反硝化除磷去除N₂O的裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】反硝化除磷去除N2O的裝置和方法，屬于污水處理與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括：城市污水原水箱、反硝化除磷SBR、磁力攪拌器、N2O微電極、N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、城市污水出水箱。方法是城市污水進(jìn)入到反硝化除磷SBR，進(jìn)行厭氧攪拌1～2h，充分釋磷，同時(shí)污水中的COD儲(chǔ)存為PHA，隨后往反硝化除磷SBR中加入N2O溶液，以N2O作為反硝化除磷的電子受體進(jìn)行缺氧攪拌2～3h。沉淀30～45min后排水，排水進(jìn)入出水箱。反硝化除磷SBR需要按時(shí)排泥，使反應(yīng)器污泥濃度維持在2500～4000mg/L，SRT為16d。本發(fā)明經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、高效去除N2O，同時(shí)去除了污水中的COD和P，以N2O代替?zhèn)鹘y(tǒng)反硝化除磷的電子受體，無(wú)需曝氣獲得電子受體，節(jié)省了能耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
反硝化除鱗去除Ν20的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及反硝化除磷去除N2O的裝置和方法，屬于污水處理與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化亞氮(N2O)是《京都議定書(shū)》規(guī)定包括二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)在內(nèi)的六種溫室氣體(greenhouse gases，GHGs)之一。N2O在大氣中衡量存在，但其增溫潛勢(shì)是0)2的298倍。與人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)的N2O釋放源性質(zhì)可分為化學(xué)和生物兩大過(guò)程?；瘜W(xué)過(guò)程中的N2O釋放源由氧化燃燒、焚化、工業(yè)生產(chǎn)和大氣沉降等組成。生物過(guò)程中釋放的N2O主要來(lái)自于農(nóng)耕土壤、海洋微生物、堆肥貯存池以及含氮廢棄物和廢水的處理過(guò)程。其中含氮廢水包括城市污水、垃圾滲濾液和工業(yè)廢水等。目前，N2O對(duì)全球大氣溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)已經(jīng)達(dá)到了5?6%。因此，在全球溫室效應(yīng)逐漸增強(qiáng)的今天，如何有效控制和去除N2O成了研究的難題。
[0003]在目前的關(guān)于N20去除的研究中，主要有N2O的直接催化分解方法。是指在高溫下，采用Ni0、Fe203、Al203、Cu0、Mo03等其中的一種或多種金屬氧化物催化劑，或載鐵的一種或多種沸石催化劑能夠直接將N20催化發(fā)生如下反應(yīng):2N20—2N2+02。該方法因其不引入雜質(zhì)、不產(chǎn)生二次污染被認(rèn)為是頗具前景的處理方法。但其要求高溫以及催化劑，成本偏高。
[0004]在污水生物反硝化除磷工藝中，以硝酸鹽(N03—)為電子受體進(jìn)行反硝化除磷過(guò)程中，硝酸鹽(no3—)首先被還原為亞硝酸鹽(no2—)，接著亞硝酸鹽(no2—)被還原為一氧化氮(NO)，之后一氧化氮(NO)進(jìn)一步被還原為氧化亞氮(N2O)，最后氧化亞氮(N2O)被還原為氮?dú)?Ns)。在這個(gè)還原過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，N2O作為反硝化除磷的中間產(chǎn)物，同時(shí)也可以作為反硝化除磷的電子受體，將N2O還原為他的細(xì)菌為Nos，這就為N2O的去除提供了新的思路。
[0005]反硝化除磷去除N2O的同時(shí)，同時(shí)也去除了污水中的COD和P，可謂是一舉三得。該方法操作簡(jiǎn)單，成本低，沒(méi)有二次污染，是一種創(chuàng)新思路。目前的研究還未有將反硝化除磷工藝用于除N2O,因此應(yīng)用前景十分廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是針對(duì)溫室氣體N2O的去除，提出反硝化除磷去除N2O的裝置和方法。將水處理與大氣污染控制結(jié)合，實(shí)現(xiàn)N2O的去除，緩解全球溫室效應(yīng)，同時(shí)也去除污水中的COD和P。既節(jié)省了傳統(tǒng)N2O去除過(guò)程的催化劑和加熱費(fèi)用，又節(jié)省了傳統(tǒng)反硝化除磷為獲得電子受體而需要的曝氣費(fèi)用。工藝運(yùn)行流程簡(jiǎn)單，而且不產(chǎn)生二次污染，是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保型方式。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的:反硝化除磷去除N2O的裝置，其特征在于，包括城市污水原水箱(I)、反硝化除磷SBR(2)、磁力攪拌器(3)、N20微電極(4)、N20在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)、城市污水出水箱(6);城市污水原水箱(I)通過(guò)進(jìn)水栗(1.1)與反硝化除磷SBR⑵相連接;反硝化除磷SBR(2)通過(guò)N2O微電極(4)與N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)連接;反硝化除磷SBR(2)通過(guò)排水閥(2.5)與城市污水出水箱(6)連接。
