序批式反應(yīng)器、在該反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法及利用該反應(yīng)器處理污水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種序批式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、傳感器、調(diào)控器和填料，所述調(diào)控器根據(jù)傳感器的信號(hào)調(diào)整反應(yīng)器本體的工作狀態(tài)，所述填料直徑為2-5cm，比表面積為180-250m2/m3總體積為反應(yīng)器本體的30%-80%；本發(fā)明在序批式反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法，首先向反應(yīng)器接種好氧活性污泥，然后向反應(yīng)器中泵入污水，接著通入空氣；最后沉淀即可得到需要的生物膜；本發(fā)明同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的方法，首先向反應(yīng)器泵入污水，然后靜置反應(yīng)，接著進(jìn)行曝氣處理，最后沉淀排除即可。本發(fā)明的序批式反應(yīng)器，能夠同步去除污水中的氮磷和有機(jī)物，具有結(jié)構(gòu)緊湊，能耗低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明培養(yǎng)生物膜的方法能夠獲得的為0.5～2mm的呈淡黃色的生物膜。
【專利說明】序批式反應(yīng)器、在該反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法及利用該反應(yīng)器處理污水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于包含生物處理步驟的污水處理領(lǐng)域，涉及一種序批式反應(yīng)器、在該反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法以及利用該反應(yīng)器處理污水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]污水處理相關(guān)工藝朝著高度集約、低能耗的方向發(fā)展。目前廣泛采用的污水處理工藝存在著占地面積大、各單元反應(yīng)器功能單一、操作能耗高的難題。若將具有不同氧化還原電位的反應(yīng)器所發(fā)揮的不同功能在時(shí)間與空間尺度相結(jié)合，例如將有機(jī)物去除、硝化與反硝化反應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi)同步進(jìn)行，那么污水處理所需要的反應(yīng)時(shí)間將會(huì)大大的降低，這也意味著顯著提高反應(yīng)器的效率以及節(jié)省反應(yīng)器的體積。若要令有機(jī)物去除、硝化與反硝化同步進(jìn)行，通常情況下需要有一定厚度的生物膜以及在反應(yīng)器內(nèi)控制適當(dāng)水平的溶解氧濃度，從而在生物膜表面形成好氧區(qū)域以及生物膜內(nèi)部形成缺氧區(qū)域。若要在上述基礎(chǔ)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷的同步去除，則反應(yīng)器的控制則更為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種序批式反應(yīng)器，并且提供一種在該反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法和利用該反應(yīng)器處理污水的方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案: [0005]一種序批式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、進(jìn)水泵、進(jìn)氣泵、控制系統(tǒng)、填料、排水閥和溶解氧濃度探測(cè)器、硝酸鹽濃度探測(cè)器、有機(jī)物濃度探測(cè)器、磷酸鹽濃度探測(cè)器，所述進(jìn)水泵、進(jìn)氣泵和排水閥分別與反應(yīng)器本體相通，所述控制系統(tǒng)通過分析溶解氧濃度探測(cè)器、硝酸鹽濃度探測(cè)器、有機(jī)物濃度探測(cè)器和磷酸鹽濃度探測(cè)器的信號(hào)調(diào)整進(jìn)水泵、進(jìn)氣泵和排水閥的工作狀態(tài)，其特征在于:所述填料(5)直徑為2-5cm，比表面積為180-250m2/m3，其體積為反應(yīng)器本體(4 )的30%-80%。
[0006]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述填料(5)采用3D打印方法成型，其形狀為立體蜂窩類球狀，材質(zhì)為聚酰胺纖維。
