一种废水脱氮装置的制作方法

本实用新型涉及造纸技术领域，特别涉及一种废水脱氮装置。

背景技术：

随着《造纸工业水污染物质排放标准》(gb3544-2008)的颁布，与《造纸工业水污染物质排放标准》(gb3544-2001)相比，新标准不仅提高了codcr、bod5、ss、aox的控制，还新增了色度、氨氮、总氮、总磷和二恶英等指标的控制。2015年国务院下发的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)，在专项整治的十大重点企业中，造纸行业赫然在列。众所周知，造纸业用水量大，污染严重，一直是我国环境保护的重点监察方向。

虽然利用废纸原料造纸与直接利用植物纤维制浆工艺相比，废纸再生造纸废水的污染负荷相对较轻，但仍远远超过排放标准。由于制浆造纸废水污染物浓度高、可生化性差，经预处理系统后还需通过水解酸化提高可生化性，然后再经厌氧系统、好氧系统及深度处理系统等，最终达到新排放标准。在制浆造纸工艺中，除了亚铵法制浆废水外，通常很少添加含氮和磷的化学药剂，但是为了保证厌氧处理系统的高效稳定运行，需要外界补充充足的营养物质(氮肥、磷肥)供厌氧微生物所利用，并且现有的主要脱氮方法a-o-a工艺处理水量小，能力有限。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题为提供一种废水处理量较大、且脱氮效果较好的废水脱氮装置。

本实用新型提供了一种废水脱氮装置，包括：

调节池；

与所述调节池的出液口相连通的水解酸化池；

与水解酸化池的出液口相连通的厌氧罐；所述厌氧罐内设置有厌氧污泥；

与所述厌氧罐的出液口相连通的脱氮罐；

与所述脱氮罐的出液口相连通的好氧曝气系统；所述调节池的出液口与所述好氧曝气系统相连通；所述好氧曝气系统的出液口与所述脱氮罐相连通；

与所述好氧曝气系统相连通的二沉池；

所述二沉池包括废水出口与活性污泥出口；所述活性污泥出口与所述脱氮罐相连通。

优选的，所述好氧曝气系统包括依次相连通的第一好氧池、缺氧池与第二好氧池；所述第一好氧池与第二好氧池内设置有曝气系统。

优选的，所述第一好氧池、缺氧池与第二好氧池由同一个池体建筑分段组成。

优选的，还包括预处理系统；所述预处理系统与调节池的进水口相连通。

优选的，所述脱氮罐为圆柱状。

优选的，还包括加料系统；所述加料系统与所述水解酸化池相连通。

优选的，还包括泵，所述水解酸化池的出液口通过泵与所述厌氧罐相连通。

优选的，还包括污泥处理系统；所述污泥处理系统与所述二沉池的活性污泥出口相连通。

本实用新型提供了一种废水脱氮装置，包括：调节池；与所述调节池的出液口相连通的水解酸化池；与水解酸化池的出液口相连通的厌氧罐；所述厌氧罐内设置有厌氧污泥；与所述厌氧罐的出液口相连通的脱氮罐；与所述脱氮罐的出液口相连通的好氧曝气系统；所述调节池的出液口与所述好氧曝气系统相连通；所述好氧曝气系统的出液口与所述脱氮罐相连通；与所述好氧曝气系统相连通的二沉池；所述二沉池包括废水出口与活性污泥出口；所述活性污泥出口与所述脱氮罐相连通。与现有技术相比，本实用新型提供的废水脱氮装置中厌氧罐出水自流至脱氮罐内进行反硝化脱氮，再自流至好氧曝气系统，废水可先后经过两次反硝化、硝化，提高了脱氮效果和处理能力，降低了排放超标环保风险；同时还可利用厌氧罐出水或者调节池中的有机物，无需外加碳源，不仅在脱氮的同时降解水中的有机物，还可节省后续好氧曝气系统中的曝气量；再者脱氮罐内反硝化产生的碱度可补充硝化反应之需，进一步提高了废水处理量。

附图说明

图1为本实用新型提供的废水脱氮装置的结构示意图；

图2为本实用新型中生物脱氮机理示意图；

图3为本实用新型提供的废水脱氮装置回流示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种废水脱氮装置，包括：

