公布日：2023.12.19
申請日：2023.10.31
分類號(hào)：C02F3/30(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的裝置，以及利用該裝置進(jìn)行低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的方法。該裝置包括反應(yīng)池以及基于反應(yīng)池設(shè)置的間歇曝氣系統(tǒng)和硫離子緩釋系統(tǒng)，其中，間歇曝氣系統(tǒng)能夠通過預(yù)設(shè)的間歇曝氣程序來控制溶解氧濃度發(fā)生交替變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)NOB的抑制；而硫離子緩釋系統(tǒng)通過硫離子緩釋懸浮球釋放硫離子對(duì)NOB進(jìn)行長期抑制，因此，該裝置能夠通過兩種抑制方式的耦合對(duì)不同生長特性的NOB進(jìn)行抑制，避免單一的抑制方式使得某些種類的NOB對(duì)環(huán)境條件產(chǎn)生適應(yīng)性而失去抑制效果，從而實(shí)現(xiàn)低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化的快速啟動(dòng)和長期穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求書
1.一種用于低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的裝置，其特征在于，所述裝置包括反應(yīng)池，以及基于所述反應(yīng)池設(shè)置的間歇曝氣系統(tǒng)和硫離子緩釋系統(tǒng)；其中，所述間歇曝氣系統(tǒng)能夠按照預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣，所述預(yù)設(shè)曝氣程序包括重復(fù)執(zhí)行的“低頻曝氣-停止曝氣-高頻曝氣-停止曝氣”程序；所述硫離子緩釋系統(tǒng)能夠在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)并向所述反應(yīng)池內(nèi)持續(xù)釋放硫離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括控制器，所述控制器分別與所述間歇曝氣系統(tǒng)和所述硫離子緩釋系統(tǒng)相連；所述控制器能夠指示所述間歇曝氣系統(tǒng)按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣；和/或，所述控制器能夠指示所述硫離子緩釋系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)移動(dòng)程序在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述間歇曝氣系統(tǒng)在按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣時(shí)，控制低頻曝氣階段的持續(xù)時(shí)間為15～20min，并且，通過調(diào)控曝氣頻率控制低頻曝氣階段所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量為0.3～0.5mg/L，并在所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量高于0.5mg/L時(shí)進(jìn)入停止曝氣階段；和/或，控制停止曝氣階段的持續(xù)時(shí)間為10～15min；和/或，控制高頻曝氣階段的持續(xù)時(shí)間為5～10min，并且，通過調(diào)控曝氣頻率控制高頻曝氣階段所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量為0.8～1.2mg/L，并在所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量高于1.2mg/L時(shí)進(jìn)入停止曝氣階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述間歇曝氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣泵、進(jìn)氣管、布?xì)庋b置以及流量計(jì)；所述進(jìn)氣泵與所述控制器相連，用于基于所述控制器的指示，按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣；和/或，所述進(jìn)氣泵、所述進(jìn)氣管以及所述布?xì)庋b置依次連通，所述流量計(jì)設(shè)于所述進(jìn)氣管上，所述布?xì)庋b置設(shè)于所述反應(yīng)池內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述硫離子緩釋系統(tǒng)包括可移動(dòng)支撐框架、驅(qū)動(dòng)裝置以及至少一個(gè)硫離子緩釋懸浮球；其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置與所述控制器相連，用于基于所述控制器的指示，驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架按照所述預(yù)設(shè)移動(dòng)程序在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；