèi)設(shè)有多層水生植物固體發(fā)酵床，多層水生植物固體發(fā)酵床上設(shè)有蓄水槽，蓄水槽內(nèi)設(shè)有三角堰，出水從三角堰堰口從多層水生植物固體發(fā)酵床進(jìn)入蓄水槽，蓄水槽底部外側(cè)設(shè)有出料管;多層水生植物固體發(fā)酵床底部設(shè)有多孔篩板，多孔篩板與罐體底部之間設(shè)有進(jìn)水管，進(jìn)水管上間隔設(shè)有水平橫向的支路管道;其中，多孔篩板與罐體底部之間的罐體外壁上設(shè)有放空管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型操作簡單，所用水生植物無需預(yù)處理。同時，本實用新型采用連續(xù)發(fā)酵的方法，發(fā)酵液的質(zhì)量可控性強(qiáng)，裝置穩(wěn)定運(yùn)行。此外，本實用新型還實現(xiàn)了生物質(zhì)資源的循環(huán)利用，降低了污水處理廠運(yùn)行費用，提高了污水除磷效果。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，它包括罐體(1)、多層水生植物固體發(fā)酵床(2)、蓄水槽(3)、三角堰(4)、出料管(5)、多孔篩板(6)、進(jìn)水管(7)、放空管(8)和進(jìn)水區(qū)(9);其中，罐體(1)內(nèi)從上至下依次設(shè)有蓄水槽(3)、多層水生植物固體發(fā)酵床(2)和進(jìn)水區(qū)(9);蓄水槽(3)內(nèi)設(shè)有三角堰(4)，三角堰 (4)堰口與多層水生植物固體發(fā)酵床(2)相連通，蓄水槽(3)底部外側(cè)設(shè)有出料管 (5);多層水生植物固體發(fā)酵床(2)底部設(shè)有多孔篩板(6);進(jìn)水區(qū)(9)內(nèi)設(shè)有進(jìn)水管(7)，進(jìn)水管(7)上間隔設(shè)有水平橫向的支路管道，進(jìn)水區(qū)(9)底部設(shè)有放空管(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，所述的多層水生植物固體發(fā)酵床(2)中設(shè)有3～10層發(fā)酵層，每層發(fā)酵層上堆積有水生植物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，所述的多層水生植物固體發(fā)酵床(2)中設(shè)有6層發(fā)酵層，各層發(fā)酵層從下至上分別為蘆葦層、苦草層、香蒲層、菹草層、再力花層和蘆葦層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，所述的三角堰(4)的總高度為10～15cm，底角為45～60°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，所述的多孔篩板(6)將水生植物固體發(fā)酵床和進(jìn)水區(qū)分隔開來，由支撐架固定并高于罐體底部50cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，所述的多孔篩板(6)上設(shè)有數(shù)個直徑20mm的開孔，相鄰兩開孔間隔30cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，所述的進(jìn)水管(7)高于罐體底部15cm，進(jìn)水管(7)位于罐體外側(cè)部分上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，其特征在于，進(jìn)水管(7)及其支路管道的底部設(shè)有直徑20mm的開孔，開孔方向與罐體底面的夾角為45°，相鄰兩開孔間隔50cm，相鄰兩開孔的開孔方向的夾角為90°。
說明書
一種提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置。
背景技術(shù)
