[发明专利]一种全自养脱氮颗粒污泥的培养装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，特别涉及氮素污染的处理技术。

背景技术

随着氮素污染的日益严重和人类社会对环境质量要求的不断提高，废水生物脱氮技术引起了世界各国的广泛关注，已成为水污染控制的重要研究方向。传统基于硝化反硝化作用的活性污泥法在污水脱氮上起到一定的作用，但由于其流程长，动力消耗大，运行成本高以及抗冲击负荷能力弱等缺点，不符合当代“可持续发展”、“节能减排”的要求，亟待寻求发展新型高效污水脱氮工艺。

基于厌氧氨氧化的全程自养脱氮工艺是近几年新兴的污水脱氮工艺。其主要通过好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的合作，首先在好氧条件下，好氧氨氧化菌将一半的氨氮氧化为亚硝酸盐氮，然后在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以剩余的氨氮为电子供体，以生成的亚硝酸盐氮为电子受体，直接转为氮气，从而达到脱氮的目的。该工艺由于具有降低能耗、无需外加碳源等优点，受到了人们的广泛关注，被认为是一种极具前景的新型污水脱氮技术。

好氧颗粒污泥是活性污泥微生物通过自固定最终形成结构紧凑、外形规则的生物聚集体。它具有相对密实的微观结构、优良的沉淀性能、较高浓度的污泥截留和多样的微生物种群结构。因此，相比于传统的活性污泥，好氧颗粒污泥可降低污泥沉淀系统的要求，减少剩余污泥的排放，提高工艺的抗冲击负荷能力等优点，在废水生物处理中具有非常广阔的应用前景。

目前，将好氧颗粒污泥技术应用于污水脱氮的报道屡见不鲜，诸如采用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化脱氮技术、实现短程硝化反硝化脱氮技术等。然而，将厌氧氨氧化技术和好氧颗粒污泥技术相结合，发挥各自的优势完成污水脱氮的报道很少。其主要原因在于：基于厌氧氨氧化的全程自养脱氮工艺要求微氧环境，从而保证厌氧氨氧化菌的存活和对亚硝酸盐氧化菌的抑制，而好氧颗粒污泥的形成需要满足一定的水力条件，即较强的水流剪切力，这种水流剪切力一般是通过强曝气实现的。基于厌氧氨氧化的全程自养脱氮工艺中的絮体污泥粒径小，从而导致培养源的污泥浓度低，而且污泥沉降性能差，这些原因最终导致厌氧氨氧化工艺处理效率低以及运行稳定性比较差。因此，研究开发基于厌氧氨氧化的全程自养脱氮好氧颗粒污泥的培养装置及方法是当前研究的重点和难点。

发明内容

本发明是为了解决现有基于厌氧氨氧化的全程自养脱氮方法中絮体污泥粒径小使得污泥浓度低、污泥沉降性能差最终导致厌氧氨氧化脱氮方法的脱氮效率低以及运行稳定性差的问题。本发明提供一种全自养脱氮好氧颗粒污泥的培养装置和方法。

一种全自养脱氮颗粒污泥的培养装置，该装置包括U形反应器主体、保温系统、进水系统、排水系统、曝气系统、自动控制系统和参数监控系统；

保温系统包括保温层和电阻丝；

进水系统包括装有水的进水箱、进水计量泵、进水滤头、进酸计量泵、进碱计量泵、装有酸的存酸瓶和装有碱的存碱瓶；

排水系统包括排水管、电磁阀和出水箱；

曝气系统包括气泵、气体流量计、止回阀和膜片曝气头；

自动控制系统包括温度控制单元、PH控制单元和序批运行控制单元；

参数监控系统包括在线PH传感器、溶解氧传感器、温度传感器和参数监测单元；

U形反应器主体的外部设置有保温层；U形反应器主体与保温层之间放置有电阻丝；U形反应器主体的顶端设置有活动式反应器盖，所述活动式反应器盖的中间设置有出气管；U形反应器主体的中间位置开有排水口；U形反应器主体的排水口下方设置有取样口；U形反应器主体的取样口下方开有曝气输入口；U形反应器主体的底部开有放空管；U形反应器主体的上半部分设置有一号传感器入口、二号传感器入口和三号传感器入口；U形反应器主体上位于三号传感器入口的下方开有酸碱度输入口；U形反应器主体的酸碱度输入口的下方开有进水口；

保温层上的开口位置、开口大小分别与U形反应器主体的开口位置、开口大小相同；

电阻丝的两端分别与温度控制单元的两个供电端连接；放空管的一端设置有封堵；取样口外接截止阀；

进酸计量泵的输出端和进碱计量泵的输出端同时与U形反应器主体的酸碱度输入口连通；进酸计量泵的输入端与装有酸的存酸瓶连通；进酸计量泵的控制端与PH控制单元的酸控制端连接；进碱计量泵的输入端与装有碱的存碱瓶连通；进碱计量泵的控制端与PH控制单元的碱控制端连接；

进水计量泵的控制端与序批运行控制单元的进水控制端连接；进水计量泵的输出端与U形反应器主体的进水口连通，进水计量泵的输入端与装有水的进水箱连通；