【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，涉及污水部分短程硝化处理，具体涉及一种污水部分短程硝化启动装置及方法。
技术介绍
1、脱氮是污水处理过程中非常重要的一环，因为氮是导致水体富营养化的主要元素之一，需要进行严格控制。过量的氮会导致水生生物大量繁殖，消耗水中的氧气，影响其他生物的生存。同时，富营养化的水体会对人类健康和生态环境造成负面影响。通过污水脱氮，可以减少污水对环境和人类健康的危害，保护生态环境和人类健康。
2、厌氧氨氧化作为一种新型生物脱氮技术，在全球氮循环中起着重要作用。厌氧氨氧化是在缺/厌氧条件下发生的生物化学过程，利用厌氧氨氧化菌将氨氮(nh4+-n)和亚硝酸盐氮(no2--n)同步转化为气态氮。原理上，厌氧氨氧化菌通过耦合这两个反应步骤实现这一过程：首先，在亚硝酸盐还原中，亚硝酸盐被还原为氮气；然后，在铵盐氧化中，铵盐被氧化为氮气。厌氧氨氧化技术在污水处理中具有降低能耗、可回收能源、无需外加碳源和低污泥产量等优势，是一种非常具有潜力的污水处理技术。然而，厌氧氨氧化反应底物需要同时包含nh4+-n和no2--n，且两者的质量浓度比接近1：1.32时，才能最有效地实现其同步去除。与此矛盾的是，实际污水特别是生活污水中no2--n的含量通常较低，很难达到厌氧氨氧化的进水需求，这也限制了厌氧氨氧化在实际生产中的直接应用。为解决该问题，在厌氧氨氧化的前端通常需要增设部分短程硝化装置，使污水中的部分nh4+-n(约60％)高效转化为no2--n，为厌氧氨氧化提供适宜浓度的nh4+-n和no2--n，从而实现污水的高效低耗脱氮。
3、因此，如何实现高效稳定的部分短程硝化出水效果，成为厌氧氨氧化能否顺利进行的前提条件，也成为污水能否通过该途径实现高效脱氮的关键所在，研发启动效率高、出水效果稳定、运行成本低、二次污染小的部分短程硝化启动装置及方法显得尤为重要。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的如何实现高效稳定的部分短程硝化出水效果的问题，本专利技术提供了一种污水部分短程硝化启动装置及方法，该污水部分短程硝化启动装置及方法具有启动效率高、出水效果稳定、运行成本低、二次污染小等优点。
2、本专利技术的技术方案是：一种污水部分短程硝化启动装置，包括进水池、布水器、人工快渗池以及出水池，所述布水器设置于人工快渗池的上方；
3、所述人工快渗池内自上而下依次设置进水层、缓冲层、反应层一、反应层二、反应层三、反应层四、承托层，所述进水层不进行任何填充，所述缓冲层和承托层均采用碎石进行填充，所述反应层一采用粗河砂进行填充，所述反应层二采用粗河砂和粗水热炭进行填充，所述反应层三采用细河砂和细水热炭进行填充，所述反应层四采用细河砂进行填充；所述反应层一、反应层二、反应层三、反应层四中的滤料在填充前均采用好氧活性污泥进行接种；
4、污水由进水池经布水器进入人工快渗池，依次流经进水层、缓冲层、反应层一、反应层二、反应层三、反应层四、承托层进入出水池。
5、本专利技术提供的污水部分短程硝化启动装置的原理如下：人工快渗池的布水方式为间歇布水。污水自上而下依次流经进水层、缓冲层、反应层一、反应层二、反应层三、反应层四、承托层，再从出水口排出。其中，缓冲层的作用是调整水流，使污水能更平稳的渗入反应层一。反应层一、反应层二、反应层三、反应层四的作用是截留、吸附和转化污水中的氮素污染物。承托层的作用是承托滤料，防止反应层四的滤料进入出水口而导致其堵塞。在淹水期，反应层一、反应层二、反应层三、反应层四可利用滤料及滤料表面形成的生物膜，截留和吸附污水中的氮素污染物。在落干期，由于污水中本身携带有溶解氧，且在落干过程中外界空气被带入会进一步增加其含氧量，该阶段装置具有适宜的好氧环境，反应层一、反应层二、反应层三、反应层四可利用滤料表面生物膜中的脱氮微生物的作用，对氮素污染物进行好氧转化，污水中的nh4+-n通过硝化作用被氧化为no2--n或no3--n。硝化作用(即nh4+-n的氧化过程)包括两个主要环节，第一个环节是nh4+-n被氨氧化菌转化为no2--n，第二个环节是no2--n被亚硝酸氧化菌进一步转化为no3--n。在溶解氧含量和氧化时间充裕的情况下，第一个环节发生后，会紧接着发生第二个环节，即nh4+-n最终会被大量转化成no3--n，发生全程硝化，导致出水中no2--n含量较低，达不到厌氧氨氧化的进水水质需求。为解决该问题，本专利技术对人工快渗池的反应层结构进行了独特的布置，将其自上而下分别设置成反应层一、反应层二、反应层三、反应层四，以不同粒径和种类的滤料填充于各反应层中，在此基础上再对其进行湿干比(淹水时间与落干时间比)调控，从而实现污水的部分短程硝化，即仅有约60％的nh4+-n被氧化，且氧化产物以no2--n主，出水nh4+-n和no2--n的质量浓度比接近1：1.32。
