一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的方法及装置。该装置包括依次连通的隔油池（1）、事故兼调节池（2）、生物预反应池（3）、斜板沉淀池（4）、缺氧折流反应池（5）、连续循环生物接触氧化池（6）、气提生物脱氮池（7）、斜管沉淀池（8）、污泥再生池（9）、微曝生物滤池（10）。该工艺由缺氧折流反应池-连续循环生物接触氧化池组成的异步硝化与反硝化子系统和气提生物脱氮池的短程硝化与反硝化子系统组成，去除有机物、氨氮和总氮，再辅以微曝生物滤池去除残留的NO3--N和悬浮物。全程不使用化学药剂、不用膜，全生化处理，具有绿色、节能、效果好的优点，出水可作为工厂循环冷却水的补充水。
【专利说明】一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业废水处理领域，进一步是指一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的方法及装置。
【背景技术】
[0002]高浓度氨氮废水一般< 500mg/L，是工业废水中较难处理的一种，其来源广且排放量大，在石油化工、煤气化工、化肥、炼焦、冶金、制药、食品、皮革及合成革等生产部门和垃圾填埋场均有产生。近年来，随着经济的发展，由此而产生的高氨氮工业废水也成为相关行业发展的制约因素之一。
[0003]大量高浓度氨氮废水排入水体特别是流动较缓慢的湖泊、海湾，容易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖，形成富营养化污染，造成水体黑臭、质量下降，被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生物，甚至人类的健康。因此，经济有效地深度处理高浓度氨氮废水污染已经成为当前环保工作者研究的重要课题，受到业内人士的高度重视。目前，国内外对高氨氮工业废水的处理技术展开了较多研究，国内多采用物化法除氨氮工艺和生化法脱氨氮工艺。
[0004]物化法除氨氮工艺包括折点氯化法、吹脱法、晶析法等，从现在运行的情况来看，物化法除氨氮由于处理程度低，基本都不能直接实现达标排放，只能作为预处理使用。
[0005]生化法除氨氮工艺，包括传统A/0法、生物滤池法、SBR法等，这些方法去除氨氮的效果尚可，但去除总氮效果差，且存在建设费用大，处理成本高，运行条件苛刻等缺点。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供了一种增强生物工艺深度处理高氨氮工业废水的方法及装置。本发明是以缺氧折流反应池-连续循环生物接触氧化池组成的异步硝化与反硝化(一级A/0)子系统和气提生物脱氮池的短程硝化与反硝化(二级A/0)子系统组成的增强生物工艺。前者去除大部分有机物(BOD)、氨氮和总氮，后者深度去除有机物(BOD)、氨氮和总氮。另外，再辅以微曝生物滤池去除残留的N03_-N和悬浮物，起最后的把关作用。同时利用污泥再生池对整个系统的生物污泥进行活化处理后，用做反硝化所需的补充碳源，无需补充甲醇、乙酸、乙酸钠等外加碳源。全程不使用化学药剂，不用膜，全生化处理，具有绿色、节能、效果好的优点。出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》一级A的标准，可用作工业循环冷却水。
[0007]本发明的技术方案是:
[0008]一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的装置，包括预处理单元，所述预处理单元之后依次连接有缺氧折流反应池、连续循环生物接触氧化池、气提生物脱氮池、斜管沉淀池、污泥再生池、微曝生物滤池；
[0009]所述预处理单元由隔油池、事故兼调节池、生物预反应池和斜板沉淀池依次连通组成；所述生物预反应池底部设置有穿孔搅拌管，穿孔搅拌管上方设置有填料I，生物预反应池池壁上设置有消化污泥管；
[0010]所述缺氧折流反应池内设置有折流板，折流板的垂直段与折板的夹角大于90°小于180° ;所述缺氧折流反应池的侧壁上设有碳源补充管I和硝化液回流支管；
