專利名稱：復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置及運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生化法污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種利用生物膜全程自養(yǎng)脫氮技術(shù)處理高氨氮廢水的裝置和方法。該裝置以固定填料為載體富集厭氧氨氧化菌，通過氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的有機協(xié)同，實現(xiàn)經(jīng)濟高效地脫氮。該工藝適用于城市污水處理廠高氨氮消化污泥脫水液處理，也適用于高氨氮、低碳氮比的工業(yè)廢水處理。
背景技術(shù)：
氮污染物的去除已經(jīng)成為污水處理和再生回用的關(guān)鍵問題。我國2002年頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中要求所有排污單位出水水質(zhì)為氨氮小于5mg/L，總氮小于15mg/L?！笆濉眹窠?jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃綱要中，明確提出氨氮總量減排10%的目標(biāo)。作為新增的約束性指標(biāo)，氨氮減排的制度和措施都需在實踐中探索。 傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)一般采用硝化-反硝化工藝，通過硝化菌將氨氮氧化成硝態(tài)氮，然后反硝化菌利用有機物將硝態(tài)氮還原成氮氣。傳統(tǒng)脫氮工藝操作復(fù)雜，運行成本較高。針對傳統(tǒng)脫氮工藝中存在的問題，科研人員研發(fā)出多種新型的生物脫氮工藝，包括受到廣泛重視的厭氧氨氧化技術(shù)。該技術(shù)利用厭氧氨氧化菌的特殊代謝途徑完成脫氮。這種細菌可利用亞硝酸鹽作為電子供體直接將氨氮氧化成氮氣。厭氧氨氧化技術(shù)與傳統(tǒng)脫氮工藝相比具有明顯的優(yōu)勢厭氧氨氧化菌是化能自養(yǎng)菌，以無機碳作為碳源，因此脫氮過程中無需有機碳源；硝化過程只需將50%的氨氮氧化至亞硝酸鹽，需氧量和供氧能耗大幅下降；厭氧氨氧化的脫氮效率和去除負荷較高，同時剩余污泥產(chǎn)量少。厭氧氨氧化技術(shù)應(yīng)用于高氨氮廢水處理中，可節(jié)省運行費用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。同時厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)工藝相比可減少溫室氣體氧化亞氮的排放，環(huán)境效益明顯。厭氧氨氧化工藝是可持續(xù)發(fā)展的生物脫氮技術(shù)，有著廣泛和良好的前景。但是厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)菌，細胞產(chǎn)率低，不容易在短時間內(nèi)富集。目前報道的厭氧氨氧化菌倍增時間通常要10天，甚至更長。另外反應(yīng)器初期的時候污泥容易流失，導(dǎo)致厭氧氨氧化菌順利富集更加困難。目前直接從城市污水處理廠污泥進行富集培養(yǎng)，厭氧氨氧化工程的成功啟動需要2年甚至更長的時間。為縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時間，需要強化反應(yīng)器的污泥持留能力，以促進厭氧氨氧菌的快速富集。采用新型的生物膜技術(shù)可強化污泥持留和富集的能力。