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    氨氮廢水處理方法

    發布時間:2021-7-29 8:50:07  中國污水處理工程網

    申請日2018.05.03

    公開(公告)日2021.02.23

    IPC分類號C02F3/30; C02F101/16

    摘要

    本發明公開了一種處理氨氮廢水的裝置及工藝,所述裝置包括原水箱、CASS反應箱、投料裝置、蠕動泵、排水泵、充氣泵、排污裝置、磁鐵、磁力感應裝置和控制裝置;原水箱通過蠕動泵與反應箱連接;投料裝置設置在生物選擇區的箱壁上;排水泵設置在曝氣區;充氣泵與曝氣裝置連接;排污裝置包括污泥回流裝置和污泥處理裝置,污泥處理裝置與排淤閥、污泥區連接,污泥回流裝置與污泥回流管連接;控制裝置采用PLC控制器,控制裝置與電氣裝置連接;所述方法包括:反應器內接種及馴化;首次廢水處理;連續廢水處理;本發明結構簡單,制造成本低,適合大量推廣。

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    權利要求書

    1.一種處理氨氮廢水的裝置,其特征在于,主要包括原水箱(1)、CASS反應箱(2)、投料裝置(3)、蠕動泵(41)、排水泵(42)、充氣泵(5)、排污裝置(6)、磁鐵(7)、磁力感應裝置(8)和控制裝置;

    所述原水箱(1)上設置有進水口(11)和排淤閥(12);

    所述CASS反應箱(2)包括生物選擇區(21)、缺氧反應區(22)、有氧反應區(23)和連通管(24),所述缺氧反應區(22)內設置有攪拌裝置一(220),所述有氧反應區(23)內設置有曝氣裝置(231)、攪拌裝置二(232)、墊料層(233)和濾料層(234);

    所述原水箱(1)通過所述蠕動泵(41)與所述生物選擇區(21)連接;所述缺氧反應區(22)上端與生物選擇區(21)上端連接,所述有氧反應區(23)通過所述連通管(24)與缺氧反應區(22)連接,且連通管(24)較高的一端位于有氧反應區(23)內;所述曝氣裝置(231)設置在有氧反應區(23)的靠下端位置,所述攪拌裝置二(232)設置在有氧反應區(23)的靠上端位置,所述墊料層(233)設置在曝氣裝置(231)的上方,所述濾料層(234)設置在墊料層(233)的上端,墊料層(233)和濾料層(234)將有氧反應區(23)從上至下分為反應區、污泥區和曝氣區,污泥區上端設置有污泥回流管;

    所述投料裝置(3)設置在生物選擇區(21)的箱壁上,投料裝置(3)內部為碳源;

    所述排水泵(42)設置在曝氣區;

    所述充氣泵(5)與曝氣裝置(231)連接;

    所述排污裝置(6)包括污泥回流裝置和污泥處理裝置,污泥處理裝置與排淤閥(12)、污泥區連接,污泥回流裝置與污泥回流管連接;

    所述磁鐵(7)采用燒結釤鈷永磁,磁鐵(7)設置在有氧反應區(23)內,位于有氧反應區(23)左側端,所述磁力感應裝置(8)位于有氧反應區(23)內,位于有氧反應區(23)右側端;

    所述控制裝置采用PLC控制器,控制裝置與排淤閥(12)、攪拌裝置一(220)、攪拌裝置二(232)、投料裝置(3)、蠕動泵(41)、排水泵(42)、充氣泵(5)、排污裝置(6)、磁力感應裝置(8)連接;

    所述碳源為葡萄糖、蛋白胨、乙酸鈉按照質量比1:1:1.7的混合物,且所投碳源與原水中的氮元素的碳氮比為15;

    所述CASS反應箱(2)的有氧反應區(23)設置有箱門(20),且箱門(20)處設置有密封裝置;