[0007]—種在所述序批式反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法，包括以下步驟:
[0008]I)、選取所述序批式反應(yīng)器并接種好氧活性污泥，接種污泥濃度為2g/L_5g/L ；
[0009]2)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水；
[0010]3)、向所述序批式反應(yīng)器通入空氣；
[0011]4)、停止通入空氣并沉淀；
[0012]5)、排除污水；
[0013]6)、重復(fù)步驟2)~5)三到七次得到需要的生物膜。
[0014]作為本發(fā)明培養(yǎng)生物膜方法的改進(jìn)，步驟2)的污水pH為6.5-7.5，溫度為8_25°C。
[0015]作為本發(fā)明培養(yǎng)生物膜方法的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟2)泵入時(shí)，注水時(shí)間為30-60分鐘，步驟4)沉淀時(shí)間為2-20分鐘，步驟5)排除污水時(shí)間為5-10分鐘。
[0016]作為本發(fā)明培養(yǎng)生物膜方法的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3)通氣時(shí)間為70-120分鐘，通入空氣時(shí)表觀速率為1.2-5cm/s，通氣時(shí)反應(yīng)器中的溶解氧含量大于0.7mg/L。
[0017]一種利用序批式反應(yīng)器同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的方法，包括在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水步驟、靜置反應(yīng)步驟、向序批式反應(yīng)器通入空氣步驟、停止通入空氣沉淀步驟和排出污水步驟，泵入污水的pH為6.5-7.5，溫度為8-25°C。
[0018]作為本發(fā)明同步去除污水中氮磷和有機(jī)物方法的改進(jìn)，泵入污水時(shí)間為30-60分鐘，靜置反應(yīng)時(shí)間為15-50分鐘，通入空氣時(shí)間為70-120分鐘，沉淀時(shí)間為2-20分鐘，排除污水時(shí)間為5-10分鐘。
[0019]作為本發(fā)明同步去除污水中氮磷和有機(jī)物方法的進(jìn)一步改進(jìn)，通入空氣時(shí)表觀速率為1.2-5cm/s,通氣過程中反應(yīng)器中的溶解氧含量大于0.7g/L。
[0020]作為本發(fā)明同步去除污水中氮磷和有機(jī)物方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷為2.5-3.5gC0D/L.d，所述排出污水步驟時(shí)排水比為50_60%。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的通過合理設(shè)置序批式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，可以同步去除污水中氮磷和有機(jī)物，具有結(jié)構(gòu)緊湊，能耗低的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的序批式反應(yīng)器填料的直徑較小，比表面積大，能夠形成更好的生物膜，從而達(dá)到同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的目的。本發(fā)明培養(yǎng)生物膜的方法通過接種適合的污泥并改進(jìn)培養(yǎng)生物膜的步驟，最終獲得的生物膜表觀呈淡黃色，且厚度適中，具有優(yōu)異的同步去除污水中氮磷及有機(jī)物的能力。本發(fā)明處理污水的方法通過合理設(shè)置處理工藝步驟、工藝條件及工藝參數(shù)，能夠高效同步去除有機(jī)物中的氮磷及有機(jī)物，經(jīng)處理后的污水中的氮磷和有機(jī)物含量低，滿足相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)(《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn))。`【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0023]圖1為本發(fā)明序批式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]如圖1所示，本實(shí)施例的序批式反應(yīng)器，包括有效體積為4L的反應(yīng)器本體4、進(jìn)水泵1、進(jìn)氣泵2、控制系統(tǒng)3、填料5、排水閥6和溶解氧濃度探測(cè)器7、硝酸鹽濃度探測(cè)器8、有機(jī)物濃度探測(cè)器9、磷酸鹽濃度探測(cè)器10，所述進(jìn)水泵1、進(jìn)氣泵2和排水閥6分別與反應(yīng)器本體4相通，所述控制系統(tǒng)3通過分析溶解氧濃度探測(cè)器7、硝酸鹽濃度探測(cè)器8、有機(jī)物濃度探測(cè)器9和磷酸鹽濃度探測(cè)器10的信號(hào)調(diào)整進(jìn)水泵1、進(jìn)氣泵2和排水閥6的工作狀態(tài)，所述填料5直徑為3cm，比表面積為200m2/m3，其體積為反應(yīng)器本體4的80%。
