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专利号: 2018102105735
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于固相反硝化和异养硝化-好氧反硝化的低温低碳氨氮废水处理装置,其特征在于:包括反应器和二沉池,所述反应器的下部设有滤池缺氧区,所述反应器的上部设有流化床好氧区,所述反应器的滤池缺氧区和流化床好氧区内均填充有固体碳源填料,作为生物膜载体,所述反应器的滤池缺氧区与流化床好氧区之间通过布水板隔开,所述布水板设有若干布水孔,所述布水板上安装有曝气管,所述曝气管上设有曝气孔,所述曝气管通过气体流量计与曝气装置连接,使流化床好氧区内的生物膜载体在曝气装置的作用下呈流化状态;所述反应器的下端设有进水口,所述反应器下端的进水口连接进水管,所述反应器的上端设有出水口,所述反应器上端的出水口连接出水管,所述出水管的上游端与反应器上端的出水口连接,所述出水管的下游端与二沉池的进水口连通,所述二沉池设有回流口,所述二沉池的回流口通过回流水泵、第一液体流量计与反应器下端的回流口连通,且通过第一液体流量计控制回流比;所述反应器的流化床好氧区内设置有溶氧监测仪,用于监测流化床好氧区的溶解氧浓度,并通过气体流量计控制溶解氧浓度,所述反应器的流化床好氧区的出水段设置有硝酸盐浓度监测仪,当出水中的硝酸盐浓度超过一定限值时,控制回流水泵开启,使二沉池中的水按一定回流比回流至反应器的滤池缺氧区进行反硝化,完成生物脱氮的过程。

2.根据权利要求1所述的低温低碳氨氮废水处理装置,其特征在于:所述二沉池的底部设置排泥口,所述二沉池的上端设置溢流口用于出水,所述二沉池的下端设置回流口,所述回流口位于排泥口上方。

3.根据权利要求1所述的低温低碳氨氮废水处理装置,其特征在于:所述反应器的滤池缺氧区和流化床好氧区内填充的固体碳源填料均为亲电子改性的固体碳源填料;反应器滤池缺氧区的生物膜载体上挂膜有异养反硝化菌和固体碳源降解菌,反应器流化床好氧区的生物膜载体上挂膜有异养硝化-好氧反硝化菌、异养反硝化菌和固体碳源降解菌;反应器的流化床好氧区内设置固体碳源填料同时作为生物膜的悬浮载体和微生物的有机碳源;反应器的缺氧滤池区内设置固体碳源填料同时作为生物膜的固定化载体和微生物的有机碳源;

反应器的流化床好氧区内的固体碳源填料的填充体积为20%-40%,反应器的缺氧滤池区的固体碳源填料的填充体积为80%-90%;反应器为圆柱形结构,好氧区和缺氧区的体积比为2:

1-3:1。

4.根据权利要求3所述的低温低碳氨氮废水处理装置,其特征在于:亲电子改性的固体碳源填料是经阳离子聚合物改性的可生物降解聚合物;阳离子聚合物为聚季铵盐-10(PQAS-10)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)中的一种或两种的混合;可生物降解聚合物是聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸、聚β-己内酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种的组合,其相对分子量是40,000、50,000、60,000、80,000或140,000;阳离子聚合物和可生物降解聚合物通过机械搅拌、共混、挤出成型工序加工成一定的形状和规格的固体碳源填料。

5.根据权利要求1或3或4所述的低温低碳氨氮废水处理装置,其特征在于:固体碳源填料为中空结构;中空结构内设有交叉的隔板;中空结构的外表面设有若干沿中空结构轴向延伸的突起;中空结构为中空圆柱体;固体碳源填料的规格为:高度为10.0-12.0 mm,外径为 10.0-12.0 mm, 内径为8.6-10.6 mm,比表面积为500-800 m2/m3。

