專利名稱：去除污水中有機污染物并脫氮的兩段sbr工藝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水生物處理工藝裝置，用以處理有機污染物及氨氮濃度較高的污水。
背景技術(shù)：
間歇式活性污泥法，簡稱SBR工藝，是一種常用的污水生物處理工藝，具有工藝結(jié)構(gòu)與形式簡單、處理效率高、運行方式靈活多變、空間上完全混合、時間上理想推流等獨特優(yōu)點。通過控制不同的運行條件可以在一個反應(yīng)器內(nèi)完成去除有機物、脫氮除磷等生化反應(yīng)過程，處理效率高，特別適用于處理水質(zhì)水量變化很大的小城鎮(zhèn)污水和水質(zhì)水量變化大甚至是間歇排放的工業(yè)廢水。正是由于上述種種原因，SBR在國內(nèi)外都發(fā)展很快，是目前國際上公認的高效、簡化的污水處理工藝，也是世界各國中小城鎮(zhèn)污水處理廠的優(yōu)選工藝。美國環(huán)保局(EPA)把污水處理廠的建設(shè)費用或運營費用比常規(guī)活性污泥法節(jié)省15％以上的工藝列為革新替代技術(shù)，由聯(lián)邦政府給予財政資助，SBR工藝因此得以大力推廣，已經(jīng)建成的污水廠有幾百座。澳大利亞近10多年建成SBR工藝污水廠近600座。在國內(nèi)，SBR工藝已成為中小型污水處理廠的首選工藝，目前已經(jīng)存在的小型污水處理廠中，采用SBR工藝的大約占50％。
傳統(tǒng)SBR工藝的運行步驟如下(1)原污水進入SBR反應(yīng)器進行曝氣充氧，降解有機污染物及硝化反應(yīng)；(2)停止曝氣，缺氧(0-0.5mg/L溶解氧濃度)攪拌進行反硝化，最后靜止沉淀、出水排放。
如圖1所示，傳統(tǒng)SBR工藝只有一個SBR反應(yīng)器。有機物降解、硝化反硝化都在一個反應(yīng)池內(nèi)進行。在曝氣充氧階段，壓縮空氣經(jīng)氣體流量計7和曝氣器8進入反應(yīng)器。在缺氧階段，由攪拌器13提供泥水混合。反應(yīng)器還設(shè)有出水裝置16、排水口5和排泥管6。有機物降解與硝化反應(yīng)由兩類完全不同的微生物群體來完成，分別是異養(yǎng)菌和自養(yǎng)型硝化菌。在傳統(tǒng)SBR工藝中，這兩類微生物同處一個反應(yīng)器內(nèi)，原水較高的有機物濃度使異養(yǎng)菌快速增殖，剩余污泥量加大，污泥齡縮短，從而抑制硝化菌的生長，使活性污泥中硝化菌的比例減少。同時，在有限的總反應(yīng)時間內(nèi)，只有當有機污染物濃度降低到較低水平時，硝化菌才能在與異養(yǎng)菌的競爭中占優(yōu)勢，硝化反應(yīng)才能快速進行。如果運行時間控制不當，往往造成硝化反應(yīng)時間不足，出水氨氮濃度超標。因此，傳統(tǒng)SBR工藝處理有機物與氨氮濃度較高的污水時，主要矛盾在于無法控制異養(yǎng)菌與硝化菌同時處于最佳的生存環(huán)境，影響出水水質(zhì)，降低處理效率。
此外，采用傳統(tǒng)一段SBR工藝處理有機物與氨氮濃度較高的工業(yè)廢水時，還存在出水有機物濃度過高、達不到排放標準的問題。傳統(tǒng)SBR工藝，全部微生物存在于一個反應(yīng)器內(nèi)，當原水中大部分易生物降解的有機底物被降解后，繼續(xù)延長曝氣時間，剩余的少量難生物降解的有機物的降解速率極慢，甚至不再被降解，使最終出水的有機物濃度較高，有時達不到排放標準。這是由于傳統(tǒng)SBR在有機物降解過程中出現(xiàn)了類似于“葡萄糖效應(yīng)”的現(xiàn)象。所謂葡萄糖效應(yīng)即當微生物利用了大量的非常易于降解的底物(葡萄糖、低分子有機酸等)之后，對其他較難降解底物的利用能力就會大大下降，也就是說易降解底物抑制和排斥了微生物對其他底物的降解。