超声波在污水处理生物脱氮中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于污水处理生物脱氮技术领域，具体地说，涉及超声波在污水处理生物脱氮中的应用。
【背景技术】
[0002]水体中氮浓度过高会导致某些藻类过度繁殖，引发水体富营养化，恶化水质并破坏水生生态系统，在排放到环境前实现污水脱氮是解决该问题的根本方法之一。传统的生物脱氮工艺包括硝化与反硝化过程，但由于国内市政污水的碳氮比例通常较低，使得传统A2/0等活性污泥生物脱氮工艺常存在有机碳源缺乏的问题，生物脱氮效率较低。
[0003]短程硝化是指在微生物硝化反应的过程中仅让氨氮被氧化成亚硝酸盐而不形成硝酸盐的过程。由短程硝化与反硝化组合形成的短程硝化反硝化工艺不仅可以显著降低生物脱氮过程对有机碳源的需求，因而在废水有机碳源有限的条件下，短程硝化反硝化工艺比传统生物脱氮工艺具有更高的脱氮效率。
[0004]目前现有研究实现短程硝化作用常包括条件控制，如温度、pH、溶解氧浓度、污泥龄等。通过在反应器中实现有利于亚硝化细菌的生长环境，促进亚硝化细菌的生长，并同时利用该环境抑制硝化细菌的生长，阻碍完全硝化过程。然而，利用这些条件控制在反应器中长期稳定实现短程硝化过程却较为困难。
[0005]超声波作为一种可以对微生物产生破坏作用并致其灭活的方法，因其对不同微生物群落的灭活能力不同而具有选择性灭活的特点，通过适宜的超声波条件控制，可实现反应器内亚硝化细菌活性的激发，并抑制硝化细菌的活性，从而，对在生物反应器中实现长期稳定的亚硝化过程提供新的思路和方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种简便可行的实现生物反应器稳定短程硝化过程的方法，以解决通过温度、pH、溶解氧、污泥龄等控制方法中不易操作且不稳定的问题。
[0007]为了实现本发明目的，本发明提供的超声波在污水处理生物脱氮中的应用，其是利用超声波激发短程硝化过程进行污水处理生物脱氮，使生物反应器内亚硝化细菌的活性激发，同时抑制硝化细菌的活性。即，将超声波发生器探头置于活性污泥法污水处理系统的曝气池或串联于污泥回流管内，使生物反应器实现稳定的短程硝化过程。
[0008]方案一是将超声波发生器探头置于活性污泥法污水处理系统的曝气池内，探头布置密度为每l-3m2设置一个探头，探头深度范围为曝气池有效水深的30%-70%。
[0009]方案二是将超声波发生器探头串联在活性污泥法污水处理系统的污泥回流管内，将探头串联布置于污泥回流泵后的管路中，回流污泥流速为0.1-0.8m/s, Im <探头布置的范围间隔彡4m。
[0010]前述的应用，超声波发生器的运行参数需根据实际运行工况与效果在以下范围内调整，超声波频率20-60kHz，单个超声波发生器功率需维持在30-1OOW之间，超声时间在2-4h之间。通过超声波对活性污泥的处理作用，在生物反应器中实现稳定的亚硝酸盐累计，激发短程硝化过程。
[0011]前述的应用，超声波发生器的运行参数需根据实际运行工况与效果在以下范围内调整，超声波频率20-60kHZ，单个超声波发生器功率需维持在30-1OOW之间，连续运行。
[0012]本发明通过超声波激发短程硝化过程，利用超声波对活性污泥微生物具有选择性破坏的特点，一方面保证对硝化细菌的抑制与灭活，另一方面保证对亚硝化细菌活性的激发，以此在生物反应器内实现稳定的短程硝化过程，达到对污水高效脱氮效果。
[0013]本发明方法的显著优点在于:超声波探头安置简便，可稳定的实现生物反应器短程硝化过程。
[0014]本发明利用超声波对微生物的筛选特性，实现了反应器内亚硝化细菌活性的激发，同时抑制了硝化细菌的活性，操作方便，效果稳定，在污水处理生物脱氮技术中有着非常广阔的应用前景。
【附图说明】
[0015]图1为本发明装置的第一种示例性实施例的示意图；其中，1:进水，2:出水；3:活性污泥法污水处理装置；4:曝气部件；5:曝气管；6:超声波发生器；7:超声波换能器；8:变幅杆；9:超声波探头。