6.根据权利要求1所述的低温低碳氨氮废水处理装置,其特征在于:所述反应器的缺氧滤池区下端设有填料支承板,使固定生物膜载体位于填料支承板上方,所述填料支承板上设有若干布水孔,所述填料支承板与反应器的底部之间留有缓冲空间,所述反应器的进水口、回流口设置在填料支承板的下方,与该缓冲空间连通;所述缓冲空间设有排空口;所述曝气装置通过管道与该缓冲空间连通,用于滤池缺氧区的反冲气洗;所述反应器的流化床好氧区上端设有填料挡板,使悬浮生物膜载体位于填料挡板下方;所述出水口位于填料挡板的上方。

7.根据权利要求1所述的低温低碳氨氮废水处理装置,其特征在于:所述进水管的上游端通过第二液体流量计与进水泵连通,所述进水管的下游端与反应器下端的进水口连通;

所述布水板沿径向设有曝气管安装槽,所述曝气管安装在布水板的曝气管安装槽中;所述曝气管安装槽从布水板的中心沿直径方向向外延伸,贯穿布水板,形成开口槽。

8.采用权利要求1-7中任一所述的低温低碳氨氮废水处理装置实现低温低碳氨氮废水的高效处理方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)闷曝阶段:

将生物膜载体按照设定的投加比例加入反应器的缺氧区和好氧区,同时将活性污泥分别加入好氧区和缺氧区,将污水注满整个反应器,启动曝气装置,将好氧区的溶解氧浓度维持在设定范围内,同时使好氧区内的生物膜载体呈流化状态;同时,开启好氧区出水的回流系统,实现反应器内的混合液在好氧区和缺氧区的循环;闷曝一段时间后,关闭回流系统,反应器内的混合液静置一段时间后排出上清液,重新注满新鲜的污水,重复上述操作,直到好氧区和缺氧区的生物膜载体上出现肉眼可以见的薄的一层生物膜,同时缺氧区有微量气泡产生,表明接种污泥适应了反应器内的环境,闷曝结束;

2)连续进水培养:

闷曝结束后采取小流量连续进水;控制本阶段的曝气量小于闷曝阶段的曝气量,但是仍保持填料的流化状态,将好氧区溶解氧浓度维持在设定范围内;同时将回流系统的回流比控制在1:1;在好氧区投加具有高效异养硝化-好氧反硝化性能的功能菌;在连续进水培养的过程中,每天取好氧区的出水作为水样,测定其中COD、氨氮和总氮的浓度;当生物膜载体上的生物膜从薄的一层逐渐到覆盖整个生物膜载体,同时好氧区和缺氧区的生物膜的颜色也分别从最初的淡黄色和浅褐色变成浅褐色和深褐色,此时好氧区出水中的氨氮变化浓度出现了明显的拐点,在这之后氨氮浓度急剧下降并趋于稳定,连续一段时间氨氮和总氮的去除率误差在设定范围之内,表明好氧区和缺氧区填料上的生物膜挂膜成功,反应器启动结束;

3)废水处理装置运行:

反应器启动结束后,开始进污水进行废水处理。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:步骤1)中反应器的流化床好氧区内的生物膜载体的填充体积为20%-40%,反应器的缺氧滤池区的生物膜载体的填充体积为80%-90%;

步骤1)中反应器的水力停留时间HRT控制在10-12 h,好氧区HRT为6.6-8 h,缺氧区为3.4-4 h;步骤1)中将好氧区的溶解氧浓度维持在3.0-3.5 mg/L;步骤2)中反应器的水力停留时间HRT控制在12-15 h,好氧区8.0-10.0 h, 缺氧区4.0-5.0 h;步骤2)中将好氧区溶解氧浓度维持在2.5-3.0 mg/L;步骤3)中反应器的水力停留时间HRT控制在9-10 h,其中好氧区6-

6.7 h, 缺氧区3-3.3 h;步骤3)中反应器采取上向流连续进水的运行模式;步骤2)闷曝结束后采取小流量连续进水,并按照一定的梯度逐渐减低反应器内的水温;在每次改变温度的时间节点在好氧区投加具有高效异养硝化-好氧反硝化性能的功能菌。

10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:步骤2)中连续进水培养阶段投加的功能菌为耐低温且具有高效异养硝化-好氧反硝化性能的功能菌。