一种电场强化型厌氧氨氧化装置的制作方法

本实用新型涉及一种电场强化型厌氧氨氧化装置及工艺，属于污水生物处理
技术领域：
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背景技术：
：由于氮、磷等污水的过渡排放所引起的水体富营养化问题是造成水环境污染的重大来源之一，不仅严重威胁人类健康与安全，同时引发不可逆的水资源短缺现象，大大阻碍了我国经济的快速发展。随着水处理技术的不断更新，污水已逐渐成为除地表水与地下水之外的第三大水源来源之一。目前污水处理方法主要有物理法、生物法和化学法，其中污水生物处理法因处理效果好、成本低和环境效益高等特点被广泛应用。传统的生物硝化与反硝化技术是常规生物脱氮工艺的核心，一般城市污水中碳源往往不足，需要投加大量的有机碳来保证充分的反硝化，这无疑增加了运行成本；另外，有机物投加还增加了二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等温室气体的排放，大大增加了环境风险。因此，有必要研发经济高效、无污染的可持续生物脱氮技术。厌氧氨氧化技术作为一种新型的生物脱氮技术，主要利用厌氧氨氧化细菌的作用，将污水中的NO2-4和NH+4直接作用生成N2，反应过程中无需添加有机碳和O2，产生的温室气体量大大减少。目前。该工艺已被广泛用于与高浓度氨氮与渗滤液的污水生物处理过程。在厌氧氨氧化实现亚硝酸盐和氨氮转化过程中，会生成大量的硝态氮，而进水中亚硝态氮含量很低，需要及时补充。鉴于反硝化反应器可以将硝酸盐氮转化为亚硝态氮，反硝化反应器出水部分回流可弥补厌氧氨氧化反应器的亚硝酸盐的消耗问题。同时，厌氧氨氧化细菌为自养型细菌，对环境要求很苛刻，当大量有机物存在时会抑制厌氧氨氧化菌的生长与繁殖，不利于反应器的稳定运行。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种电场强化型厌氧氨氧化装置及工艺。为解决这一技术问题，本实用新型提供了一种电场强化型厌氧氨氧化装置，包括进水系统、厌氧氨氧化反应器、两级生物填料反硝化反应器和异波折板反硝化反应器、反硝化液回流系统、出水堰和气体收集系统，所述进水系统包括原水箱、进水泵和污泥排出系统，原水箱内设有温度控制器和pH控制器，温度控制器和pH控制器分别控制进水温度与pH最佳范围内；所述厌氧氨氧化反应器的底部设置二氧化碳曝气系统，其外部设有电场，其内部设有厌氧氨氧化活性污泥，其底部与进水系统连接，上部通过三相分离器与上部厌氧反应器筒体连接；所述生物填料反硝化反应器和异波折板反硝化反应器设置在上部厌氧反应器筒体内，所述上部厌氧反应器筒体上部设有出水堰，顶部设有气体收集系统，其上部通过反硝化液回流系统与厌氧氨氧化反应器连接；原水箱中的高氨氮高有机物通过进水泵进入厌氧氨氧化反应器中，通过CO2曝气系统、并经电场强化作用，厌氧氨氧化活性污泥中微生物大量繁殖，反硝化液回流系统回流水与进水进一步混合，通过生物填料反硝化反应器和异波折板反硝化反应器，完成硝酸盐的转化降解，出水经出水堰排出，生成的气体经气体收集系统排出系统外。所述电场采用的电极材料为石墨烯、金属有机框架、活性炭和碳纳米管中的一种。所述的异波折板的夹角为120～150°，采用耐腐蚀性钢材或ABS塑料加工。所述的进水泵为渣浆泵或耐腐耐磨泵。有益效果：本实用新型通过电场强化的厌氧氨氧化反应器与两级反硝化反应器结合，最大程度发挥微生物的降解作用，进水中有机物与硝酸盐含量大幅度降低，实现高氨氮与高有机物废水的有效处理，占地面积省、运行成本低、处理效果好，具有很高的工程化应用价值。本实用新型通过电化学技术与生物技术相结合，实现优势互补，从而实现新工艺在高氨氮废水处理中的应用。附图说明图1为本实用新型的结构示意图。图中：1原水箱、2温度控制器、3pH控制器、4进水泵、5污泥排出系统、6CO2曝气系统、7厌氧氨氧化反应器、8厌氧氨氧化活性污泥、9电场、10三相分离器、11生物填料反硝化反应器、12异波折板反硝化反应器、13反硝化液回流系统、14上部厌氧反应器筒体、15出水堰、16气体收集系统。具体实施方式下面结合附图及实施例对本实用新型做具体描述。图1所示为本实用新型的结构示意图。本实用新型提供了一种电场强化型厌氧氨氧化装置，包括进水系统、厌氧氨氧化反应器7、两级生物填料反硝化反应器11和异波折板反硝化反应器12、反硝化液回流系统13、出水堰15和气体收集系统16。所述进水系统包括原水箱1、进水泵4和污泥排出系统5，原水箱1内设有温度控制器2和pH控制器3，温度控制器2和pH控制器3分别控制进水温度与pH最佳范围内，以提高系统的处理效率。