如果通過分級處理，使不同營養(yǎng)條件的微生物(利用易降解底物的異養(yǎng)菌和利用難降解底物的異養(yǎng)菌)存在于不同的反應(yīng)器內(nèi)，避免“葡萄糖效應(yīng)”的發(fā)生，必將提高有機物的去除效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種去除污水中有機污染物并脫氮的兩段SBR工藝裝置，使異養(yǎng)菌與硝化菌、利用易降解底物的異養(yǎng)菌和利用難降解底物的異養(yǎng)菌在各自最佳的環(huán)境條件下顯著提高有機物降解速率和硝化反應(yīng)速率，在保證出水水質(zhì)的前提下，大幅度提高處理效率，節(jié)省運行費用，以解決有機污染物與氨氮濃度較高的污水處理問題。
本發(fā)明技術(shù)方案中所采用裝置是一種去除污水中有機污染物并脫氮的兩段SBR工藝裝置，參見附圖2，包括有SBR反應(yīng)器，SBR反應(yīng)器中設(shè)有曝氣系統(tǒng)，該曝氣系統(tǒng)包括有按公知技術(shù)連接的壓縮空氣管路14、氣體流量計7和曝氣器8；SBR反應(yīng)器側(cè)面設(shè)有排水口5，底部設(shè)有排泥管6；本發(fā)明的特征在于該工藝裝置是由分別命名為SBR1和SBR2的兩個SBR反應(yīng)器組成，在每個SBR反應(yīng)器中均放置采集氧化還原電位(ORP)并連接于測控儀9的傳感器1、溶解氧濃度(DO)并連接于測控儀11的的傳感器2、測定pH值并連接于測控儀12的的傳感器3和測定反應(yīng)器內(nèi)水溫并連接于測控儀10的傳感器4，這4種傳感器的取值分別是作為兩段SBR工藝運行過程的控制參數(shù)；第二個SBR反應(yīng)器(SBR2)內(nèi)安裝有攪拌器13；SBR1和SBR2反應(yīng)器之間設(shè)置有將SBR1反應(yīng)器出水轉(zhuǎn)換到SBR2反應(yīng)器中的出水轉(zhuǎn)換裝置15。
本發(fā)明的技術(shù)路線(1)設(shè)置兩個SBR反應(yīng)器，使降解有機物的異養(yǎng)菌和自養(yǎng)型硝化菌分別存在于兩個反應(yīng)器內(nèi)，創(chuàng)造有利于兩大類群微生物生存的最佳環(huán)境條件。
(2)為實現(xiàn)異養(yǎng)菌與硝化菌的分離培養(yǎng)，原污水首先進入SBR1反應(yīng)器，進行曝氣充氧，異養(yǎng)菌在好氧條件下，即溶解氧濃度＞1mg/L，降解有機污染物。根據(jù)在線檢測的反應(yīng)過程中溶解氧濃度的變化情況確定SBR1的曝氣時間，當溶解氧濃度上升到5-6mg/L時，結(jié)束曝氣。如果曝氣時間過長，將浪費能耗并在SBR1內(nèi)出現(xiàn)少量硝化菌；如果曝氣時間過短，有機物降解不充分，過多的有機物將進入SBR2反應(yīng)器，不利于SBR2內(nèi)硝化菌的培養(yǎng)。反應(yīng)過程中檢測反應(yīng)器內(nèi)水溫變化。
(3)80-90％的有機污染物在SBR1反應(yīng)器內(nèi)被異養(yǎng)菌降解后，停止曝氣，靜止沉淀。SBR1出水進入SBR2反應(yīng)器內(nèi)。
(4)SBR2反應(yīng)器的進水中含有10-20％的難降解有機物、大量的氨氮。進入SBR2反應(yīng)器后繼續(xù)曝氣充氧，主要進行硝化反應(yīng)，同時SBR1出水中剩余的少量難降解有機物也將進一步被降解，據(jù)pH值測定儀采集的數(shù)據(jù)信號按公知技術(shù)確定硝化反應(yīng)時間；(5)硝化反應(yīng)結(jié)束后停止曝氣，開始攪拌，進行缺氧反硝化。在反硝化過程中，可投加原水作為反硝化碳源，根據(jù)ORP測定儀采集的數(shù)據(jù)信號按公知技術(shù)確定反硝化時間；(6)反硝化過程中會引起污泥上浮，為了不影響后續(xù)的泥水分離，反硝化結(jié)束后停止攪拌，還要進行約3～5分的短時曝氣吹脫氮氣。然后停止曝氣、靜止沉淀，最終出水達標排放。
