反硝化去除N₂O的装置和方法

反硝化去除N₂O的装置和方法
【专利摘要】反硝化去除N2O的装置和方法，属于污水处理与环境保护领域。装置包括：城市污水原水箱、反硝化SBR、磁力搅拌器、N2O微电极、N2O在线监测系统、城市污水出水箱。方法是城市污水进入到反硝化SBR，同时往反硝化SBR中加入N2O溶液，以N2O作为反硝化的电子受体进行缺氧搅拌2～4h。沉淀30～45min后排水，排水进入出水箱。反硝化SBR需要按时排泥，使反应器污泥浓度维持在2500～4000mg/L，SRT为16d。实现污水中COD以及外加N2O的去除。本发明开辟了一种经济、简单、高效的N2O去除方式，同时去除了污水中的COD，以N2O代替传统反硝化的电子受体，无需曝气获得电子受体，节省了能耗。
【专利说明】
反硝化去除N2〇的装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及反硝化去除N20的装置和方法，属于污水处理与环境保护技术领域。【背景技术】
[0002]氧化亚氮(N20)是《京都议定书》规定包括二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)、氢氟碳化物 (HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)在内的六种温室气体(greenhouse gases， GHGs)之一。N20在大气中衡量存在，但其增温潜势是C02的298倍。与人类活动相关的N20释放源性质可分为化学和生物两大过程。化学过程中的N20释放源由氧化燃烧、焚化、工业生产和大气沉降等组成。生物过程中释放的N20主要来自于农耕土壤、海洋微生物、堆肥贮存池以及含氮废弃物和废水的处理过程。其中含氮废水包括城市污水、垃圾渗滤液和工业废水等。目前，N2〇对全球大气温室效应的贡献已经达到了5?6%。因此，在全球温室效应逐渐增强的今天，如何有效控制和去除N20成了研究的难题。
[0003]在目前的关于N20去除的研究中，主要有N20的直接催化分解方法。是指在高温下， 采用附0、？6203^1203、(:1101〇03等其中的一种或多种金属氧化物催化剂，或载铁的一种或多种沸石催化剂能够直接将N20催化发生如下反应:2N20—2N2+02。该方法因其不引入杂质、不产生二次污染被认为是颇具前景的处理方法。但其要求高温以及催化剂，成本偏高。
[0004]在污水生物反硝化工艺中，以硝酸盐(NOf)为电子受体进行反硝化过程中，硝酸盐 (N031首先被还原为亚硝酸盐(N(V)，接着亚硝酸盐(N021被还原为一氧化氮(N0)，之后一氧化氮(N0)进一步被还原为氧化亚氮(N20)，最后氧化亚氮(N20)被还原为氮气(N2)。在这个还原过程中可以发现，N20作为反硝化的中间产物，同时也可以作为反硝化的电子受体，将 N20还原为N2的细菌为No s，这就为N20的去除提供了新的思路。
[0005]反硝化去除N20的同时，同时也去除了污水中的C0D，可谓是一举两得。该方法操作简单，成本低，没有二次污染，是一种创新思路。黑臭水体也是目前一大问题，黑臭水体的原因是水体受污染含有高C0D而散发出臭味。如果用本发明的装置和方法，以N20作为反硝化的电子受体，从而降解黑臭水体中的C0D，因此本发明也为黑臭水体提供了一种处理思路。 目前的研究还未有将反硝化工艺用于除N20,因此应用前景十分广阔。
【发明内容】

[0006]本发明的目的就是针对温室气体N20的去除，提出反硝化去除N20的装置和方法。将水处理与大气污染控制结合，实现N20的去除，缓解全球温室效应，同时也去除污水中的 C0D。既节省了传统N20去除过程的催化剂和加热费用，又节省了传统反硝化为获得电子受体而需要的曝气费用。工艺运行流程简单，而且不产生二次污染，是一种经济环保型方式。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:反硝化去除N20的装置，其特征在于，包括城市污水原水箱(1)、反硝化SBR(2)、磁力搅拌器(3)、N20微电极(4)、N20在线监测系统(5)、城市污水出水箱(6);城市污水原水箱(1)通过进水栗(1.1)与反硝化SBR(2)相连接； 反硝化SBR(2)通过N2〇微电极(4)与N2〇在线监测系统(5)连接；反硝化SBR(2)通过排水阀(2.4)与城市污水出水箱(6)连接。
[0008]所述反硝化SBR( 2)设有进水阀(2.1)、气袋(2.2)、取样注射器(2.3)、排水阀(2.4)、排泥阀(2.5)。
[0009]反硝化去除n2〇的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0010]1)系统启动:
[0011]将传统污水厂A20工艺回流污泥接种到反硝化SBR反应器内，使反应器内污泥浓度达到 2500 ?4000mg/L;[〇〇12]2)运行时调节操作:[〇〇13]城市污水进入到城市污水原水箱(1)，往城市污水中通入N20气体，使污水变成N20 溶液，之后通过进水栗(1.1)进入反硝化38以2)，通过犯0微电极(4)和财)在线监测系统(5) 监测反硝化SBR(2)混合液中N20浓度，以N20作为反硝化的电子受体进行缺氧搅拌2?3h至 N20完全被去除，在搅拌过程中，磁力搅拌器转速为150-200r/min，只需将反应器中溶液混合均匀即可，不应搅拌过快，防止N20溢出；沉淀30?45min，排水比为40?50%，排水进入到城市污水出水箱(6)。反硝化SBR(2)在顶部连有气袋(2.2)便于平衡反应器内外压力。反硝化SBR需要按时排泥，使反应器污泥浓度维持在2500?4000mg/L，SRT为16d。[〇〇14]本发明反硝化去除N20的装置和方法，具有以下优点:[〇〇15]1)相比于N20通过高温催化去除的传统方法，反硝化去除N20的装置和方法无需加热和添加催化剂，节省了成本。
