温控UASB厌氧氨氧脱氮方法及其设备
专利汇可以提供温控UASB厌氧氨氧脱氮方法及其设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了温控UASB厌 氧 氨 氧脱氮方法及其设备。该设备包括UASB 生物 反应器 筒体(1)，筒体(1)内的下部设有厌氧 污泥 床(2)，上部设有三相分离器(3)，厌氧污泥床(2)外部设有温控系统(4)；所述厌氧污泥床(2)所用的种泥是垃圾渗漏液在SBR反应器中经过同时好氧厌氧处理的 活性污泥 。本发明在反应器中加入垃圾渗滤 水 同时好氧厌氧处理活性污泥，通过 微生物 驯化作用快速培养厌氧氨氧化菌株。本发明是将原处理高浓度有机 废水 的UASB厌氧反应装置，通过改造并采用特殊的污泥培养驯化方法，实现快速厌氧氨氧化生物脱氮。，下面是温控UASB厌氧氨氧脱氮方法及其设备专利的具体信息内容。
1、温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备，包括UASB生物反应器筒体(1)， UASB生物反应器筒体(1)内的下部设有厌氧污泥床(2)，上部设有三相分 离器(3)，筒体(1)底部设有进水口(9)，顶部设有气体出口(6)，位于三 相分离器处的筒体(1)上设有出水口(7)，其特征在于，所述厌氧污泥床(2) 外部设有温控系统(4)；所述厌氧污泥床(2)所用的种泥是垃圾渗漏液在SBR 反应器经过同时好氧厌氧处理的活性污泥。
2、根据权利要求1或2所述的温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备，其特征 在于，所述反应器顶部设置温度计(10)，温度计(10)伸入厌氧污泥床(2) 中。
3、根据权利要求1或2所述的温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备，其特征 在于，所述UASB生物反应器筒体(1)上设有取样口(8)。
4、根据权利要求1或2所述的温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备，其特征 在于，所述进水口(9)与配水池(5)连通。
5、根据权利要求1或2所述的温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备，其特征 在于，所述温控系统(4)为恒温水浴装置。
6、温控UASB厌氧氨氧化脱氮方法，其特征在于来自进水口的废水经厌 氧污泥床底层中的多种微生物先消耗废水中含有的溶解氧，厌氧污泥床中上层 的微生物经过驯化后的厌氧氨氧化菌对废水中的氨氮和硝态氮进行厌氧氨氧 化，厌氧污泥床处理废水的温度控制为26～36℃，随后被处理的废水从出水 口流出。
技术领域
本发明涉及温控UASB厌氧氨氧化脱氮方法及其设备，具体是一种通过 取消原UASB反应器中的三相分离器，在厌氧反应床外部构筑温度控制系统， 通过垃圾渗滤液同时好氧厌氧活性污泥驯化后厌氧污泥床的作用来促进温控 UASB生物反应器进行厌氧氨氧化的新型生物反应器设备。
背景技术
但是，UASB工艺的主要缺点是：虽能处理高浓度有机废水，但一般难以 达标排放；另外，其启动时间较长，污泥颗粒化对废水处理效果有重要影响； 在处理有机废水时，氨氮处理效果较差，如果不考虑反硝化脱氮，则主要是用 于去除有机污染物。
生物脱氮技术是污水处理中的重要技术难点。国际上，自1890年 Winogradsky关于氨的生物氧化及1892年Breal关于亚硝酸氮转变为硝酸氮的研 究报道以来，生物脱氮经历了一个漫长的历史过程。近年来，封闭水体(湖泊、 水库)的富营养化及沿海赤潮发生频率的大幅提高，氮污染所造成的环境问题 已日益引起人们的关注，生物脱氮研究除对传统的硝化、反硝化及其工艺组合 开发新技术，如同时硝化反硝化、短程硝化反硝化予以关注以外，由于 ANAMMOX过程具有：(1)不需有机碳源，节省费用、防二次污染；(2)比 硝化反应节省好氧62.5％，能耗大幅下降等突出优点，ANAMMOX已成为近年 来研究开发的重要热点。
1977年，Broda根据热力学反应自由能计算，推测自然界中可能存在两种 自养微生物可以将NH4 +氧化成N2。1994年，Mulder等人发现荷兰Deflt大学一 个污水脱氮流化床反应器存在NH4 +消失，且随NH4+和NO3 -的消耗，有N2生成。 因为氨氮是在厌氧条件下被氧化，因此被称作厌氧氨氧化。随后的试验通过N 平衡和氧化还原平衡证实发生了以NH4+作电子供体、NO3-为电子受体的氧 化还原反应。
5NH4 ++3NO3 -→4N2+9H2O+2H+，ΔG0＝-297KJ/mol (1)