和/或，至少一個(gè)所述硫離子緩釋懸浮球呈串狀掛設(shè)于所述可移動(dòng)支撐框架上并伸入所述反應(yīng)池中；可選地，所述硫離子緩釋懸浮球在所述反應(yīng)池中的填充率為40～60％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述硫離子緩釋懸浮球包括多孔空心球以及填充在所述多孔空心球內(nèi)部的緩釋填料；所述緩釋填料包括硫化物、海綿鐵、發(fā)泡劑、粘結(jié)劑以及pH緩沖劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述多孔空心球的直徑為6～8cm，表面孔徑為5～8mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，以所述緩釋填料的總重量為基準(zhǔn)，所述硫化物的重量百分含量為45～55％，所述海綿鐵的重量百分含量為10～15％，所述發(fā)泡劑的重量百分含量為10～15％，所述粘結(jié)劑的重量百分含量為12～18％，所述pH緩沖劑的重量百分含量為6～10％。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述硫化物包括九水硫化鈉、硫化銨、硫化鉀、硫化鈣和硫化鎂中的至少一種；和/或，所述發(fā)泡劑包括碳酸鈣、碳酸鎂和碳酸氫銨中的至少一種；和/或，所述粘結(jié)劑包括海藻酸鈉和/或聚乙烯醇；優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為海藻酸鈉和聚乙烯醇的組合物；和/或，所述pH緩沖劑包括碳酸鈣和/或碳酸鎂；優(yōu)選地，所述pH緩沖劑為碳酸鈣和碳酸鎂的組合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架按照所述預(yù)設(shè)移動(dòng)程序在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，包括：在所述間歇曝氣系統(tǒng)進(jìn)行所述低頻曝氣的情況下，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架以5～10m/min的移動(dòng)速度在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；在所述間歇曝氣系統(tǒng)停止曝氣的情況下，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架以10～20m/min的移動(dòng)速度在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；在所述間歇曝氣系統(tǒng)進(jìn)行所述高頻曝氣的情況下，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架以5～10m/min的移動(dòng)速度在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。
11.一種利用權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的裝置進(jìn)行低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)處理前準(zhǔn)備：將低氨氮廢水接入所述反應(yīng)池中，并接種二沉池剩余污泥；(2)短程硝化啟動(dòng)：利用所述間歇曝氣系統(tǒng)按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池中通入空氣，同時(shí)使所述硫離子緩釋系統(tǒng)在所述反應(yīng)池中往復(fù)移動(dòng)并持續(xù)釋放硫離子，直至所述反應(yīng)池出水中的亞硝酸根離子積累率不低于90％，確定短程硝化啟動(dòng)成功；(3)短程硝化-厭氧氨氧化啟動(dòng)：在短程硝化運(yùn)行穩(wěn)定之后，從所述反應(yīng)池中排出部分短程硝化污泥，并投加厭氧氨氧化污泥；在所述反應(yīng)池內(nèi)的TN去除率達(dá)到80％以上的情況下，確定短程硝化-厭氧氨氧化啟動(dòng)成功；(4)低氨氮廢水處理：在短程硝化-厭氧氨氧化運(yùn)行穩(wěn)定之后，向所述反應(yīng)池中接種硫-鐵自養(yǎng)反硝化污泥；在所述反應(yīng)池內(nèi)的TN去除率達(dá)到85％以上且所述反應(yīng)池出水中的硫離子檢出率為0的情況下，開始進(jìn)行低氨氮廢水處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述處理前準(zhǔn)備步驟中，接種所述二沉池剩余污泥后，所述反應(yīng)池中的活性污泥的濃度為4～5mg/L。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述短程硝化-厭氧氨氧化啟動(dòng)步驟中，排出所述部分短程硝化污泥，使得反應(yīng)池中活性污泥濃度為2～3mg/L；并投加所述厭氧氨氧化污泥，以使所述短程硝化污泥與所述厭氧氨氧化污泥的濃度比為1:(1～1.25)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述低氨氮廢水處理步驟中，向所述反應(yīng)池中接種所述硫-鐵自養(yǎng)反硝化污泥，以使所述硫-鐵自養(yǎng)反硝化污泥的重量為所述反應(yīng)池中污泥總重量的8～12％。
