跌水富氧式微氧污泥床工艺及其废水处理方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及跌水富氧式微氧污泥床工艺及其废水处理方法。

背景技术：

我国污水处理厂大部分采用以好氧活性污泥法为核心的处理方式，该方式在废水脱氮方面起到了一定的作用，但仍存在许多问题。如：氨氮完全硝化需消耗大量的氧，鼓风曝气系统的曝气能耗可占到水厂总能耗的 40% ～50%，反应能耗很高；对低C/N比废水，需外加有机碳源；工艺流程长，基建投资高，占地面积大等。厌氧反应虽然具有运行费用较低, 可产生提供能源的甲烷气体的优点，但要维持厌氧环境, 前期的基建设备投资大, 且厌氧反应速率较慢, 出水需要后续处理。而在溶解氧的质量浓度在 0.3 mg/L ～1.0 mg/L的微氧环境下，好氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌互利共生，这些菌种协同代谢污染物质，同时存在短程硝化和反硝化、同时硝化与反硝化、氧化降解等反应，可实现有机物、NH₄⁺-N等污染物的共同去除。因此微氧水处理技术可以应用于有机物降解和脱氮处理；且该技术显著降低了曝气量, 又不需要较高的设备要求，是一种节能的技术。

目前，微氧技术中具有代表性的工艺有SHARON-ANAMMOX工艺、OLAND工艺、CANON工艺等，这些工艺的曝气方式具有曝气不均和耗能的缺点，本发明采用跌水富氧回流泥水的工艺，通过控制回流比来控制回流泥水中的溶解氧浓度，可达到有效控制溶解氧浓度和低能耗的效果。在废水处理实际应用中具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明是要解决现有技术对于低C/N比和一般C/N比废水的处理技术不够完善，存在工艺复杂、基建投资大、能耗高、处理费用高等问题，提供涉及跌水富氧式微氧污泥床工艺及其废水处理方法。

本发明所述的跌水富氧式微氧污泥床工艺是采用以下技术方案实现的：跌水富氧式微氧污泥床工艺，包括微氧污泥床、填料、跌水引流槽、富氧水回流池、富氧泥水回流管、回流泵、止回阀、微氧污泥床进水管、沉淀池、沉淀池出水管和剩余污泥排放管组成；所述微氧污泥床、填料跌水引流槽、富氧水回流池、富氧泥水回流管、回流泵、止回阀、微氧污泥床进水管构成一个处理单元；所述处理单元置于沉淀池中，同一沉淀池内可设一个或多个处理单元；所述微氧污泥床呈竖直柱状设置且顶部开口，其内部设有填料，其顶部开口周圈设有多个向外辐射的跌水引流槽，其底部设有富氧水回流口和进水口，分别与富氧泥水回流管和微氧污泥床进水管相连；所述富氧泥水回流池设置在微氧污泥床底部外环，富氧泥水回流池的宽度必须确保微氧污泥床的顶部出水沿跌水引流槽全部下落至其中，其底部设有富氧水回流口与富氧泥水回流管相连，其外围设有溢流堰；所述富氧泥水回流管上设有回流泵和止回阀；所述沉淀池为辐流形式，并设有沉淀池出水管和剩余污泥排放管，其溢流堰口高度略低于富氧泥水回流池的溢流堰口高度。

本发明所述跌水富氧式微氧污泥床工艺的工作原理：废水通过微氧污泥床进水管从微氧污泥床底部进入污泥床，通过污泥床底部污泥层时，污泥层的污泥对废水中的悬浮物进行截留的同时，通过微生物代谢作用去除COD与NH₄⁺-N等污染物质，出水通过微氧污泥床的顶部的环状辐射跌水引流槽自然下落至富氧泥水回流池实现富氧过程，富氧后的泥水混合回流液溶解氧浓度控制在0.3mg/L~1mg/L，在该微氧环境好氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌互利共生，这些菌种协同代谢污染物质，实现有机物、NH₄⁺-N等污染物的共同去除。