試驗證明通過在系統(tǒng)內(nèi)投加填料如PE海綿填料，PEG聚乙二醇填料等可一定程度上縮短厭氧氨氧化工藝的啟動時間。但是目前的厭氧氨氧化生物膜工藝仍存在某些技術(shù)問題，影響厭氧氨氧化工藝的啟動和穩(wěn)定運行，包括①需要較大的曝氣量維持填料的懸浮或流化狀態(tài)，從而實現(xiàn)良好的傳質(zhì)。曝氣量增加的情況下難以維持降低的溶解氧，而高溶解氧對厭氧氨氧化菌有一定的抑制作用。②生物膜系統(tǒng)一般處于完全混合的狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)的氨氮濃度較低，缺乏維持穩(wěn)定短程硝化的有利條件；該情況下亞硝酸氧化菌會逐漸富集，從而使得出水中的硝態(tài)氮濃度增加，降低系統(tǒng)的總氮去除率。綜上，目前處理高氨氮廢水的推廣應(yīng)用需要解決的問題包括如何在反應(yīng)器內(nèi)有效的持留并富集厭氧氨氧化菌；如何協(xié)調(diào)反應(yīng)器不同菌種的相互比例從而提高反應(yīng)運行的穩(wěn)定性；如何降低系統(tǒng)運行維護的復(fù)雜程度。因此，需要提出一種新型的利用厭氧氨氧化工藝處理高氨氮廢水的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提出一種復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置及運用方法，應(yīng)用厭氧氨氧化復(fù)合生物膜工藝處理高氨氮廢水，該裝置應(yīng)用新型填料和懸浮活性污泥有效的持留富集厭氧氨氧化菌，提高曝氣池中對污泥的持留能力，增加曝氣池中的微生物的濃度。該種反應(yīng)器在懸浮污泥和生物膜上形成不同的優(yōu)勢菌屬，從而將活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點有機的結(jié)合起來，可顯著提高系統(tǒng)的處理能力和運行穩(wěn)定性。并通過合理的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和水力流態(tài)為不同功能的微生物提供的適宜生長環(huán)境，實現(xiàn)厭氧氨氧化工藝的快速啟動，并提聞系統(tǒng)的脫氣效率以及工藝的穩(wěn)定性。本發(fā)明的技術(shù)方案是
復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置，其特征是設(shè)有依序連通的用以儲存高氨氮濃度的消化污泥脫水液的進水水箱(I)、缺氧反應(yīng)器(3)、第一好氧反應(yīng)器(4)、第二好氧反應(yīng)器
(5)、第三好氧反應(yīng)器￠)、第四好氧反應(yīng)器(7)和沉淀池(8);所述進水水箱的進水口與污水處理裝置的消化污泥脫水液連通，進水水箱的出水口通過進水泵(2)與缺氧反應(yīng)器(3)的進水口連通；所述沉淀池(8)設(shè)有排泥管和閥門(9)，該排泥管并通過污泥回流泵(10)經(jīng)污泥回流管路與缺氧反應(yīng)器(3)連通；缺氧反應(yīng)器(3)內(nèi)設(shè)有攪拌器(11);所述第一、二、三、四好氧反應(yīng)器中設(shè)有邊長為O. 5-1. 5cm的正立方體形固定填料(15)，該四個好氧反應(yīng)器底部均設(shè)有與空氣壓縮機(12)連通的曝氣頭，每個好氧反應(yīng)器的曝氣頭與空氣壓縮機之間的曝氣管路上設(shè)有氣體流量計(14)，好氧反應(yīng)器中均設(shè)有溶解氧監(jiān)測儀(13);所述沉淀池上部設(shè)有清水溢流口(81)。