[發(fā)明專利]分段進(jìn)水生物脫氮與污泥減量耦合生物反應(yīng)器及其工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010224919.0
• 申請(qǐng)日: 2010-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN101941776A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍;張雪松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14;C02F3/30
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分段進(jìn)水耦合生物反應(yīng)器及其工藝，填加多孔載體具有生物脫氮及污泥減量效果，屬于污水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化和城市化程度的不斷提高，我國(guó)的水環(huán)境污染和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化狀況越來越嚴(yán)重，許多湖泊水體已不能發(fā)揮其正常功能而嚴(yán)重地影響了工農(nóng)業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)，越來越嚴(yán)重地阻礙著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。氮素是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染物，對(duì)排放的污水中總氮含量的控制尤為重要。污水生物處理技術(shù)在污水凈化進(jìn)程中一直發(fā)揮著巨大的作用，但其主要的缺點(diǎn)之一是污泥產(chǎn)量大，污泥處理及最終處置，需要大量的基建投資和高昂的運(yùn)行費(fèi)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市污水處理廠目前已逾千座，全國(guó)干質(zhì)污泥產(chǎn)量約為8000t/d，濕污泥約為40000t/d(含水率80％)，隨著污水處理率的提高和處理程度得深化污泥產(chǎn)量還將進(jìn)一步增加。目前有90％以上的污泥得不到及時(shí)有效的處理、處置，很多有污泥處理設(shè)施的污水廠也已沒有地方來儲(chǔ)放污泥，從而導(dǎo)致污泥的二次污染。因此，無論從提高污水處理效果、減少剩余污泥產(chǎn)量還是從降低造價(jià)、減少污泥處理處置的運(yùn)行費(fèi)用都需要開展城市污水生物脫氮與污泥減量控制裝置、工藝技術(shù)研究。

在生物脫氮工藝中，分段進(jìn)水生物脫氮工藝是近年來快速開發(fā)的生物脫氮新工藝，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是所需池容較小、脫氮效率高、運(yùn)行管理方便，最主要的就是有機(jī)底物沿池長(zhǎng)均勻分布，在處理低碳氮比污水上可以充分利用污水碳源，利于反硝化的進(jìn)行，并且負(fù)荷均衡，即一定程度上減小了供氧速率與耗氧速率之間的差距，有利于降低能耗，又可以充分發(fā)揮污泥中微生物的降解功能。

污泥減量化的理論基礎(chǔ)，在一般情況下，微生物的合成代謝是通過呼吸速率控制與底物的分解代謝進(jìn)行偶聯(lián)的，當(dāng)呼吸速率降低時(shí)，分解代謝和合成代謝將會(huì)發(fā)生解偶聯(lián)，此時(shí)，微生物在氧化底物的同時(shí)，用于合成代謝的能量減少，自身合成速度減慢，表觀微生物的產(chǎn)率系數(shù)降低，污泥產(chǎn)量減少。在厭氧、好氧交替改變的環(huán)境下，微生物的表觀產(chǎn)率系數(shù)減少。這是因?yàn)楹醚跷⑸镌诤醚醵嗡a(chǎn)生的ATP不能立即用于合成代謝，而是在底物缺乏的厭氧段作為維持能被消耗掉。

在反應(yīng)器中投加多孔載體后，隨著原水進(jìn)入反應(yīng)器，流離作用促使固液分離，使水中的懸浮物(SS)、剩余污泥進(jìn)入多孔載體內(nèi)部間隙內(nèi)而積累。積累起來的有機(jī)物或污泥成為載體內(nèi)細(xì)菌等微生物的營(yíng)養(yǎng)成分，經(jīng)厭氧、缺氧和好氧代謝分解而除去，從而將污泥分解、低分子化；采用復(fù)合式流離球多孔微生物載體的好氧-厭氧耦合體系由于存在多空間上的好氧-厭氧環(huán)境的耦合，提供了多樣微生物生存的環(huán)境，載體表面生長(zhǎng)的微生物通過生物氧化反應(yīng)可使污水中的溶解性有機(jī)物質(zhì)高效分解從而使污泥產(chǎn)量降低，創(chuàng)造這樣的流離過程和多樣微生物代謝過程反復(fù)多次發(fā)生，達(dá)到污泥量減少的效果。當(dāng)原水碳氮比較低時(shí)，利用分段進(jìn)水可以充分利用原水中有限的碳源，提高的反硝化效果，進(jìn)面提高系統(tǒng)的總氮去除率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為解決污水處理廠污泥產(chǎn)量大和總氮的去除率低的問題，從提高污水處理效果和減少污泥產(chǎn)率兩個(gè)技術(shù)方面，從降低造價(jià)和節(jié)省能耗與運(yùn)行費(fèi)的經(jīng)濟(jì)方面，研究、發(fā)明本裝置和工藝，進(jìn)行污泥減量的同時(shí)也可達(dá)到較好的脫氮效果。

一種分段進(jìn)水生物脫氮與污泥減量耦合生物反應(yīng)器，其特征在于：依次包括生物反應(yīng)區(qū)以及二沉池；生物反應(yīng)區(qū)依次包括好氧區(qū)O-I、缺氧區(qū)A-I、好氧區(qū)O-II、缺氧區(qū)A-II、好氧區(qū)O-III、缺氧區(qū)A-III、好氧區(qū)O-IV，每個(gè)好氧區(qū)與缺氧區(qū)體積比為1.5∶1～2∶1，生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)部放置多孔載體，好氧區(qū)載體裝填體積比為40％～60％；缺氧區(qū)載體裝填體積比為90％～100％；每個(gè)區(qū)均設(shè)使每區(qū)頂部進(jìn)水、頂部出水的折流板；

反應(yīng)器分三段進(jìn)水，三個(gè)進(jìn)水管分別設(shè)在好氧區(qū)O-I、缺氧區(qū)A-I、缺氧區(qū)A-II，二沉池設(shè)置出水管和排泥管，回流污泥由泵送至好氧區(qū)O-I。

多孔載體，其外表面為一層硬性球殼，球面呈多孔狀，內(nèi)部裝填大量小塊高空隙率載體，載體具有親水性、通透性、高比表面積、良好的物化穩(wěn)定性的特點(diǎn)，載體空隙率大于0.9。

應(yīng)用述的生物反應(yīng)裝置的工藝，包括以下步驟：

原水分三段分別進(jìn)入到好氧區(qū)O-I、缺氧區(qū)A-I、缺氧區(qū)A-II，流量分配比1∶1∶1～3∶4∶3，水力停留時(shí)間HRT＝11～14h，好氧區(qū)溶解氧濃度為2.5～4mg/L。生物反應(yīng)區(qū)的出水進(jìn)入二沉池經(jīng)過出水管排出，污泥回流體積比R＝0.5～1.5，回流污泥由泵送至好氧區(qū)O-I，剩余污泥由排泥管排出。

本反應(yīng)器的污泥產(chǎn)率低于活性污泥法和生物膜法，具有更好的污水處理效能尤其是脫氮效能和更低的能耗和良好的污泥減量效果。