CN116835761B - 内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器 - Google Patents
内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116835761B CN116835761B CN202310816397.0A CN202310816397A CN116835761B CN 116835761 B CN116835761 B CN 116835761B CN 202310816397 A CN202310816397 A CN 202310816397A CN 116835761 B CN116835761 B CN 116835761B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactor
- carbon source
- denitrification
- internal carbon
- anaerobic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 61
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 73
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 33
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 15
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims description 13
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052564 epsomite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 6
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 claims description 6
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 229910052603 melanterite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 241000203069 Archaea Species 0.000 claims description 3
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 3
- -1 seO 2 0.067.067 g Substances 0.000 claims description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 229910020350 Na2WO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241001453382 Nitrosomonadales Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000617068 Candidatus Methanoperedens Species 0.000 description 1
- 241000434908 Candidatus Methylomirabilis Species 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/22—O2
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器,该方法利用膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件,进水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区,并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程。本发明减少内碳源在扩散过程中的消耗,利于让更多的内碳源进入到厌氧微生物所在区进行反硝化过程,实现内碳源定向用于反硝化过程,实现内碳源的充分利用,进而促进污水脱氮,减少污泥的排放。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器。
背景技术
我国污水处理厂多采用生物工艺进行脱氮处理,在这过程中需要一定的碳源用于反硝化过程。目前我国有相当一部分污水处理厂都存在碳源含量低、出水脱氮效果差等问题,通常需要额外添加碳源来满足反硝化微生物的生长需求从而促进反硝化,这就进一步增加了污水处理的成本。因此如何有效解决污水处理厂碳源不足的问题,是提高反硝化过程从而实现达标排放的有效途径。
内碳源是指污水处理***本身的碳源,包括挥发性有机酸(Volatile FattyAcid,VFA)和甲烷(CH4)等物质。厌氧消化过程会产生许多内碳源,这是一种用于反硝化过程非常优质的碳源,将内碳源用于反硝化过程,不仅能减少剩余污泥的排放,还可以有效促进脱氮。但是在传统污水处理过程中的好氧曝气导致一部分VFA和CH4会被吹脱到空气中造成能源的浪费,同时被吹脱的CH4作为一种非常重要的温室气体还会加剧温室效应;还有一部分VFA和CH4会被氧气直接氧化,不能实现能源物质的有效利用。
