本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置及一種廢水脫氮的方法。
背景技術(shù)：
氮素污染會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，且隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的迅速發(fā)展，該問(wèn)題日益嚴(yán)峻并引發(fā)了多次公共環(huán)境安全事件。為此，近年來(lái)國(guó)家陸續(xù)頒布并實(shí)施了新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，其中尤其提高了氨氮的排放要求，并首次對(duì)出水總氮進(jìn)行了限定。同時(shí)，氨氮成為了國(guó)家“十二五規(guī)劃”中新的總量控制指標(biāo)。然而，我國(guó)目前還大量存在著如厭氧消化上清液、光電廢水等工業(yè)廢水難以處理的問(wèn)題，這類(lèi)廢水由于具有高氨氮、低碳氮比的特點(diǎn)，總氮去除尤為困難。
傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)多采用硝化-反硝化技術(shù)手段進(jìn)行，該技術(shù)由于需要大量氧氣用于硝化作用、大量有機(jī)碳源用于反硝化作用，在處理高氨氮、低碳氮比廢水的情況下尤為不經(jīng)濟(jì)和困難。目前，國(guó)際上研究熱點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)向基于厭氧氨氧化的脫氮工藝。厭氧氨氧化菌是一種革蘭氏陰性球狀菌，其利用氨氮作為電子供體、亞硝酸根作為電子受體，通過(guò)氮元素之間的氧化還原反應(yīng)直接生成氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)能源和碳源的節(jié)約。然而，厭氧氨氧化菌生長(zhǎng)尤為緩慢，需要在具有較強(qiáng)生物持留能力的反應(yīng)器中生長(zhǎng)。在工程應(yīng)用時(shí)，實(shí)際廢水中氮素的主要形式是氨氮，因此，厭氧氨氧化過(guò)程需要與亞硝化過(guò)程耦合進(jìn)行，厭氧氨氧化過(guò)程與亞硝化過(guò)程的耦合主要分為兩種方式：一種是使用兩個(gè)反應(yīng)器連接，兩者分別主要進(jìn)行亞硝化與厭氧氨氧化，另一種則是使亞硝化與厭氧氨氧化在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，稱(chēng)為一體式脫氮。而一體式脫氮由于其構(gòu)筑物數(shù)量少，相對(duì)于分體化設(shè)計(jì)便于進(jìn)行工程運(yùn)行管理，同時(shí)由于無(wú)單獨(dú)的亞硝化反應(yīng)器，因此在脫氮過(guò)程中無(wú)亞硝酸鹽積累的問(wèn)題，提高運(yùn)行安全性，并減少溫室氣體n2o的排放。但運(yùn)行一體化反應(yīng)器時(shí)，需要選擇性培養(yǎng)反應(yīng)器中的氨氧化菌與厭氧氨氧化菌，同時(shí)抑制硝化細(xì)菌；另一方面，在實(shí)際應(yīng)用中，不穩(wěn)定的進(jìn)水情況經(jīng)常性會(huì)造成反應(yīng)器的波動(dòng)、從而對(duì)反應(yīng)器形成抑制，因此，反應(yīng)器的恢復(fù)能力也很重要。
綜上所述，現(xiàn)有的厭氧氨氧化為主的脫氮反應(yīng)器各具優(yōu)勢(shì)，但也各有欠缺；為了實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化工藝在高負(fù)荷、高進(jìn)水濃度下、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行并具有較強(qiáng)的恢復(fù)能力，尚需進(jìn)一步的改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置及一種廢水脫氮的方法，本發(fā)明提供的一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置具有高負(fù)荷、高進(jìn)水濃度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和恢復(fù)能力好的特點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置，包含反應(yīng)器、進(jìn)水裝置、進(jìn)水泵、出水泵、第一回流泵、水浴裝置、曝氣裝置、攪拌裝置、水浴夾套和第二回流泵；
