公布日：2023.12.12
申請日：2023.09.11
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于污水生物處理領(lǐng)域，具體涉及一種污水深度脫氮的裝置與方法。本發(fā)明公開的一種污水深度脫氮的裝置，包括依次串聯(lián)的UASB反應(yīng)器和SBR好氧反應(yīng)器；其中，所述UASB反應(yīng)器設(shè)置第一進(jìn)水口和第二進(jìn)水口，所述第一進(jìn)水口設(shè)置在所述UASB反應(yīng)器底部，所述第二進(jìn)水口設(shè)置在所述UASB反應(yīng)器的污泥床層區(qū)域的側(cè)壁上；所述UASB反應(yīng)器的溢流口與出水口之間設(shè)置動態(tài)膜；所述SBR好氧反應(yīng)器的出水口通過出水桶同所述UASB反應(yīng)器的第二進(jìn)水口連接。該裝置能夠充分利用原水中的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)深度脫氮，并減少剩余污泥產(chǎn)量，可以實(shí)現(xiàn)良好的出水水質(zhì)，并且動態(tài)膜造價(jià)低，能夠節(jié)省運(yùn)行成本。
權(quán)利要求書
1.一種污水深度脫氮的裝置，其特征在于，包括依次串聯(lián)的UASB反應(yīng)器和SBR好氧反應(yīng)器；其中，所述UASB反應(yīng)器設(shè)置第一進(jìn)水口和第二進(jìn)水口，所述第一進(jìn)水口設(shè)置在所述UASB反應(yīng)器底部，所述第二進(jìn)水口設(shè)置在所述UASB反應(yīng)器的污泥床層區(qū)域的側(cè)壁上；所述UASB反應(yīng)器的溢流口與出水口之間設(shè)置動態(tài)膜；所述SBR好氧反應(yīng)器的出水口通過出水桶同所述UASB反應(yīng)器的第二進(jìn)水口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述第二進(jìn)水口與所述UASB反應(yīng)器底部的距離為H1，所述UASB反應(yīng)器的污泥床層高度為H，H1和H滿足：H1＝1/2H～2/3H。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水深度脫氮的裝置，其特征在于，所述UASB反應(yīng)器采用恒壓重力自流出水，設(shè)置水頭差為5～8cm；所述動態(tài)膜的支撐材料包括無紡布。
4.一種污水深度脫氮的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)在SBR好氧反應(yīng)器中啟動短程硝化；(2)在UASB反應(yīng)器中接種厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥，啟動UASB反應(yīng)器，其中，所述UASB反應(yīng)器溢流口與出水口之間設(shè)置動態(tài)膜；(3)所述步驟(1)和步驟(2)啟動成功后，將污水送入UASB反應(yīng)器底部的第一進(jìn)水口，并將所述SBR好氧反應(yīng)器的部分出水通過所述UASB反應(yīng)器側(cè)壁上的第二進(jìn)水口送入所述UASB反應(yīng)器的污泥床層區(qū)域，反應(yīng)后，將所述UASB反應(yīng)器的出水送入所述SBR好氧反應(yīng)器中進(jìn)行處理，經(jīng)所述SBR好氧反應(yīng)器處理后的部分出水作為最終出水排出系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述啟動短程硝化的過程中，所述接種的污泥的濃度為3500～4500mg/L；和/或，所述污泥齡為12～18d，水力停留時(shí)間為5～8h；和/或，采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下；和/或，所述SBR好氧反應(yīng)器的出水中NH4+-N濃度低于5mg/L時(shí)，亞硝積累率達(dá)到80％以上，認(rèn)為短程硝化啟動成功。