调节池；

与所述调节池的出液口相连通的水解酸化池；

与水解酸化池的出液口相连通的厌氧罐；所述厌氧罐内设置有厌氧污泥；

与所述厌氧罐的出液口相连通的脱氮罐；

与所述脱氮罐的出液口相连通的好氧曝气系统；所述调节池的出液口与所述好氧曝气系统相连通；所述好氧曝气系统的出液口与所述脱氮罐相连通；

与所述好氧曝气系统相连通的二沉池；

所述二沉池包括废水出口与活性污泥出口；所述废水出口与所述脱氮罐相连通；所述活性污泥出口与所述脱氮罐相连通。

参见图1，图1为本实用新型提供的废水脱氮装置的结构示意图。

按照本实用新型，优选还包括预处理系统；所述预处理系统与调节池的进水口相连通；所述预处理系统优选包括依次相连通的沉淀装置与过滤装置；所述过滤装置与调节池的进水口相连通。经过预处理系统可除去废水中杂质。

调节池用于储存预处理后的废水，以保证后续除氮过程的稳定进行。

所述调节池的出液口与水解酸化池相连通；所述水解酸化池用于调节废水至厌氧负荷的酸化度，提高废水可生化性；本实用新型提供的废水脱氮装置优选还包括加料系统；所述加料系统与所述水解酸化池相连通；所述加料系统内优选设置有尿素与磷肥，用于添加至废水中进行调节。

所述水解酸化池的出液口与厌氧罐相连通，优选通过泵与所述厌氧罐相连通；所述厌氧罐内设置有厌氧污泥；污泥主要由四部分组成：1、具有代谢功能的活性微生物群体；2、微生物内部源呼吸和自身的残留物；3、被污泥絮凝体吸附的难解邮寄物；4、被污泥絮凝吸附的有机物。废水中的有机物主要靠厌氧污泥中的微生物群体在厌氧条件下利用，分解掉。

所述厌氧罐的出液口与脱氮罐相连通；所述脱氮罐与好氧曝气系统的出液口及二沉池的活性污泥出口相连通；在脱氮罐中厌氧罐流出的水(可其碳源作用)与好氧曝气系统出液口回流的水泥混合物及回流的活性污泥进行反硝化脱氮；所述脱氮罐优选为圆柱状。采用脱氮罐进行脱氮占地面积小，对现有工艺改造比较容易，尤其是适合于用地相对紧张的企业，而且运行费用低。

脱氮罐出水流至好氧曝气系统；所述好氧曝气系统同时与调节池的出液口相连通，部分调节池的废水超越至好氧曝气系统，一方面环节厌氧系统负荷，另一方面也可为缺氧反硝化提供碳源。所述好氧曝气系统优选包括依次相连通的第一好氧池、缺氧池与第二好氧池；所述第二好氧池的出液口与所述脱氮罐相连通；所述第一好氧池与第二好氧池内设置有曝气系统；其中第一好氧池与所述脱氮罐相连通。所述第一好氧池、缺氧池以及第二好氧池三者优选由同一个长方形池体建筑分段组成，中央未安装曝气系统的曝气自然形成缺氧区，前后两端由曝气系统进行曝气形成好氧区。所述调节池的出液口优选第一好氧池相连通；在第一好氧池中主要是脱氮罐出水、调节池超越水及好氧活性污泥三者混合物，营养盐来自水解酸化池内添加的尿素和磷肥。在好氧曝气系统中设置缺氧池可以有效控制系统的污泥膨胀。

脱氮罐出水经第一好氧池(氨化、消化作用)、缺氧段(反硝化作用)、第二好氧池(氨化、消化作用)，最后进行二沉池，在二沉池中进行泥水分离及污泥浓缩。经二沉池分离后的废水直接流至废水池可直接排放，活性污泥一部分回流至脱氮罐，剩余的污泥优选进行污泥处理系统，经板框机脱水后运送至焚烧炉燃烧发电。

本实用新型提供的废水脱氮装置中厌氧罐出水自流至脱氮罐内进行反硝化脱氮，再自流至好氧曝气系统，废水可先后经过两次反硝化、硝化，提高了脱氮效果和处理能力，降低了排放超标环保风险；同时还可利用厌氧罐出水或者调节池中的有机物，无需外加碳源，不仅在脱氮的同时降解水中的有机物，还可节省后续好氧曝气系统中的曝气量；再者脱氮罐内反硝化产生的碱度可补充硝化反应之需，进一步提高了废水处理量。

为进一步说明本实用新型，下面介绍废水脱氮的基本原理。

污水生物脱氮基本原理为通过生物化学反应将污水中的有机氮转化为氨氮，然后在好氧条件下通过硝化菌将氨氮氧化为硝态氮,最后通过反硝化作用，将硝化过程产生的硝态氮转化为氮气等气体排入大气,从而达到废水脱氮的目的,同时部分氨氮通过同化作用合成新细胞，并最终以剩余污泥形式排放。其脱氮过程中氮的具体转化包括氨化、同化、硝化和反硝化四个过程，具体请见图2。