[0011]所述连续循环生物接触氧化池，池内两端设置有导流板，池底部设置有旋流曝气系统I，旋流曝气系统I上方设置有弹性立体填料，弹性立体填料沿水流方向水平设置；池尾部设置有硝化液回流泵；所述硝化液回流泵通过硝化液回流管与缺氧折流反应池的硝化液回流支管连通；
[0012]所述气提生物脱氮池内部设有隔板，所述隔板将气提生物脱氮池分为两部分，前部分为缺氧区，后部分为好氧区，缺氧区和好氧区内部均设有填料II，好氧区底部设置有旋流曝气系统II，缺氧区和好氧区之间设置有空气气提管，缺氧区侧壁设置有碳源补充管II;
[0013]所述的斜管沉淀池内设置有乙丙共聚斜管，泥水分离后的污泥从池底进入污泥再生池；所述的污泥再生池的底部设置有空气搅拌管，尾部设置有污泥回流泵；
[0014]所述污泥回流泵通过污泥回流总管与生物预反应池的消化污泥管、与缺氧折流反应池的碳源补充管I连通、与气提生物脱氮池的碳源补充管II连通；所述微曝生物滤池的底部设置有微缝曝气软管，微缝曝气软管上方设置有承托层，承托层上方设置滤料；
[0015]微曝生物滤池外部设置有空气管，空气管与微缝曝气软管、空气搅拌管、旋流曝气系统I1、旋流曝气系统1、穿孔搅拌管连通。
[0016]优选方案:所述的隔油池内部设有隔板；所述的事故兼调节池为一空塔构筑物；所述的斜板沉淀池内设置有乙丙共聚斜板，泥水分离后的污泥从底部排入缺氧折流反应池。
[0017]所述微曝生物滤池之后可以连接有消毒及清水池。
[0018]一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的方法，使用上述装置，以缺氧折流反应池-连续循环生物接触氧化池组成异步硝化与反硝化子系统和气提生物脱氮池的短程硝化与反硝化子系统串联组成的增强生物工艺去除有机物、氨氮和总氮，于微曝生物滤池去除残留的no3_-n和悬浮物，主要具体控制参数为:
[0019](I)以缺氧折流反应池-连续循环生物接触氧化池组成的异步硝化与反硝化(一级A/0)子系统:
[0020]①BOD 污泥负荷:0.18 ~0.20kgB0D/kgMLSS.d
[0021]②连续循环生物接触氧化池的硝化负荷:0.08~0.10kgN03_-N/kgMLSS.d
[0022]③缺氧折流反应池的脱硝负荷:0.12~0.14kgN03__N/kgMLSS.d
[0023]④回流比:硝化液回流比R' = 2.5-3.5，污泥回流比r = 0.8-1.2
[0024]⑤污泥龄:SRT= 25d-30d
[0025]⑥耗氧速率:8~10mg02/gMLSS.h
[0026]⑦污泥浓度:4000~6000mg/L
[0027]⑧厌氧折流反应池与连续循环生物接触氧化池的池容比:1:3
[0028](2)气提生物脱氮池的短程硝化与反硝化(二级A/0)子系统:
[0029]①氛氣负荷:0.45 ~0.8kgNH4+-N/m3.d
[0030]②污泥浓度:4000~6000mg/L
[0031]③好氧区、缺氧区短程硝化与反硝化
[0032]a、硝化负荷:0.24 ~0.lOkgNOf-N/kgMLSS.d
[0033]b、脱硝负荷:0.09 ~0.23kgN(V_N/kgMLSS.d
[0034]④硝化液回流比R' = 4.5-5.5
[0035]⑤污泥龄:SRT= 10-15d
[0036]⑥缺氧区与好氧区的池容比:1:4-5 ;
[0037](3)污泥再生池
[0038]①溶解氧(DO)浓度:0.5~1.0mg/L
[0039]②水力停留时间:0.5~1.0h ;
[0040](4)微曝生物滤池
[0041]①滤速V = 5 ~8m/h
[0042]②溶解氧(DO)浓度:1.0~1.5mg/L
[0043]③曝气强度:2~4Nm3/h.m2。
[0044]下面对本发明做进一步解释和说明
[0045]1.隔油池的功能:隔除漂浮油。
[0046]2.事故兼调节池:所述的事故兼调节池为一空塔构筑物。事故兼调节池的功能:调节水质，均化水量，兼贮存工厂事故状态下的排水。
[0047]3.生物预反应池:生物预反应池的功能:消化污泥，减轻污水的腐化，提高污水的稳定度。
[0048]4.斜板沉淀池:斜板沉淀池的功能:初步泥水分离。
