專利名稱：一種反硝化除磷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種反硝化除磷設(shè)備，具體是一種通過(guò)在厭氧/好氧序批式除磷 反應(yīng)器厭氧結(jié)束時(shí)添加NaN03溶液，使反應(yīng)器在缺氧狀態(tài)下，以N03—-N代替02為電子受體的 反硝化除磷脫氮。
背景技術(shù)：
反硝化除磷(Denitrifying d印hosphatation)技術(shù)是指反硝化除磷菌 (DenitrifyingPhosphorus removal Bacteria,簡(jiǎn)稱DPB)經(jīng)厭氧釋磷后，在缺氧條件下以 硝酸鹽作為吸磷的電子受體，同步實(shí)現(xiàn)脫氮和除磷。反硝化除磷菌被證實(shí)具有和好氧除磷 菌極為相似的代謝特征。因?yàn)榉聪趸拙梢栽谌毖醐h(huán)境攝磷，這就使得攝磷和反硝化 脫氮這兩個(gè)生物過(guò)程借助同一類微生物在同一種環(huán)境下一并完成只消耗單獨(dú)生物除磷所 需的有機(jī)物量，就可達(dá)到氮磷的同步去除；而且攝磷在缺氧環(huán)境下由硝酸鹽代替氧氣作為 吸收磷酸鹽的電子受體，節(jié)省了曝氣量；反硝化和除磷由同類菌完成，還可減少污泥產(chǎn)量。 這種新型污水處理技術(shù)相當(dāng)適合當(dāng)前污水處理向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變的要求能脫氮除磷凈化 水質(zhì)、動(dòng)力消耗少、污泥產(chǎn)量少、C0D消耗少。是一種新型的高效低能耗的生物脫氮除磷技 術(shù)。但是當(dāng)前的反硝化除磷設(shè)備基本都是手動(dòng)裝置，耗費(fèi)大量不必要的人力，而且難以精確 控制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種以N03—-N為電子受體實(shí)現(xiàn)同步反硝化除磷，且由 PLC可編程控制器自動(dòng)控制運(yùn)行的反硝化除磷設(shè)備。 本實(shí)用新型的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) —種反硝化除磷設(shè)備，包括反硝化除磷設(shè)備筒體、進(jìn)水箱、進(jìn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)、攪拌 器、出水口 ；進(jìn)水箱通過(guò)進(jìn)水泵與反硝化除磷設(shè)備筒體連接；連接鼓風(fēng)機(jī)的管道深入反硝 化除磷設(shè)備筒體內(nèi)，筒體內(nèi)設(shè)有攪拌器，恒溫水浴與反硝化除磷設(shè)備筒體連接；出水口設(shè)在 筒體上；所述反硝化除磷設(shè)備還包括加藥箱、加藥泵和PLC可編程控制器，加藥箱通過(guò)加藥 泵與反硝化除磷設(shè)備筒體連接；PLC可編程控制器分別與進(jìn)水泵、加藥泵、鼓風(fēng)機(jī)、排水閥 和攪拌器連接。 所述反硝化除磷設(shè)備還設(shè)有取樣口，取樣口設(shè)在筒體上外壁垂直方向，從圓柱體
底部每隔10 15cm設(shè)一個(gè)取樣口 。 所述反硝化除磷設(shè)備內(nèi)還裝有溫度計(jì)。 所述反應(yīng)器還保護(hù)水封瓶，水封瓶通過(guò)管道與反硝化除磷設(shè)備筒體連接。 本實(shí)用新型通過(guò)在原厭氧/好氧序批式反應(yīng)器厭氧結(jié)束時(shí)添加NaN03溶液，使反 應(yīng)器在缺氧狀態(tài)下，以N03—-N代替02為電子受體反硝化除磷脫氮。本實(shí)用新型在厭氧段實(shí) 現(xiàn)磷的釋放和C0D的去除；厭氧結(jié)束時(shí)，通過(guò)添加了 NaN03溶液使反應(yīng)器處于缺氧狀態(tài)，在 缺氧段以N03—-N代替02為電子受體實(shí)現(xiàn)磷的過(guò)量吸收和硝態(tài)氮的反硝化；在好氧段吹脫反硝化產(chǎn)生的氮?dú)猓纳莆勰喑两瞪?，而且在硝態(tài)氮電子受體不足時(shí)，可以02為第二電子受 體好氧除磷。本實(shí)用新型只消耗單獨(dú)生物除磷所需的有機(jī)物量，就可以達(dá)到氮磷的同步去 除，而且在缺氧環(huán)境下由硝態(tài)氮代替氧氣作為吸收磷酸鹽的電子受體，節(jié)省了曝氣量。 作為厭氧/好氧序批式反應(yīng)器的改進(jìn)，反硝化除磷設(shè)備在缺氧段反硝化除磷完成