氨化作用

污水中的氮常以有机氮和氨氮的形式存在，而有机氮中蛋白质、氨基酸和尿素的含量最高。氨化作用就是污水中的有机氮在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮。微生物分解有机含氮化合物是由分泌在体外的水解酶将大分子水解成小分子。蛋白质被分解时，先由分泌至胞外的蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸，氨基酸可进入微生物细胞，作为微生物的碳源及氮源。它在微生物体内或体外被分解时，以脱氮基的方式产生氨，其反应式为：

污水中的尿素在微生物分泌的尿素氨基水解酶简称脲酶的作用下水解为nh3和co2，其反应式如下：

同化作用

在生物处理过程中，污水中的一部分氮氨氮或有机氮被同化成微生物细胞的组成成分，按细胞干重计算，微生物细胞中氮的含量约为12.5％，在微生物同化作用下，(氨)氮的去除量为：

n合成＝0.125xb,h

n合成——同化作用所去除的氮量，kgn/d或mg/l进水；

xb,h——活性生物固体产量，kgvss/d或mgvss/l进水

硝化作用

在有氧环境下，硝化菌将污水中的氨态氮进一步分解氧化，此反应是通过两个过程实现的，首先氨氧化菌将氨氮转化为亚硝酸氮，反应式为：

然后，亚硝酸氮在亚硝酸氧化菌的作用下，进一步转化为硝酸氮，反应式为：

以上两步反应的总反应式为：

nh4⁺+2o2→no3^-+h2o+2h⁺-δf(δf＝351kj)

氧氧化菌和亚硝酸氧化菌统称为硝化菌。硝化菌属好氧自养菌，它们以无机化合物(如co3^2-、hco3^-、co2)为碳源，从氨氮的氧化反应中获得能量。

硝化细菌的化学组成用c5h7no2表示，包括氨氮氧化和新细胞合成的反应式为：

nh4⁺+1.83o2+1.98hco3^-→0.02c5h7no2+1.04h2o+0.98no3^-+1.88h2co3

反硝化作用

在缺氧条件下，反硝化菌将硝化阶段产生的no2^--n和no3^--n还原为氮气，实现对污水中氮的去除。反摘化菌属异养兼性菌，它以有机物为碳源和电子供体；反硝化作用中no2^--n和no3^--n的转化是通过反硝化细菌的同化反硝化和异化反硝化共同作用完成，同化反硝化使no2^--n和no3^--n被还原为nh3，从而合成新的细胞物质；异化反硝化是no2^--n、no3^--n被还原为n2、n2o、no等气态物，主要为n2，异化反硝化能够去除70～75％的总氮量。

为了进一步说明本实用新型，以下结合实施例对本实用新型提供的一种废水脱氮装置进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

采用图1所示的装置，其中ic罐即厌氧罐。

原水经预处理系统先进入调节池(其中部分调节池废超越至好氧系统，一方面缓解厌氧系统负荷；另一方面，为缺氧反硝化提供碳源)，而后进入酸化池(提高废水可生化性)，然后再通过泵打入ic厌氧罐进行厌氧处理，ic出水自流至脱氮罐，与好氧曝气系统出液口回流的水泥混合物及回流活性污泥在脱氮罐内进行反硝化脱氮。脱氮罐出水自流至好氧曝气系统，先后经好氧段(氨化、硝化作用)、缺氧段(反硝化作用)、好氧段(氨化、硝化作用)，最后进入二沉池进行泥水分离及污泥浓缩。经二沉池分离后的废水可流至废水池，也可直接排放，活性污泥一部分回流至脱氮罐，剩余污泥则进入污泥处理系统，经板框机脱水后运至焚烧炉燃烧发电。

ao系统中氮的去除率与总的回流量有关，参见图3，图3中q1为二沉池污泥回流至脱氮罐的量，q2为好氧曝气系统出液口混合液回流至脱氮罐的量：

当q2＝0时，即意味着只有二沉污泥100％回流，那么硝基氮去除率为1-q1/(1+q1)＝50％；

当q2＝q1时，即好氧曝气系统出液口混合液回流量与二沉污泥回流量相等时，那么硝基氮去除率为1-q1/(1+q1+q2)＝67％；

当q2＝2q1时，即好氧曝气系统出液口混合液回流量为二沉池污泥回流量两倍时，那么硝基氮去除率为1-q1/(q1+q1+q2)＝75％。

处理时系统控制见表1。

表1处理系统控制点

对脱氮罐的进出水进行检测，得到检测结果见表2。

表2脱氮罐进出水检测结果