本發(fā)明進一步完善和實施的補充方案是所述曝氣管路上的氣體流量計為在線氣體流量計，所述好氧反應(yīng)器的溶解氧監(jiān)測儀為在線溶解氧監(jiān)測儀，在所述缺氧反應(yīng)器中和沉淀池的清水溢流口處設(shè)有在線氨氮濃度監(jiān)測儀；所述缺氧反應(yīng)器的進水泵和攪拌器電機、好氧反應(yīng)器的空氣壓縮機、污泥回流泵均設(shè)有可控變頻器，并設(shè)有PLC控制器，該PLC控制器與所述在線溶解氧監(jiān)測儀和在線氨氮濃度監(jiān)測儀、在線氣體流量計進行信號連接，并與所述進水泵和空氣壓縮機、污泥回流泵、攪拌器電機進行控制連接。上述復(fù)合生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置的運行方法，其特征是包括以下步驟I)接種污泥培養(yǎng)，進行活性污泥適應(yīng)期將污水處理廠排放的高氨氮濃度的消化污泥脫水液通入進水水箱，開啟進水泵，使進水水箱中的脫水液進入缺氧反應(yīng)器，并從污水處理廠回流污泥管道中取活性污泥混合液注入到缺氧反應(yīng)器中，并使缺氧反應(yīng)器中污泥濃度達到3000-5000mg/L ;打開好氧反應(yīng)器，啟動好氧反應(yīng)器的曝氣系統(tǒng)，氨氮的硝化反應(yīng)開始進行，污泥脫水液中的氨氮開始去除；當(dāng)整個裝置的氨氮去除負荷到達污水處理廠設(shè)計負荷，即O. lkg/(m3 · d)時，此時既可確認活性污泥適應(yīng)期結(jié)束，進行下一步驟；2)啟動短程硝化反應(yīng)保持開啟進水泵，從進水水箱中連續(xù)進水到缺氧反應(yīng)器，保持缺氧反應(yīng)池中的污泥脫水液的氨氮濃度低于350-450mg/L，如進水氨氮濃度高于該標(biāo)準(zhǔn)，可通過引入城市污水進行稀釋；保持開啟曝氣系統(tǒng)，調(diào)整曝氣管路的閥門控制好氧反應(yīng)區(qū)的溶解氧濃度在I. Omg/L ;調(diào)整污泥回流泵的流量，使得缺氧反應(yīng)器中的氨氮濃度不低于100mg/L ;通過控制曝氣和攪拌的強度，保證懸浮污泥在缺氧、好氧反應(yīng)區(qū)充分混合，不出現(xiàn)短流和死區(qū)；調(diào)整缺氧反應(yīng)區(qū)的進水水量，控制各反應(yīng)器中水力停留時間為24h，監(jiān)測沉淀池清水溢流口出水中的氨氮濃度，當(dāng)出水濃度低于50mg/L時,提高缺氧反應(yīng)池的進水量，并調(diào)整曝氣系統(tǒng)曝氣強度和調(diào)整攪拌器的攪拌強度，以保證各反應(yīng)器中泥水充分混合；同時通過在線溶解氧檢測系統(tǒng)和相應(yīng)的曝氣管路空氣流量的控制，保持溶解氧的基本穩(wěn)定為O. 8-1. 2mg/L ;每日定時從反應(yīng)區(qū)排出混合污泥，保持污泥泥齡在5-7天；在上述條件下運行，測定進沉淀池清水溢流口出水中的氨氮、亞硝和硝酸鹽濃度；當(dāng)反應(yīng)器的氨氮去除負荷達到> O. 5kg/(m3d)，并且出水中亞硝酸鹽占總氮的比例超過85%時，確定短程硝化啟動結(jié)束進入下一步；