[0049]5.缺氧折流反应池:缺氧折流反应池的功能:①通过上流式污泥床系统处理有机物；②去除大部分有机物(BOD)、反硝化。
[0050]6.连续循环生物接触氧化池:连续循环生物接触氧化池的功能:和缺氧折流反应池配合实现异步硝化反硝化(A/0)。
[0051]7.气提生物脱氮池:所述的气提生物脱氮池用隔板7c—分为二，前面五分之一为缺氧区，内设置有MBBR膜填料7b ;后面五分之四为好氧区，底部设置有旋流曝气系统7a，上面设置有MBBR膜填料7b。空气气提管7d，碳源补充管7e。
[0052]气提生物脱氨池的功能:利用短程硝化与反硝化和气提大回流比实现深度脱氮。
[0053]8.斜管沉淀池:斜管沉淀池的功能:进行最终的泥水分离。
[0054]9.污泥再生池:分别将污泥再生池的污泥回流至生物预反应池以消化剩余污泥；回流至厌氧折流反应池以补充一级A/0反硝化所需要的碳源；回流至连续循环生物接触氧化池以增强其生物活性。
[0055]污泥再生池的功能:对污泥进行活化再生后一部分作为补充碳源，另一部分去生物预处理池进行消化，进而实现污泥减量化。
[0056]10.微曝生物滤池:所述的微曝生物滤池底部设置有微缝曝气软管10a，微缝曝气软管直径为70mm，微缝为狭长直缝，孔径0.2mm，微缝曝气软管的安装间距为480mm。往上设置有滤板及承托层10b，再往上设置有生物活性纳米泡沫滤料1c ;微曝生物滤池外部设置空气管10d，与微缝曝气软管1a相连。
[0057]微曝生物滤池的功能:①去除残存的Ν03_-Ν、磷；②去除SS。
[0058]11.消毒及清水池:所述的消毒及清水池池壁上部设置有总出水管。
[0059]消毒及清水池的功能:消毒及贮存、排放处理达标的水。
[0060]应用上述一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的方法及装置:废水经隔油池、事故兼调节池、生物预反应池、斜板沉淀池进行预处理后自流入缺氧折流反应池、连续循环生物接触氧化池，以实现异步硝化与反硝化(A/0)，主要去除大部分可以生物降解的有机物(BOD)和氨氮，同时去除部分总氮。经过上述处理以后，废水的氨氮和有机物(BOD)都下降到较低水平，后续再采用气提生物脱氮池进行深度处理，废水在缺氧区内，与好氧区回流硝化液混合并完成微生物的反硝化反应，将Ν03_-Ν转化成N2和N2O逸出。随后废水进入供氧充足的好氧区连续曝气，其中上序工艺残留的有机物(BOD)和氨氮在好氧区降解，实现了短程硝化与反硝化。硝化液在缺氧/好氧区内的循环则利用了空气气提管实现大回流t匕，无须外加水泵，节约了动力消耗。经过气提生物脱氮池处理进一步去除了有机物(BOD)、氨氮和亚硝酸盐氮、确保整个系统的出水稳定。最后由气提生物脱氮池处理后的废水进入斜管沉淀池、微曝生物滤池，以去除悬浮物SS及深度除磷，并对残存的N03_-N及总氮起把关的作用。
[0061]本发明的设计方法及原理
[0062]核心工艺:二级生化处理(A/0)，性价比高的硝化与反硝化，短程硝化与反硝化工艺(工艺流程见附图3)。
[0063]1.以缺氧折流反应池-连续循环生物接触氧化池组成的异步硝化与反硝化(一级A/0)子系统。
[0064]异步硝化与反硝化生物脱氮原理:
[0065]
【权利要求】
1.一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的装置，包括预处理单元，其特征是，所述预处理单元之后依次连接有缺氧折流反应池(5)、连续循环生物接触氧化池(6)、气提生物脱氮池(7)、斜管沉淀池(8)、污泥再生池(9)、微曝生物滤池(10)； 所述预处理单元由隔油池(I)、事故兼调节池(2)、生物预反应池(3)和斜板沉淀池(4)依次连通组成；所述生物预反应池(3)底部设置有穿孔搅拌管(3a)，穿孔搅拌管(3a)上方设置有填料I (3b)，所述生物预反应池(3)池壁上设置有消化污泥管(3c)； 所述缺氧折流反应池(5)内设置有折流板(5a)，折流板的垂直段与折板的夹角大于90°小于180° ;所述缺氧折流反应池(5)的侧壁上设有碳源补充管I (5b)和硝化液回流支管(62)； 