[0008]所述反硝化除磷SBR(2)設(shè)有進(jìn)水閥(2.1)、加N2O溶液注射器(2.2)、氣袋(2.3)、取樣注射器(2.4)、排水閥(2.5)、排泥閥(2.6)。
[0009]N2O和城市污水在此裝置中的處理流程為:城市污水進(jìn)入到城市污水原水箱，通過(guò)進(jìn)水栗進(jìn)入反硝化除磷SBR，通過(guò)磁力攪拌器厭氧攪拌I?2h，充分釋磷，同時(shí)污水中的⑶D儲(chǔ)存為內(nèi)碳源PHA;隨后N2O溶液通過(guò)加N2O溶液注射器往反硝化除磷SBR中加入，以N2O作為反硝化除磷的電子受體進(jìn)行缺氧攪拌2?3h，同時(shí)通過(guò)N2O微電極)和N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)混合液中N2O濃度;沉淀30?45min，排水比為40?50%，排水進(jìn)入到城市污水出水箱。反硝化除磷SBR為封閉系統(tǒng)，在其頂部連有IL的氣袋便于平衡反應(yīng)器內(nèi)外壓力。
[0010]反硝化除磷去除N2O的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011]I)系統(tǒng)啟動(dòng):
[0012]將傳統(tǒng)污水廠A20工藝回流污泥接種到反硝化除磷SBR反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度達(dá)到2500?4000mg/L;
[0013]2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作:
[0014]城市污水進(jìn)入到城市污水原水箱(I)，通過(guò)進(jìn)水栗(1.1)進(jìn)入反硝化除磷SBR(2)，通過(guò)磁力攪拌器(3)厭氧攪拌I?2h，充分釋磷，同時(shí)污水中的COD儲(chǔ)存為內(nèi)碳源PHA;隨后N2O溶液通過(guò)加N2O溶液注射器(2.2)往反硝化除磷SBR(2)中加入，同時(shí)通過(guò)N2O微電極(4)和N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)監(jiān)測(cè)混合液中N2O濃度，以N2O作為反硝化除磷的電子受體進(jìn)行缺氧攪拌2?3h至N2O完全被去除，在攪拌過(guò)程中，磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為150-200r/min，只需將反應(yīng)器中溶液混合均勻即可，不應(yīng)攪拌過(guò)快，防止N2O溢出；沉淀30?45min，排水比為40?50%，排水進(jìn)入到城市污水出水箱(6)。反硝化除磷SBR(2)在頂部連有氣袋(2.3)便于平衡反應(yīng)器內(nèi)外壓力。反硝化除磷SBR需要按時(shí)排泥，使反應(yīng)器污泥濃度維持在2500?4000mg/L，SRT為16d0
[0015]本發(fā)明反硝化除磷去除N2O的裝置和方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]I)相比于N2O通過(guò)高溫催化去除的傳統(tǒng)方法，反硝化除磷去除N2O的裝置和方法無(wú)需加熱和添加催化劑，節(jié)省了成本。
[0017]2)工藝運(yùn)行簡(jiǎn)單易控，不產(chǎn)生二次污染，屬于環(huán)境保護(hù)型工藝。
[0018]3)傳統(tǒng)的反硝化除磷需要通過(guò)曝氣獲得電子受體，反硝化除磷去除N2O的裝置和方法以N2O作為反硝化除磷的電子受體，節(jié)省了 100%曝氣能耗，降低了污水除磷處理成本。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明反硝化除磷去除N2O的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中I為城市污水原水箱、2為反硝化除磷SBR、3為磁力攪拌器、4為N2O微電極、5為N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、6為城市污水出水箱；1.1為進(jìn)水栗；2.1為進(jìn)水閥、2.2為加N2O溶液注射器、2.3為氣袋、2.4為取樣注射器、2.5為排水閥、2.6為排泥閥。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示反硝化除磷去除N2O的裝置，包含城市污水原水箱(I)、反硝化除磷SBR(2)、磁力攪拌器(3)、N20微電極(4)、N20在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)、城市污水出水箱(6);城市污水原水箱(I)通過(guò)進(jìn)水栗(1.1)與反硝化除磷SBR⑵相連接;反硝化除磷SBR(2)通過(guò)N2O微電極(4)與N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)連接;反硝化除磷SBR(2)通過(guò)排水閥(2.5)與城市污水出水箱(6)連接。
[0022]所述反硝化除磷SBR(2)設(shè)有進(jìn)水閥(2.1)、加N2O溶液注射器(2.2)、氣袋(2.3)、取樣注射器(2.4)、排水閥(2.5)、排泥閥(2.6)。
[0023]實(shí)驗(yàn)采用北京某大學(xué)家屬區(qū)生活污水，N2O溶液來(lái)自N2O氣罐鼓入水的飽和N2O溶液，濃度為800?1000mgN20-N/L，加入100?200mL飽和N2O溶液使混合液N20(以N計(jì))濃度為60?80mg/L，生活污水原水具體水質(zhì)如下:C0D濃度為120?260mg/L，N02—-N濃度〈0.1mg/L，N03—-N濃度〈0.8mg/L，P濃度為5?7mg/L，pH為7?8。試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃制作，反硝化除磷SBR有效容積均為2L，排水比均為40?50%。