[0016]2)工艺运行简单易控，不产生二次污染，属于环境保护型工艺。
[0017]3)传统的反硝化需要通过曝气获得电子受体，反硝化去除N20的装置和方法以N20 作为反硝化的电子受体，节省了 100%曝气能耗，降低了污水去除COD处理成本。
[0018]4)为含有高C0D的黑臭水体提供了一种处理思路。【附图说明】[〇〇19]图1为本发明反硝化去除M)的装置结构示意图。
[0020]图中1为城市污水原水箱、2为反硝化SBR、3为磁力搅拌器、4为N20微电极、5为N20在线监测系统、6为城市污水出水箱；1.1为进水栗;2.1为进水阀、2.2为气袋、2.3为取样注射器、2.4为排水阀、2.5为排泥阀。【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:如图1所示反硝化去除n2〇的装置，包含城市污水原水箱(1)、反硝化SBR(2)、磁力搅拌器(3)、N20微电极(4)、N20在线监测系统(5)、城市污水出水箱(6);城市污水原水箱(1)通过进水栗(1.1)与反硝化SBR(2)相连接； 反硝化SBR(2)通过N20微电极(4)与N20在线监测系统(5)连接；反硝化SBR(2)通过排水阀(2.4)与城市污水出水箱(6)连接。
[0022]所述反硝化SBR( 2)设有进水阀(2.1)、气袋(2.2)、取样注射器(2.3)、排水阀(2.4)、排泥阀(2.5)。[〇〇23]实验采用北京某大学家属区生活污水，N20溶液来自N20气罐鼓入水的饱和N20溶液，浓度为800?1000mgN20-N/L，加入100?200mL饱和N20溶液使混合液N20(以N计)浓度为60?80mg/L，生活污水原水具体水质如下:COD浓度为120?260mg/L，N02—-N浓度〈0.lmg/L， 勵3_-咐农度〈0 ? 8mg/L，P浓度为5?7mg/L，pH为7?8。试验系统如图1所示，反应器采用有机玻璃制作，反硝化SBR有效容积均为2L，排水比均为40?50 %。[〇〇24]具体实施包括以下步骤:
[0025]1)系统启动:[〇〇26]将传统污水厂A20工艺回流污泥接种到反硝化SBR反应器内，使反应器内污泥浓度达到 3500mg/L;[〇〇27]2)运行时调节操作:[〇〇28]城市污水进入到城市污水原水箱(1)，往城市污水中通入N20气体，使污水变成N20 溶液，之后通过进水栗(1.1)进入反硝化38以2)，通过犯0微电极(4)和财)在线监测系统(5) 监测反硝化SBR(2)混合液中N20浓度，以N20作为反硝化的电子受体进行缺氧搅拌2?3h至 N20完全被去除，在搅拌过程中，磁力搅拌器转速为150-200r/min，只需将反应器中溶液混合均匀即可，不应搅拌过快，防止N20溢出；沉淀30?45min，排水比为40?50%，排水进入到城市污水出水箱(6)。反硝化除磷SBR(2)在顶部连有1L的气袋(2.3)便于平衡反应器内外压力。反硝化除磷SBR需要按时排泥，使反应器污泥浓度维持在2500?4000mg/L，SRT为16d。 [〇〇29]试验结果表明:运行稳定后，反硝化SBR反应器出水N20浓度为0?2mg/L，⑶D浓度为 35 ?40mg/L，N〇2—-N〈0 ? lmg/L，N〇3—_N〈0 ? 5mg/L，P〈0 ? 5mg/L。
[0030]以上是本发明的具体实施例，便于该技术领域的技术人员能更好的理解和应用本发明，但本发明的实施不限于此，因此该技术领域的技术人员对本发明所做的简单改进都在本发明保护范围之内。
【主权项】
1.反硝化去除N20的装置，其特征包括:城市污水原水箱(1)、反硝化SBR(2)、磁力搅拌器 (3)、N20微电极(4)、N20在线监测系统(5)、城市污水出水箱(6);城市污水原水箱(1)通过进 水栗(1.1)与反硝化SBR(2)相连接，反硝化SBR(2)通过N20微电极(4)与N20在线监测系统(5) 连接，反硝化SBR( 2)通过排水阀(2.4)与城市污水出水箱(6)连接；所述反硝化SBR(2)设有进水阀(2.1)、气袋(2.2)、取样注射器(2.3)、排水阀(2.4)、排 泥阀(2.5)。2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于，包括以下步骤:1)系统启动:将传统污水厂A20工艺回流污泥接种到反硝化SBR反应器内，使反应器内污泥浓度达到 2500?4000mg/L;2)运行时调节操作:城市污水进入到城市污水原水箱(1)，往城市污水中通入N20气体，使污水变成N20溶液， 之后通过进水栗(1.1)进入反硝化SBR(2)，通过N20微电极(4)和N20在线监测系统(5)监测反 硝化SBR(2)混合液中N20浓度，以N20作为反硝化的电子受体进行缺氧搅拌2?3h至N20完全 被去除，在搅拌过程中，磁力搅拌器转速为150-200r/min;沉淀30?45min，排水比为40? 50%，排水进入到城市污水出水箱(6);反硝化SBR为封闭系统，在其顶部连有气袋便于平衡 反应器内外压力;反硝化SBR需要按时排泥，使反应器污泥浓度维持在2500?4000mg/L，SRT 为 16d。
【文档编号】C02F101/16GK105967326SQ201610366366
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月28日
【发明人】彭永臻, 袁传胜, 王淑莹, 吉建涛
【申请人】北京工业大学