其中，所述進(jìn)水裝置通過(guò)進(jìn)水泵和反應(yīng)器下部進(jìn)水口進(jìn)行連通；
所述攪拌裝置設(shè)置于反應(yīng)器中上部；
所述曝氣裝置包括曝氣泵和曝氣頭，所述曝氣頭伸入反應(yīng)器中上部；
所述出水泵和反應(yīng)器的上部出水口進(jìn)行連通；
所述水浴夾套包裹反應(yīng)器側(cè)面，所述水浴夾套的出口與水浴裝置進(jìn)行連通，所述水浴夾套的入口通過(guò)第一回流泵與水浴裝置進(jìn)行連通；
所述反應(yīng)器的上部通過(guò)第二回流泵與反應(yīng)器的下部進(jìn)行連通。
優(yōu)選的，所述進(jìn)水泵、出水泵、曝氣裝置、第二回流泵和攪拌裝置獨(dú)立地連接控制器。
優(yōu)選的，所述反應(yīng)器上部設(shè)置有溢流口。
優(yōu)選的，所述反應(yīng)器的高徑比≥5。
本發(fā)明還提供了一種使用上述任意一項(xiàng)技術(shù)方案所述一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置進(jìn)行廢水脫氮的方法，包含如下步驟：
(1)在反應(yīng)器中加入氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥；
(2)啟動(dòng)曝氣裝置和攪拌裝置，通過(guò)進(jìn)水泵向反應(yīng)器中進(jìn)水；
(3)進(jìn)水結(jié)束后，保持曝氣裝置、攪拌裝置和第一回流泵的持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)行反應(yīng)；
(4)反應(yīng)完畢后，曝氣裝置、攪拌裝置和第一回流泵停止運(yùn)行，使得污泥進(jìn)行沉淀分層，上層清液由出水泵排出；
(5)重復(fù)步驟(2)～(4)，繼續(xù)運(yùn)行若干個(gè)周期進(jìn)行所述廢水脫氮處理；
在所述廢水脫氮處理周期性運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，每1～2周進(jìn)行一次排泥。
優(yōu)選的，所述氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的接種量獨(dú)立地為≥5gvss/l。
優(yōu)選的，所述攪拌裝置的攪拌速率為100～140rpm。
優(yōu)選的，所述廢水脫氮處理過(guò)程中，水浴裝置和第二回流泵持續(xù)運(yùn)行，保證反應(yīng)器的運(yùn)行溫度。
優(yōu)選的，所述廢水脫氮處理過(guò)程中反應(yīng)器內(nèi)部的溶解氧的濃度為5～12.5mg/l。
優(yōu)選的，所述廢水脫氮處理過(guò)程反應(yīng)器的運(yùn)行溫度為30～37℃。
本發(fā)明提供了一種一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置，包含反應(yīng)器、進(jìn)水裝置、進(jìn)水泵、出水泵、第一回流泵、水浴裝置、曝氣裝置、攪拌裝置、水浴夾套和第二回流泵；其中，所述進(jìn)水裝置通過(guò)進(jìn)水泵和反應(yīng)器下部進(jìn)水口進(jìn)行連通；所述攪拌裝置設(shè)置于反應(yīng)器中上部；所述曝氣裝置包括曝氣泵和曝氣頭，所述曝氣頭伸入反應(yīng)器中上部；所述出水泵和反應(yīng)器的上部出水口進(jìn)行連通；所述水浴夾套包裹反應(yīng)器側(cè)面，所述水浴夾套的出口與水浴裝置進(jìn)行連通，所述水浴夾套的入口通過(guò)第一回流泵與水浴裝置進(jìn)行連通；所述反應(yīng)器的上部通過(guò)第二回流泵與反應(yīng)器的下部進(jìn)行連通。