    所述墊料層(233)與有氧反應區(23)的箱殼活動連接,墊料層(233)從箱門(20)處自由出進,墊料層(233)包括小孔鐵網(2331)、棉麻布(2332)和粗砂(2333),所述棉麻布(2332)包裹在粗砂(2333)外,所述小孔鐵網(2331)包裹在棉麻布(2332)外,小孔鐵網孔徑為2-5mm;

    所述棉麻布(2332)為雙層;

    所述箱門(20)處設置有密封裝置;

    利用上述處理氨氮廢水的裝置處理廢水的方法,包括以下步驟:

    步驟一:反應器內接種及馴化

    將處理原水通過進水口(11)、蠕動泵(41)引至CASS反應箱(2)內,再由排水泵(42)流出,使得污泥處理裝置中充滿污泥,再由污泥回流裝置將污泥通入CASS反應箱(2)內,然后接種活性污泥,控制污泥濃度在3000mg/L;接種后在CASS反應箱(2)內進行悶曝處理;期間,通過曝氣裝置(231)和充氣泵(5)進行曝氣,使得出水水質穩定后增加原水比例,由最初的50%,增加到75%,最終到100%;

    步驟二:首次廢水處理

    將原水從進水口(11)通入原水箱(1)中,通過蠕動泵(41)將原水箱(1)中的水引至CASS反應箱(2)內,同時,打開投料裝置(3)原水中投入碳源,在缺氧反應區(22)進行缺氧攪拌;待缺氧反應區(22)中的污水到達一定高度,污水會從連通管(24)到達有氧反應區(23),通過曝氣裝置(231)和充氣泵(5)進行曝氣,曝氣量為50L/h;水力停留時間為1.5h;

    步驟三:連續廢水處理

    打開排水泵(42),按照步驟二進行連續廢水處理;每隔20d,通過污泥處理裝置將原水箱(1)和CASS反應箱(2)中的污泥排出,再由污泥回流裝置將污泥通入CASS反應箱(2)內,經由污泥回流管進入生物選擇區,污泥回流率為20%,在進水的同時進行污泥回流。

    說明書

    一種處理氨氮廢水的裝置及方法

    技術領域

    本發明涉及污水處理技術領域,具體涉及一種處理氨氮廢水的裝置及其運行方法。

    背景技術

    氧化亞氮(N2O)是大氣中含量僅次于CO2和CH4的溫室氣體,在7~13μm波長范圍內有強烈的紅外吸收,溫室效應約為CO2的300倍,在大氣中的壽命長達131年之久,對全球溫室效應有重要貢獻。大氣中N2O含量增加1倍,全球地表溫度上升0.3℃。另外,N2O進入平流層后,可以迅速轉化為NO和NO2,在紫外光的照射下,可以快速地分解臭氧為氧氣,嚴重破壞臭氧層。N2O被認為是人為排放破壞臭氧層的首要物質。N2O在平流層生成的NOx可轉化為硝酸,硝酸進入對流層后形成酸雨,從而對生態系統造成嚴重損害。

    N2O的來源分為自然源和人為源兩類,人類活動引起的N2O釋放量增加是大氣中N2O濃度逐漸上升的主要原因。N2O釋放的人為源包括農業種植、牲畜養殖、生物質的燃燒、化石燃料燃燒、污染治理等。

    污水生物處理過程是N2O重要的人為釋放源之一,且其釋放量有日益增高的趨勢。美國環保署的報告稱,污水處理過程中釋放的N2O占總釋放量的3%。根據Khalil和Rasmussen的估計,污水處理過程N2O的年釋放量為0.3-3.0Tg/yr,占全球N2O總釋放量的2.5%-25%。IPCC報告中指出,污水處理廠污水處理過程中大約0.05-25%的氮被轉化成N2O形式釋放,約占全球N2O總排放量的1.2%。Kampschreur等總結前人的研究結果指出,在實驗室中進行的污水處理過程中有0-90%的氮轉化成N2O釋放,而在污水處理廠的處理過程中有0-14.6%的氮轉化為N2O。Foley等在七個污水處理廠中檢測到的N2O轉化率為0.6-25.3%。Law等預測全球污水處理過程N2O排放量從2005年到2020年預期增長13%。周興等統計發現,以CO2排放當量計,從2003年至2009年我國生活污水處理過程中釋放的N2O占溫室氣體總釋放量的一半以上。Daelman等對一個城鎮污水處理廠進行十六個月的連續監測發現,N2O的排放量占溫室氣體排放總量的四分之三。隨著各國環保部門對污水氮排量控制的日益嚴格,越來越多的污水處理廠已經加入脫氮工序,這將進一步提高N2O的釋放量。因此深入了解污水處理過程中N2O的產生機理和減量控制具有重要的意義。

