一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置及其应用，该装置包括清洗装置主体、集菌斗、进水管、主风支管、风阀、次风支管、穿孔曝气管、抽菌管、鼓风机、排水管；该装置的使用方法为先利用穿孔曝气管对物料进行强烈曝气，在曝气产生的强烈气体剪切作用下加大菌种之间的碰撞摩擦，从而实现菌种上附着的杂菌和有机物和无机物的剥离及粒径较大厌氧铵氧化菌的筛选，在减小穿孔曝气管空气流速，使物料旋流，使得菌种可沉降于集菌斗中，通过吸菌设备于集菌斗中将菌种抽送回至主反应区。与现有技术相比，本发明专利技术有效提高了反应传质效率、系统稳定性和系统脱氮负荷。

A device for purifying and separating anaerobic ammonium oxidizing bacteria and its application

The invention relates to a device for purifying and separating anaerobic ammonium oxidizing bacteria and its application. The device comprises a cleaning device main body, a fungus collecting hopper, an intake pipe, a main air branch pipe, an air valve, a secondary air branch pipe, a perforated aeration pipe, a bacterium extraction pipe, a blower and a drainage pipe. The method of using the device is that the material is strongly aerated by a perforated aeration pipe first, and the intense gas generated by aeration is sheared for operation. By increasing the collision friction between bacteria, the separation of bacteria and organic and inorganic substances adhering to bacteria and the screening of anaerobic ammonium oxidizing bacteria with larger particle size can be realized. The air velocity of perforated aeration pipe can be reduced and the material swirl can be made so that the bacteria can settle in the fungus collecting hopper, and the bacteria can be pumped back to the main reaction area through the suction equipment. Compared with the prior art, the present invention effectively improves the reaction mass transfer efficiency, system stability and system denitrification load.

【技术实现步骤摘要】
一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置及其应用
本专利技术涉及一种污水处理过程中的菌种净化分离装置，尤其是涉及一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置及其应用，属于污水生物处理领域。
技术介绍