本發(fā)明克服了目前一體化脫氮反應(yīng)器中存在的在長(zhǎng)期運(yùn)行下，硝化細(xì)菌在與厭氧氨氧化菌的競(jìng)爭(zhēng)中逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)，造成硝酸鹽積累，以及抗沖擊和穩(wěn)定性差、恢復(fù)能力弱的問(wèn)題，其脫氮負(fù)荷較高、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，在受到強(qiáng)烈抑制后仍具有很強(qiáng)的恢復(fù)能力，從而能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效脫除總氮。
本發(fā)明還提供了一種廢水脫氮的方法。本發(fā)明采用序批式反應(yīng)器的運(yùn)行方式，同時(shí)接種氨氧化絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥，將短程硝化與厭氧氨氧化反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行耦合；將攪拌槳提升至反應(yīng)器中部，利用氨氧化絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥的形態(tài)不同導(dǎo)致的沉降速度不同，通過(guò)調(diào)節(jié)攪拌力度達(dá)到合適的升流速度，使兩種污泥自發(fā)分相；同時(shí)將曝氣頭從以往設(shè)計(jì)中的底部提升到反應(yīng)器中部，使溶解氧主要集中在反應(yīng)器上部，并由此形成溶解氧梯度，避免底部厭氧氨氧化菌受高濃度溶解氧抑制；再利用外回流的方式強(qiáng)化傳質(zhì)，將上部反應(yīng)生成的亞硝酸鹽基質(zhì)傳遞至底部與氨氮通過(guò)厭氧氨氧化反應(yīng)同時(shí)去除；同時(shí)反應(yīng)結(jié)束攪拌停止后，利用氨氧化絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥的沉降速度不同，使二者在反應(yīng)器內(nèi)自發(fā)分層，單獨(dú)對(duì)上層絮狀污泥進(jìn)行排泥以洗脫傾向于生長(zhǎng)在絮狀污泥內(nèi)的硝化細(xì)菌，持留生長(zhǎng)及其緩慢的厭氧氨氧化污泥。
附圖說(shuō)明
圖1為一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1-進(jìn)水裝置，2-進(jìn)水泵，3-反應(yīng)器，4-出水泵，5-第一回流泵，6-水浴裝置，7-曝氣泵，8-攪拌機(jī)，9-攪拌槳，10-第二回流泵，11-曝氣頭，12-水浴夾套。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置，包含反應(yīng)器、進(jìn)水裝置、進(jìn)水泵、出水泵、第一回流泵、水浴裝置、曝氣裝置、攪拌裝置、水浴夾套和第二回流泵；
其中，所述進(jìn)水裝置通過(guò)進(jìn)水泵和反應(yīng)器下部進(jìn)水口進(jìn)行連通；
所述攪拌裝置設(shè)置于反應(yīng)器中上部；
所述曝氣裝置包括曝氣泵和曝氣頭，所述曝氣頭伸入反應(yīng)器中上部；
所述出水泵和反應(yīng)器的上部出水口進(jìn)行連通；
所述水浴夾套包裹反應(yīng)器側(cè)面，所述水浴夾套的出口與水浴裝置進(jìn)行連通，所述水浴夾套的入口通過(guò)第一回流泵與水浴裝置進(jìn)行連通；
所述反應(yīng)器的上部通過(guò)第二回流泵與反應(yīng)器的下部進(jìn)行連通。
作為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，本發(fā)明提供的一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。由圖1可知，所述一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置包含反應(yīng)器、進(jìn)水裝置、進(jìn)水泵、出水泵、第一回流泵、水浴裝置、曝氣泵、曝氣頭、攪拌機(jī)、攪拌槳、水浴夾套和第二回流泵；其中，所述進(jìn)水裝置通過(guò)進(jìn)水泵和反應(yīng)器下部進(jìn)水口進(jìn)行連通；所述攪拌裝置包含攪拌機(jī)和攪拌槳，所述攪拌槳設(shè)置于反應(yīng)器中上部；所述曝氣裝置包括曝氣泵和曝氣頭，所述曝氣頭伸入反應(yīng)器中上部；所述出水泵和反應(yīng)器的上部出水口進(jìn)行連通；所述水浴夾套包裹反應(yīng)器側(cè)面，所述水浴夾套的出口與水浴裝置進(jìn)行連通，所述水浴夾套的入口通過(guò)第一回流泵與水浴裝置進(jìn)行連通；所述反應(yīng)器的上部通過(guò)第二回流泵與反應(yīng)器的下部進(jìn)行連通。