在污水生物處理過程中，通常采用A/O、A\A\O工藝進(jìn)行除磷，在生物除磷過程中，首先經(jīng)過厭氧釋磷過程，只有過量釋磷的聚磷菌才能在好氧條件下過量吸磷，因此，為了提高廢水的生物除磷效果，厭氧系統(tǒng)快速達(dá)到深度厭氧狀態(tài)是生物除磷的關(guān)鍵所在。但是在現(xiàn)有的采用A\A\O工藝的污水處理廠中，由于進(jìn)水污水中COD濃度較低，導(dǎo)致厭氧池不能有效達(dá)到厭氧狀態(tài)，聚磷菌釋磷不充分，導(dǎo)致好氧吸磷能力不足，污水除磷效果不佳，出水總磷不能排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，在出水段常常需添加鐵鋁除磷劑，采用化學(xué)沉淀的手段，使出水總磷濃度下降，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
1.影響生物除磷的碳源種類
缺乏碳源是影響生物除磷的一個重要方面，為了提高污水生物除磷的效率，厭氧聚磷菌的釋磷是關(guān)鍵，因此，常常在厭氧池中添加有機(jī)碳，榮宏偉等比較了以乙酸鈉、淀粉、蛋白胨為有機(jī)碳源時的釋磷速率和釋磷量，其中以乙酸鈉為最大，其次為淀粉，最后為蛋白胨。研究表明在厭氧條件下聚磷菌可直接吸收揮發(fā)性脂肪酸VFAs形成聚羥基烷酸酯(PHAs)，并迅速釋放出磷酸鹽。因此，由揮發(fā)性脂肪酸(Volatilefattyacids)如乙酸誘發(fā)的磷酸鹽釋放一般都優(yōu)于其它碳源。
(1)小分子有機(jī)物
生物除磷的碳源來源多種多樣，有的直接用各種小分子有機(jī)酸、糖、醇等有機(jī)物。以A2/O氧化溝工藝好氧末端活性污泥為研究對象，投加乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、甲醇和乙醇等碳源,在厭氧和缺氧狀態(tài)下進(jìn)行釋放磷試驗研究。結(jié)果表明：在厭氧條件下，聚磷菌(PAOs)以乙酸鈉或丙酸鈉為碳源釋放磷速率很快，120min平均比釋放磷速率分別為290.5和236.7mgP·(gVSS)-1·d-1。PAOs利用葡萄糖、乙醇和甲醇釋放磷速率較低, 比釋放磷速率分別為49.4、38.8和8.91mgP·(gVSS)-1·d-1。在缺氧條件下，PAOs以乙酸鈉或丙酸鈉為碳源釋放磷速率與厭氧狀態(tài)下釋放磷速率相差不大,而其他3種碳源作用下，PAOs并不釋放磷。
(2)剩余污泥
剩余污泥也可以作為厭氧釋磷的碳源，不同濃度的剩余污泥在30℃條件下的水解發(fā)現(xiàn)液相中溶解性有機(jī)物和氮磷隨厭氧水解時間的延長不斷增加，基本和污泥濃度呈正比。15000mg/L處理濃度下，碳水化合物和蛋白質(zhì)的單位釋放量相對較高，揮發(fā)酸產(chǎn)量與20000mg/L處理下的產(chǎn)酸量接近，釋放的氨氮和正磷酸鹽相對較少，確定了最佳處理濃度為15000mg/L。較高溫度有利于污泥水解過程中各種物質(zhì)的釋放。35℃處理下溶解出的COD遠(yuǎn)高于其他處理濃度,有最高的揮發(fā)酸產(chǎn)量。利用生成鳥糞石的方法對污泥水解液中含有的大量氨氮和溶解性磷酸鹽進(jìn)行回收去除。鎂、氨氮、磷酸根的摩爾比是 1.2∶1∶1時,氮磷的去除效果較好,可以滿足水解液的進(jìn)一步應(yīng)用要求。
(3)水生植物的發(fā)酵為碳源
水生植物發(fā)酵產(chǎn)沼氣進(jìn)行了大量研究，我們開展利用液體發(fā)酵來處理水生植物生產(chǎn)有機(jī)酸，并利用水生植物采用固體發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)。用微生物固體發(fā)酵技術(shù)對伊樂藻 (Elodeanuttalli)、苦草(Vallinmeriaspiralis)和喜旱蓮子草(Alterrantheraphiloxerides)3種高等水生植物進(jìn)行單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)的研究,分析單一菌種和混合菌種發(fā)酵過程中水生植物粗蛋白含量和纖維素酶活的變化過程。研究結(jié)果表明,與單一霉菌發(fā)酵相比，利用霉菌與酵母混合發(fā)酵，可明顯提高發(fā)酵產(chǎn)物粗蛋白產(chǎn)量，其中以黑曲霉(Aspergillusniger)與產(chǎn)朊假絲酵母(Candidautilis)混合發(fā)酵苦草的粗蛋白含量最高，產(chǎn)物中粗蛋白含量最高可達(dá)39.88%，粗蛋白增加率為84.2%，使其有可能成為魚、家禽和家畜的蛋白飼料來源。因此，利用固體發(fā)酵處理水生植物可以實現(xiàn)水生植物的資源化。