以后，設(shè)有短時(shí)間的好氧曝氣階段。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，反硝化除磷設(shè)備還設(shè)有可調(diào)節(jié)溫度的恒溫水浴
保證反應(yīng)器溫度。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還設(shè)有水封裝置以避免厭氧和缺氧階段氧氣進(jìn) 入反硝化除磷設(shè)備。 反硝化除磷設(shè)備設(shè)計(jì)運(yùn)行周期6h，其中厭氧段120min (含進(jìn)水20min)，缺氧段和 好氧段共180min，沉淀時(shí)間40min，排水20min。每周期開(kāi)始時(shí)加入6L人工合成廢水，經(jīng)過(guò) 2h厭氧攪拌后，加入NaN03液進(jìn)行缺氧攪拌，隨后好氧曝氣。在好氧結(jié)束時(shí)通過(guò)排泥水混合 液達(dá)到控制泥齡的目的。總水力停留時(shí)間12h，充水比0.5。采用PLC可編程控制器自動(dòng)控 制SBR反應(yīng)器的進(jìn)水、曝氣、攪拌、沉淀、排水及NaN03的添加，并可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整各反 應(yīng)階段的運(yùn)行時(shí)間。采用恒溫水浴控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度在3(TC左右。 與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果 (1)本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了 PLC可編程控制器用 以控制反應(yīng)器的自動(dòng)運(yùn)行；設(shè)有可調(diào)節(jié)溫度的恒溫水浴保證反應(yīng)器溫度，還設(shè)有水封瓶以 避免厭氧和缺氧階段氧氣進(jìn)入反硝化除磷設(shè)備。 (2)本實(shí)用新型在厭氧/好氧序批式反應(yīng)器厭氧結(jié)束時(shí)添加NaN03溶液，使反應(yīng)器 在缺氧狀態(tài)下，以N03—-N代替02為電子受體反硝化除磷脫氮。只需消耗單獨(dú)生物除磷所需 的有機(jī)物，減少了反硝化所需要的有機(jī)物量，生物除磷和脫氮過(guò)程都需要有機(jī)物，但污水中 所含的有機(jī)物數(shù)量通常是有限的，如果有限的有機(jī)物可同時(shí)用于除磷和脫氮兩個(gè)目的，則 可以減少因其不足而引發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)性矛盾。尤其為低C/N和C/P比的我國(guó)南方城市生活污水 同時(shí)脫氮除磷提供了新的思路。 (3)本實(shí)用新型用N03—-N代替氧作為電子受體，還可以減少曝氣量和污泥產(chǎn)量，節(jié) 省投資和運(yùn)行費(fèi)用。 (4)本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備工藝對(duì)COD、氨氮和磷都具有很好的去除效果，出 水COD在20mg/L以下(人工模擬生活污水，處理規(guī)模24L/d)，氨氮在4mg/L以下；TP在 0. 