本發(fā)明將所述攪拌槳和曝氣頭設(shè)置于所述反應(yīng)器的中上部，能夠使得攪拌槳主要攪拌反應(yīng)器中上部的混合體系，曝氣頭曝氣主要只存在于中上部的混合體系中。本發(fā)明對(duì)所述攪拌槳和曝氣頭伸入反應(yīng)器上部的具體深度沒(méi)有任何的特殊限制，根據(jù)不同的工藝要求進(jìn)行設(shè)定即可。
本發(fā)明對(duì)所述反應(yīng)器、進(jìn)水裝置、進(jìn)水泵、出水泵、第一回流泵、水浴裝置、曝氣裝置、攪拌裝置、水浴夾套和第二回流泵的具體型號(hào)和結(jié)構(gòu)等參數(shù)沒(méi)有任何的特殊要求，采用廢水處理裝置領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的廢水處理裝置用各部件即可。
在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述反應(yīng)器的高徑比優(yōu)選的≥5，更優(yōu)選為6～10，最優(yōu)選為8～9。本發(fā)明控制合適的高徑比能夠使得反應(yīng)器的溶解氧濃度梯度盡可能更大，以有效保護(hù)反應(yīng)器下部成分不受到溶解氧的抑制。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述進(jìn)水泵、出水泵、曝氣裝置、第二回流泵和攪拌裝置獨(dú)立地連接控制器，所述控制器對(duì)進(jìn)水泵、出水泵、曝氣裝置、第二回流泵和攪拌裝置的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述反應(yīng)器上部設(shè)置有溢流口。
本發(fā)明還提供了一種使用上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所述一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置進(jìn)行廢水脫氮的方法，包含如下步驟：
(1)在反應(yīng)器中加入氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥；
(2)啟動(dòng)曝氣裝置和攪拌裝置，通過(guò)進(jìn)水泵向反應(yīng)器中進(jìn)水；
(3)進(jìn)水結(jié)束后，保持曝氣裝置、攪拌裝置和第一回流泵的持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)行反應(yīng)；
(4)反應(yīng)完畢后，曝氣裝置、攪拌裝置和第一回流泵停止運(yùn)行，使得污泥進(jìn)行沉淀分層，上層清液由出水泵排出；
(5)重復(fù)步驟(2)～(4)，繼續(xù)運(yùn)行若干個(gè)周期進(jìn)行所述廢水脫氮處理；
在所述廢水脫氮處理周期性運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，每1～2周進(jìn)行一次排泥。
本發(fā)明首先在反應(yīng)器中加入氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥。本發(fā)明對(duì)所述氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的加入順序沒(méi)有任何的特殊要求，兩者可以按照任意的順序添加。