基于此,如何能有效利用内碳源进行反硝化对污水处理和资源可持续发展具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中内碳源不能充分利用的问题,本发明的目的之一是提供一种内碳源定向调控于反硝化的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种内碳源定向调控于反硝化的方法,利用膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件,污水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区,并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进:
进一步,内碳源包括挥发性有机酸和溶解性CH4。
进一步,膜组件为具有渗氧和利于微生物附着的中空纤维膜。
进一步,好氧微生物和厌氧微生物的生长环境为:pH值为7.0~7.5、温度为30~37℃。
进一步,好氧微生物包括硝化细菌和好氧甲烷氧化细菌,厌氧微生物包括反硝化厌氧甲烷氧化细菌和反硝化厌氧甲烷氧化古菌。
本发明的目的之二是提供一种用于目的之一方法的反应器,该反应器包括带空腔的壳体,以及位于壳体的空腔中的生物膜组件;生物膜组件包括膜组件,以及附着于膜组件的膜上的微生物;生物膜组件的制备包括以下步骤:
步骤1、对进水进行曝气直至溶解氧为零,然后将曝气后的进水配制成含溶解性CH4、VFA和NH4 +-N的进水;
步骤2、往反应器通入步骤1配制的进水并接种活性污泥进行驯化,驯化过程中让膜组件与空气相通,驯化完成后制成生物膜组件;
其中,驯化的条件为:反应器的温度为30~37℃,位于反应器中的进水的pH值为7.0~7.5,进水的流速为180~200mL min-1,驯化过程反应器处于完全厌氧。
进一步,步骤1进水中溶解性CH4的含量为16~20mg/L、VFA的含量为50~100mg/L、NH4 +-N的含量为50~200mg/L;
步骤1中的进水还包括0.075~0.09g/L KH2PO4、0.3~0.45g/L CaCl2·2H2O、0.2~0.38g/L MgSO4·7H2O、0.2~0.3mL/L碱性微量元素、0.5~0.65mL/L酸性微量元素和50~200mg/L NO3 —N。
进一步,碱性微量元素溶液每升含10mM NaOH、SeO2 0.067g和Na2WO4·2H2O0.050g;酸性微量元素溶液每升含100mM HCl,FeSO4·7H2O5.560g、ZnSO4·7H2O 0.068g、CoCl2·6H2O 0.120g、MnCl2·4H2O 0.500g、CuSO41.600g、NiCl2·6H2O 0.095g和H3BO30.014g。
进一步,步骤2中的驯化时间为8~14个月。
本发明具有以下有益效果:
本发明中利用膜组件渗氧以及利于微生物附着的特性,通过驯化制成在垂直膜组件的方向从内到外依次附着好氧微生物和厌氧微生物的生物膜组件。因此,污水中的内碳源在污水中扩散时,内碳源扩散是先进入到厌氧微生物所在区,在该区域内碳源与氧气的接触共存区域有限,所以该过程会减少氧气对内碳源的氧化,从而让更多的内碳源在厌氧微生物所在区用于反硝化过程,实现内碳源定向用于反硝化过程,实现内碳源的充分利用,进而促进污水脱氮,减少污泥的排放。
附图说明
图1为反应器的结构示意图,其中(a)图为本发明中异向扩散反应器的结构示意图,(b)图为同向扩散反应器的结构示意图;
图2为同向扩散反应器和本发明中的异向扩散反应器的顶空中VFA和CH4浓度;
图3为同向扩散方式和异向扩散方式的脱氮性能结果示意图;
图4为同向扩散方式和异向扩散方式的溶解性CH4的去除情况;
图5为同向扩散方式和异向扩散方式的液相中VFA的去除情况。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的中的一种内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器进行描述。
然而,本发明可按照许多不同的形式示例并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例,更确切地说,提供这些实施例的目的是使得本发明将是彻底的和完整的,并且将要把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
本发明第一方面的实施例提供一种内碳源定向调控于反硝化的方法,该方法利用膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件,污水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区,并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程。
用于本实施例中的方法的反应器如图1中的(a)图所示,从图1中的a图可以看出,膜组件渗出的氧的扩散方向与NH4 +-N、CH4和VFA(即内碳源)这些物质扩散方向相反,其构成异向扩散方式。在本发明中,由于膜组件中的膜具有渗氧的特点,膜组件与空气相同后氧经膜组件的膜渗透后沿垂膜组件的方向其浓度依次递减,好氧微生物和厌氧微生物根据氧的浓度而分布;因此,好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于生物膜上最终形成生物膜组件。
