公布日：2023.12.12
申请日：2023.09.11
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明属于污水生物处理领域，具体涉及一种污水深度脱氮的装置与方法。本发明公开的一种污水深度脱氮的装置，包括依次串联的UASB反应器和SBR好氧反应器；其中，所述UASB反应器设置第一进水口和第二进水口，所述第一进水口设置在所述UASB反应器底部，所述第二进水口设置在所述UASB反应器的污泥床层区域的侧壁上；所述UASB反应器的溢流口与出水口之间设置动态膜；所述SBR好氧反应器的出水口通过出水桶同所述UASB反应器的第二进水口连接。该装置能够充分利用原水中的有机物，实现深度脱氮，并减少剩余污泥产量，可以实现良好的出水水质，并且动态膜造价低，能够节省运行成本。
权利要求书
1.一种污水深度脱氮的装置，其特征在于，包括依次串联的UASB反应器和SBR好氧反应器；其中，所述UASB反应器设置第一进水口和第二进水口，所述第一进水口设置在所述UASB反应器底部，所述第二进水口设置在所述UASB反应器的污泥床层区域的侧壁上；所述UASB反应器的溢流口与出水口之间设置动态膜；所述SBR好氧反应器的出水口通过出水桶同所述UASB反应器的第二进水口连接。
2.根据权利要求1所述的污水深度脱氮的装置，其特征在于，所述第二进水口与所述UASB反应器底部的距离为H1，所述UASB反应器的污泥床层高度为H，H1和H满足：H1＝1/2H～2/3H。
3.根据权利要求1所述的污水深度脱氮的装置，其特征在于，所述UASB反应器采用恒压重力自流出水，设置水头差为5～8cm；所述动态膜的支撑材料包括无纺布。
4.一种污水深度脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在SBR好氧反应器中启动短程硝化；(2)在UASB反应器中接种厌氧消化污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥，启动UASB反应器，其中，所述UASB反应器溢流口与出水口之间设置动态膜；(3)所述步骤(1)和步骤(2)启动成功后，将污水送入UASB反应器底部的第一进水口，并将所述SBR好氧反应器的部分出水通过所述UASB反应器侧壁上的第二进水口送入所述UASB反应器的污泥床层区域，反应后，将所述UASB反应器的出水送入所述SBR好氧反应器中进行处理，经所述SBR好氧反应器处理后的部分出水作为最终出水排出系统。
5.根据权利要求4所述的污水深度脱氮的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述启动短程硝化的过程中，所述接种的污泥的浓度为3500～4500mg/L；和/或，所述污泥龄为12～18d，水力停留时间为5～8h；和/或，采用低氧曝气，所述低氧曝气为将溶解氧的浓度控制在0.8mg/L以下；和/或，所述SBR好氧反应器的出水中NH4+-N浓度低于5mg/L时，亚硝积累率达到80％以上，认为短程硝化启动成功。
6.根据权利要求4所述的污水深度脱氮的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述启动UASB反应器过程中，所述反应器内厌氧消化污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥的混合污泥的浓度为5000～7000mg/L，优选地，所述混合污泥中所述厌氧氨氧化颗粒污泥的质量百分含量为5-15％；和/或，所述UASB反应器内的温度为30～35℃，水力停留时间为20～24h。
7.根据权利要求4或6所述的污水深度脱氮的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述启动UASB反应器过程中，进水中NH4+-N和NO2--N的摩尔比为1:(1～1.32)，将所述内回流比调整为0～200％；和/或，当所述UASB反应器出现红色颗粒污泥，氨氮和亚硝同步去除率达到80％以上认为所述UASB反应器启动成功。
8.根据权利要求4所述的污水深度脱氮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述UASB反应器的第二进水口与所述UASB反应器底部的距离为H1，所述UASB反应器的污泥床层高度为H，H1和H满足：H1＝1/2H～2/3H。