在本發(fā)明中，所述氨氧化絮狀污泥中優(yōu)勢(shì)門(mén)類(lèi)為nitrosomonas，所述厭氧氨氧化污泥中優(yōu)勢(shì)門(mén)類(lèi)為candidatuskuenenia。本發(fā)明對(duì)所述氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的來(lái)源沒(méi)有任何的特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的廢水處理用氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥即可。本發(fā)明對(duì)所述氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的形態(tài)和尺寸沒(méi)有任何的要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知形態(tài)和尺寸的氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥即可。
在本發(fā)明中，所述氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的接種量獨(dú)立地優(yōu)選為≥5gvss/l，更優(yōu)選為≥10gvss/ll，最優(yōu)選為≥15gvss/l。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥的接種量獨(dú)立地優(yōu)選為5～15gvss/l。
本發(fā)明在添加完畢所述氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥后，反應(yīng)器中的初始ph值優(yōu)選為7～8，更優(yōu)選為7.5。
在反應(yīng)器中加入氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥后，本發(fā)明啟動(dòng)曝氣裝置和攪拌裝置，通過(guò)進(jìn)水泵向反應(yīng)器中進(jìn)水。本發(fā)明優(yōu)選在啟動(dòng)曝氣裝置和攪拌裝置一定時(shí)間后，再開(kāi)啟進(jìn)水泵向反應(yīng)器中進(jìn)水，以加強(qiáng)傳質(zhì)，同時(shí)使得進(jìn)水中的氨氮基質(zhì)被迅速消耗；所述一定時(shí)間優(yōu)選為20～40s，更優(yōu)選為30～35s。
在本發(fā)明中，所述曝氣量?jī)?yōu)選以控制所述廢水脫氮處理過(guò)程中反應(yīng)器上部溶解氧的濃度為5～12.5mg/l為準(zhǔn)，更優(yōu)選為7～10mg/l，最優(yōu)選為8～9mg/l。在本發(fā)明中，當(dāng)所述曝氣為空氣曝氣時(shí)，反應(yīng)器上部溶解氧濃度優(yōu)選為5～5.5mg/l；當(dāng)所述曝氣為純氧曝氣時(shí)，反應(yīng)器上部溶解氧濃度優(yōu)選為10～12.5mg/l。本發(fā)明將曝氣頭從反應(yīng)器的底部提升到反應(yīng)器的中上部，利用氣泡的密度遠(yuǎn)小于水的密度的原理，使得溶解氧主要集中在反應(yīng)器的上部絮狀污泥區(qū)，避免了由于曝氣產(chǎn)生的氣泡直接接觸到厭氧氨氧化顆粒污泥從而產(chǎn)生抑制；氨氧化菌在反應(yīng)器上部利用溶解氧氧化氨氮生成亞硝酸鹽，在此過(guò)程中消耗溶解氧，使反應(yīng)器由上到下形成溶解氧梯度濃度。本發(fā)明控制反應(yīng)器的高徑比大于等于5，使得反應(yīng)器的溶解氧濃度梯度盡可能更大，以有效保護(hù)反應(yīng)器下部的厭氧氨氧化顆粒污泥不受到溶解氧的抑制。
在本發(fā)明中，所述攪拌裝置的攪拌速率優(yōu)選為100～140rpm，更優(yōu)選為110～130rpm，最優(yōu)選為120rpm。本發(fā)明將攪拌槳從底部提升至中上部，利用氨氧化絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥的形態(tài)不同，沉降速度不同，通過(guò)調(diào)節(jié)攪拌槳的轉(zhuǎn)速達(dá)到合適的升流速度，使升流速度大于氨氧化絮狀污泥的沉降速度同時(shí)小于厭氧氨氧化顆粒污泥的沉降速度，從而使氨氧化絮狀污泥在攪拌升流作用下大部分處于反應(yīng)器的上部，而厭氧氨氧化顆粒污泥沉降在反應(yīng)器的下部。