5mg/L以下，去除效果均達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖1為本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備示意圖； 圖2為本實(shí)用新型反硝化除磷反應(yīng)流程圖； 圖3為本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備對(duì)CODto的去除效果示意圖； 圖4為本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備對(duì)氨氮的去除效果示意圖； 圖5為本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備對(duì)TP的去除效果示意圖； 圖6為本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備典型周期水質(zhì)變化示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖來(lái)對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型所要求保護(hù)的 范圍并不局限于具體實(shí)施方式
中所描述的范圍。 作為厭氧/好氧序批式反應(yīng)器的改進(jìn)，反硝化除磷設(shè)備在運(yùn)行的缺氧段反硝化除 磷完成以后，保留有短時(shí)間的好氧曝氣階段。如圖l所示，一種反硝化除磷設(shè)備包括進(jìn)水箱 1、進(jìn)水泵2、加藥箱3、加藥泵4、鼓風(fēng)機(jī)5、取樣口 6、攪拌器7、溫度計(jì)8、出水口 9 ;水封瓶 10及恒溫水浴11和PLC可編程控制器14。進(jìn)水箱1通過(guò)進(jìn)水泵2與反硝化除磷設(shè)備筒體 13連接；加藥箱3通過(guò)加藥泵4與反硝化除磷設(shè)備筒體13連接。鼓風(fēng)機(jī)5通過(guò)管道深入 反硝化除磷設(shè)備筒體13內(nèi)，筒體13內(nèi)設(shè)有攪拌器7，取樣口 6和出水口 9設(shè)在筒體13上， 水封瓶10和恒溫水浴11與反硝化除磷設(shè)備筒體13連接，筒體13內(nèi)還裝有溫度計(jì)8，實(shí)時(shí) 反映反應(yīng)器中的溫度。恒溫水浴可調(diào)節(jié)溫度，保證反應(yīng)器溫度。PLC可編程控制器14分別 與進(jìn)水泵2、加藥泵4、鼓風(fēng)機(jī)5、設(shè)置在取樣口 6處的排水閥和攪拌器7連接，自動(dòng)控制SBR 反應(yīng)器的進(jìn)水、曝氣、攪拌、沉淀、排水及NaN03的添加；并可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整各反應(yīng)階段 的運(yùn)行時(shí)間。PLC可編程控制器14還可通過(guò)與恒溫水浴11連接，控制水浴溫度。取樣口 6 設(shè)在筒體13上外壁垂直方向，從圓柱體底部每隔10 15cm設(shè)一個(gè)取樣口。 反硝化除磷設(shè)備還設(shè)有水封裝置以避免厭氧和缺氧階段氧氣進(jìn)入反硝化除磷設(shè) 備。水封裝置主要為水封瓶IO，水封瓶10為一錐形瓶，內(nèi)裝有蒸餾水，在反硝化除磷設(shè)備筒 的上部開(kāi)一小孔，用管道與水封瓶連接，管線插入水封瓶中蒸餾水水面下方，這樣既可以排 除反硝化除磷設(shè)備中的氣體，又避免了空氣進(jìn)入反應(yīng)器(有水阻隔)。 PLC可編程控制器14具體可選用海維深公司生產(chǎn)的V80系列的PLC可編程控制 器。 應(yīng)用時(shí)，包括如下步驟 (1)厭氧段原水由進(jìn)水泵2加入序批式反應(yīng)器，厭氧攪拌，反硝化除磷菌吸收大