[0027]作為本實(shí)施例序批式反應(yīng)器的改進(jìn)，填料5采用3D打印方法制得，其形狀為具有40個(gè)平面的立體蜂窩類球狀，材質(zhì)為聚酰胺纖維。
[0028]本實(shí)施例在所述序批式反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法，包括以下步驟:[0029]I)、向序批式反應(yīng)器中接種選自市政污水廠的好氧污泥和厭氧污泥，其濃度均為2g/L；
[0030]2)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水至反應(yīng)器的有效體積，所通入污水的pH為7,溫度為20°C,注水時(shí)間為30鐘,其中厭氧狀態(tài)指的是污水中溶解氧以及硝酸鹽、亞硝酸鹽的濃度接近零；
[0031]3)、向所述序批式反應(yīng)器通入空氣，通氣時(shí)通過反應(yīng)器3控制通氣時(shí)間為100分鐘，通入空氣時(shí)表觀速率為2.5cm/s，反應(yīng)器中的溶解氧含量為lmg/L ；
[0032]4)、停止通入空氣并沉淀，沉淀時(shí)間為10分鐘；
[0033]5)、由控制器3打開電磁閥6，使得反應(yīng)器中上方的被凈化后的污水由電磁閥6處排出反應(yīng)器，排水時(shí)間為5分鐘；
[0034]6)、重復(fù)步驟2)~5)四次得到需要的生物膜。
[0035]本實(shí)施例利用所述序批式反應(yīng)器同步去除污水中氮磷和有機(jī)物在序批式反應(yīng)器中生物膜掛膜完成后進(jìn)行，包括以下步驟:
[0036]I)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水，所泵入污水的pH為7溫度為20°C，泵入污水時(shí)間為30分鐘；
[0037]2)、停止向反應(yīng)器中泵入廢水，讓污水與反應(yīng)器中附著在填料上的生物膜反應(yīng)30分鐘；
[0038]3)、向序批 式反應(yīng)器通入空氣，通氣時(shí)表觀速率為2.5cm/s，通氣過程中反應(yīng)器中的溶解氧含量為lmg/L，通氣時(shí)間為100分鐘；
[0039]4)、停止通入空氣進(jìn)行沉淀，沉淀時(shí)間為10分鐘；
[0040]5)、將沉淀后的上層清液排出，排除污水時(shí)間為5分鐘,排水比為55%。
[0041]作為本實(shí)施例同步去除污水中氮磷和有機(jī)物方法的改進(jìn)，處理過程中反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷為3gC0D/L.d0
[0042]實(shí)施例2:
[0043]本實(shí)施例的序批式反應(yīng)器與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中填料5直徑為5cm，比表面積為220m2/m3，其體積為反應(yīng)器本體4的50%，本實(shí)施例序批式反應(yīng)器的中，填料5采用3D打印方法制得，其形狀為具有35個(gè)平面的立體蜂窩類球狀，材質(zhì)為聚酰胺纖維。
[0044]本實(shí)施例在所述序批式反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法，包括以下步驟:
[0045]I)、選取所述序批式反應(yīng)器并接種好氧活性污泥，接種污泥濃度為3g/L ；
[0046]2)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水，所通入污水的pH為
7.5，溫度為8°C，注水時(shí)間為60分鐘，其中厭氧狀態(tài)指的是污水中溶解氧以及硝酸鹽、亞硝酸鹽的濃度接近零；
[0047]3)、向所述序批式反應(yīng)器通入空氣，通氣時(shí)間為120分鐘，通入空氣時(shí)表觀速率為
1.2cm/s，通氣時(shí)反應(yīng)器中的溶解氧為0.75g/L ；
[0048]4)、停止通入空氣并沉淀，沉淀時(shí)間為3分鐘；
[0049]5)、排除污水，排除污水時(shí)間為7分鐘；
[0050]6)、重復(fù)步驟2)~5)七次得到需要的生物膜。
[0051]本實(shí)施例利用所述序批式反應(yīng)器同步去除污水中氮磷和有機(jī)物在序批式反應(yīng)器中生物膜掛膜完成后進(jìn)行，包括以下步驟:[0052]I)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水，所泵入污水的pH為
