[發明專利]一種用于城鎮污水處理廠深度脫氮氧化系統及構建方法

在審

• 申請號: 201910774986.0
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN110357257A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 李彥澄;楊婭男;李江;吳攀;羅坤;劉鄧平;李蕾
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 朱法恒;程新敏

1.一種用于城鎮污水處理廠深度脫氮氧化系統，包括反應裝置主體(1)、進出氣系統、進出水系統和熱水循環系統四大部分，其特征在于：所述反應裝置主體(1)分別與進出氣系統、進出水系統和熱水循環系統連接；反應裝置主體(1)為密閉的內層筒體和外層筒體構成，在內層筒體內填充有填料(2)和墊層(3)，在內層筒體的底部安裝有曝氣系統(4)；所述進出氣系統包括與反應裝置主體(1)底部連接的進氣管(7)，在進氣管(7)上安裝有甲烷在線監測儀(13)，在進氣管(7)上位于甲烷在線監測儀(13)的進氣端并聯有甲烷進氣管(22)和空氣進氣管(23)，在甲烷進氣管(22)上由進氣端至出氣端依次連接有甲烷進氣泵(20)、甲烷氣體流量計(18)以及閥門(5)，在空氣進氣管(23)上進氣端至出氣端依次連接有空氣進氣泵(21)、空氣氣體流量計(19)以及閥門(5)；所述進出水系統包括分別連接在反應裝置主體(1)底部和上部的進水管(9)或出水管(10)，在進水管(9)上由進水端至出水端依次連接有進水箱(16)、進水泵(14)以及閥門(5)，在出水管(10)上安裝有閥門(5)；所述熱水循環系統包括與反應裝置主體(1)上內層筒體和外層筒之間的空腔連通的熱水進水管(11)和熱水出水管(12)，熱水進水管(11)和熱水出水管(12)的另一端均與恒溫水箱(17)連接，在熱水進水管(11)和熱水出水管(12)上均安裝有閥門(5)，在熱水進水管(11)上靠近進水端處安裝有熱水循環泵(15)，在反應裝置主體(1)的頂部連接有出氣管(8)，在出氣管(8)上由進氣端至出氣端依次安裝有閥門(5)和甲烷在線監測儀(13)。

2.根據權利要求1所述的用于城鎮污水處理廠深度脫氮氧化系統，其特征在于：所述進氣管(7)上位于甲烷在線監測儀(13)與反應裝置主體(1)之間依次安裝有氣體單向閥(6)和閥門(5)。

3.根據權利要求1所述的用于城鎮污水處理廠深度脫氮氧化系統，其特征在于：所述填料(2)為石英砂，粒徑為2～4mm；所述墊層(3)為卵石，粒徑為8～16mm。

4.根據權利要求1所述的用于城鎮污水處理廠深度脫氮氧化系統，其特征在于：所述進水箱(16)內盛裝有污水處理廠尾水。

5.一種基于權利要求1～4任意一項所述的用于城鎮污水處理廠深度脫氮氧化系統的構建方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：向反應裝置主體(1)內加入接種污泥和廢水后密封好，然后啟動進出氣系統，使反應裝置主體(1)內只進氣不進水，進行3天的微生物掛膜；

步驟二：掛膜階段結束后，同時啟動進出氣系統、進出水系統和熱水循環系統，使反應裝置主體(1)內正常進氣、進水，并通過甲烷氣體流量計(18)和空氣氣體流量計(19)控制混合氣體中甲烷濃度，使混合氣體中甲烷濃度為1％～4％，同時通過熱水循環系統控制反應裝置的反應溫度為25～30℃；

步驟三：通過甲烷在線監測儀(13)監測進氣管(7)和出氣管(8)中甲烷的濃度，實時觀察進氣管(7)和出氣管(8)中甲烷濃度的變化，每隔1d檢測進出水中pH、DO、溫度、氨氮、亞氮、硝氮和COD濃度等物化指標，分析系統對總氮的去除情況；

步驟四：運行一段時間后，對比進氣管(7)和出氣管(8)中甲烷的濃度，計算系統對甲烷的消耗量，并分析系統的脫氮效率，根據實際情況調整進氣管(7)中甲烷的濃度；

步驟五：系統運行穩定后，觀察反應裝置主體(1)中填料(2)表面微生物的生長情況，分析填料(2)表面上微生物的形態，并采用16S rRNA高通量測序分析微生物種群結構，識別主要的好氧甲烷氧化菌與反硝化細菌，使填料(2)表面富集出好氧甲烷氧化菌，這樣便可通過好氧甲烷氧化菌氧化甲烷生成有機物，產生的有機物作為反硝化菌脫氮所需的碳源，將尾水中的硝酸鹽氮轉化為氮氣，達到脫氮目的。

6.根據權利要求1所述的用于城鎮污水處理廠深度脫氮氧化系統的構建方法，其特征在于：當系統采用連續運行方式時，將進水管(9)連接在反應裝置主體(1)的底部，將出水管(10)連接在應裝置主體(1)的上部，且水力停留時間范圍為12～24h；當系統采用間歇運行方式時，將進水管(9)連接在反應裝置主體(1)的上部，將出水管(10)連接在應裝置主體(1)的底部，運行周期為“進水0.5h+反應12～24h+出水0.5h”，對比連續運行方式和間歇運行方式的脫氮效果，選擇脫氮最優的方式運行系統。