一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮技术及反应器制造技术

本发明专利技术提供一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，属于污水生物处理技术领域，通过投加生物膜载体与控制工艺参数的方法促使功能菌生态位分化，厌氧氨氧化菌主要存活于生物膜中，而包括好氧氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌等在内的硝化菌主要存活于活性污泥中，由此实现厌氧氨氧化菌的高效截留；进一步通过紫外光诱导细菌氧化应激方法选择性抑制活性污泥中亚硝酸盐氧化菌的生长，实现亚硝酸盐氧化菌的淘洗；最终通过系统内好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的协作，完成亚硝化

【技术实现步骤摘要】
一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮技术及反应器


[0001]本专利技术涉及污水生物处理
，具体涉及一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮技术及反应器。

技术介绍

[0002]氮素作为我国水体污染物减排的主要指标之一，传统的硝化反硝化工艺则作为现今污水处理的主要脱氮技术，可其也存在曝气能耗高等问题，就污水脱氮而言，传统脱氮途径中，硝化过程需要消耗大量氧气，反硝化过程需要消耗较多的碳源(每脱除1g氮需消耗4.57g氧气和2.86g COD)，而我国70％以上城市污水有低碳氮比的特征，出水总氮达标需要投加大量外加碳源，这种高能耗、高消耗的脱氮模式与国家倡导的绿色节能政策相违背。在倡导低碳经济的今天，发展高效率且低能耗的新型生物脱氮技术已然成为污水脱氮领域中亟待解决的问题。
[0003]厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation，Anammox)是指在厌氧的条件下，厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝酸盐氮转化成氮气的生物过程。它的发现改变了人们对自然界氮循环的认识，更是为污水生物脱氮技术提供了新的可能，开启了以Anammox为代表的新技术研究阶段。相比于传统硝化反硝化工艺，结合亚硝化
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厌氧氨氧化的自养脱氮工艺能够有效缩减 100％的有机碳源、60％的需氧量、45％的碱度消耗量以及90％的污泥产量。因此，其被广泛认为是迄今为止最具经济有效性的生物脱氮工艺，成为了污水脱氮领域的研究前沿。
[0004]围绕厌氧氨氧化的基本原理，各种专利自养脱氮工艺得到蓬勃发展，诸如围绕厌氧氨氧化的基本原理，各种专利自养脱氮工艺得到蓬勃发展，诸如等。目前，亚硝化
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厌氧氨氧化工艺已成功应用于污泥消化液、垃圾渗滤液、制药废水等高氨氮废水处理工程，并取得了良好的处理效果和经济效益。
[0005]然而，对于氨氮浓度较低的城市污水，亚硝化
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厌氧氨氧化工艺至今未实现规模化应用，遇到的挑战主要有如何在低温低氨氮浓度的城市污水中实现厌氧氨氧化菌的富集与截留，如何选择性抑制亚硝酸盐氧化菌生长等。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的缺点与不足，解决常温、大流量或低氨氮浓度的城市污水自养脱氮工艺中厌氧氨氧化菌的截留或亚硝酸盐氧化菌的淘洗问题，本专利技术提供一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮技术及反应器。
[0007]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0008]一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，具体是：在污水与具有生物脱氮功能的活性污泥混合得到的泥水混合液中加入生物膜载体，在曝气充氧条件下进行自养脱氮，同时对所述泥水混合物进行长波紫外光辐照处理，脱氮完成后通过分离单元进行泥水分离。
[0009]厌氧氨氧化菌主要存活于生物膜中，通过投加生物膜载体，实现对厌氧氨氧化菌的高效截留；而包括好氧氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌等在内的硝化菌则主要存活于活性污泥中，通过光诱导细菌氧化应激方法选择性抑制活性污泥中亚硝酸盐氧化菌的生长，实现对亚硝酸盐氧化菌的淘洗；
[0010]在一些的具体实施方式中，所述具有生物脱氮功能的活性污泥为城市污水处理厂曝气池活性污泥或二沉池剩余污泥。
[0011]优选为曝气池活性污泥。
[0012]在一些具体的实施方式中，所述生物膜载体为预挂膜活包埋厌氧氨氧化菌的载体。
[0013]在一些具体的实施方式中，所述生物膜载体为高密度聚乙烯载体、聚氨酯载体或聚乙烯醇凝胶球载体。
[0014]在一些具体的实施方式中，所述生物膜载体的填充体积百分比为30％
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60％。
[0015]在一些具体的实施方式中，所述长波紫外光的辐照波长为320
‑
420nm，辐照强度为 500～1500μW/cm2。
[0016]在一些具体的实施方式中，所述污水为经预处理后的城市污水，所述城市污水经过一级处理(格栅+沉砂池)，其中主要水质指标：化学需氧量为50～250mg/L；氨氮浓度为20～60 mg
