一种废水厌氧氨氧化装置的制作方法

1.本实用新型涉及水处理技术领域，特别是涉及一种废水厌氧氨氧化装置。


背景技术：

2.厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation，anammox)，其基本原理是在厌氧条件下，微生物以亚硝酸盐氮为电子受体，氨氮为电子供体发生反应生成氮气，从而达到脱氮目的。厌氧氨氧化工艺与传统生物脱氮过程相比，反应过程不需要外加有机碳源作为电子供体，节省大约40％运行费用，同时防止了co2的二次污染；前置反应只需将一半nh
4+
‑
n氧化为no2‑‑
n，节省供氧量；厌氧氨氧化菌生长缓慢，同时减少了90％污泥产量，节省污泥处理费用。对于低c/n的生活污水，可生化性差的废水如垃圾渗滤液等，厌氧氨氧化技术具有良好的开发应用前景。
3.虽然厌氧氨氧化具有如此多的优点，但由于厌氧氨氧化菌倍增时间长，而且由于厌氧氨氧化菌的增殖速率慢，传统生化反应器污泥流失严重，导致处理效率低下。需要严格的厌氧等一些特殊的条件使得其不能快速地投入工程应用。目前国内外许多学者试图通过一些不同的方法探索快速启动及富集高脱氮效能厌氧氨氧化菌的途径，积累了许多可借鉴的经验，研究的热点主要集中在：厌氧氨氧化反应器接种污泥的选取，选取适合厌氧氨氧化细菌生长特性的反应器以及厌氧氨氧化结合膜技术可以有效解决污泥流失严重的问题，而且具有固液分离效率高，生物量高、产水水质好，处理效率高等特点。
4.厌氧氨氧化菌作为一种生长缓慢的微生物，时代周期为10天～12天，细胞产率仅有0.11gvss/gnh
4+
‑
n，培养过程中污泥易流失，因而短期内很难获得大量菌种，一般成功驯化成功周期在200天～300天左右。而且，针对常规城市生活污水面临进水基质浓度低、处理量大、温度低升温能耗高以及氨氧化菌培养驯化慢、菌种易流失的现状，如何快速稳定实现厌氧氨氧化菌快速增殖的是解决硝化反硝化以及anammox等工艺应用于城市生活污水的关键。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种废水厌氧氨氧化装置，该装置能够快速实现城市生活污水的厌氧氨氧化，以及厌氧氨氧化菌快速增殖，相比常规anammox工艺更为精确优化且易于操作。
6.为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：
7.根据本实用新型实施例的一种废水厌氧氨氧化装置，包括原水箱、曝气装置和主体装置；
8.所述主体装置包括依次相连的厌氧氨氧化反应池和斜板沉淀池；
9.所述厌氧氨氧化反应池内挂有填料，还设有曝气管、分散布水装置和污泥回流管路；
10.所述原水箱依次通过进水泵、进水控制器与所述分散布水装置相连；
11.所述曝气装置依次通过曝气控制器与所述曝气管相连；
12.所述斜板沉淀池还通过所述污泥回流管路与所述厌氧氨氧化反应池相连；
13.所述主体装置的外部还设有水浴保温装置。
14.根据本实用新型实施例的废水厌氧氨氧化装置，至少具有如下有益效果：可以快速实现城市生活污水的厌氧氨氧化，以及厌氧氨氧化菌快速增殖，且操作简单易行，工程化应用前景广阔。
15.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述厌氧氨氧化反应池的底部还设有第一放空管。
16.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述曝气管、分散布水装置和污泥回流管路分别设于厌氧氨氧化反应池的底部。
17.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述主体装置的外壁设有保温膜。通过设置保温膜可以对厌氧氨氧化反应池内菌种提供实时温度保证。
18.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述斜板沉淀池设有挡流板和斜板组件。如此设计的斜板沉淀池可以将流失污泥截留。
19.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述斜板沉淀池的出水端设有出水管路。
20.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述斜板沉淀池的底部设有第二放空管。
21.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述填料包括中空纤维丝填料和涤纶丝填料。