7.5，溫度為8°C，泵入污水時(shí)間為60分鐘；
[0053]2)、停止向反應(yīng)器中泵入廢水，讓污水與反應(yīng)器中附著在填料上的生物膜反應(yīng)45分鐘；
[0054]3)、向序批式反應(yīng)器通入空氣，通氣時(shí)表觀速率為5cm/s，通氣過程中反應(yīng)器中的溶解氧含量為0.9mg/L，通氣時(shí)間為70分鐘；
[0055]4)、停止通入空氣進(jìn)行沉淀，沉淀時(shí)間為3分鐘；
[0056]5)、將沉淀后的上層清液排出，排除污水時(shí)間為5分鐘,排水比為50%。
[0057]作為本實(shí)施例同步去除污水中氮磷和有機(jī)物方法的改進(jìn)，處理過程中反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷為2.5gC0D/L.d0
[0058]實(shí)施例3:
[0059]本實(shí)施例的序批式反應(yīng)器與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中填料5直徑為2cm，比表面積為250m2/m3，其體積為反應(yīng)器本體4的35%，本實(shí)施例序批式反應(yīng)器的中，填料5采用3D打印方法制得，其形狀為具有40個(gè)平面的立體蜂窩類球狀，材質(zhì)為聚酰胺纖維。
[0060]本實(shí)施例在所述序批式反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法，包括以下步驟:
[0061]I)、選取所述序批式反應(yīng)器并接種好氧活性污泥，接種污泥濃度為2g/L ；
[0062]2)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水，所通入污水的pH為
6.5，溫度為25°C，注水時(shí)間為45分`鐘，其中厭氧狀態(tài)指的是污水中溶解氧以及硝酸鹽、亞硝酸鹽的濃度接近零；
[0063]3)、向所述序批式反應(yīng)器通入空氣，通氣時(shí)間為75分鐘，通入空氣時(shí)表觀速率為
4.8cm/s，通氣時(shí)反應(yīng)器中的溶解氧為0.8g/L ；
[0064]4)、停止通入空氣并沉淀，沉淀時(shí)間為18分鐘；
[0065]5)、排除污水，排除污水時(shí)間為10分鐘；
[0066]6)、重復(fù)步驟2)~5)三次得到需要的生物膜。
[0067]本實(shí)施例利用所述序批式反應(yīng)器同步去除污水中氮磷和有機(jī)物在序批式反應(yīng)器中生物膜掛膜完成后進(jìn)行，包括以下步驟:
[0068]I)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水，所泵入污水的pH為
7.2，溫度為8°C，泵入污水時(shí)間為30分鐘；
[0069]2)、停止向反應(yīng)器中泵入廢水，讓污水與反應(yīng)器中附著在填料上的生物膜反應(yīng)45分鐘；
[0070]3)、向序批式反應(yīng)器通入空氣，通氣時(shí)表觀速率為1.5cm/s，通氣過程中反應(yīng)器中的溶解氧含量為0.9mg/L，通氣時(shí)間為120分鐘；
[0071]4)、停止通入空氣進(jìn)行沉淀，沉淀時(shí)間為18分鐘；
[0072]5)、將沉淀后的上層清液排出，排除污水時(shí)間為10分鐘,排水比為60%。
[0073]作為本實(shí)施例同步去除污水中氮磷和有機(jī)物方法的改進(jìn)，處理過程中反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷為3.5gC0D/L.d0
[0074]本發(fā)明的通過合理設(shè)置序批式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，可以同步去除污水中氮磷和有機(jī)物，具有結(jié)構(gòu)緊湊，能耗低的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的序批式反應(yīng)器填料的直徑較小，比表面積大，能夠形成更好的生物膜，從而達(dá)到同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的目的。本發(fā)明培養(yǎng)生物膜的方法通過接種適合的污泥并改進(jìn)培養(yǎng)生物膜的步驟，最終獲得的生物膜表觀呈淡黃色，且厚度適中(約為0.5~2_)，具有優(yōu)異的同步去除污水中氮磷及有機(jī)物的能力。