9.根据权利要求4所述的污水深度脱氮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述UASB反应器第二进水口的进水流量与第一进水口的进水流量比为50～100％；和或，所述SBR好氧反应器中采用低氧曝气，所述低氧曝气为将溶解氧的浓度控制在0.8mg/L以下。
10.根据权利要求4所述的污水深度脱氮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述污水为C/N比1.1-4.5的城市污水。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：针对生活污水中C/N比较低的问题，目前大多的解决方案是投加碳源，或者采用较复杂的工艺组合实现对污水的处理，这无疑都将增加污水处理的成本。因此，有必要开发工艺组合简单的处理方法和工艺装置，以降低低C/N比的污水处理成本。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种污水深度脱氮的装置，该装置无需外加碳源，能够解决污水中碳源不足的问题，实现深度脱氮的同时节省能源和充分利用原水中的碳源，此外，在设置有动态膜的UASB反应器中培养颗粒污泥，能够利用动态膜有效持留颗粒污泥，并且利用颗粒污泥易于沉淀的优势，可减少膜污染的发生的程度和频率，减少膜清洗的次数，延长动态膜的使用时间。
本发明实施例的一种颗粒污泥-动态膜生物反应器联合短程硝化强化污水深度脱氮的装置，包括依次串联的UASB反应器和SBR好氧反应器；
其中，所述UASB反应器设置第一进水口和第二进水口，所述第一进水口设置在所述UASB反应器底部，所述第二进水口设置在所述UASB反应器的污泥床层区域的侧壁上；所述UASB反应器的溢流口与出水口之间设置动态膜；
所述SBR好氧反应器的出水口通过出水桶同所述UASB反应器的第二进水口连接。
本发明实施例的污水深度脱氮的装置带来的优点和技术效果，1、本发明实施例中，在UASB反应器中设置动态膜，利用UASB反应器中形成的颗粒污泥和动态膜能够有效的持留厌氧氨氧化菌，同时，由于颗粒污泥的形成，厌氧氨氧化菌生长在颗粒污泥内部，可以保护厌氧氨氧化细菌免受进水中有机物的冲击和影响；2、本发明实施例中，采用UASB反应器和SBR好氧反应器串联，并在UASB反应器上设置第二进水口，将SBR好氧反应器的部分出水引入UASB反应器的污泥床层区域，将UASB反应器分成了厌氧区和缺氧区，通过UASB反应器底部的第一进水口进入的污水在第二进水口下方的厌氧区进行厌氧反应，厌氧消化菌在厌氧区去除了污水中的有机物，将其以内碳源的形式储存在体内，用于后续缺氧区的反硝化反应，污水向上进入第二进水口上方的缺氧区，污水中的NH4+-N与第二进水口回流的SBR好氧反应器产生的NO2--N在厌氧氨氧化菌的作用下进行反应，进一步去除了污水中的氮；3、本发明实施例中，在UASB反应器中，将颗粒污泥与动态膜相结合，即可有效的应对进水污染物的冲击负荷，又因颗粒污泥自身易沉降，可减少动态膜污染的可能性和频率，同时也减少膜清洗的次数，有利于装置的稳定运行；4、本发明实施例中，通过在UASB反应器上设置第二进水口，将UASB反应器分为厌氧区和缺氧区，使UASB反应器兼具去除有机物和脱氮的双重作用，与三段式AOA或两段式OA工艺相比，可充分有效利用原水中的碳源，实现深度脱氮，并且减少反应容积和占地面积；5、本发明实施例中，对传统的UASB反应器进行了改进，设置动态膜，利用动态膜截留污泥，可以减少污泥沉降区的容积，进而减少了反应器的容积，节省了运行成本；6、本发明实施例中，只需采用一个UASB反应器和一个SBR好氧反应器串联设置，即实现了对低C/N比的生活污水进行有效处理，且无需额外加入碳源，装置简单，成本低，易于工业化应用。
在一些实施例中，所述第二进水口与所述UASB反应器底部的距离为H1，所述UASB反应器的污泥床层高度为H，H1和H满足：H1＝1/2H～2/3H。
在一些实施例中，所述UASB反应器采用恒压重力自流出水，设置水头差为5～8cm；和/或，所述动态膜的支撑材料包括无纺布。
本发明实施例还提供了一种污水深度脱氮的方法，包括以下步骤：