22.根据本实用新型所述废水厌氧氨氧化装置的一些实施例，所述水浴保温装置的底部设有第三放空管。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例废水厌氧氨氧化装置的示意图。
25.附图标记：
26.原水箱1，进水泵2，进水控制器3，曝气装置4，曝气控制器5，主体装置6，厌氧氨氧化反应池7，填料8，污泥回流管路9，分散布水装置10，曝气管11，第一放空管12，斜板沉淀池13，出水管路14，斜板组件15，挡流板16，第二放空管17，水浴保温装置18，保温膜19，第三放空管20。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位
或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.下面参考图1描述根据本实用新型实施例的废水厌氧氨氧化装置。
31.如图1所述，本实用新型实施例的废水厌氧氨氧化装置包括原水箱1、曝气装置4和主体装置6；主体装置6包括依次相连的厌氧氨氧化反应池7和斜板沉淀池13；厌氧氨氧化反应池7内挂有填料8，还设有曝气管11、分散布水装置10和污泥回流管路9；原水箱1依次通过进水泵2、进水控制器3与分散布水装置10相连；曝气装置4依次通过曝气控制器5与曝气管11相连；斜板沉淀池13还通过污泥回流管路9与厌氧氨氧化反应池7相连；主体装置6的外部还设有水浴保温装置18。
32.根据本实用新型的实施例，厌氧氨氧化反应池7的底部设有第一放空管12。
33.在本实用新型的一些实施例中，曝气管11、分散布水装置10和污泥回流管路9分别设于厌氧氨氧化反应池7的底部。
34.在本实用新型的一些实施例中，主体装置6为一个池体，由从进水端到出水端依次连接的厌氧氨氧化反应池7和斜板沉淀池13组成。
35.根据本实用新型的实施例，主体装置6的外壁还设有保温膜19。通过设置保温膜可以对厌氧氨氧化反应池内菌种提供实时温度保证。
36.根据本实用新型的实施例，所述斜板沉淀池13从进水端到出水端依次设有挡流板16和斜板组件15。如此设计可以将流失污泥截留。
37.根据本实用新型的实施例，所述斜板沉淀池13的出水端设有出水管路14。
38.根据本实用新型的实施例，所述斜板沉淀池13的底部设有第二放空管17。第二放空管可用于排泥。
39.根据本实用新型的实施例，所述填料8包括中空纤维丝填料和涤纶丝填料。
40.根据本实用新型的实施例，所述水浴保温装置18的底部设有第三放空管20。第三放空管可用于排水。
41.应用本实用新型实施例的装置进行低基质浓度下快速启动厌氧氨氧化方法示例说明如下：
42.1)污泥接种：运行时，在主体装置6的厌氧氨氧化反应池7中接种占反应池有效体积20％的硝化污泥，接种污泥可为城市污水厂生化池污泥；使厌氧氨氧化反应池内污泥的浓度mlss(混合液悬浮固体浓度)为4500～6000mg/l；
43.将原水箱1的污水经进水泵2，通过进水控制器3进入厌氧氨氧化反应池7的分散布水装置10中；控制曝气装置4连续运行，由曝气控制器5对厌氧氨氧化反应池7中的曝气管11，对污泥进行过曝气，运行周期0～7d，由于厌氧菌和其他异养菌受过曝的影响，可以逐渐淘洗掉污泥中的厌氧菌/反硝化菌。
44.2)硝化菌挂摸：将人工配制废水导入厌氧氨氧化反应池7中，同时，将固定载体组合填料8(中空纤维丝填料和涤纶丝填料)固定于厌氧氨氧化反应池7中，通过挂膜方式进行硝化菌挂膜。装置在模拟废水条件下运行；从厌氧氨氧化反应池7启动开始7～20d，通过曝气控制器5进行曝气，同时，投加碳酸氢钠的方式调整ph约为8.5，控制厌氧氨氧化反应池7的运行水力停留时间(hrt)为10～12h，实现在组合填料8上挂摸硝化菌。同时，通过增设于主体装置6中，含有挡流板16和斜板组件15的斜板沉淀池13，将流失的菌种进行截流，并开启斜板沉淀池13的污泥回流管路9，将菌种污泥回流至厌氧氨氧化反应池7中。定期排泥。
45.其中，模拟废水为低浓度的城市生活污水，原污水水质为nh
4+
‑
n＝25～30mg/l，cod
r
＝50～100mg/l，bod5＝30～60mg/l，tp＝2～5mg/l，并投加相关微量元素i、ii。
46.步骤1)和步骤2)的曝气均控制do(溶解氧)在2mg/l～3mg/l。
47.3)厌氧氨氧化菌驯化：厌氧氨氧化反应池7中固定载体组合填料8成功挂膜硝化菌后，关闭曝气，由水浴保温装置18控制温度在28～35℃，调节进水ph为7.5～8.0，并设置进水中氨氮与亚硝酸盐的摩尔比约为1:1.3，初始氨氮浓度为25～30mg/l，亚氮浓度为32～40mg/l，水力停留时间控制在24～32h；厌氧氨氧化反应池7连续流进出水，每天对进出水中的氨氮和亚硝酸盐氮浓度进行监测，根据出水亚硝酸盐氮浓度决定是否改变厌氧氨氧化反应池的水力停留时间：当亚硝酸盐氮的浓度每降低3mg/l及以下时，缩短水力停留时间，每次缩短1～2h，直至厌氧氨氧化反应池的氮完全去除并能够稳定运行。同时，通过斜板沉淀池13将流失的菌种进行截流，由污泥回流管路9，将菌种污泥回流至厌氧氨氧化反应池7中。