量的有機(jī)底物并以PHB(胞內(nèi)聚P-羥基丁)的形式貯存在體內(nèi)，同時(shí)釋放出大量的磷； (2)缺氧段上述序批式反應(yīng)器缺氧攪拌，反硝化除磷菌以體內(nèi)的PHB為電子供
體，以加藥泵提供的N03—-N為電子受體，同時(shí)完成缺氧反硝化脫氮和過(guò)量吸磷。
(3)好氧段序批式反應(yīng)器短時(shí)吹脫曝氣，以利于氮?dú)獾呐懦图訌?qiáng)磷的去除效
果，防止磷的"二次釋放"。 作為一個(gè)具體的實(shí)例，序批式反應(yīng)器13為有機(jī)玻璃容器，上部為雙層有機(jī)玻璃圓 柱體，外直徑22cm，內(nèi)直徑20cm，高55cm。下部為圓臺(tái)形，高10cm，上面直徑20cm，下面直徑 5cm。在反應(yīng)器圓柱體部分外壁垂直方向，從圓柱體底部每隔7cm設(shè)一個(gè)出口 ，共7個(gè)，用于 取樣；在取樣口另一側(cè)，從圓柱體底部每隔5cm設(shè)一個(gè)出口，共5個(gè)，用于排水。圓臺(tái)下部有 一個(gè)出口 ，用于排空。所有出口均與直徑15cm的閥門(mén)連接。 反應(yīng)周期開(kāi)始時(shí)，進(jìn)水由進(jìn)水泵2打入反應(yīng)器(進(jìn)水時(shí)間20min)，同時(shí)攪拌器7開(kāi) 始厭氧攪拌，持續(xù)時(shí)間120min，接著加藥泵4開(kāi)始工作將NaN03溶液加入反應(yīng)器內(nèi)，此時(shí)攪 拌器7開(kāi)始缺氧攪拌，持續(xù)時(shí)間150min，之后鼓風(fēng)機(jī)5開(kāi)始向反應(yīng)器內(nèi)鼓入空氣，曝氣持續(xù) 時(shí)間30min，后沉淀40min，排水20min。 一個(gè)周期6個(gè)小時(shí)，循環(huán)運(yùn)行。 反硝化除磷設(shè)備設(shè)計(jì)運(yùn)行周期6h，其中厭氧段120min (含進(jìn)水20min)，缺氧段和 好氧段共180min，沉淀時(shí)間40min，排水20min。每周期開(kāi)始時(shí)加入6L人工合成廢水，經(jīng)過(guò)2h厭氧攪拌后，加入NaN03溶液進(jìn)行缺氧攪拌150min，好氧曝氣30min。在好氧結(jié)束時(shí)通過(guò) 排泥水混合液達(dá)到控制泥齡的目的?？偹νＡ魰r(shí)間12h，充水比0.5。 如圖2所示，應(yīng)用本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備除磷時(shí)，在厭氧、缺氧、曝氣、沉淀和 排水各階段，可采用PLC可編程控制器自動(dòng)控制SBR反應(yīng)器的進(jìn)水、曝氣、攪拌、沉淀、排水 及化冊(cè)3的添加，并可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整各反應(yīng)階段的運(yùn)行時(shí)間。采用恒溫水浴控制反應(yīng)器 內(nèi)的溫度在3(TC左右。反應(yīng)器有效容積為12L，試驗(yàn)采用模擬生活污水(用乙酸鈉作碳源， 易生物降解)進(jìn)行。 實(shí)施效果 設(shè)計(jì)四個(gè)不同的時(shí)間組合方案，分別考察了反硝化除磷設(shè)備的實(shí)施效果。厭氧時(shí) 間控制在120min，缺氧段時(shí)間從lh增加到1. 5h、2h、2. 5h，相應(yīng)的好氧段時(shí)間從2h減少到 1. 5h、lh、0. 5h。 一個(gè)反應(yīng)周期6h。 本實(shí)用新型實(shí)施效果分為4個(gè)階段考察，第一階段為缺氧段時(shí)間是lh，好氧段時(shí) 間為2h ;系統(tǒng)處理效果穩(wěn)定后，經(jīng)過(guò)20天的運(yùn)行后，進(jìn)行第二個(gè)階段即缺氧段時(shí)間增加到 1. 5h，好氧段時(shí)間相應(yīng)減少到1. 