15.權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的裝置在低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理中的用途。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的裝置，以及利用該裝置進(jìn)行低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的方法，以解決相關(guān)技術(shù)中通過連續(xù)低氧曝氣和間歇曝氣策略對(duì)NOB進(jìn)行抑制時(shí)存在的抑制效果較差且短程硝化啟動(dòng)所需時(shí)間較長的問題。
第一方面，本發(fā)明提供了一種用于低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的裝置，所述裝置包括反應(yīng)池，以及基于所述反應(yīng)池設(shè)置的間歇曝氣系統(tǒng)和硫離子緩釋系統(tǒng)；其中，
所述間歇曝氣系統(tǒng)能夠按照預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣，所述預(yù)設(shè)曝氣程序包括重復(fù)執(zhí)行的“低頻曝氣-停止曝氣-高頻曝氣-停止曝氣”程序；
所述硫離子緩釋系統(tǒng)能夠在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)并向所述反應(yīng)池內(nèi)持續(xù)釋放硫離子。
本發(fā)明提供的上述裝置包括反應(yīng)池以及基于反應(yīng)池設(shè)置的間歇曝氣系統(tǒng)和硫離子緩釋系統(tǒng)，其中，間歇曝氣系統(tǒng)能夠通過預(yù)設(shè)的間歇曝氣程序來控制溶解氧濃度發(fā)生交替變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)NOB的抑制；而硫離子緩釋系統(tǒng)通過硫離子緩釋懸浮球釋放硫離子對(duì)NOB進(jìn)行長期抑制，因此，該裝置能夠通過兩種抑制方式的耦合對(duì)不同生長特性的NOB進(jìn)行抑制，避免單一的抑制方式使得某些種類的NOB對(duì)環(huán)境條件產(chǎn)生適應(yīng)性而失去抑制效果，從而實(shí)現(xiàn)低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化的快速啟動(dòng)和長期穩(wěn)定運(yùn)行。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述裝置還包括控制器，所述控制器分別與所述間歇曝氣系統(tǒng)和所述硫離子緩釋系統(tǒng)相連；
所述控制器能夠指示所述間歇曝氣系統(tǒng)按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣；
和/或，所述控制器能夠指示所述硫離子緩釋系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)移動(dòng)程序在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述間歇曝氣系統(tǒng)在按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣時(shí)，控制低頻曝氣階段的持續(xù)時(shí)間為15～20min，并且，通過調(diào)控曝氣頻率控制低頻曝氣階段所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量為0.3～0.5mg/L，并在所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量高于0.5mg/L時(shí)進(jìn)入停止曝氣階段；
和/或，控制停止曝氣階段的持續(xù)時(shí)間為10～15min；
和/或，控制高頻曝氣階段的持續(xù)時(shí)間為5～10min，并且，通過調(diào)控曝氣頻率控制高頻曝氣階段所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量為0.8～1.2mg/L，并在所述反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧含量高于1.2mg/L時(shí)進(jìn)入停止曝氣階段。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述間歇曝氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣泵、進(jìn)氣管、布?xì)庋b置以及流量計(jì)；
所述進(jìn)氣泵與所述控制器相連，用于基于所述控制器的指示，按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池內(nèi)通入空氣；
和/或，所述進(jìn)氣泵、所述進(jìn)氣管以及所述布?xì)庋b置依次連通，所述流量計(jì)設(shè)于所述進(jìn)氣管上，所述布?xì)庋b置設(shè)于所述反應(yīng)池內(nèi)。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述硫離子緩釋系統(tǒng)包括可移動(dòng)支撐框架、驅(qū)動(dòng)裝置以及至少一個(gè)硫離子緩釋懸浮球；其中，