6、上述污水部分短程硝化启动装置中，河砂的粗细(即粗河砂和细河砂)、水热炭的粗细(即粗水热炭和细水热炭)可以采用本领域常规分类粒径，滤料的粗细主要在于控制反应层中滤料密实度，从而使溶解氧的不易传递，因此在满足反应层一、反应层二、反应层三滤料密实度逐渐增大的基础上，粗、细河砂和粗、细水热炭的粒径尺寸为本领域常规即可。在本专利技术中，优选地，所述缓冲层和承托层中，碎石的粒径为0.5～1.0cm；所述反应层一中，粗河砂的粒径为0.6～1.0mm；所述反应层二中，粗河砂的粒径为0.6～1.0mm，粗水热炭的粒径为0.15～0.18mm，粗河砂和粗水热炭的填充质量比为30～50：1；所述反应层三中，细河砂的粒径为0.25～0.5mm，细水热炭的粒径为0.075～0.125mm，细河砂和细水热炭的填充质量比为5～20：1；所述反应层四中，细河砂的粒径为0.25～0.5mm。
7、进一步地，反应层一采用粒径为0.6～1.0mm的粗河砂进行填充，该反应层与外界空气最为接近，因此其溶解氧含量也最高，但污水的停留时间较短，nh4+-n被氧化为no2--n后很难进一步被氧化为no3--n，因此该反应层的出水氮素污染物类型主要是nh4+-n和no2--n。反应层二采用粒径为0.6～1.0mm的粗河砂和粒径为0.15～0.18mm的粗水热炭进行填充，粗河砂和粗水热炭的填充质量比为30～50：1，相比反应层一，该反应层的污水停留时间有所增加，但其滤料密实度也在增大，粗水热炭的加入有利于nh4+-n的吸附，但不利于溶解氧的传递，因而其溶解氧含量有所降低，未被反应层一转化的nh4+-n在反应层二被进一步吸附而转化为no2--n，而反应层一反应产生的no2--n在进入反应层二后，由于缺少溶解氧难以被进一步氧化为no3--n，因此该反应层的出水氮素污染物类型主要是nh4+-n和no2--n，相比反应层一的出水，反应层二的出水nh4+-n质量浓度有所减小，而no2--n质量浓度有所增加。反应层三采用粒径为0.25～0.5mm的细河砂和粒径为0.075～0.125mm的细水热炭进行填充，细河砂和细水热炭的填充质量比为5～20：1，相比反应层二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：包括进水池(1)、布水器(2)、人工快渗池(3)以及出水池(4)，所述布水器(2)设置于人工快渗池(3)的上方；
2.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述反应层二(10)中，粗河砂的粒径为0.6～1.0mm的粗河砂，粗水热炭的粒径为0.15～0.18mm，粗河砂和粗水热炭的填充质量比为30～50：1；所述反应层三(11)中，细河砂的粒径为0.25～0.5mm，细水热炭的粒径为0.075～0.125mm，细河砂和细水热炭的填充质量比为5～20：1。
3.根据权利要求2所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述水热炭的制备方法如下：选用油菜秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆的一种或几种，洗净后在50～105℃烘箱内烘干，用粉碎机粉碎后过60～80目筛，取筛出物放入水热反应釜内，向每1～5g筛出物中加入20～100mL去离子水，升温到150～300℃，恒温2～5h后自然降至室温，再抽滤出热解产物后烘干，即得到水热炭，通过筛子筛选出的粒径为0.15～0.18mm的水热炭即为粗水热炭，筛选出的粒径为
4.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述缓冲层(8)和承托层(13)中，碎石的粒径为0.5～1.0cm；所述反应层一(9)中，粗河砂的粒径为0.6～1.0mm；所述反应层四(12)中，细河砂的粒径为0.25～0.5mm。