    發明內容

    針對上述存在的問題,本發明解決的第一個技術問題是提供了一種能夠減少N2O排放量的處理氨氮廢水的裝置,本發明解決的另一個技術問題是提供了一種能夠減少N2O排放量的處理氨氮廢水的方法。

    為解決上述第一個技術問題,本發明的技術方案是:一種處理氨氮廢水的裝置,主要包括原水箱、CASS反應箱、投料裝置、蠕動泵、排水泵、充氣泵、排污裝置、磁鐵、磁力感應裝置和控制裝置;所述原水箱上設置有進水口和排淤閥;所述CASS反應箱包括生物選擇區、缺氧反應區、有氧反應區和連通管,所述缺氧反應區內設置有攪拌裝置一,所述有氧反應區內設置有曝氣裝置、攪拌裝置二、墊料層和濾料層;所述原水箱通過所述蠕動泵與所述生物選擇區連接;所述缺氧反應區上端與生物選擇區上端連接,所述有氧反應區通過所述連通管與缺氧反應區連接,且連通管較高的一端位于有氧反應區內;所述曝氣裝置設置在有氧反應區的靠下端位置,所述攪拌裝置二設置在有氧反應區的靠上端位置,所述墊料層設置在曝氣裝置的上方,所述濾料層設置在墊料層的上端,墊料層和濾料層將有氧反應區從上至下分為反應區、污泥區和曝氣區,污泥區上端設置有污泥回流管;所述投料裝置設置在生物選擇區的箱壁上,投料裝置內部為碳源;所述排水泵設置在曝氣區;所述充氣泵與曝氣裝置連接;所述排污裝置包括污泥回流裝置和污泥處理裝置,污泥處理裝置與排淤閥、污泥區連接,污泥回流裝置與污泥回流管連接;所述磁鐵采用燒結釤鈷永磁,燒結釤鈷永磁是一種優越的永磁材料,即具有很高測磁性能,同時又有很強的防腐蝕性、抗氧化性、溫度系數低、居里溫度高、能在較高環境下使用,磁鐵設置在有氧反應區內,位于有氧反應區左側端,所述磁力感應裝置位于有氧反應區內,位于有氧反應區右側端;所述控制裝置采用PLC控制器,控制裝置與排淤閥、攪拌裝置一、攪拌裝置二、投料裝置、蠕動泵、排水泵、充氣泵、排污裝置、磁力感應裝置連接。

    進一步地,碳源為葡萄糖、蛋白胨、乙酸鈉按照質量比1:1:1.7的混合物,且所投碳源與原水中的氮元素的碳氮比為15;充足的碳源供應有利于可還原N2O的反硝化菌Zoogloea的生長繁殖,提高反硝化功能基因nosZ、nirS和nirK的豐度,增強完全反硝化作用,減少反硝化過程N2O的產生;碳源為乙酸鈉時,CASS感應器脫氮效果優異,反硝化過程幾乎不產生N2O,但在硝化過程中較高的氨氧化速率促進羥胺氧化途徑產生N2O,使N2O的釋放速率提高;以葡萄糖為碳源時,反硝化過程N2O的產生增加,硝化過程N2O釋放速率降低;同時投加三種碳源時N2O排放最少;乙酸鈉更容易被微生物利用于反硝化反應,促進Dechloromonas、Zoogloea等反硝化菌群和反硝化基因nosZ和nirS的增加;而硝化過程N2O排放增加的原因可能是其較大的氨氧化速率促進羥胺氧化途徑產生N2O。