在本实施例中,将该方法用于污水处理时,污水中的内碳源扩散是先进入厌氧微生物所在区,但是在厌氧微生物所在区时,内碳源与氧气的接触共存区域有限,所以该过程减少氧气对内碳源的氧化,降低对内碳源的消耗,从而让更多的内碳源在厌氧微生物所在区用于反硝化过程,促进污水脱氮,进而减少污泥的排放。
另外,在一些实施例中,内碳源包括挥发性有机酸和溶解性CH4。
另外,在一些实施例中,膜组件为具有渗氧和利于微生物附着的中空纤维膜;在本实施例中,该膜组件具有中空结构,并且其膜还具有渗氧以及利于微生物附着的特点;基于此,该膜组件利于制成生物膜组件。
另外,在一些实施例中,好氧微生物和厌氧微生物的生长环境为:pH值为7.0~7.5、温度为30~37℃。
另外,在一些实施例中,好氧微生物包括硝化细菌和好氧甲烷氧化细菌,厌氧微生物包括DAMO细菌(Candidatus Methylomirabilis)和DAMO古菌(CandidatusMethanoperedens);其中,硝化细菌可以是氨氧化细菌(Ammonia Oxidizing Bacteria)或/和亚硝酸氧化细菌(nitrite oxidation bacteria),好氧甲烷细菌可以是甲烷氧化菌(Methane-Oxidizing Bacteria)。
本发明第二方面的实施例提供一种用于第一方面内碳源定向调控于反硝化的方法的反应器。
如图1中的(a)示意,本实施例中反应器包括壳体1和生物膜组件2,其中,壳体带有空腔,而生物膜组件位于壳体的空腔中;生物膜组件包括膜组件,附着于膜组件的膜上的微生物(附图中未示出);以及设置在壳体上的进水口和出水口(附图未示出)。
在本实例中,生物膜组件的制备包括以下步骤:
步骤1、对进水进行曝气直至溶解氧为零,然后将曝气后的进水配制成含溶解性CH4、VFA和NH4 +-N的进水;
步骤2、往反应器通入步骤1配制的进水并接种活性污泥进行驯化,驯化过程中使膜组件与空气相通,驯化完成后制成膜组件垂直方向上由内而外依次附着好氧微生物和厌氧微生物的生物膜组件;
其中,驯化的条件为:反应器的温度为30~37℃,位于反应器中的进水的pH值为7.0~7.5,进水的流速为180~200mL min-1,驯化过程反应器处于完全厌氧。此外,在本实施例中,主要是通过循环泵(附图中未示出)来控制进水的流速。
在本实施例中,通过驯化可快速的形成好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件的生物膜组件。
另外,步骤1中主要是通过通入惰性气体对进水进行曝气,处于成本考虑,通常选用N2进行曝气。
另外,在一些实施例中,步骤1进水中溶解性CH4的含量为16~20mg/L、VFA的含量为50~100mg/L、NH4 +-N的含量为50~200mg/L;
所述步骤1中的进水还包括0.075~0.09g/L KH2PO4、0.3~0.45g/LCaCl2·2H2O、0.2~0.38g/L MgSO4·7H2O、0.2~0.3mL/L碱性微量元素、0.5~0.65mL/L酸性微量元素和50~200mg/L NO3-N。
另外,在一些实施例中,碱性微量元素溶液每升含10mM NaOH、SeO20.067g、Na2WO4·2H2O 0.050g;酸性微量元素溶液每升含100mM HCl,FeSO4·7H2O 5.560g、ZnSO4·7H2O 0.068g、CoCl2·6H2O 0.120g、MnCl2·4H2O0.500g、CuSO4 1.600g、NiCl2·6H2O0.095g、H3BO3 0.014g。
另外,在一些实施例中,步骤2中的驯化时间为8~14个月。
实施例
实施例1、异向扩散反应器
根据图1中的(a)图所示,异向扩散反应器包括壳体1,壳体1上设有进水口和出水口(附图中未示出),并且壳体1带有空腔;生物膜组件2位于壳体1中,本实例中的生物膜组件是指在膜组件垂直方向上由内而外依次附着好氧微生物和厌氧微生物;其中,生物膜组件的制备包括以下步骤:
步骤1、先用氮气对进水曝气直至溶解氧为零,然后对进水进行配置,配置后的进水包括:200mg/L NH4 +-N、18mg/L溶解性CH4、50mg/L VFA、0.075g/L KH2PO4、0.3g/L CaCl2·2H2O、0.2g/L MgSO4·7H2O、0.2mL/L碱性微量元素、0.5mL/L酸性微量元素和200mg/L NO3 --N;其中碱性微量元素溶液每升含:10mM NaOH、SeO2 0.067g和Na2WO4·2H2O 0.050g;酸性微量元素溶液每升含:100mM HCl、FeSO4·7H2O 5.560g、ZnSO4·7H2O 0.068g、CoCl2·6H2O0.120g、MnCl2·4H2O 0.500g、CuSO4 1.600g、NiCl2·6H2O 0.095g和H3BO3 0.014g。
步骤2、往壳体1中通入步骤1配置的进水并接种活性污泥,驯化12个月制得在膜组件垂直方向上由内而外依次附着好氧微生物和厌氧微生物的生物膜组件;此外,在驯化过程中通过循环泵控制进水流量为200mL min-1,同时确保反应器中的温度位于35℃,并确保反应器中进水的pH值在7.0~7.5,驯化过程中让膜组件与空气相同,驯化过程还需要确保反应器处于完全厌氧。
此外,本实施例中的活性污泥来源于污水处理厂。
对比例1、同向扩散反应器
根据图1中的(b)图所示,同向扩散反应器包括第一壳体3和第二壳体6,第一壳体3和第二壳体6通过管道5连通。在该实例中,第一壳体3和第二壳体6均有空腔,第一壳体3上设有进水口(附图中未示出),第二壳体6上设有出水口(附图中未示出)。