所述厌氧氨氧化反应器7的底部设置二氧化碳曝气系统6，通过充入二氧化碳，以维持厌氧反应器的厌氧环境，提高了厌氧氨氧化细菌的繁殖速度。所述厌氧氨氧化反应器7的外部设有电场9，通过引入电场，提高活性污泥中厌氧氨氧化细菌的繁殖速度，强化了系统的启动时间，提高了主体氨氧化细菌的水质适应性。所述厌氧氨氧化反应器7的内部设有厌氧氨氧化活性污泥8，其底部与进水系统连接，上部通过三相分离器10与上部厌氧反应器筒体14连接。所述生物填料反硝化反应器11和异波折板反硝化反应器12设置在上部厌氧反应器筒体14内，所述上部厌氧反应器筒体14上部设有出水堰15，顶部设有气体收集系统，其上部通过反硝化液回流系统13与厌氧氨氧化反应器7连接。所述电场9采用的电极材料为石墨烯、金属有机框架、活性炭和碳纳米管中的一种。所述的异波折板的夹角为120～150°，采用耐腐蚀性钢材或ABS塑料加工。所述的进水泵4为渣浆泵或耐腐耐磨泵。本实用新型电场强化型厌氧氨氧化氧化工艺包括如下内容：1)原水箱1中的原水通过温度控制器将温度控制在20～40℃范围；通过pH控制器将pH值控制在6.0～8.0范围；2)调节后的污水通过进水泵4打入厌氧氨氧化反应器7主体，进水与反硝化回流系统13回流液混合；3)二氧化碳曝气系统6曝气强度为25～55L/H，电场9电场强度为1.0～3.0V/cm；厌氧氨氧化反应器7中的厌氧氨氧化活性污泥8通过CO2曝气系统与电场作用，厌氧氨氧化活性污泥8中微生物大量繁殖，为氨氧化细菌创造良好的生存环境，促进厌氧氨氧化细菌降解污水中的氨氮与有机物；4)进水与回流水混合液通过厌氧氨氧化活性污泥8的作用转化为氮气和硝酸盐，氮气和充入的二氧化碳气体经三相分离器10分离后排出系统外。5)反应的出水进入生物填料反硝化反应器11与异波折板反硝化反应器12进一步进行亚硝酸盐的脱氮反应，完成硝酸盐的转化降解，生成的气体通过气体收集系统进行回收；6)达标处理水经出水堰15排出，生成的气体经气体收集系统16进行回收。所述的厌氧氨氧化反应器7中污泥停留时间为20～45d、水力停留时间HRT为0.4～0.8d。所述的反硝化液回流系统13的回流比为1/3～2/3。所述的生物填料反硝化反应器11与异波折板反硝化反应器12总的水力时间为3～6h。进水NH+4-N：NO2-N：COD之比控制为1：(1～1:5)：(1～1.22)，容积去除负荷控制为1.5～8.5kgN/(m3·d)。实施例实施条件和工艺：进水中COD含量为350mg/L，NH+4-N：NO2-N：COD之比控制为1：1.32:1.22，进水温度为25℃，pH为7.2，厌氧氨氧化反应器中污泥停留时间为25d、水力停留时间HRT为0.6d，生物填料反硝化反应器11与异波折板反硝化反应器12总的水力时间为4h；反硝化液回流系统13的回流比为1/3。实施过程：原水箱1中的高氨氮高有机物通过进水泵4进入厌氧氨氧化反应器7中，通过CO2曝气系统6控制CO2曝气强度为35L/H，经电场9控制电场强度为2.0V/cm，通过厌氧环境和电场的强化作用，厌氧氨氧化活性污泥8中微生物大量繁殖，促进污水中有机物与氨氮的降解与转化。反硝化液回流系统13回流水与进水进一步混合，提供厌氧氨氧化反应所需的亚硝酸盐，同时生成大量的硝酸盐。含有硝酸盐的处理水进一步通过生物填料反硝化反应器11和异波折板反硝化反应器12，完成硝酸盐的转化降解，出水经出水堰15排出，生成的1气体经气体收集系统16排出系统外。实施数据1：电场强度0V/cm项目色度CODcr(mg/L)氨氮(mg/L)NO2-N(mg/L)进水95.2351.7463.5427.9出水11.347.888.659.8去除率％88.186.480.186.0实施数据2：其他条件与实施例1相同，电场强度2.0V/cm项目色度CODcr(mg/L)氨氮(mg/L)NO2-N(mg/L)进水95.4350.3462.5427.4出水3.47.932.65.4去除率％96.497.792.998.7实施效果：高浓度原水经电场强化型厌氧氨氧化装置处理后，COD去除率92％以上，氨氮去除率95％以上。本实用新型通过电场强化的厌氧氨氧化反应器与两级反硝化反应器结合，最大程度发挥微生物的降解作用，进水中有机物与硝酸盐含量大幅度降低，实现高氨氮与高有机物废水的有效处理，占地面积省、运行成本低、处理效果好，具有很高的工程化应用价值。本实用新型通过电化学技术与生物技术相结合，实现优势互补，从而实现新工艺在高氨氮废水处理中的应用。本实用新型上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本实用新型范围内或等同本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包围。当前第1页1 2 3