48.其中，模拟废水水质为nh
4+
‑
n＝25～30mg/l，no2‑
‑
n＝32～40mg/l，cod
r
＝50～100mg/l，bod5＝30～60mg/l，tp＝2～5mg/l，并投加相关微量元素ⅰ、ⅱ。
49.步骤2)和步骤3)中，微量元素ⅰ、ⅱ的组分组成如下：微量元素浓缩液
ⅰꢀ
1.25ml/l、微量元素浓缩液
ⅱꢀ
1.25ml/l；其中微量元素浓缩液ⅰ的组成为：edta 4～6g/l，feso4·
7h2o 8～10g/l，溶剂为水；微量元素浓缩液ⅱ组成为：edta 10～20g/l，h3bo
4 0.01～0.02g/l，mncl2·
4h2o 0.5～2.0g/l，cuso4·
5h2o 0.1～0.5g/l，znso4·
7h2o 0.2～0.6g/l，nicl2·
6h2o 0.1～0.5g/l，namoo4·
2h2o 0.1～0.3g/l，cocl2·
6h2o 0.1～0.5g/l，溶剂为水。
50.上述装置运行第0天～第7天时，厌氧氨氧化反应池中接种占反应池有效体积20％的硝化污泥，进行好氧过曝气以后，第8天～第20天时，投加碳酸氢钠的方式调整ph约为8.5，控制厌氧氨氧化反应池运行水力停留时间为10h，同时开启污泥回流管路，并定期排泥。连续运行12d。在这一调整期阶段，由于厌氧菌和其他异养菌受过曝和ph冲击负荷的影响，厌氧氨氧化反应池内硝化菌处于优势，此阶段反应池内主要发生全程硝化反应，可以实现硝化菌的快速增殖。实验结果表明，此时，出水氨氮浓度平均为1.5mg/l，nh
4+
‑
n去除效率达95％以上，在好氧曝气下历时7d，可以实现nh
4+
‑
n去除率达100％。
51.上述装置在运行第20天～第35天时，在控制边界条件适宜anammox生长的条件下，关闭厌氧氨氧化反应池曝气，保持厌氧氨氧化反应池处于厌氧状态。同时调整进水水质为：氨氮浓度为30mg/l，亚氮浓度为40mg/l，水力停留时间控制在24h，微量元素浓缩液ⅰ1.25ml/l、微量元素浓缩液ⅱ1.25ml/l。历时15d，此时进水nh
4+
‑
n去除效率在10～15％左右，出水nh
4+
‑
n平均值为25.9mg/l，出水no2‑
‑
n平均值为37.1mg/l，去除率在7％左右。
52.上述装置在运行第35天～第60天时，在运行过程中，根据出水亚硝酸盐氮浓度逐渐降低厌氧氨氧化反应池的水力停留时间，亚硝酸盐氮的浓度降低至35mg/时，缩短水力停
留时间为22h。此时，出水nh
4+
‑
n平均值为11.75mg/l，出水no2‑
‑
n平均值为34.4mg/l，nh
4+
‑
n去除率达到61％，no2‑
‑
n去除率达到15％，说明已经开始出现厌氧氨氧化反应。
53.上述装置在运行第60天～第80天时，随着anammox菌种的进一步增长，亚硝酸盐氮的浓度降低至25mg/l，该装置处理低基质浓度的城市生活污水厌氧氨氧化的实现时间进一步缩短，进一步调整厌氧氨氧化反应池的水力停留时间为20h。出水nh
4+
‑
n平均值为7.85mg/l，出水no2‑
‑
n平均值为24.4mg/l，nh
4+
‑
n去除率达到75％，no2‑
‑
n去除率达到40％。
54.本实用新型整套装置经过4个月的菌种培养后，成功实现nh
4+
‑
n、no2‑
‑
n的高效去除，整套装置运行周期最短可控制在2h(一次处理完污水的水力停留时间)。可见，相对于目前成功驯化厌氧氨氧化菌所需的周期200～300天，采用本实用新型实施例的装置处理，可以显著提高增殖速率，缩短驯化周期，提高处理效率。
55.本实用新型实施例采用了采用连续流生物反应器，采用固定载体填料挂摸培养方式，并可以结合特定的do、ph、温度或hrt控制，可以解决目前低基质浓度条件下启动厌氧氨氧化(尤其是nh
4+
‑
n＜50mg/l的低氨氮废水生活污水)中存在的增殖速率慢、污泥流失严重、处理效率低下、启动周期长等问题。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”或“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
57.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。