    進一步地,CASS反應箱的有氧反應區設置有箱門,且箱門處設置有密封裝置,能夠定期對墊料層和濾料層進行更換,避免因為污泥的長期附著無法排除,影響處理效果,同時也方便后期的觀察維修等。

    進一步地,墊料層與有氧反應區的箱殼活動連接,墊料層可以從箱門處自由出進,墊料層包括小孔鐵網、棉麻布和粗砂,所述棉麻布包裹在粗砂外,所述小孔鐵網包裹在棉麻布外,小孔鐵網孔徑為2-5mm;棉麻布和粗砂能夠有效的對污泥進行阻隔,又因為棉麻布具有良好的透氣、透水性,能夠有效的進行污水曝氣處理;同時,小孔鐵網的包裹一方面能夠更易塑形,便于連接設置,另一方面,能夠有效的緩解外部所帶來的壓力對棉麻布和的沖擊。

    進一步地,棉麻布為雙層,能夠避免因為單層棉麻布的破損造成的外漏,不僅會影響到實驗效果,同時會導致裝置的損壞。

    進一步地,濾料層與有氧反應區的箱殼活動連接,濾料層可以從箱門處自由出進,濾料層為被鐵網包裹著的鵝卵石,所述鐵網孔徑為5-10mm,所述鵝卵石孔徑為15-30mm;利用15-30mm孔徑的鵝卵石能夠有效的進行污泥的過濾;同時,采用比鵝卵石孔徑較小孔徑的鐵網不僅可以有效地將鵝卵石聚集起來,并且可以更為方便靈活的實現連接設置。

    為解決上述第二個技術問題,本發明的技術方案是:一種處理氨氮廢水的方法,包括以下步驟:

    步驟一:反應器內接種及馴化

    將處理原水通過原水入口、蠕動泵引至CASS反應箱內,再由排水泵流出,使得污泥處理裝置中充滿污泥,再由污泥回流裝置將污泥通入CASS反應箱內,然后接種活性污泥,控制污泥濃度在3000mg/L;接種后在CASS反應箱內進行悶曝處理;期間,通過曝氣裝置和空氣泵進行曝氣,使得出水水質穩定后增加原水比例,由最初的50%,增加到75%,最終到100%;

    步驟二:首次廢水處理

    將原水從原水進口通入原水箱中,通過蠕動泵將原水箱中的水引至CASS反應箱內,同時,打開投料裝置原水中投入碳源,在缺氧反應區進行缺氧攪拌;待缺氧反應區中的污水到達一定高度,污水會從連通管到達有氧反應區,通過曝氣裝置和空氣泵進行曝氣,曝氣量為50L/h;水力停留時間為1.5h;

    步驟三:連續廢水處理

    打開排水泵,按照步驟二進行連續廢水處理;每隔20d,通過污泥處理裝置將原水箱和CASS反應箱中的污泥排出,再由污泥回流裝置將污泥通入CASS反應箱內,經由污泥回流管進入生物選擇區,污泥回流率為20%,在進水的同時進行污泥回流。

    與現有技術相比,本發明的有益效果:

    1、本發明進水段設置缺氧攪拌,脫氮效果最好,N2O轉化率也最低(3.98%),分段進水和延長曝氣/連續進水對CASS的脫氮和N2O減排也有一定的增強作用;這三種循環周期更有利于活性污泥中反硝化功能基因的表達,提高亞硝酸還原酶和N2O還原酶的活性;

    2、同時投加蛋白胨、葡萄糖、乙酸鈉三種充足碳源,所造成的N2O排放最少;

    3、采用50L/h高曝氣量;能夠在氣階段中,曝氣量增大使溶氧濃度增加,抑制硝化菌反硝化產生N2O,減少了N2O的排放;

    4、本發明結構簡單,制造成本低,適合大量推廣。

    (發明人:許柯;任洪強;耿金菊;張徐祥;黃輝)

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