从而证实了Broda的推测。迄今，国内外研究ANAMMOX生物脱氮大多用 人工配水在实验室进行，规模较小。由于ANAMMOX菌增殖速度非常慢，采 用的反应器多为污泥停留时间较长的反应器，主要有流化床、固定床、SBR、 气升式反应器、挂膜反应器、UASB、推流式固定化絮体反应器、EGSB等。 采用的接种污泥除取自最初发现ANAMMOX的流化床外，有普通好氧活性污 泥、好氧硝化颗粒污泥、普通厌氧污泥、厌氧消化污泥、河涌底泥、UASB颗 粒污泥等。国内外研究结果表明：ANAMMOX过程启动需要较长的时间。1995 年，Mulder等人在生物脱氮流化床运行至420天时发现了ANAMMOX现象； 2002年，Toh等人利用固定床反应器和生活污水污泥处理工业废水，成功启动 了ANAMMOX过程，243天后ANAMMOX反应进入稳定运行；2004年，Thuan 等人利用UASB反应器用配水经过260天富集ANAMMOX微生物获得成功。我 国学者郑平(2005)等采用不同种类污泥试验，发现颗粒污泥有利于 ANAMMOX反应的启动(100天左右)；清华大学左剑恶(2004)等采用UASB 对多种污泥(普通厌氧颗粒污泥、厌氧+好氧混合污泥、河底污泥)驯化 ANAMMOX微生物，分别经过225、220、250天获得成功；杜兵等(2003)采 用高负荷112天实现了ANAMMOX反应的启动，采用推流式反应器则经历了 280天时间。但是总体来说，现有技术启动时间还是较慢。
发明内容
本发明另一目的在于应用上述设备，提供一种温控UASB厌氧氨氧化脱氮 方法。
为达到上述发明目的，本发明采取了如下技术方案：
温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备，包括UASB生物反应器筒体，UASB 生物反应器筒体内的下部设有厌氧污泥床，上部设有三相分离器，筒体底部 设有进水口，顶部设有气体出口，位于三项分离器处的筒体上设有出水口， 所述厌氧污泥床外部设有温控系统；所述厌氧污泥床所用的种泥是垃圾渗漏 液在SBR在反应器里经过同时好氧厌氧处理的活性污泥。所述进水口与配水 池连通。所述反应器顶部设置温度计，温度计伸入厌氧污泥床中。所述UASB 生物反应器筒体上设有取样口。所述温控系统为恒温水浴装置。
温控UASB厌氧氨氧化脱氮方法：来自进水口的废水经厌氧污泥床底层 中的多种微生物先消耗废水中含有的溶解氧，厌氧污泥床中上层的微生物经 过驯化后的厌氧氨氧化菌对废水中的氨氮和硝态氮进行厌氧氨氧化，厌氧污 泥床处理废水的温度控制为26～36℃，随后被处理的废水从出水口流出。
本发明温控UASB生物反应器厌氧氨氧化的最佳参数为：进水的NH4 +-N和 NO2-N的比设为1∶(1～1.9)、pH在7.8～8.2之间， NH4 +-N、NO2-N和TN的容 积负荷分别为0.08～0.12kgNH4 +-N/(m3·d)、0.06～0.15kgNO2-N/(m3·d)、0.16～ 0.26kgTN/(m3·d)。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
本发明的温控UASB采用特殊处理的污泥驯化比普通的活性污泥启动速 度快一倍以上，对NH4 +、NO2 -、T-N均有很高的去除效果：采用垃圾渗滤液 经过同时好氧厌氧处理的活性污泥进行厌氧氨氧化，启动时间仅为41天，比 对照组采用城市污水处理厂的普通污泥启动时间119天(与国内外文献报道 的研究结果接近)大大缩短了78天，且表现出很好的处理效果，NH4 +-N去 除率达87.8％以上，NO2 --N去除率达99.9％，其反应稳定运行阶段的三氮比 为：NH4 +-N∶NO2 --N∶NO3 -N＝1∶1.12∶0.17。比国内外学者文献报道的用其它 反应器与各种污泥驯化启动用时100-420天实现厌氧氨氧化大大缩短，具有 重要的工程价值。
附图说明
图1为本发明的温控UASB反应器结构示意图；
图2为本发明的温控UASB反应器对氨氮的去除效果图；
图3为本发明的温控UASB反应器对照组对氨氮的去除效果；
图4为本发明的温控UASB反应器对NO2 --N的快速去除效果示意图；
图5为本发明的温控UASB反应器对照组对NO2 --N的去除效果。
具体实施方式
如图1所示，温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备，包括UASB生物反应器 筒体1，UASB生物反应器筒体1内的下部设有厌氧污泥床2，上部设有三相 分离器3，筒体1底部设有进水口9，顶部设有气体出口6，位于三项分离器 处的筒体1上设有出水口7，所述厌氧污泥床2外部设有恒温水浴装置4；所 述厌氧污泥床2所用的种泥是垃圾渗漏液SBR在反应器筒体1经过同时好氧 厌氧处理的活性污泥。所述进水口9与配水池5连通。所述反应器顶部设置 温度计10，温度计10伸入厌氧污泥床2中。所述UASB生物反应器筒体1 上设有取样口8。应用时，来自进水口的废水经厌氧污泥床底层中的多种微 生物先消耗废水中含有的溶解氧，厌氧污泥床中上层的微生物经过驯化后的 厌氧氨氧化菌对废水中的氨氮和硝态氮进行厌氧氨氧化，厌氧污泥床处理废 水的温度控制为30℃，随后被处理的废水从出水口流出。