在本發(fā)明中，所述進(jìn)水體積優(yōu)選為反應(yīng)器容積的90％。在本發(fā)明中，所述進(jìn)水具體的可以為任意種類(lèi)的氨氮廢水。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述反應(yīng)器的總?cè)莘e為5.5l，進(jìn)水體積為5l，空余的0.5l為保護(hù)體積，防止溢出。
在本發(fā)明中，所述進(jìn)水水質(zhì)中nh4cl的濃度優(yōu)選的≥50mgn/l，更優(yōu)選的≥300mgn/l，最優(yōu)選的≥500mgn/l。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述進(jìn)水水質(zhì)中nh4cl的濃度優(yōu)選為50～500mgn/l，更優(yōu)選為200～300mgn/l；kh2po4的濃度優(yōu)選為40～50mgp/l，更優(yōu)選為45mgp/l；cacl2的濃度優(yōu)選為130～170mg/l，更優(yōu)選為150mg/l；mgso4·7h2o的濃度優(yōu)選為80～120mg/l，更優(yōu)選為100mg/l；nahco3的濃度優(yōu)選為15～20mg/l，更優(yōu)選為18mg/l；微量元素溶液i的濃度優(yōu)選為0.5～1.5mg/l，更優(yōu)選為1mg/l；微量元素溶液ii的濃度優(yōu)選為0.5mg/l。
在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述微量元素溶液i的組成為(g/l)：feso48.5，edta鈉鹽5；微量元素溶液ii的組成為(g/l)：edta15，cuso4·5h2o0.22～0.24，znso4·7h2o0.43，nicl2·6h2o0.18～0.19，naseo4·10h2o0.21，namoo4·2h2o0.22，h3bo40.014，mncl2·4h2o0.99。
進(jìn)水結(jié)束后，本發(fā)明保持曝氣裝置、攪拌裝置和第一回流泵的持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)行反應(yīng)。在本發(fā)明中，所述反應(yīng)具體的為氨氧化絮狀污泥和厭氧氨氧化顆粒污泥中的細(xì)菌吸收廢水中的氨氮等溶質(zhì)的生物過(guò)程。在本發(fā)明中，所述第一回流泵的內(nèi)回流比優(yōu)選為100～200％，更優(yōu)選為120～180％，最優(yōu)選為140～160％。
本發(fā)明在反應(yīng)器的上下部之間利用第一回流泵進(jìn)行外回流，將上部氨氧化菌利用溶解氧氧化氨氮生成的部分亞硝酸鹽基質(zhì)通過(guò)外回流傳輸至反應(yīng)器下部，在顆粒污泥區(qū)厭氧氨氧化菌的作用下與基質(zhì)中的氨氮反應(yīng)生成氮?dú)馔瑫r(shí)去除；反應(yīng)器的上下部并非完全割裂開(kāi)來(lái)的兩種污泥，在反應(yīng)器的上部依然存在少量厭氧氨氧化顆粒污泥，下部外回流管口也存在氨氧化絮狀污泥，使得在外回流的過(guò)程中溶解氧能夠被更加徹底地消耗。氨氧化細(xì)菌可以耐受短時(shí)間處于低溶解氧濃度的環(huán)境，重新處于高濃度溶解氧環(huán)境下活性可迅速恢復(fù)，而硝化細(xì)菌無(wú)法耐受短時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷低溶解氧濃度到高溶解氧濃度的切換過(guò)程，并受到抑制；因此上部的絮狀污泥經(jīng)過(guò)外回流從上部轉(zhuǎn)移到下部，再經(jīng)過(guò)升流作用重新回到上部的循環(huán)過(guò)程中，硝化細(xì)菌經(jīng)受有氧-缺氧-有氧過(guò)程，因此活性受到抑制。本發(fā)明除利用有氧-缺氧-有氧過(guò)程切換來(lái)控制硝化細(xì)菌外，同時(shí)利用基質(zhì)中的高濃度游離氨對(duì)硝化細(xì)菌的抑制作用來(lái)強(qiáng)化控制，同時(shí)不會(huì)對(duì)氨氧化細(xì)菌與厭氧氨氧化菌造成抑制。
在所述廢水脫氮處理過(guò)程中，水浴裝置和第二回流泵持續(xù)運(yùn)行，以保證反應(yīng)器的運(yùn)行溫度。在本發(fā)明中，所述水浴夾套上部的水進(jìn)入到水浴裝置中，然后再通過(guò)第二回流泵泵入水浴夾套下部。在本發(fā)明中，所述水浴裝置的運(yùn)行溫度優(yōu)選為30～37℃，更優(yōu)選為33～36℃，最優(yōu)選為35℃。