在人工濕地中，利用纖維素類物質(zhì)作為人工濕地外加碳源，續(xù)釋放碳，滿足反硝化的需要，提高人工濕地脫氮效率。如以玉米秸稈作為研究對象，分別采用1%NaOH溶液中加熱浸泡1h，20%HCl溶液中加熱浸泡1h之后再在1%NaOH溶液中加熱浸泡1h 的方法對玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理。結(jié)果表明，堿加熱處理玉米秸稈的碳源累積釋放量約為酸加堿處理秸稈釋放量的2倍，堿加熱處理和酸加堿處理后的玉米秸稈累積C/N分別穩(wěn)定在26.6、12.3，并且通過對堿加熱處理玉米秸稈進(jìn)行熒光分析得知其中含有大量微生物可利用的小分子類氨基酸物質(zhì)。在人工濕地中也利用蘆葦?shù)人参镒鳛樘砑犹荚�，但是它們只是直接添加到人工濕地中，缺乏利用水生植物的生物體固體發(fā)酵生成有機(jī)酸的設(shè)備，因此，有必要開發(fā)利用水生植物固體發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸用于污水除磷的補(bǔ)碳裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，以解決污水除磷過程中存在的缺乏碳源的問題。
為了解決上述問題，本實用新型利用水生植物發(fā)酵產(chǎn)物作為有機(jī)酸的來源。根據(jù)水生植物結(jié)構(gòu)和組成的不同，設(shè)置水生植物固定發(fā)酵裝置，通過發(fā)酵液的接種，實現(xiàn)對水生植物的快速發(fā)酵，產(chǎn)生大量有機(jī)酸，用于污水生物除磷的補(bǔ)碳，提高污水處理廠生物除磷的效果。
本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
一種提高污水生物除磷效果的補(bǔ)碳裝置，它包括罐體、多層水生植物固體發(fā)酵床、蓄水槽、三角堰、出料管、多孔篩板、進(jìn)水管、放空管和進(jìn)水區(qū);其中，罐體內(nèi)從上至下依次設(shè)有蓄水槽、多層水生植物固體發(fā)酵床和進(jìn)水區(qū);蓄水槽內(nèi)設(shè)有三角堰，三角堰底部與多層水生植物固體發(fā)酵床相連通，蓄水槽底部外側(cè)設(shè)有出料管;多水生植物固體發(fā)酵床底部設(shè)有多孔篩板;進(jìn)水區(qū)內(nèi)設(shè)有進(jìn)水管，進(jìn)水管上間隔設(shè)有水平橫向的支路管道，進(jìn)水區(qū)底部設(shè)有放空管。
其中，所述的多層水生植物固體發(fā)酵床中設(shè)有3～10層發(fā)酵層，每層發(fā)酵層上堆積有水生植物。
其中，所述的多層水生植物固體發(fā)酵床中設(shè)有6層發(fā)酵層，各層發(fā)酵層從下至上分別為蘆葦層40～60cm、苦草層20cm、香蒲層30cm、菹草層50cm、再力花層30cm和蘆葦層40～60cm。
其中，所述的三角堰的總高度為10～15cm，底角為45～60°。
其中，所述的多孔篩板將水生植物固體發(fā)酵床和進(jìn)水區(qū)分隔開來，由支撐架固定并高于罐體底部50cm。
其中，多孔篩板上設(shè)有直徑20mm的開孔，相鄰兩開孔間隔30cm。
其中，所述的進(jìn)水管高于罐體底部15cm;進(jìn)水管位于罐體外側(cè)部分上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
其中，進(jìn)水管及其支路管道的底部設(shè)有直徑20mm的開孔，開孔方向與罐體底部的夾角為45°，相鄰兩開孔間隔50cm，相鄰兩開孔的開孔方向的夾角為90°。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)勢：
(1)水生植物固體發(fā)酵操作簡單，減少了液體發(fā)酵的水生植物粉碎等預(yù)處理過程;
(2)采用連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵液的質(zhì)量可控性強(qiáng)，有利于裝置穩(wěn)定運(yùn)行;
(3)采用污水處理廠尾水人工濕地凈化過程的水生植物進(jìn)行固體發(fā)酵，實現(xiàn)了生物質(zhì)資源的循環(huán)利用，降低了污水處理廠運(yùn)行費用，提高了污水除磷效果。
