专利名称：高浓度废水cod和n同池同步降解工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理工艺及装置，主要是一种高浓度废水COD和N同池同步降解工艺及装置。
背景技术：
构成废水有机物有C、N、P等元素，其中C是COD的主要成分，N包括氨氮、总氮等，水污染的重点问题是COD和氨氮的污染，因此有机废水处理必须去除COD和N。COD降解主要是微生物在有氧环境中发生的氧化反应，微生物的酶和废水中的氧协同作用，将C氧化成CO2。N的降解过程先是有机氮在好氧或缺氧环境中，氨化成无机氮， 再在有氧环境中发生硝化反应，后在缺氧环境中发生还原反应生成氮气。因此足够的溶解氧是废水COD生物降解的必要条件，合适的溶解氧是生物脱氮的控制性条件。同步硝化反硝化理论(SND)和低溶氧控制技术给生物脱氮提供了新的理论基础和技术手段，上世纪九十年代荷兰和比利时等国家研发了相应的CANON工艺和OLAND工艺。其工艺的核心是控制生化池低溶解氧环境，在同一反应器内实现短程硝化和厌氧氨氧化、好氧硝化和好氧反硝化等生化反应，即同池同步脱氮。生物同步脱氮工艺与传统的工艺相比，具有明显的优势，一是工艺简捷、占地面积小、管理方便；二是运行费用低，无需加碱、补碳，污泥排量少，电耗低；三是总氮去除效率高。但随着工程化应用，在高浓度COD和N并存的工业废水处理时，发明人发现生物同步脱氮工艺有待完善一是工艺设定曝气区的“低溶氧”范围比较窄(取值O. Γ0. 5mg/L)，供氧总量不足，对高浓度COD的氧化不够充分，COD降解效率低，需要延长生化停留时间或增加生化池容量，导致工程经济性下降；二是低溶氧控制不够稳定，由于生化池为低溶氧曝气，曝气量小，常规的条形曝气方式，曝气不均匀，生化池四周池边和转角出现曝气死角，污泥容易沉底，导致“废水氧气污泥”的三相传质效果不佳和COD降解效率下降；三是混合液回流比设定只考虑以COD的稀释来改善进水条件，没有结合废水性质综合考虑B/C比、C/N比和毒害性等指标，回流比过大导致能耗增加，回流比过小导致高浓度废水对微生物产生抑制作用，COD降解效率下降；四是工艺设定的污泥浓度高，泥水分离难度大，当MLSS大于7500mg/L时，采用斜管和斜板澄清的方法，出水带泥现象比较严重，COD达标不稳定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有工艺和技术存在的不足，提供一种高浓度废水COD和N同池同步降解工艺，工艺既有同步脱氮的优势，又具有COD降解的功能，应用领域更加广泛。本发明的另一个目的是提供一种高浓度废水COD和N同池同步降解的装置，通过改进曝气方式和泥水分离的方法，装置即可同步脱氮，又可提高COD降解效率，实现COD和N在一个装置内同步降解。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种高浓度废水COD和N同池同步降解工艺步骤如下(I)、本发明工艺的生化池采用低溶氧控制，通过功能性隔墙将该生化池分隔为不同溶解氧控制的第一格曝气区和第二格曝气区，曝气区底部设置高密度回环型曝气装置；(2)、废水与回流液在第一格曝气区进水端混合并曝气，第一格曝气区末端混合液流入第二格曝气区并曝气，在第一格曝气区和第二格曝气区进行COD和N的降解。第二格曝气区末端的混合液一部分回流至第一格曝气区进水端，另一部分进入泥水分离装置，泥水分离后的清水排放。
所述工艺的第一格曝气区溶解氧控制范围O. Γ0. 5mg/L，其作用是发生同步脱氮反应和部分COD降解，第一格曝气区发生反硝化作用相对重要，其生化停留时间须满足反硝化工艺的要求，因此通过改变功能性隔墙的位置以保证第一格曝气区生化停留时间> 6小时，优选的生化停留时间6 12小时。生化池总停留时间根据废水处理要求设计。所述工艺的第二格曝气区在低溶氧水平下，根据不同的废水性质适当提高溶解氧，在同步脱氮的同时，可以提高对COD的降解。优选的第二格曝气区溶解氧控制范围O. Γ1. 8mg/L，表明微生物处于“兼氧”和“好氧”的临界环境中，微生物种群丰富，对有机物的降解机理更多元化。“兼氧”环境中，兼氧异养菌将有机碳和蛋白质等大分子水解成小分子、缺氧反硝化菌将N02_和N03_还原成N2、厌氧氨氧化菌将氨氧化成N2 好氧”环境中，好氧异养菌将有机碳氧化成CO2、好氧硝化菌将氨氧化成NO2-和少量N03-、好氧反硝化菌将氨氧化成N2。