此外,第一壳体中放有第一膜组件4,第二壳体6中设置有生物膜组件7,其中,第一膜组件4具有渗氧但是不能附着微生物;而生物膜组件7由膜组件以及附着在膜组件上的微生物组成,其膜组件不具有渗氧但利于微生物附着的特点,该生物膜组件7具体为在膜组件的垂直方向上由内而外依次附着厌氧微生物和好氧微生物。
另外,从图1的(b)图可以看出,水中的氧气、NH4 +-N、CH4和VFA为同一方向扩散到生物膜组件,其构成的是同向扩散方式。
此外,该生物膜组件7的制备包括以下步骤:
步骤1、先用氮气对进水曝气直至溶解氧为零,然后对进水进行配置,配置后的进水包括:200mg/L NH4 +-N、18mg/L溶解性CH4、50mg/L VFA、0.075g/L KH2PO4、0.3g/L CaCl2·2H2O、0.2g/L MgSO4·7H2O、0.2mL/L碱性微量元素、0.5mL/L酸性微量元素和200mg/L NO3 --N;其中碱性微量元素溶液每升含:10mM NaOH、SeO2 0.067g和Na2WO4·2H2O 0.050g;酸性微量元素溶液每升含:100mM HCl、FeSO4·7H2O 5.560g、ZnSO4·7H2O 0.068g、CoCl2·6H2O0.120g、MnCl2·4H2O 0.500g、CuSO4 1.600g、NiCl2·6H2O 0.095g和H3BO3 0.014g。
步骤2、首先,通过循环泵往第一壳体3中泵入步骤1中配制的进水并在第二壳体6中接种活性污泥同时让第一膜组件4与空气相同,第一膜组件4渗出的氧与第一壳体的进水混合;另外,此处的活性污泥与实施例1中的活性污泥来源于同一污水厂;
从第一壳体3出来的进水经管道5进入到第二壳体6,由于用于制备生物膜组件7的膜组件利于微生物的附着,驯化12个月制得在膜组件垂直方向上由内而外依次附着厌氧微生物和好氧微生物的生物膜组件7;此外,在驯化过程中通过循环泵将进水的流量控制为200mL min-1,同时确保反应器中的温度位于35℃,并确保反应器中进水的pH值在7.0~7.5,驯化过程还需要确保反应器处于完全厌氧。
测试分析:
利用实施例1的异向扩散反应器和对比例1中的同向扩散反应器的对异向扩散方式和同向扩散方式的效果进行测试;测试具体为:
所用进水包括50mg/LNH4 +-N,18mg/L饱和溶解性CH4,50mg/L VFA,0.075g/LKH2PO4,0.3g/L CaCl2·2H2O,0.2g/L MgSO4·7H2O,0.2mL/L碱性微量元素,0.5mL/L酸性微量元素;其中碱性微量元素溶液每升含10mM NaOH,SeO2 0.067g,Na2WO4·2H2O 0.050g;酸性微量元素溶液每升含100mM HCl,FeSO4·7H2O5.560g,ZnSO4·7H2O 0.068g,CoCl2·6H2O0.120g,MnCl2·4H2O 0.500g,CuSO4 1.600g,NiCl2·6H2O 0.095g,H3BO3 0.014g。
测试条件为:进水的流速为200mL min-1、反应器中的温度位于35℃、反应器中进水的pH值在7.0~7.5。并且测试时,异向扩散反应器中的生物膜组件和同向扩散反应器中的第一膜组件均与空气相同。
测试结果详见下述:
1、利用气相色谱对对比例1中的同向扩散反应器和实施例1中的异向扩散反应器的顶空中VFA和CH4吹脱情况进行测试,测试结果如图2所示,其中,a图为异向扩散反应器吹脱情况结果图,b图为同向扩散反应器吹脱情况结果图。
从图2中可以看出,同向扩散反应器和异向扩散反应器的顶空中VFA和CH4的含量都低于0.8mg/L,这说明利用膜渗氧工艺能有效防止污水中能源物质的吹脱,这为厌氧消化内碳源定向调控于反硝化过程提供了更多的可能性。
2、对比例1的同向扩散反应器和实施例1的异向扩散反应器分别对同向扩散方式和异向扩散方法的脱氮性能进行测试,其测试结果如图3所示,其中,a图为异向扩散反应器脱氮结果图,b图为同向扩散反应器脱氮结果图。
从图3中可以看出,异向扩散方式基本能够完全去除NH4 +-N,并且出水中没有NO2 --N和NO3 --N;同向扩散方式只能去除22mg/L的NH4 +-N,并且出水中有部分NO2 --N和NO3 --N的积累,其中NO3 --N的积累达到12mg/L左右;即,可以看出,同向扩散方式中的反硝化过程受到碳源的限制,脱氮效率远低于异向扩散。
3、利用对比例1的同向扩散反应器和实施例1的异向扩散反应器分别对同向扩散方式和异向扩散方式对进水中CH4和VFA的去除情况进行测试,其测试结果详见图4和图5,其中,图4中的a图为异向扩散反应器去除CH4结果图,b图为同向扩散反应器去除CH4结果图;图5中的a图为异向扩散反应器去除VFA结果图,b图为同向扩散反应器去除VFA结果图。
从图4和图5中可以看出,同向扩散方式和异向扩散方式均能实现水中溶解性CH4和VFA的完全去除。但是结合图3的水质脱氮数据表明,同向扩散方式对于溶解性CH4和VFA的去除途径主要依赖于氧化过程,并没有完全实现能源物质定向调控于反硝化。而异向扩散方式对于溶解CH4和VFA的去除途径主要用于充当反硝化过程的碳源,实现能源物质定向调控于反硝化,促进污水脱氮,实现污水资源的可持续发展。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.内碳源定向调控于反硝化的方法,其特征在于,利用膜组件渗氧促使好氧微生物和厌氧微生物沿氧浓度递减方向依次附着于膜组件上形成生物膜组件,污水中的内碳源依次进入厌氧微生物所在区和好氧微生物所在区,并在厌氧微生物所在区进行反硝化过程;
膜组件渗出的氧的扩散方向与NH4 +-N和内碳源物质扩散方向相反;
所述生物膜组件的制备包括以下步骤:
步骤1、对进水进行曝气直至溶解氧为零,然后将曝气后的进水配制成含溶解性CH4、VFA和NH4 +-N的进水;