本發(fā)明處理污水的方法通過合理設(shè)置處理工藝步驟、工藝條件及工藝參數(shù)，能夠高效同步去除有機(jī)物中的氮磷及有機(jī)物，經(jīng)處理后的污水中的氮磷和有機(jī)物含量低，滿足相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0075]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì) 其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種序批式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體(4)、進(jìn)水泵(I)、進(jìn)氣泵(2)、控制系統(tǒng)(3)、填料(5)、排水閥(6)和溶解氧濃度探測(cè)器(7)、硝酸鹽濃度探測(cè)器(8)、有機(jī)物濃度探測(cè)器(9)、磷酸鹽濃度探測(cè)器(10)，所述進(jìn)水泵(I)、進(jìn)氣泵(2)和排水閥(6)分別與反應(yīng)器本體(4)相通，所述控制系統(tǒng)(3)通過分析溶解氧濃度探測(cè)器(7)、硝酸鹽濃度探測(cè)器(8)、有機(jī)物濃度探測(cè)器(9)和磷酸鹽濃度探測(cè)器(10)的信號(hào)調(diào)整進(jìn)水泵(I)、進(jìn)氣泵(2)和排水閥(6)的工作狀態(tài)，其特征在于:所述填料(5)直徑為2-5cm，比表面積為180_250m2/m3，其體積為反應(yīng)器本體(4 )的30%-80%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述序批式反應(yīng)器，其特征在于:所述填料(5)采用3D打印方法成型，其形狀為立體蜂窩類球狀，材質(zhì)為聚酰胺纖維。
3.—種在權(quán)利要求1所述序批式反應(yīng)器培養(yǎng)生物膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、選取所述序批式反應(yīng)器并接種好氧活性污泥，接種污泥濃度為2g/L-5g/L； 2)、在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水； 3)、向所述序批式反應(yīng)器通入空氣； 4)、停止通入空氣并沉淀； 5)、排除污水； 6)、重復(fù)步驟2)~5)三到七次得到需要的生物膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述在序批式反應(yīng)器中培養(yǎng)生物膜的方法，其特征在于:步驟2)的污水PH為6.5-7.5，溫度為8-250C ο
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述在序批式反應(yīng)器中培養(yǎng)生物膜的方法，其特征在于:步驟2)泵入時(shí)，注水時(shí)間為30-60分鐘，步驟4)沉淀時(shí)間為2-20分鐘，步驟5)排除污水時(shí)間為5_10分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述在序批式反應(yīng)器中培養(yǎng)生物膜的方法，其特征在于:步驟3)通氣時(shí)間為70-120分鐘，通入空氣時(shí)表觀速率為1.2-5cm/s，通氣時(shí)反應(yīng)器中的溶解氧含量大于 0.7g/L。
7.一種利用權(quán)利要求1所述序批式反應(yīng)器同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的方法，包括在厭氧狀態(tài)下向反應(yīng)器中泵入含有有機(jī)物和氮磷的污水步驟、靜置反應(yīng)步驟、向序批式反應(yīng)器通入空氣步驟、停止通入空氣沉淀步驟和排出污水步驟，其特征在于:泵入污水的pH為 6.5-7.5，溫度為 8-250C ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的方法，其特征在于:泵入污水時(shí)間為30-60分鐘，靜置反應(yīng)步驟時(shí)間為15-50分鐘，通入空氣時(shí)間為70-120分鐘，沉淀時(shí)間為2-20分鐘，排除污水時(shí)間為5-10分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的方法，其特征在于:通入空氣時(shí)表觀速率為1.2_5cm/s,通氣過程中反應(yīng)器中的溶解氧含量大于0.7mg/Lo
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任意一項(xiàng)所述同步去除污水中氮磷和有機(jī)物的方法，其特征在于:所述反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷為2.5-3.5gCOD/L.d，所述排出污水步驟時(shí)排水比為50_60%。
【文檔編號(hào)】C02F3/12GK103864207SQ201410123735
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】楊吉祥, 陳猷鵬, 郭勁松, 董陽, 申渝, 段宣明, 黎靜, 范樹遷 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院