通过上述系列生化反应，实现COD和N同池同步降解。作为优选，所述工艺的第二格曝气区为低溶氧曝气，溶解氧计算公式为C=Cc^rXKXe_x，其中溶解氧底值Ctl是在最低曝气量下，保证生化池呈兼氧态同时又防止污泥沉底的溶解氧值，优选的O.1 "O. 3mg/L ；曝气系数r是曝气系统硬件的可调范围，优选的O. 75^1. 25 ；污泥系数K反映污泥浓度大小对曝气强度的需求不同，优选的O. 7^1. 3 ；废水性质调整系数X，即为行业或工厂系数，它表示不同行业、工厂的废水组成成分和浓度并不相同，其低溶解氧控制也有所不同，且成指数关系，优选的O. Γ1. 2。本发明第二格曝气区的溶解氧计算数学模型，可以快速而精确地计算不同废水的溶解氧值，使溶解氧控制范围更准确地适应废水特性，有助于COD降解。优选的溶解氧控制下，COD和N同池同步降解效率最为理想。发明人多个行业和工厂的废水处理实践，第二格曝气区的溶解氧范围各不相同。活性印花废水C0D& 5000mg/L，总氮 500mg/L，B/C比 O. 25，溶解氧范围O. 2 O. 9mg/L ;豆制品废水C0D& 10000mg/L，总氮 500mg/L，B/C比 O. 55，溶解氧范围O. 3 1. 2mg/L ;皮革废水C0D& 3000mg/L，总氮 300mg/L，B/C比 O. 35，含有Fe2+和S2等还原性的物质，溶解氧范围 O. 3 1. 6mg/L。作为优选，所述工艺的高密度回环型曝气装置。高密度回环型曝气装置安装方式有固定式和可提式，优选的可提式安装，确保曝气系统的检修不影响生产；高密度回环型曝气装置的曝气管为高密度铺设，曝气管间距8(T350mm，优选的10(T200mm，池底曝气管密度l(Tl3m/m2，气泡上升流速O. 2^0. 6m/s,气泡无功散发减少，可以提高溶氧效率，降低电耗，同时可以避免强曝气对微生物絮体的剪切，污泥凝聚性好、絮体大、密实度适中；高密度回环型曝气装置的曝气管布置有回形布置和环形布置二种，形状有矩形环通、圆形环通、菱形环通和其它多边形环通，优选的矩形环通，曝气管铺设从条形改成回环型，曝气管可以摊铺到池边四周和转角，同时回环型内部可以布置多点进气，池底曝气更均匀、不会出现生化池四周和转角的曝气死区以及污泥沉积，有利于稳定低溶氧环境；高密度回环型曝气装置的曝气管为塑料管和其它材质管，直径5(T80mm,优选的微气泡塑料软管,直径5(T65mm,软管上开孔直径小，单位长度开孔数多，上升气泡直径小(Φ2 4πιπι)，在絮体表面粘附着的小气泡有利于有氧呼吸和碳、氮的氧化，而絮体内部的溶解氧不足和碳源的充足有利于反硝化作用的发生，提高COD和N的降解效率。作为优选，所述工艺第二格曝气区末端混合液回流到第一格曝气区的进水端，回流比计算公式为
权利要求
1.一种高浓度废水COD和N同池同步降解工艺，其特征在于该工艺步骤如下 (1)、在一个生化池(3)底部设置二套曝气装置，并通过功能性隔墙(5)将该生化池分隔为不同溶解氧控制的第一格曝气区(4)和第二格曝气区(7); (2)、废水与回流液在第一格曝气区(4)进水端混合并曝气，第一格曝气区(4)末端混合液流入第二格曝气区(7)并曝气，在第一格曝气区(4)和第二格曝气区(7)进行COD和N的降解，第二格曝气区(7)末端的混合液一部分回流至第一格曝气区(4)进水端，另一部分进入泥水分离装置(8)，泥水分离后的清水排放； (3)、第一格曝气区(4)溶解氧控制范围O.Γ0. 5mg/L，通过改变功能性隔墙(5)的位置来控制第一格曝气区(4)生化停留时间，第一格曝气区(4)生化停留时间大于6小时，第二格曝气区(7)溶解氧根据废水性质控制范围O. Γ1. 8mg/L。
2.根据权利要求1所述的高浓度废水COD和N同池同步降解工艺，其特征在于所述的第二格曝气区(7)溶解氧的计算数学公式为C=Cc^rXKXe'其中C-第二格溶解氧范围值，mg/L ；C0-生化池溶解氧底值，O.1 O. 3mg/L ；r-曝气系数，O. 75 1. 25 ；K-污泥系数，O.7 1. 3 ；χ-废水性质调整系数，O. Γ1. 2。
3.根据权利要求1所述的高浓度废水COD和N同池同步降解工艺，其特征在于所述的曝气装置采用高密度回环形曝气管布置方式，回环形曝气管有矩形环通、圆形环通、菱形环通或多边形环通。