本发明温控UASB厌氧氨氧化脱氮设备的运行参数的选取：
采取低浓度、低负荷的启动方法。1#反应器作为对照组，采用普通城市 污水处理污泥进行驯化，运行了373天，反应器启动运行参数与运行结果如 表1所示；2#反应器采用垃圾渗滤液通过同时好氧厌氧处理的污泥进行驯化， 运行了231天，反应器启动运行参数与运行结果如表2所示。
表1反应器运行参数
运行天数 /d 氨氮 亚硝氮 总氮 浓度 mg/l 容积负荷 kgNH4 +-N/ (m3·d) 浓度 mg/l 容积负荷 kgNO2 --N/ (m3·d) 浓度 mg/l 容积负荷 kgTN/(m3·d) 1～51 21.6～79.8 0.032～0.153 9.0～89.2 0.014～0.178 39.0～137.1 0.060～0.274 52～159 37.6～88.0 0.037～0.134 72.2～170.3 0.072～0.204 121.8～233.5 0.215～0.367 160～338 42.2～130.0 0.010～0.093 70.6～200.2 0.017～0.067 120.0～315.6 0.030～0.257 339～358 89.6～141.6 0.013～0.049 132.0～161.6 0.022～0.060 245.8～304.4 0.035～0.112 359～373 133.6～159.6 0.038～0.049 160.2～182.4 0.044～0.057 306.0～346.0 0.067～0.108
表2反应器运行参数
运行 天数 /d 氨氮 亚硝氮 总氮 浓度 mg/l 容积负荷 kgNH4 +-N/(m3·d) 浓度 mg/l 容积负荷 kgNO2 --N/(m3·d) 浓度 mg/l 容积负荷 kgTN/(m3·d) 1～73 36.2～4.8 0.009～0.125 47.8～68.9 0.010～0.121 99.4～120.3 0.022～0.249 74～135 79.6～100.0 0.009～0.065 80.6～146.0 0.010～0.094 162.9～237.1 0.023～0.161 136～231 39.3～102.3 0.009～0.033 50.1～136.8 0.011～0.032 100.7～126.3 0.015～0.065
实施效果
1、1#反应器的去除效果与启动时间
附图2、4显示：反应器运行的第119d，出水氨氮含量降到1.7mg/l，去除率 达到95.6％；亚硝氮含量24.6mg/l，去除率72.4％；同时，生成水硝氮9.0mg/l。 而厌氧氨氧化反应的特点是在氨氮和亚硝氮同时得到去除的同时，有硝氮的生 成。表明此时厌氨氧化反应成为反应器内的主导反应，UASB厌氧氨氧化反应 器成功启动。当反应器受到冲击，经过调整反应器运行参数，运行一段时间又 恢复高厌氧氨氧化活性，说明厌氧氨氧化反应器经受住了考验。
2、2#反应器的去除效果与启动时间
图3、5显示出该厌氧氨氧化反应器采用垃圾渗滤液经过特殊处理后活性污 泥的厌氧氨氧化脱氮过程启动时间大为缩短。反应器的启动经历了3个明显不 同的阶段，即污泥适应期(第1～40天)、和厌氧氨氧化活性表现期(第41～193 天)和厌氧氨氧化活性提高期(第194～217天)。
污泥接种的第1～40天处于污泥适应期，与1#反应器不同的是，此时并没 有出现出明显的反硝化过程。氨氮和亚硝氮的去除率比较低，平均去除率为 10.8％和32.8％，同时硝氮的含量进出水相差不大。这主要是与接种污泥的性 质有关。
第41天，氨氮和亚硝氮的去除率突然由第36天的21.9％和31.7％提高到 87.8％和99.9％，同时也表现出硝氮明显的生成，表明反应器内部以开始有厌 氧氨氧化反应。在随后运行的第36～193天，可以看到在厌氧氨氧化活性表现 期，对亚硝氮的平均去除率达到91.5％，氨氮的平均去除率68.7％。第194天开 始，厌氧氨氧化活性逐渐提高。氨氮的去除率逐渐提高，硝氮的产生量越来越 少。当氨氮的去除率在第217天达到99.8％，亚硝氮的去除率仍然为99.9％，由 于硝氮生成量的减少，总氮去除率达到了90.4％。反应器经过217天的运行。
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