5h對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響，運(yùn)行15天；第三個(gè)階段即缺氧 段時(shí)間增加到2h，好氧段時(shí)間相應(yīng)減少到lh對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響，運(yùn)行20天；第四階段 即缺氧段時(shí)間增加到2. 5h，好氧段時(shí)間相應(yīng)減少到0. 5h對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響，運(yùn)行20 天后，系統(tǒng)處理效果穩(wěn)定，厭氧結(jié)束時(shí)添加30mg/L NaN03溶液，使反應(yīng)器在缺氧狀態(tài)下，以 N03—-N代替02為電子受體反硝化除磷脫氮，考察以N03—-N代替02為電子受體反硝化除磷脫 氮效果。 進(jìn)水采用人工配制的合成廢水，主要成分為250mgC0D/L NaAc，9mgTP/LKH2P04， 15NH+4-Nmg/L NH4C1，0. 038g/LCaCl2 2H20，0. 15g/LMgS04 7H20，0. 3ml/L微量元素 溶液。微量元素溶液成分為(IL蒸餾水中):10gEDTA，1.5gFeCl3*6H20，0.15gH3B03， 0. 03gCuS04 5H20，0. 18gKI，0. 12gMnCl2 4H20，0. 06gNaMo04 2H20，0. 12gZnS04 7H20， 0. 15gCoCl2 6H20。試驗(yàn)接種污泥取自廣州市某污水處理廠。 分析方法COD :XJ-1型COD消解儀消解，重鉻酸鉀法；TP :鉬銻抗分光光度法； NH4+-N :納氏試劑光度法；N02—N :N-(1-萘基)-乙二胺光度法；N03—N :紫外分光光度法。 1、C0D的去除效果 由附圖3可以看出反硝化除磷設(shè)備對(duì)C0D有很好的處理效果。對(duì)于處理模擬的 生活污水(由乙酸鈉配制)，一體化氧化溝的出水COD保持在25mg/L以下。由附圖5可知 在厭氧段幾乎所有的COD都被去除，這是由于實(shí)驗(yàn)采用的碳源是乙酸鈉是生物快速降解碳 源，有研究表明乙酸鹽是剌激和達(dá)到過(guò)量生物除磷的最佳底物。缺氧反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，體系的 COD濃度均接近于零，反應(yīng)體系中幾乎不存在常規(guī)反硝化菌(即只有反硝化功能而沒(méi)有吸 磷功能的細(xì)菌)和反硝化除磷菌之間對(duì)硝酸鹽的競(jìng)爭(zhēng)，反硝化聚磷菌正是在這樣的環(huán)境中 得到選擇和富集，成為反應(yīng)體系的優(yōu)勢(shì)菌種。 2、氨氮的去除效果 由附圖4可以看出，隨著好氧時(shí)間的減少，出水氨氮濃度呈上升趨勢(shì)，其去除率不 斷下降。這是因?yàn)榘钡娜コ饕亢醚跸趸饔?，隨著好氧時(shí)間減少，硝化作用減弱，導(dǎo) 致氨氮去除率下降。反硝化除磷設(shè)備對(duì)于氨氮的硝化作用是與好氧時(shí)間相關(guān)。反硝化除磷 設(shè)備在處理人工模擬生活污水的過(guò)程中，進(jìn)水氨氮為20mg/L，最終出水氨氮都保持在4mg/L以下，去除率在80%以上。 3、P的去除 由附圖5可以看出，看出在每個(gè)階段開(kāi)始的幾天，出水磷的濃度均有不同程度的 提升，5-10天后出水磷的濃度逐漸穩(wěn)定。這表明在每個(gè)階段開(kāi)始時(shí)，由于好氧時(shí)間的減少， 好氧除磷作用減弱，導(dǎo)致除磷率下降。隨著反應(yīng)周期的增加，除磷率逐漸上升并達(dá)到穩(wěn)定， 這說(shuō)明缺氧吸磷作用增大?？梢钥吹皆诤醚鯐r(shí)間0. 5h的階段，除磷效果依然良好，出水磷 濃度穩(wěn)定在0. 46mg/L，且反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，表明缺氧段反硝化除磷效果逐漸顯著，不受好氧 段的影響。 