[0016]图2为本发明装置的第二种示例性实施例的示意图；其中，1:进水，2:出水；3:活性污泥法污水处理装置；4:曝气部件；5:曝气管；6:超声波发生器；7:管道式超声波装置；8:污泥回流管路。
【具体实施方式】
[0017]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
[0018]实施例利用超声波激发短程硝化过程进行污水高效脱氮的方法
[0019]在本实施例中，将超声波发生器的超声波探头置于活性污泥法污水处理系统(活性污泥法污水处理装置)上，根据污泥性质特点，将超声波频率控制在20-60kHz，超声功率控制在30-100W，超声时间控制在2-4h。
[0020]图1为本发明装置的第一种示例性实施例的示意图。根据污水处理装置的尺寸，将超声波探头合理分布在装置内，并将超声波探头插入生物反应器的固液分界面以下。
[0021]图1中的反应器包括进水1、出水2、活性污泥法污水处理装置3、曝气部件4、曝气管5、超声波发生器6、超声波换能器7、变幅杆8、超声波探头9。
[0022]图2为本发明装置的第二种示例性实施例的示意图。将超声波装置安装在剩余污泥回流管道，在剩余污泥回流的过程中施加超声波。
[0023]图2中的反应器包括进水1、出水2、活性污泥法污水处理装置3、曝气部件4、曝气管5、超声波发生器6、管道式超声波装置7、污泥回流管路8。
[0024]在图1或图2示例的超声波作用下，调节超声波条件，选取合适的超声波频率、功率和辐射时间；并根据实际运行工况，如出水水质变化、污泥特性等，进行反应器参数的调難
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[0025]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.超声波在污水处理生物脱氮中的应用，其特征在于，利用超声波激发短程硝化过程进行污水处理生物脱氮，使生物反应器内亚硝化细菌的活性激发，同时抑制硝化细菌的活性。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将超声波发生器探头置于活性污泥法污水处理系统的曝气池或串联于污泥回流管内，使生物反应器实现稳定的短程硝化过程。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，将超声波发生器探头置于活性污泥法污水处理系统的曝气池内，探头布置密度为每l-3m2设置一个探头，探头深度范围为曝气池有效水深的30%-70%。
4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，将超声波发生器探头串联在活性污泥法污水处理系统的污泥回流管内，将探头串联布置于污泥回流泵后的管路中，回流污泥流速为0.1-0.8m/s, Im彡探头布置的范围间隔彡4m。
5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，超声波频率为20-60kHz，单个超声波发生器功率维持在30-100W。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，超声时间2-4h。
【专利摘要】本发明涉及超声波在污水处理生物脱氮中的应用，即利用超声波激发短程硝化过程进行污水高效脱氮。短程硝化是在微生物硝化反应的过程中仅让氨氮被氧化成亚硝酸盐而不形成硝酸盐的过程。分别通过将超声波发生器探头置于活性污泥法污水处理系统曝气池或串联于污泥回流管内，使生物反应器实现稳定的短程硝化过程。本发明利用超声波对微生物的筛选特性，实现了反应器内亚硝化细菌活性的激发并同时抑制了硝化细菌的活性，操作方便，效果稳定，在污水处理生物脱氮技术中有着非常广阔的应用前景。
【IPC分类】C02F3-34, C02F3-12
【公开号】CN104743657
【申请号】CN201310741120
【发明人】汪诚文, 郑敏, 谢淘, 宋楚雯
【申请人】清华大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月26日