本發(fā)明由于采用兩段SBR工藝處理有機物和氮含量較高的工業(yè)廢水，可以使兩大類具有不同作用的微生物群體存在于不同的反應(yīng)器內(nèi)，并在各自最佳的環(huán)境條件下生存，可有效的提高處理效率。在第一個SBR反應(yīng)器去除大部分有機物的基礎(chǔ)上，第二個SBR反應(yīng)器可以進一步去除剩余的少部分難降解有機物，使出水的有機物濃度更低。SBR1去除大部分有機物，防止高有機負荷對SBR2內(nèi)硝化反應(yīng)的抑制。同時，SBR2內(nèi)較低的有機物濃度有利于硝化菌的生長，增加污泥中硝化菌的比例，提高硝化反應(yīng)速率，減少總反應(yīng)時間，節(jié)省運行費用。反硝化投加原廢水作為碳源，提高反硝化速率并節(jié)省另投碳源的費用，降低處理成本。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于高濃度氨氮和有機污染物的污水的處理，有機污染物的去除率、硝化反應(yīng)速率、總的處理效率較傳統(tǒng)SBR工藝顯著提高，系統(tǒng)可長期穩(wěn)定運行。


圖1是傳統(tǒng)SBR工藝的裝置示意圖圖中16—出水裝置；圖2是本實用新型兩段SBR工藝方法的專用裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖中1—ORP探頭 2—DO探頭 3—pH探頭 4—溫度傳感器 5—排水口 6—排泥管7—氣體流量計 8—曝氣器 9—ORP儀 10—溫控儀 11-DO儀 12—pH計 13—攪拌器 14—壓縮空氣管路 15—出水轉(zhuǎn)換裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖2對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。
兩段SBR工藝由兩個傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器組成，分別命名為SBR1和SBR2。在每個SBR反應(yīng)器中放置4種傳感器ORP探頭1、DO探頭2、pH探頭3、溫度探頭4，分別和相應(yīng)的ORP測定儀9、DO測定儀11、pH計12、溫控儀10相連，用于采集氧化還原電位(ORP)、溶解氧濃度(DO)、pH值和溫度的信號，作為兩段SBR工藝運行過程的控制參數(shù)。
上述每個SBR反應(yīng)器都設(shè)有曝氣系統(tǒng)，包括壓縮空氣管路14、空氣流量計7和曝氣器8。每個SBR反應(yīng)器側(cè)面設(shè)有排水口5，底部設(shè)有排泥管6。第二個SBR反應(yīng)器(SBR2)內(nèi)安裝攪拌器13，SBR1和SBR2反應(yīng)器之間設(shè)置的出水轉(zhuǎn)換裝置15。