在本發(fā)明中，每個(gè)周期的反應(yīng)階段的反應(yīng)時(shí)間獨(dú)立地優(yōu)選為32～52min，更優(yōu)選為35～50min，最優(yōu)選為40～45min。在確保出水氨氮不發(fā)生泄露以及確?？偟コ实那闆r下，在本發(fā)明中，每個(gè)周期反應(yīng)階段的反應(yīng)時(shí)間越短，代表其反應(yīng)效果越好。
反應(yīng)完畢后，本發(fā)明停止運(yùn)行所述曝氣裝置、攪拌裝置和第一回流泵，使得污泥進(jìn)行沉淀分層，上層清液由出水泵排出。在本發(fā)明中，所述出水的排出比優(yōu)選為5～30％，更優(yōu)選為15～25％，最優(yōu)選為20％。在確保出水氨氮不發(fā)生泄露以及確?？偟コ实那闆r下，在本發(fā)明中，每個(gè)周期反應(yīng)階段的排水比越大，代表其反應(yīng)效果越好。
在所述廢水脫氮處理周期性運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，本發(fā)明優(yōu)選每1～2周進(jìn)行一次排泥，將上層氨氧化絮狀污泥排出。在所述周期性的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，每次排出部分上層氨氧化絮狀污泥后，無(wú)需再額外的補(bǔ)足。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，排泥后，剩余污泥總體積優(yōu)選為反應(yīng)器總?cè)莘e的一半。停止運(yùn)行所述曝氣裝置、攪拌裝置和第一回流泵后，由于氨氧化絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥的沉降速度不同，在反應(yīng)器內(nèi)將自發(fā)分層形成上層為氨氧化絮狀污泥，下層為厭氧氨氧化顆粒污泥；單獨(dú)對(duì)上層絮狀污泥進(jìn)行排泥以洗脫傾向于生長(zhǎng)在絮狀污泥內(nèi)的硝化細(xì)菌，持留生長(zhǎng)極其緩慢的厭氧氨氧化污泥。
所述排水結(jié)束后，本發(fā)明重復(fù)步驟(2)～(4)，繼續(xù)運(yùn)行若干個(gè)周期進(jìn)行所述廢水脫氮處理。在本發(fā)明中，每個(gè)周期均包含進(jìn)水階段、反應(yīng)階段、沉淀階段和出水階段。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置及一種廢水脫氮的方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但是不能把它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實(shí)施例1
進(jìn)水組成為：nh4cl(濃度50mgn/l)，kh2po4(濃度45mgp/l)，cacl2(濃度150mg/l)，mgso4·7h2o(濃度100mg/l)，nahco3(濃度15g/l)，微量元素溶液i1ml/l，微量元素溶液ii1ml/l。微量元素i的組成為(g/l)：feso48.5，edta鈉鹽5；微量元素溶液ii的組成為(g/l)：edta鈉鹽15，cuso4·5h2o0.24，znso4·7h2o0.43，nicl2·6h2o0.18，naseo4·10h2o0.21，namoo4·2h2o0.22，h3bo40.014，mncl2·4h2o0.99。
進(jìn)水前先開(kāi)啟曝氣泵和攪拌設(shè)備，進(jìn)水從下方進(jìn)入反應(yīng)器3進(jìn)行反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中，曝氣泵7持續(xù)曝氣，為反應(yīng)器內(nèi)提供溶解氧(5.5mg/l)，攪拌機(jī)8(120rpm)不斷進(jìn)行攪拌以加強(qiáng)傳質(zhì)。
反應(yīng)器3外層設(shè)置水浴夾套，水浴夾套里面的水排入水浴裝置6，經(jīng)由第二回流泵5再重新泵回水浴夾套形成水浴循環(huán)，為反應(yīng)器3中的反應(yīng)環(huán)境提供溫度條件(35℃)。