步骤2、往反应器通入步骤1配制的进水并接种活性污泥进行驯化,驯化过程中让膜组件与空气相通,驯化完成后制成生物膜组件;
其中,驯化的条件为:反应器的温度为30~37℃,位于反应器中的进水的pH值为7.0~7.5,进水的流速为180~200mL min-1,驯化过程反应器处于完全厌氧。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述内碳源包括挥发性有机酸和溶解性CH4。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述膜组件为具有渗氧和利于微生物附着的中空纤维膜。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述好氧微生物和厌氧微生物的生长环境为:pH值为7.0~7.5、温度为30~37℃。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述好氧微生物包括硝化细菌和好氧甲烷氧化细菌,所述厌氧微生物包括反硝化厌氧甲烷氧化细菌和反硝化厌氧甲烷氧化古菌。
6.根据权利要求1中所述的方法,其特征在于,步骤1进水中溶解性CH4的含量为16~20mg/L、VFA的含量为50~100mg/L、NH4 +-N的含量为50~200mg/L;
所述步骤1中的进水还包括0.075~0.09g/L KH2PO4、0.3~0.45g/LCaCl2·2H2O、0.2~0.38g/L MgSO4·7H2O、0.2~0.3mL/L碱性微量元素、0.5~0.65mL/L酸性微量元素和50~200mg/L NO3 -N。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述碱性微量元素溶液每升含10mM NaOH、SeO2 0.067g和Na2WO4·2H2O 0.050g;酸性微量元素溶液每升含100mM HCl,FeSO4·7H2O5.560g、ZnSO4·7H2O 0.068g、CoCl2·6H2O 0.120g、MnCl2·4H2O 0.500g、CuSO4 1.600g、NiCl2·6H2O 0.095g和H3BO3 0.014g。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2中的驯化时间为8~14个月。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310816397.0A CN116835761B (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310816397.0A CN116835761B (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116835761A CN116835761A (zh) | 2023-10-03 |
CN116835761B true CN116835761B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=88168512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310816397.0A Active CN116835761B (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116835761B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5599451A (en) * | 1994-09-29 | 1997-02-04 | National Research Council Of Canada | Anaerobic and aerobic integrated system for biotreatment of toxic wastes (canoxis) |
KR20010100095A (ko) * | 2001-09-24 | 2001-11-14 | 양재경 | 호기 및 혐기성 생물막 채널타입 반응기를 이용한오·하수 처리장치 및 방법 |
CN106430565A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 同济大学 | 一种基于碳源直接转化、氮生物脱除的污水低耗处理与能源回收组合处理工艺 |
CN108585347A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-28 | 北京工业大学 | 一种分段进水氧化沟工艺调节低c/n城市污水的装置和方法 |
CN110240260A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-09-17 | 同济大学 | 一种基于生物膜厚度原位控制的污水处理设备及方法 |
CN111517468A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-11 | 吴翔 | 一种新型无能耗零排放污水处理装置及使用方法 |
JP2021133349A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 三菱ケミカル株式会社 | 廃水処理装置及び廃水処理方法 |
CN115367876A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-22 | 中建八局发展建设有限公司 | 一种基于内碳源高效利用的焦化废水处理装置和方法 |
