[发明专利]实现短程硝化的序批式生物膜反应器装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及实现短程硝化的序批式生物膜反应器装置与方法，属于污水生物处理技术领域，适用于城市污水的深度处理。

背景技术

随着国民生活水平的提高，城市污水的排放总量度逐渐增大；由于水体“富营养化”等环境问题日益突出，日益增长的环境保护要求与当前环境污染现状矛盾日益加深，国家对于城市污水制定的处理排放标准也逐渐提高；这两方面都要求污水处理厂增加处理能力，提高处理效果；

污水处理厂的提标改造是当前污水处理厂面临的紧要问题之一；因此研发高效、低能耗、投资少、适用于提标改造的生物脱氮工艺与装置是当今水处理领域的研究重点。

污泥产量大是活性污泥法的缺点之一，污泥产量的增加提高了污泥的处置成本，且污泥饼的最终处置方案往往进行卫生填埋，这有可能带来土壤污染的新问题。

短程硝化技术是当前脱氮领域的研究热点，其具有节省曝气、减少碳源投放、污泥产量小等特点，但如何实现短程硝化仍然是水处理领域面临的难题，对于如何将短程硝化技术应用于生物膜法更是研究较少，这限制了短程硝化技术在水处理领域更加广泛的应用。

序批式生物膜法具有占地面积小、硝化负荷高、污泥产量小等优点。其适用于污水处理厂的硝化段改造，可有效提高硝化能力，且投资少、占地小。但序批式生物膜法污泥龄较长的特点限制了短程硝化技术的应用。

国内外对如何将短程硝化技术应用于序批式生物膜法的研究较少，大多是采用高氨氮负荷、高游离氨浓度（FA）等方式实现短程硝化，并不适用于城市污水的处理。因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是：如何将短程硝化技术应用于序批式生物膜法处理城市污水。

发明内容：

本发明的目的在于解决序批式生物膜法难以实现短程硝化的难题，提供实现短程硝化的序批式生物膜反应器装置与方法。

本发明所提供的方法是在硝化过程中采用溶解氧-移动斜率作为硝化过程结束的指示参数，及时停止曝气，并在曝气结束后将序批式生物膜反应器内部溶液由底部排水管全部排空，防止生物膜上的亚硝态氮氧化细菌利用上一周期出水残留的亚硝态氮进行生长，从而实现序批式生物膜反应器的短程硝化。

本发明提供了实现短程硝化的序批式生物膜反应器装置（见图1），包括：

序批式生物膜反应器4连接进水管2、碱液管10；进水管2上设置进水泵3；排水管17上设置排水阀16；曝气管14上设置曝气阀门13；碱液管10上设置加碱泵11；原水箱1通过进水管2连接到序批式生物膜反应器4；碱液箱9通过碱液管10连接到序批式生物膜反应器4；空气压缩机12通过曝气管14连接到序批式生物膜反应器4；在序批式生物膜反应器4内设置pH传感器7、溶解氧（DO）传感器、曝气砂头15、穿孔承托盘6、填料5；pH传感器7、DO传感器8与可编程过程控制器18连接；可编程过程控制器18内设置进水继电器19、DO传感接口20、pH传感接口21、空气压缩机继电器22、曝气继电器23、排水继电器24、加碱继电器25；可编程过程控制器18连接进水泵3、空气压缩机12、曝气阀门13、排水阀16、加碱泵11。

本发明还提供实现序批式生物膜反应器短程硝化的方法，包括：

I进水量占反应器有效容积比例设为40%～50%，填料体积占反应器有效容积比例设为60%～50%；启动进水泵将原水加入序批式生物膜反应器；当达到设定进水量占反应器有效容积比例后关闭进水泵；

II启动空气压缩机和曝气阀门，可编程过程控制器实时接收pH传感器、DO传感器数值，溶解氧浓度控制在2.0～8.0mg/L；通过开启/关闭加碱泵调节序批式生物膜反应器pH值在7～8.5范围内，每隔1～2min记录pH、DO浓度值，对相邻10～15个DO值求平均值，并计算其移动斜率（MSC）值，当DO-MSC值的在0.02～0.1范围内，且曝气时间超过60min，视为出现氨氧化过程结束点，关闭曝气阀门、关闭空气压缩机；

III排水量为序批式生物膜反应器内全部溶液体积，序批式生物膜反应器内溶液全部排空后关闭出水阀；

IV序批式生物膜反应器进入10～20min的闲置期；

检测工序II曝气结束时亚硝态氮质量浓度、硝酸态质量浓度，当亚硝态氮质量浓度*100%/(亚硝态氮质量浓度+硝态氮质量浓度)<80%或曝气时间在0～180min内未出现氨氧化过程结束点，返回工序I；当亚硝态氮质量浓度*100%/(亚硝态氮质量浓度+硝态氮质量浓度)≥80%且曝气时间在0～180min内出现氨氧化过程结束点则停止运行。