本发明所述的采用跌水富氧式微氧污泥床工艺及其废水处理方法是这样实现的: 采用跌水富氧式微氧污泥床工艺及其废水处理方法，用于处理低C/N比废水，所述方法包括以下步骤：

废水通过进水管从微氧污泥床的底部进入其中，由填料层中微氧菌群处理废水中的污染物，经过处理的废水从微氧污泥床顶部的跌水引流槽自然下落至富氧水回流池实现富氧过程，大部分富氧后废水经富氧泥水回流管，由回流泵加压回流至微氧污泥床为其中的微氧菌群提供氧气，回流比为5：1~30：1；多余部分富氧废水溢流至沉淀池中，再经沉淀池溢流，由沉淀池出水管排出，得到合格出水，所述沉淀池底部的剩余污泥通过剩余污泥排放管排出；

微氧污泥床培养的微生物具有良好的理化结构和沉降性能，微氧环境利于好氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌互利共生，这些菌种协同代谢污染物质，又由于氧参与生化反应，因此，系统中氧化与还原作用能同时发生，使得无氧呼吸和有氧呼吸、硝化和反硝化共存于处理系统中，污泥床中微氧条件由跌水引流槽和环形富氧泥水回流池的泥水富氧过程维持。

本发明的有益效果：

1. 本发明用于废水处理，可经济有效的同步去除有机物、NH₄⁺-N和TN等污染物，生物脱氮不需外加碳源，处理成本低，在处理低C/N比和一般C/N比废水方面具有良好应用前景。

2. 本发明采用微氧条件，跌水富氧方式，无需曝气系统，运行能耗低。

3. 本发明所设计的工艺为跌水富氧回流方式，可通过控制回流比的方式有效控制溶解氧浓度，富氧均匀且溶解氧浓度稳定。

4. 本发明适用范围广，布局上结构更加紧凑，节省了运行空间和运行费用，占地少，制作、安装、维修方便，投资省，适合规模化生产。

附图说明

图1本发明所述的跌水富氧式微氧污泥床工艺的结构示意图（一个处理单元）。

图2本发明所述的跌水富氧式微氧污泥床工艺的结构示意图（多个处理单元）。

1-微氧污泥床，2-填料，3-跌水引流槽，4-富氧泥水回流池，5-富氧泥水回流管，6-回流泵，7-止回阀，8-微氧污泥床进水管，9-沉淀池，10-沉淀池出水管，11-剩余污泥排放管。

具体实施方式

所述微氧污泥床1上部为柱体，下部为锥体。

跌水引流槽3为明渠流管状水槽，多个跌水引流槽3等间距环设于微氧污泥床1的顶部开口，相邻跌水引流槽3间隔10°。

所述富氧泥水回流池4为带有溢流堰的浅池，其宽度略大于跌水引流槽3长度。

所述回流泵6，可通过富氧泥水回流比进而控制微氧污泥床1内溶解氧浓度。

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式：

结合图1和2说明本实施方式，本实施方式跌水富氧式微氧污泥床工艺由微氧污泥床1、填料2、跌水引流槽3、富氧泥水回流池4、富氧泥水回流管5、回流泵6、止回阀7、微氧污泥床进水管8、沉淀池9、沉淀池出水管10和剩余污泥排放管11组成；所述微氧污泥床1、填料2、跌水引流槽3、富氧泥水回流池4、富氧泥水回流管5、回流泵6、止回阀7、微氧污泥床进水管8构成一个处理单元；所述处理单元置于沉淀池9中，同一沉淀池9内可设一个或多个处理单元；所述微氧污泥床1呈竖直柱状设置且顶部开口，其内部设有填料2，其顶部开口周圈设有多个向外辐射的跌水引流槽3，其底部设有富氧水回流口和进水口,分别与富氧泥水回流管5和微氧污泥床进水管8相连；所述富氧泥水回流池4设置在微氧污泥床1底部外环，富氧泥水回流池的宽度必须确保微氧污泥床1的顶部出水沿跌水引流槽3全部下落至其中，其底部设有富氧水回流口与富氧泥水回流管5相连，其外围设有溢流堰；所述富氧泥水回流管5上设有回流泵6和止回阀7； 所述沉淀池9为辐流形式，并设有沉淀池出水管10和剩余污泥排放管11，其溢流堰口高度略低于富氧泥水回流池4的溢流堰口高度。

