一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种一段式部分亚硝化‑厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置及方法，该装置包括曝气系统、进水系统、反应器、指标监测系统、控温系统，接种污泥置于反应器中后，连续流向所述反应器中通入原水并连续曝气，使反应器内保持微氧环境，并使所述反应器内污泥与进水完全混合，直至成熟微颗粒污泥形成。本发明专利技术的有益效果是：该装置简单，系统脱氮性能稳定、有效；利用控制反应单元内混合液的DO浓度、并不断提高气体剪切力和氨氮负荷的方法，培养出一种可以实现同步部分亚硝化、厌氧氨氧化的微颗粒污泥，微颗粒污泥沉淀性能良好。

One stage partial nitrification anammox microparticle sludge culture device and method

【技术实现步骤摘要】
一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置及方法
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥的培养装置及方法，适用于含氨氮污水的处理。
技术介绍
由于厌氧氨氧化(Anammox，Anaerobicammoniumoxidation)具有无需有机碳源、产泥量少等优势，基于Anammox的技术和工艺在废水生物脱氮领域得到广泛关注。该技术常与传统脱氮技术耦合使用，使脱氮效率大大提高。其中，部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺(PNA，Partialnitritation/anammox)是处理城市污水的主要方式。该过程主要分为两个步骤。首先，氨氧化菌(AOB，Ammoniumoxidationbacteria)在好氧或微氧状态下将氨氮部分氧化为亚硝酸盐氮，之后，厌氧氨氧化菌(AnAOB，Anaerobicammoniumoxidationbacteria)利用亚硝酸盐氮作电子受体，氧化剩余氨氮，生成氮气。由于一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化(SPNA，single-stagePNA)工艺流程短，运行费用少，占地面积小，因此更具有优势，该工艺成为目前国内外本领域的研究热点；而SPNA微颗粒污泥系统，除了具有不需碳源、能量消耗少的优势以外，还具有污泥沉性能好、微生物量高等特点。在SPNA微颗粒污泥内，AOB和AnAOB分工协作，共同实现对含氨氮废水的自养去除。首先微颗粒上AOB将水中氨氮氧化为亚硝酸盐氮，然后微颗粒上的AnAOB将氨氮和亚硝酸盐氮转化为气态氮，从而实现污水的自养生物脱氮过程。在一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥系统内，AOB和AnAOB通过絮凝作用共生在微颗粒上，AOB的产物亚硝酸盐氮可以快速被AnAOB利用，因此反应迅速，更为关键的是，这种微颗粒具有良好的沉降性能，使得泥水分离简便易行，大大减少了反应器的占地面积。目前，SPNA工艺可通过悬浮污泥法、颗粒污泥法及生物膜法来实现，其中，生物膜法的应用最为广泛。而SPNA微颗粒方面的工艺十分少见。从目前公开的文献来看，SPNA颗粒污泥的培养较为困难，因此研发有效培养SPNA微颗粒污泥的方法和装置十分必要。颗粒污泥是微生物通过凝聚作用形成的颗粒状聚集体，系统的运行条件(例如进水负荷的变化等)会影响污泥颗粒的形成。颗粒污泥的形成需要在苛刻的条件下才能形成，如：反应器需要特定的有机负荷、水力剪切力、营养成分、水力停留时间运营模式、或者需要提供载体、防止毒性物质干扰等等因素。水力剪切力过小无法促进颗粒形成，过大又会破坏颗粒结构；提供的营养成分主要是氨氮，氨氮过低SPNA微颗粒污泥的培养效果不好，过高又会使系统内游离氨增加，对反应器内微生物产生抑制，严重时甚至会破坏整个反应系统。这些条件也是目前研究的重点。当前针对颗粒污泥形成的机理研究较多，也有针对于颗粒污泥形成方法的研究，但是，没有针对具有一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化功能的微颗粒污泥的培养装置和方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在连续流条件下培养同时具有部分亚硝化及厌氧氨氧化功能的微颗粒污泥的装置及方法。在本装置中通过控制连续流反应器内的供气量，一方面来维持适宜的DO浓度，另一方面可以维持合适的水力剪切力促进微颗粒污泥的形成，最终在同一个连续流反应器内实现部分亚硝化、厌氧氨氧化的长期稳定进行，最终实现高效稳定脱氮。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥的培养装置，包括：曝气系统、进水系统、反应器、指标监测系统、控温系统，所述曝气系统包括依次设置的曝气泵、气体流量计、进气管；所述进水系统包括原水桶、蠕动泵和连接管路；所述反应器包括反应单元、沉淀单元，反应单元内设有竖向隔板，反应单元和沉淀单元之间设有隔板且在下部连通，沉淀单元位于反应池内的底部设有斜板；所述指标监测系统包括位于反应单元的DO监测仪和位于沉淀单元的pH监测仪，所述控温系统包括恒温槽；所述进气管一端位于反应单元内的底部，所述沉淀单元设有连通恒温槽的管路。所述反应单元设置一竖向的隔板，所述隔板长度为反应单元有效水深的0.5～0.6倍，隔板距离反应单元底部的距离为本身长度的0.4～0.5倍。所述进气管的出气孔直径为2～5mm。所述斜板的倾斜角度在60～70°之间。在反应单元中安装进气管，进气管提供直径2～6mm的气泡，在反应单元内形成内环流气体，在内环流气体推动力的驱动作用下，使混合液在反应单元进行回流并充分混合，沉淀单元设置斜板，倾斜角度在60～70°之间，一方面用于泥水分离，另一方面还可以防止最初沉降性较差时污泥的流失；空气由曝气泵通过固定的进气管供应至反应区底部，以提供连续的环流气体推动力和氧气扩散，用气体流量计调节供气量，原水通过蠕动泵转移到反应器中；反应器中混合液的温度通过恒温槽控制在30±1℃。反应单元中混合液的溶解氧浓度和沉淀单元中水的pH值定期使用溶解氧监测仪和pH监测仪进行测量。在整个操作过程中，沉淀单元内水的pH保持在8.0±0.3范围内。本专利技术还提供了一种一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥的培养方法，它使用上述一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥的培养装置，包括以下步骤：步骤一、接种污泥及启动阶段：在反应器内先接种具有传统硝化反硝化功能的悬浮污泥，此时反应单元内的污泥浓度MLSS在3800～4500mg/L；再加入厌氧氨氧化接种污泥，使得反应单元内的污泥浓度为MLSS在4000～5000mg/L；步骤二、运行阶段：将接种污泥置于反应器中后，连续流向所述反应器中通入原水并连续曝气，反应单元内的气体表观上升流速为1.0～1.5cm/s，反应单元内混合液的DO浓度在0.03～0.10mg/L之间，使反应器内保持微氧环境，并使所述反应器内污泥与进水完全混合，直至微颗粒污泥形成。步骤一所述厌氧氨氧化接种污泥原有的运行工艺为升流式厌氧污泥床工艺，在30～32℃下运行，进水氨氮浓度在90～110mg/L，DO低于0.5mg/L，厌氧氨氧化接种污泥的污泥浓度为7500～8500mg/L，加入接种污泥的体积为反应单元有效体积的5％～10％。步骤二所述原水氨氮浓度为100～400mg/L，总磷浓度为15～25mg/L，原水在反应器内的平均停留时间为6h。所述原水氨氮浓度随着所述运行时间由100mg/L逐步增加至400mg/L。9.根据权利要求8所述的一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养方法，其特征在于，第1～15天，所述原水氨氮浓度为100mg/L；第15～35天，所述原水氨氮浓度为150mg/L；第35～40天，所述原水氨氮浓度为200mg/L；第40～110天，所述原水氨氮浓度为250mg/L；第110～160天，所述原水氨氮浓度为275mg/L；第160～180天；所述原水氨氮浓度为300mg/L，第180～195天，所述原水氨氮浓度为350mg/L；第195～205天，所述原水氨氮浓度为400mg/L。所述反应器运行过程中反应单元内的气体表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置，其特征在于，包括：曝气系统、进水系统、反应器、指标监测系统、控温系统，所述曝气系统包括依次设置的曝气泵(1)、气体流量计(2)、进气管(3)；所述进水系统包括原水桶(4)、蠕动泵(5)和连接管路；所述反应器包括反应单元(Ⅰ)、沉淀单元(Ⅱ)，反应单元(Ⅰ)和沉淀单元(Ⅱ)之间设有隔板且在下部连通，沉淀单元(Ⅱ)位于反应池内的底部设有斜板；所述指标监测系统包括位于反应单元(Ⅰ)的DO监测仪(6)和位于沉淀单元(Ⅱ)的pH监测仪(7)，所述控温系统包括恒温槽(8)；所述进气管(3)一端位于反应单元(Ⅰ)内的底部，所述沉淀单元(Ⅱ)设有连通恒温槽(8)的管路。/n