[0024]具體實(shí)施包括以下步驟:
[0025]I)系統(tǒng)啟動(dòng):
[0026]將傳統(tǒng)污水廠A20工藝回流污泥接種到反硝化除磷SBR反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度達(dá)到3500mg/L;
[0027]2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作:
[0028]城市污水進(jìn)入到城市污水原水箱(I)，通過(guò)進(jìn)水栗(1.1)進(jìn)入反硝化除磷SBR(2)，通過(guò)磁力攪拌器(3)厭氧攪拌I?2h，充分釋磷，同時(shí)污水中的COD儲(chǔ)存為內(nèi)碳源PHA;隨后N2O溶液通過(guò)加N2O溶液注射器(2.2)往反硝化除磷SBR(2)中加入，同時(shí)通過(guò)N2O微電極(4)和N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)監(jiān)測(cè)混合液中N2O濃度，以N2O作為反硝化除磷的電子受體進(jìn)行缺氧攪拌2?3h至N2O完全被去除，在攪拌過(guò)程中，磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為150-200r/min，只需將反應(yīng)器中溶液混合均勻即可，不應(yīng)攪拌過(guò)快，防止N2O溢出；沉淀30?45min，排水比為40?50%，排水進(jìn)入到城市污水出水箱(6)。反硝化除磷SBR(2)在頂部連有IL的氣袋(2.3)便于平衡反應(yīng)器內(nèi)外壓力。反硝化除磷SBR需要按時(shí)排泥，使反應(yīng)器污泥濃度維持在2500?4000mg/L，SRT為 16d。
[0029]試驗(yàn)結(jié)果表明:運(yùn)行穩(wěn)定后，反硝化除磷SBR反應(yīng)器出水N2O濃度為O?2mg/L AOD濃度為35?40mg/L，N02—?N〈0.lmg/L，N03—?N〈0.5mg/L，P〈0.5mg/L。
[0030]以上是本發(fā)明的具體實(shí)施例，便于該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能更好的理解和應(yīng)用本發(fā)明，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此，因此該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明所做的簡(jiǎn)單改進(jìn)都在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.反硝化除磷去除N2O的裝置，其特征包括:城市污水原水箱(1)、反硝化除磷SBR(2)、磁力攪拌器(3)、N20微電極(4)、N20在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)、城市污水出水箱(6);城市污水原水箱(I)通過(guò)進(jìn)水栗(1.1)與反硝化除磷SBR(2)相連接，反硝化除磷SBR(2)通過(guò)N2O微電極(4)與N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)連接，反硝化除磷SBR( 2)通過(guò)排水閥(2.5)與城市污水出水箱(6)連接； 所述反硝化除磷SBR(2)設(shè)有進(jìn)水閥(2.1)、加N2O溶液注射器(2.2)、氣袋(2.3)、取樣注射器(2.4)、排水閥(2.5)、排泥閥(2.6) ο2.應(yīng)用如權(quán)利要求1所述裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)系統(tǒng)啟動(dòng): 將傳統(tǒng)污水廠A2O工藝回流污泥接種到反硝化除磷SBR反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度達(dá)到 2500 ?4000mg/L; 2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作: 城市污水進(jìn)入到城市污水原水箱(I)，通過(guò)進(jìn)水栗(1.1)進(jìn)入反硝化除磷SBR(2)，通過(guò)磁力攪拌器(3)厭氧攪拌I?2h，同時(shí)污水中的COD儲(chǔ)存為內(nèi)碳源PHA;隨后N2O溶液通過(guò)加N2O溶液注射器(2.2)往反硝化除磷SBR(2)中加入，同時(shí)通過(guò)N2O微電極(4)和N2O在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)監(jiān)測(cè)混合液中N2O濃度，以N2O作為反硝化除磷的電子受體進(jìn)行缺氧攪拌2?3h至N2O完全被去除，在攪拌過(guò)程中，磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為150-200r/min，；沉淀30?45min，排水比為40?50%，排水進(jìn)入到城市污水出水箱(6);反硝化除磷SBR(2)在頂部連有氣袋(2.3)便于平衡反應(yīng)器內(nèi)外壓力；反硝化除磷SBR需要按時(shí)排泥，使反應(yīng)器污泥濃度維持在2500?4000mg/L，SRT為16d。
【文檔編號(hào)】B01D53/84GK105836884SQ201610366127
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月28日
【發(fā)明人】彭永臻, 袁傳勝, 王淑瑩, 馬斌
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)