4、反硝化除磷設(shè)備周期水質(zhì)變化示意圖 從附圖6中可看到典型的厭氧釋磷現(xiàn)象，在厭氧結(jié)束時(shí)系統(tǒng)中磷的濃度達(dá)到 38. 44mg/L，由圖中N03—-N和TP的濃度變化均可以看到磷的吸收和硝酸鹽還原同步進(jìn)行的 現(xiàn)象，即發(fā)生了反硝化除磷反應(yīng)。 綜合上述實(shí)驗(yàn)，本實(shí)用新型反硝化除磷設(shè)備對(duì)污染物的去除效果如下對(duì)C0D、和 磷的去除效果好，出水COD在25mg/L以下，磷出水在0. 5mg/L以下；氨氮去除率在80%左 右。出水氨氮在4mg/L以下。
權(quán)利要求一種反硝化除磷設(shè)備，包括反硝化除磷設(shè)備筒體、進(jìn)水箱、進(jìn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)、攪拌器；進(jìn)水箱通過(guò)進(jìn)水泵與反硝化除磷設(shè)備筒體連連接；連接鼓風(fēng)機(jī)的管道深入反硝化除磷設(shè)備筒體內(nèi)，筒體內(nèi)設(shè)有攪拌器，恒溫水浴與反硝化除磷設(shè)備筒體連接；出水口設(shè)在筒體上；其特征在于，所述反硝化除磷設(shè)備還包括加藥箱、水封瓶、加藥泵和PLC可編程控制器，加藥箱通過(guò)加藥泵與反硝化除磷設(shè)備筒體連接，將NaNO3加入反硝化除磷設(shè)備筒體內(nèi)；水封瓶為一錐形瓶，內(nèi)裝有蒸餾水，在反硝化除磷設(shè)備筒的上部開(kāi)一小孔，用管道與水封瓶連接，管線插入水封瓶中蒸餾水水面下方；PLC可編程控制器分別與進(jìn)水泵、加藥泵、鼓風(fēng)機(jī)、排水閥和攪拌器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反硝化除磷設(shè)備，其特征在于所述反硝化除磷設(shè)備還設(shè)有取 樣口，取樣口設(shè)在筒體上外壁垂直方向，從圓柱體底部每隔10 15cm設(shè)一個(gè)取樣口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反硝化除磷設(shè)備，其特征在于所述反硝化除磷設(shè)備內(nèi)還裝有 溫度計(jì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反硝化除磷設(shè)備，其特征在于所述PLC可編程控制器為V80 系列的PLC可編程控制器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種反硝化除磷設(shè)備。該反應(yīng)器進(jìn)水箱通過(guò)進(jìn)水泵與反硝化除磷設(shè)備筒體連接；連接鼓風(fēng)機(jī)的管道深入反硝化除磷設(shè)備筒體內(nèi)，筒體內(nèi)設(shè)有攪拌器，恒溫水浴與反硝化除磷設(shè)備筒體連接；出水口設(shè)在筒體上；其特征在于，所述反硝化除磷設(shè)備還包括加藥箱、加藥泵和PLC可編程控制器，加藥箱通過(guò)加藥泵與反硝化除磷設(shè)備筒體連接；PLC可編程控制器分別與進(jìn)水泵、加藥泵、鼓風(fēng)機(jī)、排水閥和攪拌器連接。本實(shí)用新型在以NO3--N為電子受體實(shí)現(xiàn)同步反硝化除磷，且由PLC可編程控制器自動(dòng)控制運(yùn)行的反硝化除磷反應(yīng)，減少了厭氧/好氧序批式除磷反應(yīng)器好氧段的時(shí)間，減少了曝氣量和動(dòng)力消耗。
文檔編號(hào)C02F3/30GK201538712SQ20092023819
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者周少奇, 張曉潔 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)