运行方法一：利用具体实施方式所述处理低C/N比废水的方法具体是按以下步骤进行：

废水通过微氧污泥床进水管8从微氧污泥床1的底部进入其中，由填料2中微氧菌群处理废水中的污染物，经过处理的废水从微氧污泥床1顶部的跌水引流槽3自然下落至富氧泥水回流池4实现富氧过程，大部分富氧后废水经富氧泥水回流管5，由回流泵6加压回流至微氧污泥床1为其中的微氧菌群提供氧气，回流比为20：1；多余部分富氧废水溢流至沉淀池9中，再经沉淀池9溢流，由沉淀池出水管10排出，得到合格出水，所述沉淀池9底部的剩余污泥通过剩余污泥排放管11排出；

运行方法二：利用具体实施方式所述处理一般C/N比废水的方法具体是按以下步骤进行：

一般C/N比废水除水力停留时间12h，回流比为30：1外，其他步骤均与运行方法一相同。

采用以下实施例验证本发明有益效果：

实施例一：结合图1说明本实施例，本实施例利用具体实施方式所述装置处理低C/N比废水的具体方法如下：

低C/N比废水通过微氧污泥床进水管8从微氧污泥床1的底部进入其中，由填料2层中微氧菌群处理废水中的污染物，经过处理的废水从微氧污泥床1顶部的跌水引流槽3自然下落至富氧泥水回流池4实现富氧过程，大部分富氧后废水经富氧泥水回流管5，由回流泵6加压回流至微氧污泥床1为其中的微氧菌群提供氧气，回流比为20：1，水力停留时间为15h；多余部分富氧废水溢流至沉淀池9中，再经沉淀池9溢流，由沉淀池出水管10排出，得到合格出水，所述沉淀池9底部的剩余污泥通过剩余污泥排放管11排出；

上述方案中所述微氧污泥床1底部的污泥层所用的污泥为污水处理厂二沉池污泥。

上述方案中所述低C/N比废水的水质指标为：COD 230mg/L， NH₄⁺-N 200mg/L， TN 210mg/L。

处理效果为：COD去除率≥80%、NH₄⁺-N去除率≥94%、TN去除率≥77%。

实施例二：结合图1说明本实施例，本实施例利用具体实施方式所述装置处理一般C/N比废水的具体方法如下：

一般C/N比废水通过微氧污泥床进水管8从微氧污泥床1的底部进入其中，由填料2层中微氧菌群处理废水中的污染物，经过处理的废水从微氧污泥床1顶部的跌水引流槽3自然下落至富氧水回流池4实现富氧过程，大部分富氧后废水经富氧泥水回流管5，由回流泵6加压回流至微氧污泥床1为其中的微氧菌群提供氧气，回流比为30：1，水力停留时间为12h；多余部分富氧废水溢流至沉淀池9中，再经沉淀池9溢流，由沉淀池出水管10排出，得到合格出水，所述沉淀池9底部的剩余污泥通过剩余污泥排放管11排出；

上述方案中所述微氧污泥床1底部的污泥层所用的污泥为污水处理厂二沉池污泥。

上述方案中所述一般C/N比废水的水质指标为：COD 450mg/L， NH₄⁺-N 47mg/L， TN 70mg/L。

处理效果为：COD去除率≥90%、NH₄⁺-N去除率≥90%、TN去除率≥80%。