兩段SBR工藝的運行步驟為(1)原污水首先進入SBR1反應(yīng)器，進行曝氣充氧，由壓縮空氣管路14輸送壓縮空氣，空氣流量計7控制氣體流量，由曝氣器8向反應(yīng)器內(nèi)均勻供氧；由DO探頭2和DO測定儀11檢測反應(yīng)過程中溶解氧濃度的變化情況，當溶解氧濃度上升到5-6mg/L時，結(jié)束曝氣；溫度探頭4和溫控儀10測定反應(yīng)器內(nèi)水溫變化；(2)大部分有機污染物(80-90％)已經(jīng)在SBR1反應(yīng)器內(nèi)被降解，硝化反應(yīng)即將開始時，關(guān)閉SBR1的空氣流量計7，靜止沉淀；SBR1出水由出水轉(zhuǎn)換裝置15進入SBR2反應(yīng)器內(nèi)；可由SBR1的排水口5取樣監(jiān)測水質(zhì)；(3)SBR1出水進入SBR2反應(yīng)器后，打開SBR2的空氣流量計7繼續(xù)曝氣充氧；根據(jù)pH探頭3和pH計12采集的pH值數(shù)據(jù)信號按公知技術(shù)確定硝化反應(yīng)時間；(4)硝化反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉流量計，開啟攪拌器13，開始攪拌，進行缺氧反硝化；在反硝化過程中，可投加原水作為反硝化碳源；根據(jù)ORP探頭1和ORP測定儀9采集的數(shù)據(jù)信號按公知技術(shù)確定反硝化時間；(5)反硝化結(jié)束后關(guān)閉攪拌器13，重新打開SBR2的空氣流量計7，進行短時曝氣吹脫氮氣(大約3～5min)；然后停止曝氣、靜止沉淀，最終出水排放；可由SBR2的排水口5取樣監(jiān)測水質(zhì)。
采用兩段SBR工藝處理高濃度氨氮和有機污染物的污水，穩(wěn)定運行后COD去除率達到90％～95％，30℃時的平均比硝化反應(yīng)速率達到0.35kgNH4+-N/(kgMLSS·d)，出水已檢測不出氨氮和硝態(tài)氮，出水水質(zhì)完全達到國家一級排放標準。有機污染物的去除率、硝化反應(yīng)速率、總的處理效率較傳統(tǒng)SBR工藝顯著提高。
權(quán)利要求1.一種去除污水中有機污染物并脫氮的兩段SBR工藝裝置，包括有SBR反應(yīng)器，SBR反應(yīng)器中設(shè)有曝氣系統(tǒng)，該曝氣系統(tǒng)包括有按公知技術(shù)連接的壓縮空氣管路14、氣體流量計7和曝氣器8；SBR反應(yīng)器側(cè)面設(shè)有排水口5，底部設(shè)有排泥管6；其特征在于該工藝裝置是由分別命名為SBR1和SBR2的兩個SBR反應(yīng)器組成，在每個SBR反應(yīng)器中均放置采集氧化還原電位(ORP)并連接于測控儀9的傳感器1、溶解氧濃度(DO)并連接于測控儀11的的傳感器2、測定pH值并連接于測控儀12的的傳感器3和測定反應(yīng)器內(nèi)水溫并連接于測控儀10的的傳感器4，這4種傳感器的取值分別是作為兩段SBR工藝運行過程的控制參數(shù)；第二個SBR反應(yīng)器(SBR2)內(nèi)安裝有攪拌器13；SBR1和SBR2反應(yīng)器之間設(shè)置有將SBR1反應(yīng)器轉(zhuǎn)換到SBR2反應(yīng)器中的出水轉(zhuǎn)換裝置15。
專利摘要去除污水中有機污染物并脫氮的兩段SBR工藝裝置，屬污水生物處理領(lǐng)域。裝置特征在于由兩個SBR反應(yīng)器組成，在每個SBR反應(yīng)器中均放置連接測控儀的4種傳感器，其取值分別是作為兩段SBR工藝運行過程的控制參數(shù)；SBR2內(nèi)安裝有攪拌器13；SBR1和SBR2反應(yīng)器之間設(shè)置有將SBR1反應(yīng)器出水轉(zhuǎn)換到SBR2反應(yīng)器中的出水轉(zhuǎn)換裝置15。解決了無法控制異養(yǎng)菌與硝化菌同時處于最佳的生存環(huán)境，降低處理效率以及出水有機物濃度過高的問題。
文檔編號C02F3/30GK2711156SQ20042004798
公開日2005年7月20日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者彭永臻, 曾薇, 王淑瑩 申請人:北京工業(yè)大學