一種含氮廢水的uasb厭氧氨氧化處理方法及裝置的制造方法
【專利說明】一種含氮廢水的UASB厭氧氨氧化處理方法及裝置
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于生物處理技術領域，尤其涉及一種含氮廢水的UASB厭氧氨氧化處理方法及裝置。
【背景技術】
[0003]水是社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎，隨著我國工業(yè)化進程的加快，自然環(huán)境尤其是水環(huán)境遭到了較嚴重的破壞，江河及湖庫水環(huán)境質(zhì)量日趨惡化。從上世紀八十年代開始，國家加快了對水環(huán)境治理的步伐，污水處理率有了較大提高，然而我國緩流水體富營養(yǎng)化問題不僅沒有解決，而且有日益嚴重的趨勢。
[0004]隨著水體富營養(yǎng)化程度的不斷嚴重，國內(nèi)外開始注重污水中氮元素的去除?，F(xiàn)在普遍應用的傳統(tǒng)污水生物脫氮工藝如缺氧/好氧(AO)工藝，厭氧/缺氧/好氧(A2O)工藝，SBR工藝，氧化溝工藝等，均需要創(chuàng)造好氧環(huán)境將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，而后利用有機物(能量載體)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣。而實際城市污水大都C/N比較低，難以滿足反硝化所需的碳源，需要投加甲醇等外碳源，以提高系統(tǒng)總氮TN去除率，進一步增加了系統(tǒng)的運行費用。因此傳統(tǒng)脫氮工藝在曝氣環(huán)節(jié)消耗了大量的能量，屬于高能耗的污水處理工藝，不符合低能耗、可持續(xù)的發(fā)展原則。
[0005]近年來由于含氨氮廢水導致水體污染和富營養(yǎng)化的現(xiàn)象日益嚴重，開發(fā)和應用高效節(jié)能的可持續(xù)廢水脫氮工藝已成為當今水污染控制領域的研究熱點。厭氧氨氧化工藝是目前已知的最經(jīng)濟的生物脫氮途徑，與傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝相比具有需氧量低、運行費用低和不需要外加碳源等優(yōu)點。近年來備受矚目，國外有許多研究人員對該工藝的運行條件以及其中新發(fā)現(xiàn)的厭氧氨氮細菌進行了多方面的研究，然而對如何利用普通污泥成功實現(xiàn)厭氧氨氧化過程的報道并不多見。利用普通污泥實現(xiàn)厭氧氧化過程對于該工藝在實際工程中的推廣具有重大意義。
[0006]另一方面，目前UASB布水形式分為池底布水和池頂布水。底部進水的優(yōu)點是進水通過動力裝置將原水注入反應器，進水壓力大，可以有效攪動池底污泥，不易形成短流。但是底部布水時，布水管一旦堵塞不易察覺，久而久之堵塞的管道得不到疏通便會嚴重影響UASB的處理效率。而池頂布水是通過在UASB反應器頂部設置進水槽，有一槽一管式，有一槽多管式。這種布水方式的優(yōu)點是能夠直觀觀察出進水的分布，布水管堵塞時容易疏通，彌補了底部進水的缺點。但是頂部進水的不足之處是進水動力小，對池底污泥的攪動較小，容易形成短流，造成UASB有效容積降低，大大影響容積負荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種含氮廢水的UASB厭氧氨氧化處理方法及裝置，開發(fā)了一種新型UASB反應器，并對現(xiàn)有的厭氧氨氧化工藝進行研究，以自配高氮低碳廢水為進水，普通厭氧污泥為接種污泥，在溫度35°C，pH7.5?8.0的條件下連續(xù)運行220天；之后又在工程中進行了改造和試驗，成功實現(xiàn)了厭氧氨氧化。
[0008]為實現(xiàn)該技術目的，本發(fā)明所采取的技術方案是:
一種含氮廢水的UASB厭氧氨氧化處理方法，包括如下步驟:
(1)將普通厭氧污泥作為接種污泥投加至上流式厭氧UASB反應器中；
(2)向高氮低碳廢水中加入有機物作為厭氧UASB反應器進水；配水中NO2-N的濃度為690-700 mg/L，NH/-N 的濃度為 250 -270mg/L ；
(3)厭氧UASB反應器在20-43°C，pH值為6.7-8.3的條件下連續(xù)流運行30-35天；
(4)經(jīng)過30-35天的培養(yǎng)，將厭氧UASB反應器進水氨氮濃度提高到600_900mg/L，繼續(xù)運行50-60天，
(5)經(jīng)過50-60天的培養(yǎng)，將厭氧UASB反應器進水氨氮濃度調(diào)整為低濃度，繼續(xù)運行110-120天，即得低濃度廢水。