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述啟動UASB反應(yīng)器過程中，所述反應(yīng)器內(nèi)厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的混合污泥的濃度為5000～7000mg/L，優(yōu)選地，所述混合污泥中所述厭氧氨氧化顆粒污泥的質(zhì)量百分含量為5-15％；和/或，所述UASB反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30～35℃，水力停留時(shí)間為20～24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述啟動UASB反應(yīng)器過程中，進(jìn)水中NH4+-N和NO2--N的摩爾比為1:(1～1.32)，將所述內(nèi)回流比調(diào)整為0～200％；和/或，當(dāng)所述UASB反應(yīng)器出現(xiàn)紅色顆粒污泥，氨氮和亞硝同步去除率達(dá)到80％以上認(rèn)為所述UASB反應(yīng)器啟動成功。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述UASB反應(yīng)器的第二進(jìn)水口與所述UASB反應(yīng)器底部的距離為H1，所述UASB反應(yīng)器的污泥床層高度為H，H1和H滿足：H1＝1/2H～2/3H。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述UASB反應(yīng)器第二進(jìn)水口的進(jìn)水流量與第一進(jìn)水口的進(jìn)水流量比為50～100％；和或，所述SBR好氧反應(yīng)器中采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水深度脫氮的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述污水為C/N比1.1-4.5的城市污水。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于發(fā)明人對以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識做出的：針對生活污水中C/N比較低的問題，目前大多的解決方案是投加碳源，或者采用較復(fù)雜的工藝組合實(shí)現(xiàn)對污水的處理，這無疑都將增加污水處理的成本。因此，有必要開發(fā)工藝組合簡單的處理方法和工藝裝置，以降低低C/N比的污水處理成本。
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種污水深度脫氮的裝置，該裝置無需外加碳源，能夠解決污水中碳源不足的問題，實(shí)現(xiàn)深度脫氮的同時(shí)節(jié)省能源和充分利用原水中的碳源，此外，在設(shè)置有動態(tài)膜的UASB反應(yīng)器中培養(yǎng)顆粒污泥，能夠利用動態(tài)膜有效持留顆粒污泥，并且利用顆粒污泥易于沉淀的優(yōu)勢，可減少膜污染的發(fā)生的程度和頻率，減少膜清洗的次數(shù)，延長動態(tài)膜的使用時(shí)間。
本發(fā)明實(shí)施例的一種顆粒污泥-動態(tài)膜生物反應(yīng)器聯(lián)合短程硝化強(qiáng)化污水深度脫氮的裝置，包括依次串聯(lián)的UASB反應(yīng)器和SBR好氧反應(yīng)器；
其中，所述UASB反應(yīng)器設(shè)置第一進(jìn)水口和第二進(jìn)水口，所述第一進(jìn)水口設(shè)置在所述UASB反應(yīng)器底部，所述第二進(jìn)水口設(shè)置在所述UASB反應(yīng)器的污泥床層區(qū)域的側(cè)壁上；所述UASB反應(yīng)器的溢流口與出水口之間設(shè)置動態(tài)膜；
所述SBR好氧反應(yīng)器的出水口通過出水桶同所述UASB反應(yīng)器的第二進(jìn)水口連接。
本發(fā)明實(shí)施例的污水深度脫氮的裝置帶來的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果，1、本發(fā)明實(shí)施例中，在UASB反應(yīng)器中設(shè)置動態(tài)膜，利用UASB反應(yīng)器中形成的顆粒污泥和動態(tài)膜能夠有效的持留厭氧氨氧化菌，同時(shí)，由于顆粒污泥的形成，厭氧氨氧化菌生長在顆粒污泥內(nèi)部，可以保護(hù)厭氧氨氧化細(xì)菌免受進(jìn)水中有機(jī)物的沖擊和影響；2、本發(fā)明實(shí)施例中，采用UASB反應(yīng)器和SBR好氧