氮污染是造成水体污染最重要因素之一。过量的氮进入水体会导致水质恶化，对人类的生存和发展造成潜在的威胁。传统生物脱氮方法是由自养菌硝化和异养菌反硝化两个过程来完成的。好氧硝化以分子氧为电子受体，自养的硝化细菌将氨氮转化为硝态氮。缺氧反硝化阶段则需要碳源作为电子供体，通常污水碳源不足，需要外加碳源如甲醇、乙醇、乙酸和葡萄糖等，再通过一样反硝化菌将硝态氮还原成氮气。由于硝化和反硝化反应是在不同条件下由不同微生物完成的，且两类菌群生长所需的最适条件不同，因此，两个过程必须在不同时间段或不同反应器内分别进行。其脱氮途径流程长，氧消耗量大，在处理消化液时还有反硝化碳源不足，pH波动明显等问题。厌氧铵氧化工艺与传统的生物脱氮工艺相比，它不仅不需要外加有机碳源进行反硝化，而且完全不需要氧气，大大节省了运行费用。但是该工艺的推广和应用还存在许多技术难题。厌氧氨氧化工艺对进水中各含氮化合物的相对比例要求很高，为了保证总氮的去除率，必须实现部分亚硝化过程且要保持稳定；厌氧铵氧化菌的世代时间长(其世代时间比氨氧化菌(AOB)长10倍)，启动时间长，生长缓慢，系统遭到破坏后不易恢复；在单一的厌氧铵氧化(Anammox)反应器内，当大量外碳源存在时，异养菌会大量繁殖，对厌氧铵氧化的稳定运行产生不利影响。因此厌氧铵氧化工艺的大规模应用，还有一定难度。目前已报道的厌氧铵氧化反应器几乎都源自传统活性污泥类反应器、生物膜类反应器等厌氧反应器。此类反应器的运用主要存在以下几个突出问题：(1)厌氧铵氧化菌世代时间长，增长缓慢，现有反应装置内污泥流失现象严重，导致启动时间过长，负荷较低；(2)针对高有机物高氨氮废水的处理，其中的有机物(如有机物酸或其他有机物质)会促进异氧菌等杂菌的快速增长，并导致其附着在厌氧铵氧化菌表面，除此之外，废水中无机成分(如碳酸钙或鸟粪石等)也会附着在厌氧铵氧化菌颗粒表面，严重影响厌氧铵氧化菌的正常活动及物料的传质效率，其中未被附着的厌氧铵氧化菌颗粒氮转化率为被附着的4-6倍(mgH/gTS)，不利高氨氮废水的直接处理；(3)为保持反应装置内厌氧铵氧化菌种浓度，现有多采用无差别的污泥回流方式，杂菌污染问题无法解决。生长缓慢的厌氧铵氧化菌具有一个特殊性质，即很多单个细菌形成球形聚集体，即所谓的厌氧铵氧化菌颗粒。这些厌氧铵氧化菌颗粒具有非常高的密度(1010个细菌/ml)，与絮状的其他杂菌具有显著差异。针对上述厌氧铵氧化菌颗粒的特性和目前采用的厌氧铵氧化反应器的缺陷，本专利技术进行了以下改进，通过设置一个分阶段曝气的清洗装置对沉淀后的活性污泥进行清洗和净化，分离和排出杂菌及包裹在外无机物，提高反应传质效率和系统稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置及其应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置，该装置与反应池配合使用，用于处理曝气池或者不设曝气的厌氧铵氧化反应池中的活性污泥，曝气池内发生利用AOB完成氨氮转化为亚硝氮的反应，不设曝气的反应池中发生利用厌氧铵氧化菌完成氨氮和亚硝氮转化为氮气的反应。本专利技术中的装置包括清洗装置主体、集菌斗、菌种循环系统和曝气系统；所述集菌斗为上大下小的结构，所述集菌斗上部开口与所述清洗装置主体连接；所述菌种循环系统包括进水管、排水管和抽菌管，所述进水管的一端与所述清洗装置主体相连，另一端伸入反应池中，所述进水管上设有菌种清洗泵；所述抽菌管的一端设置于所述集菌斗处，另一端伸入所述反应池中，所述抽菌管上设有菌种回流泵；所述排水管与所述清洗装置主体相连；所述曝光系统包括鼓风机、主风支管、次风支管和穿孔曝气管，所述鼓风机与所述主风支管的一端连接，所述主风支管上设有若干个次风支管，每个次风支管上设有风阀，并与所述穿孔曝气管连通，所有穿孔曝气管均设于清洗装置主体或集菌斗的同一个侧面上。风机提供曝气所需要的高压空气或氮气。所述的穿孔曝气管与所述次风支管垂直连接，并且每个穿孔曝气管呈平行分布。所述清洗装置主体为矩形筒状结构，所述集菌斗为由四个斜面组成的斗状结构，所述清洗装置主体的垂直面和所述集菌斗的斜面上布满所述穿孔曝气管。所述穿孔曝气管上孔直径为2.5～6mm，曝气强度为3～5m3空气/(m2·h)。所述进水管伸入含氮废水中的一端设有筛网。所述鼓风机采用变频风机，所述风阀为手动、启动两用风阀。所述的穿孔曝气管与所述进水管在所述净化分离厌氧铵氧化菌的装置的同一侧；所述排水管的方向与所述进水管的方向垂直。所述集菌斗的侧面倾斜的角度为120～150°。本专利技术还提供了一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置的应用方法，包括以下步骤：1)打开菌种清洗泵将含氮废水输送至所述净化分离厌氧铵氧化菌的装置中，开启所有次风支管上的风阀，通过穿孔曝气管向所述净化分离厌氧铵氧化菌的装置中通入空气；此阶段所有穿孔曝气管均打开，向装置内输送大量空气，由于曝气产生强烈的气体剪切作用，加大菌种之间的碰撞摩擦，从而加强对菌种上附着的杂菌、有机物和无机物的剥离，实现菌种的分离和净化。2)关闭位于下部的部分穿孔曝气管，保持上部穿孔曝气管开启，然后开启菌种回流泵，净化后的菌种则通过抽菌管回到所述反应池中；此阶段仅仅曝气管设置于池壁一侧曝气管开启，在此阶段可形成旋流，但曝气管数量的减少，菌种颗粒的旋流速度减慢，旋流半径增大，最终菌种可沉降于收集斗中，通过吸菌设备于集菌斗中将菌种抽送回至主反应区。步骤(1)中穿孔曝气管通入空气的持续时间为5～15min。步骤(2)中上部穿孔曝气管的开启数量占穿孔曝气管总数量的30～50％。