反應(yīng)器3上部和下部之間通過(guò)第一回流泵進(jìn)行連通，在反應(yīng)階段，第一回流泵持續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)上部污泥和下部污泥之間的流通。
反應(yīng)完畢后，曝氣泵7與攪拌機(jī)8停止動(dòng)作使得污泥沉淀，上層清液和污泥經(jīng)由排水管排出至排水桶，開(kāi)始下一個(gè)周期。經(jīng)過(guò)一個(gè)周期處理之后，出水中氨氮濃度保持在50mg/l左右，亞硝氮約為5.9～8.4mg/l，總氮去除率保持在77.6～85.1％之間。
在運(yùn)行過(guò)程中，每1～2周對(duì)上層絮狀污泥進(jìn)行排泥，排泥方式為反應(yīng)完成階段，使用出水泵將上清液排凈后繼續(xù)排出部分氨氧化絮狀污泥(排泥后，剩余污泥總體積為反應(yīng)器總?cè)莘e的一半)，以保證對(duì)硝化細(xì)菌的洗脫。
反應(yīng)器經(jīng)過(guò)55天的運(yùn)行，進(jìn)水容積負(fù)荷達(dá)到7.5kgn/(m3d)，總氮去除負(fù)荷達(dá)到6.4kgn/(m3d)，顯著高于現(xiàn)有技術(shù)中的2.6kgn/(m3d)。
實(shí)施例2
運(yùn)行第113～160天，以消化液作為反應(yīng)器進(jìn)水，使用消化液替換實(shí)施例1中的進(jìn)水，其余步驟不變。
本實(shí)施例所述消化液為厭氧消化上清液，來(lái)源于山東濟(jì)南某廠的餐廚垃圾厭氧消化罐，氨氮為2957±113mg/l，cod濃度為4483±284mg/l，配置進(jìn)水時(shí)將其稀釋6倍后，控制最終配水中氨氮濃度為500mg/l。
經(jīng)過(guò)本實(shí)施例處理后出水中氨氮維持在50mg/l左右，亞硝氮濃度為8.7～9.6mg/l，總氮去除率保持在80％左右。運(yùn)行第113～160天，以消化液作為反應(yīng)器進(jìn)水時(shí)，反應(yīng)器進(jìn)水容積負(fù)荷可達(dá)到4.6kgn/(m3d)，總氮去除率達(dá)80.4％。反應(yīng)器進(jìn)水容積負(fù)荷可達(dá)到4.6kgn/(m3d)，總氮去除率達(dá)80.4％。
由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種一體分相復(fù)合式廢水脫氮裝置及一種廢水脫氮的方法。本發(fā)明提供的裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性和恢復(fù)性良好。本發(fā)明采用序批式反應(yīng)器的運(yùn)行方式，同時(shí)接種氨氧化菌絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥，將短程硝化與厭氧氨氧化反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行耦合；將攪拌槳提升至反應(yīng)器中部，利用氨氧化菌絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥的形態(tài)不同導(dǎo)致的沉降速度不同，通過(guò)調(diào)節(jié)攪拌力度達(dá)到合適的升流速度，使兩種污泥自發(fā)分相；同時(shí)將曝氣頭從以往設(shè)計(jì)中的底部提升到反應(yīng)器中部，使溶解氧主要集中在反應(yīng)器上部，并由此形成溶解氧梯度，避免底部厭氧氨氧化菌受高濃度溶解氧抑制；再利用外回流的方式強(qiáng)化傳質(zhì)，將上部反應(yīng)生成的亞硝酸鹽基質(zhì)傳遞至底部與氨氮通過(guò)厭氧氨氧化反應(yīng)同時(shí)去除；同時(shí)反應(yīng)結(jié)束攪拌停止后，利用氨氧化絮狀污泥與厭氧氨氧化顆粒污泥的沉降速度不同，使二者在反應(yīng)器內(nèi)自發(fā)分層，單獨(dú)對(duì)上層絮狀污泥進(jìn)行排泥以洗脫傾向于生長(zhǎng)在絮狀污泥內(nèi)的硝化細(xì)菌，持留生長(zhǎng)及其緩慢的厭氧氨氧化污泥。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。