4.根据权利要求1所述的高浓度废水COD和N同池同步降解工艺，其特征在于所述第二格曝气区(7)末端混合液回流到第一格曝气区(4)的进水端，回流比计算数学公式为Mj= (Cjo-Cji) /KX 100% ;Μ= 士Ιχ，其中CjQ -进水某水质浓度，mg/L ^jl对应的出水某水质浓度，mg/L ；K -工艺设定系数，80120 ；Mj -根据某水质指标确定的回流比，％，优选的单项回流比为某水质进出水浓度差的O. 008、. 013倍;M系统回流比，％。
5.根据权利要求1所述的高浓度废水COD和N同池同步降解工艺，其特征在于所述的第二格曝气区(7)末端混合液回流采用气动提升装置(12)。
6.根据权利要求1所述的高浓度废水COD和N同池同步降解工艺，其特征在于所述的第二格曝气区(7)末端混合液的泥水分离装置(8)采用超滤膜，膜浓缩液大部分回流到第一格曝气区(4)进水端，小部分作为污泥外排，超滤膜清水达标排放。
7.一种实现如权利要求1所述的高浓度废水COD和N同池同步降解工艺的装置，其特征在于该装置主要包括生化池(3)，在该生化池(3)底部设置有第一格高密度回环型曝气装置(10)和第二格高密度回环型曝气装置(11)，第一格高密度回环型曝气装置(10)和第二格高密度回环型曝气装置(11)分别与第一风机(15)和第二风机(19)相连接，该生化池(3)内设置功能性隔墙(5)将生化池(3)分隔为第一格曝气区(4)和第二格曝气区(7)，在功能性隔墙(5)的底部设置有连通第一格曝气区(4)和第二格曝气区(7)功能性隔墙的孔洞(6);在第二格曝气区(7)设置有混合液回流的气动提升装置(12)，用于将第二格曝气区(8)末端的混合液一部分回流至第一格曝气区(4)进水端；第二格曝气区(7)通过水泵与泥水分离装置(8)相连通。
8.根据权利要求7所述的高浓度废水COD和N同池同步降解装置，其特征在于所述的第一格高密度回环型曝气装置(10)和第二格高密度回环型曝气装置(11)的曝气管(27)选用高密度回形布置，底部二条交叉连通的底部风管(26)与四边型钢组成回型曝气管框架，底部风管(26)边角上的竖向进风管(25)与风机相连通，底部风管(26)上间隔设置若干个高密度回型曝气装置接驳器(28)，与底部风管(26)中心等距的四个高密度回型曝气装置接驳器(28)组成回形的转角，高密度回型曝气装置接驳器(28) —端与底部风管(26)连通，二端连接曝气管(27)，用接驳器抱箍(34)固定，并形成回形曝气圈结构。
9.根据权利要求7所述的高浓度废水COD和N同池同步降解装置，其特征在于所述的第一格高密度回环型曝气装置(10)和第二格高密度回环型曝气装置(11)的曝气管(27)选用高密度环形布置，底部二条交叉型钢与四边型钢组成环形曝气管框架，环形曝气圈转角处为进气点，进气点安装接驳器(29、30)，接驳器(29、30)的一端焊接竖向进风管(25)，另二端连接曝气管(27)，用接驳器抱箍(34)固定。
10.根据权利要求8或9所述的高浓度废水COD和N同池同步降解装置，其特征在于所述的曝气管(27)上设置有曝气管压条(33)，曝气管压条(33) 二端与曝气管框架的四边相连。
全文摘要
本发明涉及一种高浓度废水COD和N同池同步降解工艺及装置，在一个生化池底部设置二套曝气装置，并通过功能性隔墙将该生化池分隔为不同溶解氧控制的第一格曝气区和第二格曝气区；废水与回流液在第一格曝气区进水端混合并曝气，第一格曝气区末端混合液流入第二格曝气区并曝气，在第一格曝气区和第二格曝气区进行COD和N的降解，第二格曝气区末端的混合液一部分回流至第一格曝气区进水端，另一部分进入泥水分离装置，泥水分离后的清水排放；第一格曝气区溶解氧控制范围0.1~0.5mg/L，第二格曝气区溶解氧根据废水性质控制范围0.1～1.8mg/L。本发明的有益效果为本发明提高了生物同步脱氮工艺的COD去除效率，实现COD和N同池同步降解，工艺可用于生活污水处理，更适用于高浓度COD和N并存的工业废水处理。
文档编号C02F3/30GK103011410SQ201210528798
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者奕锦伟, 陆志鸿, 张森佳 申请人:杭州绿色环保技术开发有限公司, 奕锦伟