所述驅(qū)動(dòng)裝置與所述控制器相連，用于基于所述控制器的指示，驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架按照所述預(yù)設(shè)移動(dòng)程序在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；
和/或，至少一個(gè)所述硫離子緩釋懸浮球呈串狀掛設(shè)于所述可移動(dòng)支撐框架上并伸入所述反應(yīng)池中；
可選地，所述硫離子緩釋懸浮球在所述反應(yīng)池中的填充率為40～60％。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述硫離子緩釋懸浮球包括多孔空心球以及填充在所述多孔空心球內(nèi)部的緩釋填料；所述緩釋填料包括硫化物、海綿鐵、發(fā)泡劑、粘結(jié)劑以及pH緩沖劑。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述多孔空心球的直徑為6～8cm，表面孔徑為5～8mm。
在一種可選的實(shí)施方式中，以所述緩釋填料的總重量為基準(zhǔn)，所述硫化物的重量百分含量為45～55％，所述海綿鐵的重量百分含量為10～15％，所述發(fā)泡劑的重量百分含量為10～15％，所述粘結(jié)劑的重量百分含量為12～18％，所述pH緩沖劑的重量百分含量為6～10％。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述硫化物包括九水硫化鈉、硫化銨、硫化鉀、硫化鈣和硫化鎂中的至少一種；
和/或，所述發(fā)泡劑包括碳酸鈣、碳酸鎂和碳酸氫銨中的至少一種；
和/或，所述粘結(jié)劑包括海藻酸鈉和/或聚乙烯醇；優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為海藻酸鈉和聚乙烯醇的組合物；
和/或，所述pH緩沖劑包括碳酸鈣和/或碳酸鎂；優(yōu)選地，所述pH緩沖劑為碳酸鈣和碳酸鎂的組合物。
在一種可選的實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架按照所述預(yù)設(shè)移動(dòng)程序在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，包括：
在所述間歇曝氣系統(tǒng)進(jìn)行所述低頻曝氣的情況下，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架以5～10m/min的移動(dòng)速度在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；
在所述間歇曝氣系統(tǒng)停止曝氣的情況下，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架以10～20m/min的移動(dòng)速度在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；
在所述間歇曝氣系統(tǒng)進(jìn)行所述高頻曝氣的情況下，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)支撐框架以5～10m/min的移動(dòng)速度在所述反應(yīng)池內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。
第二方面，本發(fā)明提供了一種利用上述的裝置進(jìn)行低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理的方法，所述方法包括如下步驟：
(1)處理前準(zhǔn)備：
將低氨氮廢水接入所述反應(yīng)池中，并接種二沉池剩余污泥；
(2)短程硝化啟動(dòng)：
利用所述間歇曝氣系統(tǒng)按照所述預(yù)設(shè)曝氣程序向所述反應(yīng)池中通入空氣，同時(shí)使所述硫離子緩釋系統(tǒng)在所述反應(yīng)池中往復(fù)移動(dòng)并持續(xù)釋放硫離子，直至所述反應(yīng)池出水中的亞硝酸根離子積累率不低于90％，確定短程硝化啟動(dòng)成功；
(3)短程硝化-厭氧氨氧化啟動(dòng)：
在短程硝化運(yùn)行穩(wěn)定之后，從所述反應(yīng)池中排出部分短程硝化污泥，并投加厭氧氨氧化污泥；在所述反應(yīng)池內(nèi)的TN去除率達(dá)到80％以上的情況下，確定短程硝化-厭氧氨氧化啟動(dòng)成功；
(4)低氨氮廢水處理：
在短程硝化-厭氧氨氧化運(yùn)行穩(wěn)定之后，向所述反應(yīng)池中接種硫-鐵自養(yǎng)反硝化污泥；在所述反應(yīng)池內(nèi)的TN去除率達(dá)到85％以上且所述反應(yīng)池出水中的硫離子檢出率為0的情況下，開始進(jìn)行低氨氮廢水處理。
在一種可選的實(shí)施方式中，在所述處理前準(zhǔn)備步驟中，接種所述二沉池剩余污泥后，所述反應(yīng)池中的活性污泥的濃度為4～5mg/L。
在一種可選的實(shí)施方式中，在所述短程硝化-厭氧氨氧化啟動(dòng)步驟中，排出所述部分短程硝化污泥，使得反應(yīng)池中活性污泥濃度為2～3mg/L；并投加所述厭氧氨氧化污泥，以使所述短程硝化污泥與所述厭氧氨氧化污泥的濃度比為1:(1～1.25)。
在一種可選的實(shí)施方式中，在所述低氨氮廢水處理步驟中，向所述反應(yīng)池中接種所述硫-鐵自養(yǎng)反硝化污泥，以使所述硫-鐵自養(yǎng)反硝化污泥的重量為所述反應(yīng)池中污泥總重量的8～12％。
第三方面，本發(fā)明提供了上述的裝置在低氨氮廢水短程硝化-厭氧氨氧化處理中的用途。
（發(fā)明人：景方圓;陳亞松;李翀;王殿常;曹光榮;萬新宇;柳蒙蒙;呂婉琳）