(1)在SBR好氧反应器中启动短程硝化；
(2)在UASB反应器中接种厌氧消化污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥，启动UASB反应器，其中，所述UASB反应器溢流口与出水口之间设置动态膜；
(3)所述步骤(1)和步骤(2)启动成功后，将污水送入UASB反应器底部的第一进水口，并将所述SBR好氧反应器的部分出水通过所述UASB反应器侧壁上的第二进水口送入所述UASB反应器的污泥床层区域，反应后，将所述UASB反应器的出水送入所述SBR好氧反应器中进行处理，经所述SBR好氧反应器处理后的部分出水作为最终出水排出系统。
本发明实施例的污水深度脱氮的方法带来的优点和技术效果，1、本发明实施例中，污水先进入UASB反应器，在反应器底部的厌氧区，污水中的有机物被厌氧菌以内碳源的形式储存在体内，然后泥水离开厌氧区与来自SBR好氧反应器的出水接触，进入缺氧区，缺氧区为厌氧氨氧化菌及内源反硝化菌的反应区，厌氧氨氧化菌利用SBR好氧反应器产生的NO2--N同污水原水中的NH4+-N反应生成N2和部分NO3--N，而内源反硝化菌在污泥中厌氧菌体内存储的有机物的存在下可以去除厌氧氨氧化菌产生的NO3--N，将NO3--N还原为N2。之后，泥水通过动态膜进行分离，截留活性污泥，UASB反应器的出水进入SBR好氧反应器中，使污水中剩余氨氮进行短程硝化反应，对污水进行进一步脱氮处理，并同时产生UASB反应器中需要的NO2--N，实现系统的连续稳定运转。2、本发明实施例的方法，无需外加碳源，可以解决生活污水碳源不足的问题，实现深度脱氮的同时节省能源和充分利用原水中的碳源，同时在UASB反应器中培养颗粒污泥，借助动态膜截留颗粒污泥，并利用颗粒污泥易于沉淀的优势，减少了UASB反应器中设置的动态膜的膜污染发生的程度和频率，减少了膜清洗的系数，延长了动态膜的使用时间，并且本发明实施例的工艺组合简单，成本低，易于工业化应用。
在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述启动短程硝化的过程中，所述接种的污泥的浓度为3500～4500mg/L；和/或，所述污泥龄为12～18d，水力停留时间为5～8h，和/或，采用低氧曝气，所述低氧曝气为将溶解氧的浓度控制在0.8mg/L以下；
和/或，所述SBR好氧反应器的出水中NH4+-N浓度低于5mg/L，亚硝积累率达到80％以上时，认为短程硝化启动成功。
在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述启动UASB反应器过程中，所述反应器内厌氧消化污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥的混合污泥的浓度为5000～7000mg/L，优选地，所述混合污泥中所述厌氧氨氧化颗粒污泥的质量百分含量为5-15％；和/或，所述UASB反应器内的温度为30～35℃，水力停留时间为20～24h。
在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述启动UASB反应器过程中，进水中NH4+-N和NO2--N的摩尔比为1:(1～1.32)，将所述内回流比调整为0～200％；
和/或，当所述UASB反应器出现红色颗粒污泥，氨氮和亚硝同步去除率达到80％以上认为所述UASB反应器启动成功。
在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述UASB反应器的第二进水口与所述UASB反应器底部的距离为H1，所述UASB反应器的污泥床层高度为H，H1和H满足：H1＝1/2H～2/3H。
在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述UASB反应器第二进水口的进水流量与第一进水口的进水流量比为50～100％；和或，所述SBR好氧反应器中采用低氧曝气，所述低氧曝气为将溶解氧的浓度控制在0.8mg/L以下。
在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述污水为C/N比为1.1～4.5的城市污水。
（发明人：陈燕慧;张忠国;李兵;胡智丰;单悦;代小丽）