本专利技术的工艺参数影响最终的分离效果，曝气强度越大，所产生的涡量越大，而大的涡量对厌氧铵氧化污泥颗粒的去除是有力的，可以使厌氧铵氧化污泥颗粒与其表面有机物、杂菌和无机包被物得到很好的分离效果，但是当强度过大，产生的旋流过于强烈，反而使颗粒污泥破碎。本专利技术通过控制曝气强度和设置分阶段曝气，实现了厌氧铵氧化污泥颗粒与其表面有机物、杂菌和无机包被物的分离，而不至于打散颗粒污泥，避免了颗粒污泥活性下降和菌种的流失。本专利技术与反应池管道连接，间隔将上述反应池内沉淀后的活性污泥通过菌种清洗泵送至分阶段曝气的清洗装置内进行菌种分离，其中将分阶段曝气的清洗装置中集菌斗内的清洗净化后菌种通过为菌种回流泵和为菌种回流管路回流至曝气池或其他厌氧铵氧化主反应区。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1)通过在主反应区排水装置口设置筛网，减少菌种流失，加快反应器启动和保证反应器负荷的有效提高。2)通过设置一个分阶段曝气的清洗装置对沉淀后的活性污泥进行清洗和净化，分离和排出附着在厌氧铵氧化菌颗粒表面的杂菌及包裹在外有机物和无机物，提高了反应传质效率、系统稳定性和整个系统的脱氮负荷。附图说明图1为本专利技术与反应池配合安装的结构示意图；图2为本专利技术的主视结构示意图；图3为本专利技术的俯视结构示意图；、图中，1为筛网，2为反应池、3为待处理含氮废水、4为菌种清洗泵、5为菌种清洗进水管路，6为分阶段曝气的清洗装置、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置，其特征在于，包括清洗装置主体(6‑1)、集菌斗(6‑2)、菌种循环系统和曝气系统；所述集菌斗(6‑2)为上大下小的结构，所述集菌斗(6‑2)上部开口与所述清洗装置主体(6‑1)连接；所述菌种循环系统包括进水管(6‑3)、排水管(6‑10)和抽菌管(6‑8)，所述进水管(6‑3)的一端与所述清洗装置主体(6‑1)相连，另一端伸入反应池(2)中，所述进水管(6‑3)上设有菌种清洗泵(4)；所述抽菌管(6‑8)的一端设置于所述集菌斗(6‑2)处，另一端伸入所述反应池(2)中，所述抽菌管(6‑8)上设有菌种回流泵(7)；所述排水管(6‑10)与所述清洗装置主体(6‑1)相连；所述曝光系统包括鼓风机(6‑9)、主风支管(6‑4)、次风支管(6‑6)和穿孔曝气管(6‑7)，所述鼓风机(6‑9)与所述主风支管(6‑4)的一端连接，所述主风支管(6‑4)上设有若干个次风支管(6‑6)，每个次风支管(6‑6)上设有风阀(6‑5)，并与所述穿孔曝气管(6‑7)连通，所有穿孔曝气管(6‑7)均设于清洗装置主体(6‑1)或集菌斗(6‑2)的同一方向的侧面上。

【技术特征摘要】
1.一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置，其特征在于，包括清洗装置主体(6-1)、集菌斗(6-2)、菌种循环系统和曝气系统；所述集菌斗(6-2)为上大下小的结构，所述集菌斗(6-2)上部开口与所述清洗装置主体(6-1)连接；所述菌种循环系统包括进水管(6-3)、排水管(6-10)和抽菌管(6-8)，所述进水管(6-3)的一端与所述清洗装置主体(6-1)相连，另一端伸入反应池(2)中，所述进水管(6-3)上设有菌种清洗泵(4)；所述抽菌管(6-8)的一端设置于所述集菌斗(6-2)处，另一端伸入所述反应池(2)中，所述抽菌管(6-8)上设有菌种回流泵(7)；所述排水管(6-10)与所述清洗装置主体(6-1)相连；所述曝光系统包括鼓风机(6-9)、主风支管(6-4)、次风支管(6-6)和穿孔曝气管(6-7)，所述鼓风机(6-9)与所述主风支管(6-4)的一端连接，所述主风支管(6-4)上设有若干个次风支管(6-6)，每个次风支管(6-6)上设有风阀(6-5)，并与所述穿孔曝气管(6-7)连通，所有穿孔曝气管(6-7)均设于清洗装置主体(6-1)或集菌斗(6-2)的同一方向的侧面上。2.根据权利要求1所述的一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置，其特征在于，所述的穿孔曝气管(6-7)与所述次风支管(6-6)垂直连接，并且每个穿孔曝气管(6-7)呈平行分布。3.根据权利要求2所述的一种净化分离厌氧铵氧化菌的装置，其特征在于，所述清洗装置主体(6-1)为矩形筒状结构，所述集菌斗(6-2)为由四个斜面组成的斗状结构，所述清洗装置主体(6-1)的垂直面和所述集菌斗(6-2)的斜面上布满所述穿孔曝气管(6-7)。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓虎，戴翎翎，徐友，刘文静，顾国维，薛勇刚，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31