反應(yīng)器串聯(lián)，并在UASB反應(yīng)器上設(shè)置第二進(jìn)水口，將SBR好氧反應(yīng)器的部分出水引入UASB反應(yīng)器的污泥床層區(qū)域，將UASB反應(yīng)器分成了厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，通過UASB反應(yīng)器底部的第一進(jìn)水口進(jìn)入的污水在第二進(jìn)水口下方的厭氧區(qū)進(jìn)行厭氧反應(yīng)，厭氧消化菌在厭氧區(qū)去除了污水中的有機(jī)物，將其以內(nèi)碳源的形式儲存在體內(nèi)，用于后續(xù)缺氧區(qū)的反硝化反應(yīng)，污水向上進(jìn)入第二進(jìn)水口上方的缺氧區(qū)，污水中的NH4+-N與第二進(jìn)水口回流的SBR好氧反應(yīng)器產(chǎn)生的NO2--N在厭氧氨氧化菌的作用下進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)一步去除了污水中的氮；3、本發(fā)明實(shí)施例中，在UASB反應(yīng)器中，將顆粒污泥與動態(tài)膜相結(jié)合，即可有效的應(yīng)對進(jìn)水污染物的沖擊負(fù)荷，又因顆粒污泥自身易沉降，可減少動態(tài)膜污染的可能性和頻率，同時(shí)也減少膜清洗的次數(shù)，有利于裝置的穩(wěn)定運(yùn)行；4、本發(fā)明實(shí)施例中，通過在UASB反應(yīng)器上設(shè)置第二進(jìn)水口，將UASB反應(yīng)器分為厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，使UASB反應(yīng)器兼具去除有機(jī)物和脫氮的雙重作用，與三段式AOA或兩段式OA工藝相比，可充分有效利用原水中的碳源，實(shí)現(xiàn)深度脫氮，并且減少反應(yīng)容積和占地面積；5、本發(fā)明實(shí)施例中，對傳統(tǒng)的UASB反應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)置動態(tài)膜，利用動態(tài)膜截留污泥，可以減少污泥沉降區(qū)的容積，進(jìn)而減少了反應(yīng)器的容積，節(jié)省了運(yùn)行成本；6、本發(fā)明實(shí)施例中，只需采用一個(gè)UASB反應(yīng)器和一個(gè)SBR好氧反應(yīng)器串聯(lián)設(shè)置，即實(shí)現(xiàn)了對低C/N比的生活污水進(jìn)行有效處理，且無需額外加入碳源，裝置簡單，成本低，易于工業(yè)化應(yīng)用。
在一些實(shí)施例中，所述第二進(jìn)水口與所述UASB反應(yīng)器底部的距離為H1，所述UASB反應(yīng)器的污泥床層高度為H，H1和H滿足：H1＝1/2H～2/3H。
在一些實(shí)施例中，所述UASB反應(yīng)器采用恒壓重力自流出水，設(shè)置水頭差為5～8cm；和/或，所述動態(tài)膜的支撐材料包括無紡布。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種污水深度脫氮的方法，包括以下步驟：
(1)在SBR好氧反應(yīng)器中啟動短程硝化；
(2)在UASB反應(yīng)器中接種厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥，啟動UASB反應(yīng)器，其中，所述UASB反應(yīng)器溢流口與出水口之間設(shè)置動態(tài)膜；
(3)所述步驟(1)和步驟(2)啟動成功后，將污水送入UASB反應(yīng)器底部的第一進(jìn)水口，并將所述SBR好氧反應(yīng)器的部分出水通過所述UASB反應(yīng)器側(cè)壁上的第二進(jìn)水口送入所述UASB反應(yīng)器的污泥床層區(qū)域，反應(yīng)后，將所述UASB反應(yīng)器的出水送入所述SBR好氧反應(yīng)器中進(jìn)行處理，經(jīng)所述SBR好氧反應(yīng)器處理后的部分出水作為最終出水排出系統(tǒng)。