3)啟動厭氧氨氧化過程短程硝化順利啟動后，在好氧反應(yīng)器內(nèi)安裝的固定填料為厭氧氨氧化菌的生長提供了附著載體，此時通過調(diào)整曝氣管路的閥門，將第一好氧反應(yīng)器的溶解氧濃度維持在I. Omg/L，其余的好氧反應(yīng)器溶解氧濃度降低為O. 5mg/L，并監(jiān)測好氧反應(yīng)器中的溶解氧濃度，避免出現(xiàn)過曝氣或充氧不足的現(xiàn)象；定期監(jiān)測沉淀池出水中的亞硝酸鹽濃度和硝酸鹽濃度，調(diào)整每日剩余污泥排放的量在系統(tǒng)污泥總量的10% -15% ；在連續(xù)運行過程中通過增加調(diào)節(jié)儲水池，避免進水水質(zhì)和水量大范圍的波動，以防止系統(tǒng)處理效果的下降和污泥的流失；在上述條件下運行，當(dāng)反應(yīng)器的氨氮去除負荷達到I. Okg/(m3 · d)，同時總氮去除率超過75%時，確定厭氧氨氧化過程啟動結(jié)束，進入下一步；4)短程硝化-厭氧氨氧化平穩(wěn)運行期厭氧氨氧化過程成功啟動后，系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束，進入到正常運行期。本發(fā)明的運行工藝原理將進水、回流污泥和反應(yīng)器內(nèi)的懸浮活性污泥均勻混合。缺氧反應(yīng)器中的懸浮活性污泥中以反硝化菌為主。反硝化菌利用進水中的有機碳源將回流污泥中攜帶的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣，起到同時脫氮和去除有機物的作用。缺氧反應(yīng)器的出水混合液直接進入到好氧反應(yīng)器?？諝鈮嚎s機為好氧反應(yīng)器曝氣。好氧反應(yīng)器的溶解氧通過溶解氧監(jiān)測儀監(jiān)測，通過調(diào)節(jié)曝氣管路上轉(zhuǎn)子流量計維持溶解氧在I. Omg/L。好氧反應(yīng)器內(nèi)包括懸浮的活性污泥和固定填料上生長的生物膜；其中懸浮活性污泥主要完成氧化剩余的有機物的功能，為后續(xù)的好氧反應(yīng)器中自養(yǎng)菌的生長提供有力的條件；固定填料上附著生長世代時間較長的氨氧化菌，氨氧化菌利用氧氣將水中的部分氨氮為亞硝酸鹽。好氧反應(yīng)器、好氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器依次連接，反應(yīng)器內(nèi)均通過空氣壓縮機進行曝氣，并安裝有固定填料。后三個好氧反應(yīng)器的監(jiān)測，通過調(diào)節(jié)曝氣管路的轉(zhuǎn)子流量計維持溶解氧在0. 5mg/L。通過維持低溶解氧，為固定填料上順利富集厭氧氨氧化菌創(chuàng)造有利條件。系統(tǒng)內(nèi)的氨氮在懸浮污泥中的氨氧化菌作用下氧化成亞硝酸鹽，固定填料富集的厭氧氨氧化菌利用剩余的氨氮將亞硝酸鹽還原成氮氣，從而實現(xiàn)脫氮的效果。好氧反應(yīng)器的泥水混合物進入到沉淀池進行泥水分離。上清液作為最終出水外排，污泥沉淀在底部的污泥斗，經(jīng)污泥回流泵提升至缺氧反應(yīng)器。部分沉淀污泥作為剩余污泥經(jīng)污泥排放控制閥排出。與傳統(tǒng)的高氨氮污水處理工藝和常規(guī)的厭氧氨氧化脫氮處理工藝等現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
I)本發(fā)明通過復(fù)合生物膜技術(shù)為不同的功能菌屬提供適宜的生長條件。利用懸浮活性污泥為氨氧化菌生長提供充足的溶解氧等適宜的生長條件，利用固定填料為厭氧氨氧化菌富集提供適宜的環(huán)境，避免污泥絮體中過高的溶解氧對厭氧氨氧化菌的抑制作用。2)本發(fā)明的推流式設(shè)計有利于短程硝化的實現(xiàn)和穩(wěn)定。和完全混合式的反應(yīng)器不同，該發(fā)明屬于推流式設(shè)計，可以提供較大的氨氮濃度梯度，增加了傳質(zhì)推動力和對亞硝酸氧化菌的選擇性抑制作用。從而有利于短程硝化的快速實現(xiàn)和穩(wěn)定維持。3)本發(fā)明的運行能耗降低。采用固定填料的生物膜和懸浮污泥相結(jié)合的技術(shù)，曝氣系統(tǒng)只需實現(xiàn)懸浮污泥的有效混合即可，不需要額外的能耗實現(xiàn)填料的懸浮和混合。這有效的降低了運行能耗，同時也有利于低溶解氧的控制和維持。