5.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述反应层一(9)与反应层二(10)的高度比为0.5～0.75：1；所述反应层三(11)与反应层二(10)的高度比为2～4：1；所述反应层四(12)与反应层二(10)的高度比为0.5～0.75：1；所述进水层(7)与反应层二(10)的高度比为0.5～1：1；所述缓冲层(8)、承托层(13)与反应层二(10)的高度比为0.2～0.25：1。
6.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述进水层(7)的高度为5～20cm；所述缓冲层(8)和承托层(13)的高度均为2～5cm；所述反应层一(9)的高度为5～15cm；所述反应层二(10)的高度为10～20cm；所述反应层三(11)的高度为20～80cm；所述反应层四(12)的高度为5～15cm。
7.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述进水池(1)与布水器(2)之间连通的管路上设置有计量泵(5)和继电器(6)。
8.根据权利要求1-7任一所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述进水层(7)、缓冲层(8)、反应层一(9)、反应层二(10)、反应层三(11)、反应层四(12)、承托层(13)之间各垫有1～3层土工布。
9.根据权利要求1-7任一所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述承托层(13)底部设置出水口(14)，所述出水口(14)与出水池(4)之间通过管路连通。
10.一种污水部分短程硝化的处理方法，其特征在于：采用权利要求1-9所述污水部分短程硝化启动装置对污水进行部分短程硝化处理，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：包括进水池(1)、布水器(2)、人工快渗池(3)以及出水池(4)，所述布水器(2)设置于人工快渗池(3)的上方；
2.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述反应层二(10)中，粗河砂的粒径为0.6～1.0mm的粗河砂，粗水热炭的粒径为0.15～0.18mm，粗河砂和粗水热炭的填充质量比为30～50：1；所述反应层三(11)中，细河砂的粒径为0.25～0.5mm，细水热炭的粒径为0.075～0.125mm，细河砂和细水热炭的填充质量比为5～20：1。
3.根据权利要求2所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述水热炭的制备方法如下：选用油菜秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆的一种或几种，洗净后在50～105℃烘箱内烘干，用粉碎机粉碎后过60～80目筛，取筛出物放入水热反应釜内，向每1～5g筛出物中加入20～100ml去离子水，升温到150～300℃，恒温2～5h后自然降至室温，再抽滤出热解产物后烘干，即得到水热炭，通过筛子筛选出的粒径为0.15～0.18mm的水热炭即为粗水热炭，筛选出的粒径为0.075～0.125mm的水热炭即为细水热炭。
4.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述缓冲层(8)和承托层(13)中，碎石的粒径为0.5～1.0cm；所述反应层一(9)中，粗河砂的粒径为0.6～1.0mm；所述反应层四(12)中，细河砂的粒径为0.25～0.5mm。
5.根据权利要求1所述的污水部分短程硝化启动装置，其特征在于：所述反...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈佼，唐艺，黄琴，李舒昕，闫思羽，刘芳颖，李雪梅，林旭茹，陆一新，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。