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N/L；pH值为7.0～8.5；碱度(以CaCO3计)为50～500mg/L。
[0017]本专利技术的目的还在于提供一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮反应器，所述反应器包括主反应器、循环单元和分离单元，所述主反应器内设置有微孔曝气头和生物膜载体，所述循环装置包括循环泵和长波紫外光辐照单元；其中：
[0018]所述主反应器为污水提供处理空间，所述微孔曝气头通过曝气管路连接鼓风机对系统进行曝气充氧，所述生物载体用于厌氧氨氧化菌的附着生长，形成厌氧氨氧化生物膜，实现厌氧氨氧化菌的富集与截留；
[0019]所述循环装置用于将主反应器中的泥水混合物循环进行长波紫外光辐照处理，利用长波紫外光诱导细菌氧化应激，选择性抑制亚硝酸盐氧化菌的生长，经长波紫外光辐照的活性污泥自流回到主反应器，继续参与生化反应；
[0020]所述长波紫外光辐照单元的长波紫外光光源可选用高压汞灯、紫外发光二极管或利用太阳光中的长波紫外光；
[0021]所述分离单元用于分离处理后的污水。
[0022]在一些具体的实施方式中，所述主反应器内设置有推流搅拌装置，用于保证主反应器内生物膜载体、活性污泥与污水的均匀混合。
[0023]在一些具体的实施方式中，所述分离单元包括筛网、泥水分离装置、污泥回流泵和剩余污泥泵；其中：
[0024]所述筛网设置于所述主反应器的出水口处，用于拦截所述生物膜载体；
[0025]所述泥水分离装置用于将处理完成的污水进行泥水分离，其分离方式包括重力沉淀、膜分离等；
[0026]所述污泥回流泵用于将所述泥水分离装置分离得到的污泥回流至所述主反应器内，保证主反应器内污泥浓度恒定，所述剩余污泥泵用于调节污泥的回流比例，实现对系统污泥龄的控制。
[0027]本专利技术还提供了一种前述的基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮反应器的运行方法，包括以下步骤：
[0028](1)在主反应器内加入具有生物脱氮功能的活性污泥，并投加生物膜载体；
[0029](2)启动循环泵和长波紫外光辐照单元，对污泥进行辐照处理；
[0030](3)将预处理后的污水引入所述主反应器内，控制以下工艺参数：主反应器内的溶解氧浓度维持在1
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3mg/L，运行温度为15
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35℃，水力停留时间为3
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18h，污泥浓度500
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2000mgVSS/L；
[0031](4)启动污泥回流泵和剩余污泥泵，并通过调节剩余污泥泵流量控制反应器内的污泥龄为20
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40d；
[0032](5)监测泥水分离装置出水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的浓度。
[0033]经过15～120天的连续运行，氨氮去除率可达95％以上，总氮去除率可达80％以上。
[0034]本专利技术的有益效果为：
[0035](1)本专利技术提供的一种基于光诱导的泥膜复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，其特征在于，在污水与具有生物脱氮功能的活性污泥混合得到的泥水混合液中加入生物膜载体，在曝气充氧条件下进行自养脱氮，同时对所述泥水混合物进行长波紫外光辐照处理，脱氮完成后通过分离单元进行泥水分离。2.根据权利要求1所述的一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，其特征在于，所述具有生物脱氮功能的活性污泥为城市污水处理厂曝气池活性污泥或二沉池剩余污泥。3.根据权利要求1所述的一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，其特征在于，所述生物膜载体为预挂膜活包埋厌氧氨氧化菌的载体。4.根据权利要求1所述的一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，其特征在于，所述生物膜载体为高密度聚乙烯载体、聚氨酯载体或聚乙烯醇凝胶球载体。5.根据权利要求1所述的一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，其特征在于，所述生物膜载体的填充体积百分比为30％
‑
60％。6.根据权利要求1所述的一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮工艺，其特征在于，所述长波紫外光的辐照波长为320
‑
420nm，辐照强度为500～1500μW/cm2。7.一种基于光诱导的泥膜复合型自养脱氮反应器，其特征在于，包括主反应器、循环单元和分离单元，所述主反应器内设置有微孔曝气头和生物膜载体，所述循环装置包括循环泵和长波紫外光辐照单元；其中：所述主反应器为污水提供处理空间；所述循环装置用于将主反应器中的泥水混合物循环进行长波紫外光辐照处理；所述长波紫外光辐照单元中的长波紫外光光源为高压汞灯、紫...

【专利技术属性】
技术研发人员：储昭瑞，梁晓君，黄丹丹，荣宏伟，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：