-
2023
- 2023-07-04 CN CN202310816397.0A patent/CN116835761B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5599451A (en) * | 1994-09-29 | 1997-02-04 | National Research Council Of Canada | Anaerobic and aerobic integrated system for biotreatment of toxic wastes (canoxis) |
KR20010100095A (ko) * | 2001-09-24 | 2001-11-14 | 양재경 | 호기 및 혐기성 생물막 채널타입 반응기를 이용한오·하수 처리장치 및 방법 |
CN106430565A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 同济大学 | 一种基于碳源直接转化、氮生物脱除的污水低耗处理与能源回收组合处理工艺 |
CN108585347A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-28 | 北京工业大学 | 一种分段进水氧化沟工艺调节低c/n城市污水的装置和方法 |
CN110240260A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-09-17 | 同济大学 | 一种基于生物膜厚度原位控制的污水处理设备及方法 |
JP2021133349A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 三菱ケミカル株式会社 | 廃水処理装置及び廃水処理方法 |
CN111517468A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-11 | 吴翔 | 一种新型无能耗零排放污水处理装置及使用方法 |
CN115367876A (zh) * | 2022-08-22 | 2022-11-22 | 中建八局发展建设有限公司 | 一种基于内碳源高效利用的焦化废水处理装置和方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116835761A (zh) | 2023-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110436704B (zh) | 一种基于厌氧氨氧化的城市污水处理升级改造工艺 | |
CN107381815B (zh) | 一种主流内源短程反硝化/厌氧氨氧化工艺实现生活污水深度脱氮的装置和方法 | |
CN114477420B (zh) | 连续流aoa短程硝化及内源短程反硝化双耦合厌氧氨氧化实现污水深度脱氮的方法与装置 | |
CN104529056B (zh) | 一种絮体污泥与颗粒污泥共生实现城市污水自养脱氮的方法 | |
CN101671094A (zh) | 一种单级全程自养脱氮污水处理设备及其工艺 | |
CN111573830A (zh) | 厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置与方法 | |
CN112390362A (zh) | 短程硝化/厌氧氨氧化后接短程反硝化/厌氧氨氧化高效处理氨氮废水的***和方法 | |
CN109205786B (zh) | 一种反渗透浓水的生物膜处理方法 | |
CN113428979A (zh) | 基于生物膜的两段式强化pdamox工艺同步处理硝酸盐废水和生活污水的装置和方法 | |
CN112125396A (zh) | 一种厌氧氨氧化强化市政污水脱氮除磷***及方法 | |
CN110980947B (zh) | 一种基于多级厌氧-mabr的反硝化除磷污水处理装置 | |
CN205328793U (zh) | Mabr和mbr联用式污水处理装置 | |
CN116835761B (zh) | 内碳源定向调控于反硝化的方法及其反应器 | |
CN109534510A (zh) | 一种化学法强化厌氧氨氧化脱氮工艺的方法 | |
CN112723685A (zh) | 一种利用微曝气生物膜脱氮除碳的装置 | |
CN209537084U (zh) | 一种厌氧氨氧化与氢自养反硝化耦合深度脱氮的装置 | |
CN111410311A (zh) | 一种耦合膜过滤与厌氧氨氧化过程的高效脱氮方法 | |
CN104609565B (zh) | 含氨废水的同步硝化反硝化处理方法 | |
CN214457505U (zh) | 一种利用微曝气生物膜脱氮除碳的装置 | |
CN205367869U (zh) | 一种用于氧化法脱硝的废水脱硝处理*** | |
CN108516649B (zh) | 提高煤气化制乙二醇污水脱氮率的方法 | |
CN221296552U (zh) | 一种生物脱氮工艺装置 | |
CN107857364A (zh) | 一种生物脱氮污水处理装置及其快速启动方法 | |
CN221460084U (zh) | 一种dmf生产废水的处理装置 | |
CN112588103B (zh) | 一种膜基废气生物处理方法及*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |