多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置，设有反应池，池内装有微生物聚集体，安装有垂直推杆滗水装置、固定式填料、曝气器、pH值在线检测仪、溶解氧在线检测仪、氨氮在线检测仪、硝态氮在线检测仪；反应池连接有进水管道、排水管道、排泥管道、空气管道、溢流管道、进水泵、鼓风机和电动阀门；还设有在线气体流量计、pH值在线检测仪、溶解氧在线检测仪、氨氮在线检测仪、硝态氮在线检测仪和信号连接的PLC控制器。本实用新型适用于中高浓度氨氮污水脱氮处理，结构简单，自动化程度高，脱氮效果好，运行成本低。
【专利说明】多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于生化法污水处理【技术领域】，具体是一种以厌氧氨氧化技术为核心处理中高浓度氨氮废水的装置。本装置适用于处理城市污水处理厂消化污泥脱水液等高氨氮、低碳氮比的废水。
【背景技术】
[0002]氮素污染是当前水体富营养化现象频发的重要原因之一，同时也是污水处理与再生回用的关键症结，如何经济高效的去除污水中的氮素污染物已成为国内外专家学者与相关政府部门的研究热点，我国2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中要求所有排污单位出水水质为氨氮小于5mg/L，总氮小于15mg/L。“十二五”国民经济和社会发展规划纲要中，明确提出氨氮总量减排10%的目标。根据新增的约束性指标，如何实现氨氮减排的目标还需在实践中探索。
[0003]目前应用最多的污水脱氮工艺为硝化反硝化工艺，该工艺先通过硝化菌将污水中的氨氮氧化成硝态氮，再通过反硝化菌利用有机物将硝态氮还原为氮气。传统的污水脱氮工艺操作复杂、运行费用高、并产生大量反硝化污泥，针对以上问题，研究人员开发出了多种新型脱氮工艺，如短程硝化反硝化工艺、同步硝化反硝化工艺、反硝化除磷工艺、厌氧氨氧化工艺等，其中厌氧氨氧化工艺是目前公认的最经济高效的污水脱氮工艺，其核心是通过厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体将氨氮直接氧化为氮气，大大缩短了传统硝化反硝化工艺的反应流程，厌氧氨氧化工艺与传统脱氮工艺相比具有明显的优势:厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体，脱氮过程中不需要有机碳源；硝化过程只需将1/2的氨氮氧化至亚硝酸盐，约节省曝气能耗50% ;厌氧氨氧化菌为化能自养菌，在脱氮过程中污泥产量仅为传统硝化反硝化污泥产量的10%左右，大大节省后续污泥处置费用；另外，厌氧氨氧化技术还有脱氮负荷高，减少温室气体排放等有点。厌氧氨氧化技术应用于高氨氮废水处理中，可较大幅度节省运行费用，产生显著的经济效益。同时厌氧氨氧化工艺与传统工艺相比可减少温室气体氧化亚氮的排放，环境效益明显。
[0004]厌氧氨氧化工艺拥有着诸多的技术优势，自上世纪80年代以来一直是国内外专家的研究热点，但如何将厌氧氨氧化技术推广应用一直是世界难题，厌氧氨氧化菌世代生长时间非常长，为11天左右，而且厌氧氨氧化工艺启动初期污泥流失严重，厌氧氨氧化菌富集培养异常困难，世界上第一座厌氧氨氧化工程启动时间为3年，超长的启动周期限制了该技术的快速推广应用，为了缩短厌氧氨氧化工艺的启动时间，需提高反应器对厌氧氨氧化菌的持留能力，使厌氧氨氧化菌得到快速富集，最新的研究结果表明在反应器内形成颗粒污泥或投加新型生物填料可强化厌氧氨氧化菌的持留能力，但目前此技术仍存在一定的技术问题，包括:①厌氧氨氧化菌产气能力较强，因此导致颗粒污泥不易沉降，易随出水流失；②单纯的生物膜工艺厌氧氨氧化菌挂膜时间较长，微生物量较低，反应器处理能力难以提高，且生物膜易脱落，不易储存及新建工程接种。
[0005]综上，目前厌氧氨氧化技术推广应用需要解决的问题包括:如何在反应器内富集高浓度的厌氧氨氧化菌；如何降低反应器内厌氧氨氧化菌的流失风险，提高处理系统的稳定性；如何降低厌氧氨氧化工程接种难度，增强工程的可复制性。因此，需要开发一种新型的利用厌氧氨氧化技术处理高氨氮废水的装置。
实用新型内容
[0006]本实用新型为了解决上述技术问题，提出一种多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置，该装置通过颗粒污泥与生物膜强化了厌氧氨氧化菌在反应池内的滞留能力，使厌氧氨氧化菌得到快速富集，将整个厌氧氨氧化处理系统的启动时间缩短至3-6个月，颗粒污泥较高的生物量浓度进一步增加了厌氧氨氧化菌总量，可获得更高的脱氮效率；而厌氧氨氧化菌生物膜弥补了悬浮污泥与颗粒污泥易流失的弊端，使整个处理系统运行更加稳定；并利用悬浮污泥中氨氧化菌的短程硝化作用，完成亚硝化过程；整个装置充分将悬浮污泥、颗粒污泥与生物膜发的优势有机结合，通过合理的反应器结构和水力流态为不同功能的微生物提供的适宜生长环境，实现装置的快速启动与稳定运行。
[0007]本实用新型的技术方案是:
[0008]多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置，其特征是:整个装置主体为一个间歇运行的反应池，池内装有絮状污泥、颗粒污泥、生物膜形态的微生物聚集体，反应池内安装有垂直推杆滗水装置、固定式填料、曝气器，并设有PH值在线检测仪、溶解氧在线检测仪、氨氮在线检测仪、硝态氮在线检测仪；反应池连有进水管道、排水管道、排泥管道、空气管道、溢流管道；所述固定式填料为直径100mm-200mm的塑料球形填料；所述垂直推杆滗水装置设有垂直升降的排水圆筒，该排水圆筒上端连接有浮渣挡板与排水堰，排水堰上穿有孔径10-20mm的过水空洞；所述进水管道上设置有电动阀门和进水泵，所述排泥管道上设有手动阀门，所述空气管道上设有气体流量计、电动阀门，并连接鼓风机。
[0009]所述空气管道上的气体流量计为在线气体流量计，所述进水泵与鼓风机均设有变频控制器，并设有PLC控制器；所述电动阀门为电动调节蝶阀或菱形阀，并配有PLC控制器；反应池内的pH值在线检测仪、溶解氧在线检测仪、氨氮在线检测仪、硝态氮在线检测仪、在线气体流量计均与PLC控制器进行信号连接。
[0010]与传统的高氨氮污水处理装置相比，本实用新型具有如下优点:
[0011]I)整个脱氮反应在一个反应装置内完成，整个装置结构紧凑、构造简单、自动化程度较高、便于操作。
[0012]2)充分利用氨氧化菌与厌氧氨氧化菌的生态特性，创造适合其生长的微氧环境，利用絮体污泥对溶解氧的利用，利用悬浮活性污泥为氨氧化菌生长提供充足的溶解氧等适宜的生长条件，利用颗粒污泥与固定填料为厌氧氨氧化菌富集提供适宜的环境，避免污泥絮体中过高的溶解氧对厌氧氨氧化菌的抑制作用。
[0013]3)在同一反应器中同时培养厌氧氨氧化颗粒物污泥与生物膜，避免了传统厌氧氨氧化工艺污泥易流失、厌氧氨氧化菌生物总量低等缺陷。
[0014]4) 一体化厌氧氨氧化工艺较传统脱氮工艺可节省约50%的曝气能耗，且多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置维持在一个微氧水平，进一步提高氧的利用效率，使得整个装置的曝气能耗进一步降低。【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型做说明:实施例:参见附图，多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置，整个装置主体为一个间歇运行的反应池1，池内装有絮状污泥、颗粒污泥、生物膜形态的微生物聚集体，反应池内安装有垂直推杆滗水装置4、固定式填料5、曝气器17，并设有pH值在线检测仪6、溶解氧在线检测仪7、氨氮在线检测仪8、硝态氮在线检测仪9 ;反应池连有进水管道2、排水管道18、排泥管道12、空气管道13、溢流管道10 ;所述固定式填料为直径150_的塑料球形填料；所述垂直推杆滗水装置设有垂直升降的排水圆筒20，该排水圆筒上端连接有浮渣挡板与排水堰，排水堰上穿有孔径15mm的过水空洞；所述进水管道上设置有电动阀门3和进水泵19，所述排泥管道上设有手动阀门11，所述空气管道上设有气体流量计14、电动阀门15，并连接鼓风机16。所述空气管道上的气体流量计为在线气体流量计，所述进水泵与鼓风机均设有变频控制器，并设有PLC控制器；所述电动阀门为电动调节蝶阀或菱形阀，并配有PLC控制器；反应池内的pH值在线检测仪、溶解氧在线检测仪、氨氮在线检测仪、硝态氮在线检测仪、在线气体流量计均与PLC控制器进行信号连接。
[0017]多次实验结果表明，本实用新型总氮去除率达到85%以上，氨氮去除负荷达到1.0kg/ (m3 ? d)以上，整个装置的启动时间缩短至3个月，突破了厌氧氨氧化技术实际工程应用的瓶颈。
【权利要求】
1.一种多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置，其特征是:整个装置主体为一个间歇运行的反应池(I)，池内装有絮状污泥、颗粒污泥、生物膜形态的微生物聚集体，反应池内安装有垂直推杆滗水装置(4)、固定式填料(5)、曝气器(17)，并设有pH值在线检测仪(6)、溶解氧在线检测仪(7)、氨氮在线检测仪(8)、硝态氮在线检测仪(9);反应池连有进水管道(2)、排水管道(18)、排泥管道(12)、空气管道(13)、溢流管道(10);所述固定式填料为直径100mm-200mm的塑料球形填料；所述垂直推杆滗水装置设有垂直升降的排水圆筒(20)，该排水圆筒上端连接有浮渣挡板与排水堰，排水堰上穿有孔径10-20mm的过水空洞；所述进水管道上设置有电动阀门(3)和进水泵(19)，所述排泥管道上设有手动阀门(11)，所述空气管道上设有气体流量计(14)、电动阀门(15)，并连接鼓风机(16)。
2.根据权利要求1所述的多形态微生物聚集体自养脱氮一体化装置，其特征是:所述空气管道上的气体流量计为在线气体流量计，所述进水泵与鼓风机均设有变频控制器，并设有PLC控制器；所述电动阀门为电动调节蝶阀或菱形阀，并配有PLC控制器；反应池内的PH值在线检测仪、溶解氧在线检测仪、氨氮在线检测仪、硝态氮在线检测仪、在线气体流量计均与PLC控制器进行信号连接。
【文档编号】C02F101/16GK203486966SQ201320630447
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】韩晓宇, 张树军, 张亮, 甘一萍, 孟春霖, 杨岸明, 陈刚新 申请人:北京北排水务设计研究院有限公司, 北京城市排水集团有限责任公司