[0009]優(yōu)選的是，步驟(I)中，厭氧污泥的VSS/SS為0.73-0.75。
[0010]優(yōu)選的是，步驟(2)中，所述的有機物為Ν02_-Ν和NH/-N。
[0011 ] 優(yōu)選的是，步驟(3 )中，進水有機COD濃度為1500-1550mg/L，容積負荷基本維持在
2.5-2.7 kg/ (m3.d)。
[0012]優(yōu)選的是，步驟(3)中，厭氧UASB反應器在40±3°C，pH 7.8-8.3的條件下連續(xù)流運行30-35天。
[0013]優(yōu)選的是，所述上流式厭氧UASB反應器中，所述厭氧污泥氨負荷為0.02-0.03kg/(Kg.d)，厭氧氨氧化菌的倍增時間為lid。
[0014]優(yōu)選的是，步驟(5)中，進水中Ν02_-Ν濃度為270-280 mg/L。
[0015]優(yōu)選的是，上述的上流式厭氧UASB反應器內(nèi)部核心設備采用改性聚丙烯材料，無需涂裝防腐材料，減少了運行過程中的維護費用。
[0016]優(yōu)選的是，所述基質(zhì)亞硝酸鹽濃度低于5mmol/L。
[0017]上述的方法處理后的反應器底部的厭氧泥樣，所述厭氧泥樣的VSS/SS為
0.62-0.63。
[0018]本發(fā)明還提供了一種含氮廢水的UASB厭氧氨氧化處理裝置，包括裝置本體，裝置本體頂部一側(cè)設有進水管，進水管和位于裝置本體頂部的配水槽相連，配水槽通過管路與位于裝置本體底部的布水系統(tǒng)相連接，三相分離器設置于裝置本體上部，三相分離器上方設置有沼氣收集管和出水管，所述出水管通過回流管與進水管相連通。
[0019]本發(fā)明將配水槽設置和布水系統(tǒng)分別設置在裝置本體的頂部和底部，利用水的流動性將配水槽中水的勢能轉(zhuǎn)換為動能，提供了足夠的進水動力，上述設計既克服了現(xiàn)有技術進水動力小，對池底污泥的攪動較小，容易形成短流，造成UASB有效容積降低的問題，也解決了出進水的分布和布水管堵塞不易觀察的問題。
[0020]進一步地，所述配水槽位于裝置本體頂部的中心處。配水槽位于裝置本體中部時，最大限度地將重力勢能轉(zhuǎn)換為動能，提高進水動力，節(jié)約能耗，管路排布簡單。
[0021]進一步地，所述出水管的水平高度低于進水管，所述出水管與進水管間的回流管為U型管。保證處于未運行狀態(tài)的裝置在出水口閥門關閉時，出水管的水不會溢流到進水管中，且出水管和進水管間的回流管上無需設置閥門。
[0022]進一步地，所述布水系統(tǒng)設置有6-8根布水支管。在保證處理效率的前提下，最大限度減少布水支管數(shù)，節(jié)約耗材。
[0023]進一步地，所述布水支管上設置有3-4排相互平行的布水孔，所述各排布水孔在布水管上縱切面間的夾角為15-18°。水力分布更加均勻，增加了污泥的流動性，C O D去除率提尚5 %左右。
[0024]設計原理:
(I)氨氮的去除
根據(jù)進水氨氮可將整個運行過程分為3個階段:適應期(1-30天)、高濃度運行期(30-62天)和低濃度運行期(63-220天)。
[0025]在適應期，進水氨氮濃度在220mg/L左右，出水氨氮濃度略高于進水濃度，說明氨氮在反應器中沒有得到去除，這與在普通厭氧反應器中觀察到的現(xiàn)象一致。
[0026]在第二階段提高進水氨氮濃度(即提高厭氧氧化細菌生長所需的基質(zhì)濃度)，以加速厭氧氨氧化細菌的生長。在此期間，反應器的進水氨氮濃度均較高，基本在600-900mg/L之間波動，平均濃度為700mg/L。在第30?40天，氨氮的容積負荷較低，平均約為0.9kg/(m3.d)，而氨氮的去除率也相對較低，平均僅為12.5%。這表明經(jīng)過約一個月的適應期后，反應器污泥中的厭氧氨氧化細菌逐漸生長和繁殖起來，并開始去除進水中的氨氮。與適應期相比，此階段最大特點是反應器出水氨氮濃度均略低于進水濃度，此現(xiàn)象表明在該反應器中，厭氧氨氧化已經(jīng)逐漸產(chǎn)生。
[0027]在第三個階段，隨著反應器的運行，厭氧氨氧化反應越來越明顯，在第80?90天，厭氧氨氧化反應所占比例僅為10% ;而在第140?180天，此反應所占比例上升到45%，在試驗的最后階段(即第180?220天)，所占比例已達到平均約65%左右。說明在該反應器內(nèi)厭氧氨氧化細菌已得到了較大程度的富集。除此之外，在進行厭氧氨氧化的同時，平均有84.7%的COD也被去除。
[0028](2 ) COD 和 NOf -N 的去除
因為厭氧氨氧化過程首先是在一個反硝化流化床反應器中發(fā)現(xiàn)的，因此，在實驗中、