[發明專利]超聲波在污水處理生物脫氮中的應用

有效

• 申請號: 201310741120.2
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN104743657B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 汪誠文;鄭敏;謝淘;宋楚雯
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/34
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明屬于污水處理生物脫氮技術領域，具體地說，涉及超聲波在污水處理生物脫氮中的應用。

背景技術

水體中氮濃度過高會導致某些藻類過度繁殖，引發水體富營養化，惡化水質并破壞水生生態系統，在排放到環境前實現污水脫氮是解決該問題的根本方法之一。傳統的生物脫氮工藝包括硝化與反硝化過程，但由于國內市政污水的碳氮比例通常較低，使得傳統A²/O等活性污泥生物脫氮工藝常存在有機碳源缺乏的問題，生物脫氮效率較低。

短程硝化是指在微生物硝化反應的過程中僅讓氨氮被氧化成亞硝酸鹽而不形成硝酸鹽的過程。由短程硝化與反硝化組合形成的短程硝化反硝化工藝不僅可以顯著降低生物脫氮過程對有機碳源的需求，因而在廢水有機碳源有限的條件下，短程硝化反硝化工藝比傳統生物脫氮工藝具有更高的脫氮效率。

目前現有研究實現短程硝化作用常包括條件控制，如溫度、pH、溶解氧濃度、污泥齡等。通過在反應器中實現有利于亞硝化細菌的生長環境，促進亞硝化細菌的生長，并同時利用該環境抑制硝化細菌的生長，阻礙完全硝化過程。然而，利用這些條件控制在反應器中長期穩定實現短程硝化過程卻較為困難。

超聲波作為一種可以對微生物產生破壞作用并致其滅活的方法，因其對不同微生物群落的滅活能力不同而具有選擇性滅活的特點，通過適宜的超聲波條件控制，可實現反應器內亞硝化細菌活性的激發，并抑制硝化細菌的活性，從而，對在生物反應器中實現長期穩定的亞硝化過程提供新的思路和方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡便可行的實現生物反應器穩定短程硝化過程的方法，以解決通過溫度、pH、溶解氧、污泥齡等控制方法中不易操作且不穩定的問題。

為了實現本發明目的，本發明提供的超聲波在污水處理生物脫氮中的應用，其是利用超聲波激發短程硝化過程進行污水處理生物脫氮，使生物反應器內亞硝化細菌的活性激發，同時抑制硝化細菌的活性。即，將超聲波發生器探頭置于活性污泥法污水處理系統的曝氣池或串聯于污泥回流管內，使生物反應器實現穩定的短程硝化過程。

方案一是將超聲波發生器探頭置于活性污泥法污水處理系統的曝氣池內，探頭布置密度為每1-3m²設置一個探頭，探頭深度范圍為曝氣池有效水深的30%-70%。

方案二是將超聲波發生器探頭串聯在活性污泥法污水處理系統的污泥回流管內，將探頭串聯布置于污泥回流泵后的管路中，回流污泥流速為0.1-0.8m/s，1m≤探頭布置的范圍間隔≤4m。

前述的應用，超聲波發生器的運行參數需根據實際運行工況與效果在以下范圍內調整，超聲波頻率20-60kHz，單個超聲波發生器功率需維持在30-100W之間，超聲時間在2-4h之間。通過超聲波對活性污泥的處理作用，在生物反應器中實現穩定的亞硝酸鹽累計，激發短程硝化過程。

前述的應用，超聲波發生器的運行參數需根據實際運行工況與效果在以下范圍內調整，超聲波頻率20-60kHz，單個超聲波發生器功率需維持在30-100W之間，連續運行。

本發明通過超聲波激發短程硝化過程，利用超聲波對活性污泥微生物具有選擇性破壞的特點，一方面保證對硝化細菌的抑制與滅活，另一方面保證對亞硝化細菌活性的激發，以此在生物反應器內實現穩定的短程硝化過程，達到對污水高效脫氮效果。

本發明方法的顯著優點在于：超聲波探頭安置簡便，可穩定的實現生物反應器短程硝化過程。

本發明利用超聲波對微生物的篩選特性，實現了反應器內亞硝化細菌活性的激發，同時抑制了硝化細菌的活性，操作方便，效果穩定，在污水處理生物脫氮技術中有著非常廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明裝置的第一種示例性實施例的示意圖；其中，1：進水，2：出水；3：活性污泥法污水處理裝置；4：曝氣部件；5：曝氣管；6：超聲波發生器；7：超聲波換能器；8：變幅桿；9：超聲波探頭。

圖2為本發明裝置的第二種示例性實施例的示意圖；其中，1：進水，2：出水；3：活性污泥法污水處理裝置；4：曝氣部件；5：曝氣管；6：超聲波發生器；7：管道式超聲波裝置；8：污泥回流管路。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段，所用原料均為市售商品。

實施例利用超聲波激發短程硝化過程進行污水高效脫氮的方法