【技术特征摘要】
1.一种一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置，其特征在于，包括：曝气系统、进水系统、反应器、指标监测系统、控温系统，所述曝气系统包括依次设置的曝气泵(1)、气体流量计(2)、进气管(3)；所述进水系统包括原水桶(4)、蠕动泵(5)和连接管路；所述反应器包括反应单元(Ⅰ)、沉淀单元(Ⅱ)，反应单元(Ⅰ)和沉淀单元(Ⅱ)之间设有隔板且在下部连通，沉淀单元(Ⅱ)位于反应池内的底部设有斜板；所述指标监测系统包括位于反应单元(Ⅰ)的DO监测仪(6)和位于沉淀单元(Ⅱ)的pH监测仪(7)，所述控温系统包括恒温槽(8)；所述进气管(3)一端位于反应单元(Ⅰ)内的底部，所述沉淀单元(Ⅱ)设有连通恒温槽(8)的管路。


2.根据权利要求1所述的一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置，其特征在于，所述反应单元(Ⅰ)设置一竖向的隔板，所述隔板长度为反应单元有效水深的0.5～0.6倍，隔板距离反应单元底部的距离为本身长度的0.4～0.5倍。


3.根据权利要求1或2所述的一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置，其特征在于，所述斜板的倾斜角度在60～70°之间。


4.根据权利要求1所述的一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养装置，其特征在于，所述进气管(3)的出气孔直径为2～5mm。


5.一种根据权利要求1所述的一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化微颗粒污泥培养方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、接种污泥及启动阶段：在反应器内先接种具有传统硝化反硝化功能的悬浮污泥，此时反应单元内的污泥浓度MLSS在3800～4500mg/L；再加入厌氧氨氧化接种污泥，使得反应单元内的污泥浓度为MLSS在4000～5000mg/L；
步骤二、运行阶段：将接种污泥置于反应器中后，连续流向所述反应器中通入原水并连续曝气，反应单元内的气体表观上升流速为1.0～1.5cm/s，反应单元内混合液的DO浓度在0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少坡，李剑宇，李玉友，于静洁，邱春生，郑剑锋，王晨晨，王栋，刘楠楠，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12