圖I為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖I中1——進水水箱；2——進水泵；3——缺氧反應(yīng)器；4——第一好氧反應(yīng)器；5—第二好氧反應(yīng)器；6—第三好氧反應(yīng)器；7—第四好氧反應(yīng)器；8—沉淀池；9—控制閥；10—污泥回流泵；11—攪拌器；12—空氣壓縮機；13—溶解氧監(jiān)測儀；14——氣體流量計；15——固定填料；81——清水溢流口。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明做進一步的說明如圖I所示，復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置，設(shè)有依序連通的用以儲存高氨氮濃度的消化污泥脫水液的進水水箱I、缺氧反應(yīng)器3、第一好氧反應(yīng)器4、第二好氧反應(yīng)器5、第三好氧反應(yīng)器6、第四好氧反應(yīng)器7和沉淀池8 ;所述進水水箱的進水口與污水處理裝置的消化污泥脫水液連通，進水水箱的出水口通過進水泵2與缺氧反應(yīng)器3的進水口連通；所述沉淀池8設(shè)有排泥管和閥門9，該排泥管并通過污泥回流泵10經(jīng)污泥回流管路與缺氧反應(yīng)器3連通；缺氧反應(yīng)器3內(nèi)設(shè)有攪拌器11 ;所述第一、二、三、四好氧反應(yīng)器中設(shè)有邊長為O. 5-1. 5cm的正立方體形固定填料15，該四個好氧反應(yīng)器底部均設(shè)有與空氣壓縮機12連通的曝氣頭，每個好氧反應(yīng)器的曝氣頭與空氣壓縮機之間的曝氣管路上設(shè)有氣體流量計14，好氧反應(yīng)器中均設(shè)有溶解氧監(jiān)測儀13 ;所述沉淀池上部設(shè)有清水溢流口 81。所述曝氣管路上的氣體流量計為在線氣體流量計，所述好氧反應(yīng)器的溶解氧監(jiān)測儀為在線溶解氧監(jiān)測儀，在所述缺氧反應(yīng)器中和沉淀池的清水溢流口處設(shè)有在線氨氮濃度監(jiān)測儀；所述缺氧反應(yīng)器的進水泵和攪拌器電機、好氧反應(yīng)器的空氣壓縮機、污泥回流泵均設(shè)有可控變頻器，并設(shè)有PLC控制器，該PLC控制器與所述在線溶解氧監(jiān)測儀和在線氨氮濃度監(jiān)測儀、在線氣體流量計進行信號連接，并與所述進水泵和空氣壓縮機、污泥回流泵、攪拌器電機進行控制連接。復(fù)合生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置的運行方法，包括以下步驟I)接種污泥培養(yǎng)，進行活性污泥適應(yīng)期將污水處理廠排放的高氨氮濃度的消化污泥脫水液通入進水水箱，開啟進水泵，使進水水箱中的脫水液進入缺氧反應(yīng)器，并從污水處理廠回流污泥管道中取活性污泥混合液注入到缺氧反應(yīng)器中，并使缺氧反應(yīng)器中污泥濃度達到3000-5000mg/L ;打開好氧反應(yīng)器，啟動好氧反應(yīng)器的曝氣系統(tǒng)，氨氮的硝化反應(yīng)開，污泥脫水液中的氨氮開始去除；運行30天后，整個裝置的氨氮去除負荷到達污水處理廠設(shè)計負荷，即O. lkg/m3，d，此時確認活性污泥適應(yīng)期結(jié)束，進行下一步驟；2)啟動短程硝化反應(yīng)保持開啟進水泵，從進水水箱中連續(xù)進水到缺氧反應(yīng)器，保持缺氧反應(yīng)池中的污泥脫水液的氨氮濃度低于350-450mg/L，如進水氨氮濃度高于該標(biāo)準(zhǔn)，可通過引入城市污水進行稀釋；保持開啟曝氣系統(tǒng)，調(diào)整曝氣管路的閥門控制好氧反應(yīng)區(qū)的溶解氧濃度在I. Omg/L ;調(diào)整污泥回流泵的流量，使得缺氧反應(yīng)器中的氨氮濃度不低于100mg/L ;通過控制曝氣和攪拌的強度，保證懸浮污泥在缺氧、好氧反應(yīng)區(qū)充分混合，不出現(xiàn)短流和死區(qū)；調(diào)整缺氧反應(yīng)區(qū)的進水水量，控制各反應(yīng)器中水力停留時間為24h，監(jiān)測沉淀池清水溢流口出水中的氨氮濃度，運行30天后，出水濃度為46mg/L時,提高缺氧反應(yīng)池的進水量，并調(diào)整曝氣系統(tǒng)曝氣強度和調(diào)整攪拌器的攪拌強度，以保證在各反應(yīng)器中泥水充分混合；同時通過在線溶解氧檢測系統(tǒng)和相應(yīng)的曝氣管路空氣流量的控制，保持溶解氧的基本恒定為I. Omg/L ;每日定時從反應(yīng)區(qū)排出混合污泥，保持污泥泥齡在6天；在上述條件下運行，測定進沉淀池清水溢流口出水中的氨氮、亞硝和硝酸鹽濃度；運行30天后， 反應(yīng)器的氨氮去除負荷達到O. 5kg/(m3d)，并且出水中亞硝酸鹽占總氮的比例達到了 86%時，確定短程硝化啟動結(jié)束進入下一步；3)啟動厭氧氨氧化過程短程硝化順利啟動后，在好氧反應(yīng)器內(nèi)安裝的固定填料為厭氧氨氧化菌的生長提供了附著載體，此時通過調(diào)整曝氣管路的閥門，將第一好氧反應(yīng)器的溶解氧濃度維持在I. Omg/L，其余的好氧反應(yīng)器溶解氧濃度降低為0. 5mg/L，并監(jiān)測好氧反應(yīng)器中的溶解氧濃度，避免出現(xiàn)過曝氣或充氧不足的現(xiàn)象；定期監(jiān)測沉淀池出水中的亞硝酸鹽濃度和硝酸鹽濃度，調(diào)整每日剩余污泥排放的量在系統(tǒng)污泥總量的10% -15%;在連續(xù)運行過程中通過增加了一個調(diào)節(jié)儲水池進行蓄水和放水，避免了進水水質(zhì)和水量大范圍的波動，防止了系統(tǒng)處理效果的下降和污泥的流失；在上述條件下運行，運行20天后，反應(yīng)器的氨氮去除負荷達到I. Okg/(m3d)，同時總氮去除率達到了 76%，確定厭氧氨氧化過程啟動結(jié)束，進入下一步；4)短程硝化-厭氧氨氧化平穩(wěn)運行期厭氧氨氧化過程成功啟動后，系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束，進入到正常運行期。本實施例的復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮裝置在某大型污水處理廠中設(shè)置，與原有污水處理裝置的污泥脫水間污泥脫水液排放管道連接；有效容積為10m3，使用的進水為高氨氮污泥脫水液，進水氨氮濃度410 450mg/L，總氮450 480mg/L，COD = 200 240mg/L，pH=7. 4 8. 2 ;使用前貯存在進水水箱。運行到第4)步，正常運行3個月，試驗結(jié)果表明四個好氧反應(yīng)器的溫度為22 28°C，進水總氮濃度為450 480mg/L，水力停留時間20h，懸浮污泥平均固體停留時間8天，穩(wěn)定運行階段系統(tǒng)內(nèi)的固定填料呈現(xiàn)典型的棕紅色，經(jīng)分子生物學(xué)鑒定證明厭氧氨氧化菌得到有效的富集；該實施例的裝置與工藝與傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝相比，在不投加外碳源的情況下，總氮去除率提高到70%，總氮去除負荷達到0. 5kg/(m3 · d)。而且厭氧氨氧化工藝的啟動縮短至6個月，有利于該工藝在實際工程中的推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置，其特征是設(shè)有依序連通的用以儲存高氨氮濃度的消化污泥脫水液的進水水箱(I)、缺氧反應(yīng)器(3)、第一好氧反應(yīng)器(4)、第二好氧反應(yīng)器(5)、第三好氧反應(yīng)器￠)、第四好氧反應(yīng)器(7)和沉淀池(8);所述進水水箱的進水口與污水處理廠的消化污泥脫水液連通，進水水箱的出水口通過進水泵(2)與缺氧反應(yīng)器(3)的進水口連通；所述沉淀池(8)設(shè)有排泥管和閥門(9)，該排泥管并通過污泥回流泵(10)經(jīng)污泥回流管路與缺氧反應(yīng)器(3)連通；缺氧反應(yīng)器(3)內(nèi)設(shè)有攪拌器(11);所述第一、二、三、四好氧反應(yīng)器中設(shè)有邊長為O. 5-1. 5cm的正立方體形固定填料(15)，該四個好氧反應(yīng)器底部均設(shè)有與空氣壓縮機(12)連通的曝氣頭，每個好氧反應(yīng)器的曝氣頭與空氣壓縮機之間的曝氣管路上設(shè)有氣體流量計(14)，好氧反應(yīng)器中均設(shè)有溶解氧監(jiān)測儀(13);所述沉淀池上部設(shè)有清水溢流口(81)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置，其特征是所述曝氣管路上的氣體流量計為在線氣體流量計，所述好氧反應(yīng)器的溶解氧監(jiān)測儀為在線溶解氧監(jiān)測儀，在所述缺氧反應(yīng)器中和沉淀池的清水溢流口處設(shè)有在線氨氮濃度監(jiān)測儀；所述缺氧反應(yīng)器的進水泵和攪拌器電機、好氧反應(yīng)器的空氣壓縮機、污泥回流泵均設(shè)有可控變頻器，并設(shè)有PLC控制器，該PLC控制器與所述在線溶解氧監(jiān)測儀和在線氨氮濃度監(jiān)測儀、在線氣體流量計進行信號連接，并與所述進水泵和空氣壓縮機、污泥回流泵、攪拌器電機進行控制連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置的運行方法，其特征是包括以下步驟 1)接種污泥培養(yǎng)，進行活性污泥適應(yīng)期將污水處理廠排放的高氨氮濃度的消化污泥脫水液通入進水水箱，開啟進水泵，使進水水箱中的脫水液進入缺氧反應(yīng)器，并從污水處理廠回流污泥管道中取活性污泥混合液注入到缺氧反應(yīng)器中，并使缺氧反應(yīng)器中污泥濃度達到3000-5000mg/L ;打開好氧反應(yīng)器，啟動好氧反應(yīng)器的曝氣系統(tǒng)，氨氮的硝化反應(yīng)開始進行，污泥脫水液中的氨氮開始去除；當(dāng)整個裝置的氨氮去除負荷到達污水處理廠設(shè)計負荷，即O. lkg/(m3 · d)時，此時既可確認活性污泥適應(yīng)期結(jié)束，進行下一步驟； 2)啟動短程硝化反應(yīng)保持開啟進水泵，從進水水箱中連續(xù)進水到缺氧反應(yīng)器，保持缺氧反應(yīng)池中的污泥脫水液的氨氮濃度低于350-450mg/L，如進水氨氮濃度高于該標(biāo)準(zhǔn)，可通過引入城市污水進行稀釋；保持開啟曝氣系統(tǒng)，調(diào)整曝氣管路的閥門控制好氧反應(yīng)區(qū)的溶解氧濃度在I. Omg/L ;調(diào)整污泥回流泵的流量，使得缺氧反應(yīng)器中的氨氮濃度不低于100mg/L ;通過控制曝氣和攪拌的強度，保證懸浮污泥在缺氧、好氧反應(yīng)區(qū)充分混合，不出現(xiàn)短流和死區(qū)；調(diào)整缺氧反應(yīng)區(qū)的進水水量，控制各反應(yīng)器中水力停留時間為24h，監(jiān)測沉淀池清水溢流口出水中的氨氮濃度，當(dāng)出水濃度低于50mg/L時,提高缺氧反應(yīng)池的進水量，并調(diào)整曝氣系統(tǒng)曝氣強度和調(diào)整攪拌器的攪拌強度，以保證各反應(yīng)器中泥水充分混合；同時通過在線溶解氧檢測系統(tǒng)和相應(yīng)的曝氣管路空氣流量的控制，保持溶解氧的基本穩(wěn)定為O.8-1. 2mg/L ;每日定時從反應(yīng)區(qū)排出混合污泥，保持污泥泥齡在5-7天；在上述條件下運行，測定進沉淀池清水溢流口出水中的氨氮、亞硝和硝酸鹽濃度；當(dāng)反應(yīng)器的氨氮去除負荷達到彡O. 5kg/(m3d)，并且出水中亞硝酸鹽占總氮的比例超過85%時，確定短程硝化啟動結(jié)束進入下一步； 3)啟動厭氧氨氧化過程短程硝化順利啟動后，在好氧反應(yīng)器內(nèi)安裝的固定填料為厭氧氨氧化菌的生長提供了附著載體，此時通過調(diào)整曝氣管路的閥門，將第一好氧反應(yīng)器的溶解氧濃度維持在I. Omg/L，其余的好氧反應(yīng)器溶解氧濃度降低為O. 5mg/L，并監(jiān)測好氧反應(yīng)器中的溶解氧濃度，避免出現(xiàn)過曝氣或充氧不足的現(xiàn)象；定期監(jiān)測沉淀池出水中的亞硝酸鹽濃度和硝酸鹽濃度，調(diào)整每日剩余污泥排放的量在系統(tǒng)污泥總量的10% -15%;在連續(xù)運行過程中通過增加調(diào)節(jié)儲水池，避免進水水質(zhì)和水量大范圍的波動，以防止系統(tǒng)處理效果的下降和污泥的流失；在上述條件下運行，當(dāng)反應(yīng)器的氨氮去除負荷達到I. Okg/(m3 -d)，同時總氮去除率超過75%時，確定厭氧氨氧化過程啟動結(jié)束，進入下一步；4)短程硝化-厭氧氨氧化平穩(wěn)運行期厭氧氨氧化過程成功啟動后，系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束，進入到正常運行期。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合式生物膜自養(yǎng)脫氮的裝置及運行方法，設(shè)有依序連通的進水水箱、缺氧反應(yīng)器、第一、第二、第三、第四好氧反應(yīng)器和沉淀池；進水水箱進水連通城市污水處理廠的消化污泥脫水液，出水連通缺氧反應(yīng)器；沉淀池底部設(shè)有排泥管和閥門，經(jīng)污泥回流泵與缺氧反應(yīng)器連通；缺氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌器；第一、二、三、四好氧反應(yīng)器中設(shè)有固定填料和與空氣壓縮機連通的曝氣頭；沉淀池設(shè)有清水溢流口。運行方法1)接種污泥培養(yǎng)，進行活性污泥適應(yīng)期；2)啟動短程硝化反應(yīng)；3)啟動厭氧氨氧化過程；4)短程硝化-厭氧氨氧化平穩(wěn)運行期。本發(fā)明適用于污水處理中高氨氮污泥脫水液的脫氮，結(jié)構(gòu)完善，操作簡單，脫氮效果好，能耗低。
文檔編號C02F9/14GK102964035SQ20121051769
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者蔣勇, 張樹軍, 甘一萍, 常江, 張亮, 孟春霖, 韓曉宇 申請人:北京城市排水集團有限責(zé)任公司