本發(fā)明實(shí)施例的污水深度脫氮的方法帶來的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果，1、本發(fā)明實(shí)施例中，污水先進(jìn)入UASB反應(yīng)器，在反應(yīng)器底部的厭氧區(qū)，污水中的有機(jī)物被厭氧菌以內(nèi)碳源的形式儲存在體內(nèi)，然后泥水離開厭氧區(qū)與來自SBR好氧反應(yīng)器的出水接觸，進(jìn)入缺氧區(qū)，缺氧區(qū)為厭氧氨氧化菌及內(nèi)源反硝化菌的反應(yīng)區(qū)，厭氧氨氧化菌利用SBR好氧反應(yīng)器產(chǎn)生的NO2--N同污水原水中的NH4+-N反應(yīng)生成N2和部分NO3--N，而內(nèi)源反硝化菌在污泥中厭氧菌體內(nèi)存儲的有機(jī)物的存在下可以去除厭氧氨氧化菌產(chǎn)生的NO3--N，將NO3--N還原為N2。之后，泥水通過動態(tài)膜進(jìn)行分離，截留活性污泥，UASB反應(yīng)器的出水進(jìn)入SBR好氧反應(yīng)器中，使污水中剩余氨氮進(jìn)行短程硝化反應(yīng)，對污水進(jìn)行進(jìn)一步脫氮處理，并同時(shí)產(chǎn)生UASB反應(yīng)器中需要的NO2--N，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。2、本發(fā)明實(shí)施例的方法，無需外加碳源，可以解決生活污水碳源不足的問題，實(shí)現(xiàn)深度脫氮的同時(shí)節(jié)省能源和充分利用原水中的碳源，同時(shí)在UASB反應(yīng)器中培養(yǎng)顆粒污泥，借助動態(tài)膜截留顆粒污泥，并利用顆粒污泥易于沉淀的優(yōu)勢，減少了UASB反應(yīng)器中設(shè)置的動態(tài)膜的膜污染發(fā)生的程度和頻率，減少了膜清洗的系數(shù)，延長了動態(tài)膜的使用時(shí)間，并且本發(fā)明實(shí)施例的工藝組合簡單，成本低，易于工業(yè)化應(yīng)用。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(1)中，所述啟動短程硝化的過程中，所述接種的污泥的濃度為3500～4500mg/L；和/或，所述污泥齡為12～18d，水力停留時(shí)間為5～8h，和/或，采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下；
和/或，所述SBR好氧反應(yīng)器的出水中NH4+-N濃度低于5mg/L，亞硝積累率達(dá)到80％以上時(shí)，認(rèn)為短程硝化啟動成功。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(2)中，所述啟動UASB反應(yīng)器過程中，所述反應(yīng)器內(nèi)厭氧消化污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的混合污泥的濃度為5000～7000mg/L，優(yōu)選地，所述混合污泥中所述厭氧氨氧化顆粒污泥的質(zhì)量百分含量為5-15％；和/或，所述UASB反應(yīng)器內(nèi)的溫度為30～35℃，水力停留時(shí)間為20～24h。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(2)中，所述啟動UASB反應(yīng)器過程中，進(jìn)水中NH4+-N和NO2--N的摩爾比為1:(1～1.32)，將所述內(nèi)回流比調(diào)整為0～200％；
和/或，當(dāng)所述UASB反應(yīng)器出現(xiàn)紅色顆粒污泥，氨氮和亞硝同步去除率達(dá)到80％以上認(rèn)為所述UASB反應(yīng)器啟動成功。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(3)中，所述UASB反應(yīng)器的第二進(jìn)水口與所述UASB反應(yīng)器底部的距離為H1，所述UASB反應(yīng)器的污泥床層高度為H，H1和H滿足：H1＝1/2H～2/3H。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(3)中，所述UASB反應(yīng)器第二進(jìn)水口的進(jìn)水流量與第一進(jìn)水口的進(jìn)水流量比為50～100％；和或，所述SBR好氧反應(yīng)器中采用低氧曝氣，所述低氧曝氣為將溶解氧的濃度控制在0.8mg/L以下。
在一些實(shí)施例中，所述步驟(3)中，所述污水為C/N比為1.1～4.5的城市污水。
（發(fā)明人：陳燕慧;張忠國;李兵;胡智豐;單悅;代小麗）