所述连续循环生物接触氧化池(6)，池内两端设置有导流板(6d)，池底部设置有旋流曝气系统I (6a)，旋流曝气系统I (6a)上方设置有弹性立体填料(6b)，弹性立体填料(6b)沿水流方向水平设置；池尾部设置有硝化液回流泵(6c);所述硝化液回流泵(6c)通过硝化液回流管(61)与 缺氧折流反应池(5)的硝化液回流支管(62)连通； 所述气提生物脱氮池(7)内部设有隔板(7c)，所述隔板(7c)将气提生物脱氮池(7)分为两部分，前部分为缺氧区，后部分为好氧区，缺氧区和好氧区内部均设有填料II (7b)，好氧区底部设置有旋流曝气系统II (7a)，缺氧区和好氧区之间设置有空气气提管(7d)，缺氧区侧壁设置有碳源补充管II (7e)； 所述的斜管沉淀池(8)内设置有乙丙共聚斜管(8a);所述的污泥再生池(9)的底部设置有空气搅拌管(9a)，尾部设置有污泥回流泵(9b)； 所述污泥回流泵(9b)通过污泥回流总管(9c)与生物预反应池(3)的消化污泥管(3c)、与缺氧折流反应池(5)的碳源补充管I (5b)、与气提生物脱氮池(7)的碳源补充管II (7e)连通； 所述微曝生物滤池(10)的底部设置有微缝曝气软管(1a),微缝曝气软管(1a)上方设置有承托层(10b)，承托层(1b)上方设置滤料(1c); 微曝生物滤池(10)外部设置有空气管(1d),空气管(1d)与微缝曝气软管(10a)、空气搅拌管(9a)、旋流曝气系统II (7a)、旋流曝气系统I (6a)、穿孔搅拌管(3a)连通。
2.根据权利要求1所述增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的装置，其特征是，所述的隔油池(I)内部设有隔板(Ib);所述的事故兼调节池(2)为一空塔构筑物；所述的斜板沉淀池(4)内设置有乙丙共聚斜板(4a)。
3.根据权利要求1所述增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的装置，其特征是，所述微曝生物滤池(10)之后连接有消毒及清水池(11 )。
4.一种增强生化工艺深度处理高氨氮工业废水的方法，其特征是，使用权利要求1-3之一所述装置，以缺氧折流反应池(5)-连续循环生物接触氧化池(6)组成异步硝化与反硝化子系统和气提生物脱氮池(7)的短程硝化与反硝化子系统串联组成的增强生物工艺去除有机物、氨氮和总氮，微曝生物滤池(10)去除残留的NCV-N和悬浮物，主要具体控制参数为: (I)以缺氧折流反应池-连续循环生物接触氧化池组成的异步硝化与反硝化子系统: ①BOD 污泥负荷:0.18 ~0.20kgB0D/kgMLSS.d ②连续循环生物接触氧化池的硝化负荷:0.08~0.10kgN03_-N/kgMLSS.d③缺氧折流反应池的脱硝负荷:0.12~0.14kgN<V_N/kgMLSS.d④回流比:硝化液回流比R'= 2.5-3.5，污泥回流比r = 0.8-1.2⑤污泥龄:SRT= 25d-30d⑥耗氧速率:8~10mg02/gMLSS.h⑦污泥浓度:4000~6000mg/L⑧厌氧折流反应池与连续循环生物接触氧化池的池容比:1:3(2)气提生物脱氮池的短程硝化与反硝化子系统:①氨氮负荷:0.45 ~0.8kgNH4+-N/m3.d②污泥浓度:4000~6000mg/L③好氧区、缺氧区短程硝化与反硝化a、硝化负荷:(λ24 ~0.lOkgNOf-N/kgMLSS.db、脱硝负荷:0.09 ~ 0.23kgN(V_N/kgMLSS.d④硝化液回流比R'= 4.5-5.5⑤污泥龄:SRT= 10-15d⑥缺氧区与好氧区的池容比:1:4-5;(3)污泥再生池①溶解氧浓度:0.5~1.0mg/L②水力停留时间:0.5~l.0h;(4)微曝生物滤池①滤速V= 5~8m/h②溶解氧浓度:1.0~1.5mg/L③曝气强度:2~4Nm3/h.m2。
【文档编号】C02F9/14GK104129890SQ201410366174
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】钟儒波, 游建军, 黄志红, 曾睿, 唐传祥 申请人:湖南艾布鲁环保科技有限公司