一种高含氮有机废水深度脱氮装置及深度脱氮方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种对高含氮有机废水进行深度脱氮的装置及脱氮方法。
技术背景
[0002]随着我国经济的快速发展，废水的产生量也急剧增加，尤其以垃圾渗滤液和养殖废水等为代表的高含氮有机废水，不仅产量大，污染物含量也高。例如，垃圾渗滤液目前的产量已达到I亿吨以上，而I吨渗滤液所含有的污染物相当于100吨生活污水。这些高含氮有机废水如果不能得到有效的治理而直接排至自然水体，会对周围的环境造成不可挽回的危害。
[0003]目前我国对高含氮有机废水的处理方法主要有物化方法和生化方法。物化处理技术主要有絮凝沉淀、Fenton氧化和膜过滤等，这些技术大都存在处理效果不理想、处理费用高、处理过程产生二次污染等问题。生化方法主要有ASBR、UASB、AB法、SBR、MBR等，这些方法主要针对废水中的有机物和氨氮，对总氮的去除率并不理想。有些工艺如SBR可以通过外加碳源后置反硝化的方式实现总氮的有效去除，但不仅操作复杂，处理成本也大大增加。
[0004]传统生物脱氮工艺均通过异养的反硝化菌进行脱氮，分为前置脱氮和后置脱氮。前置脱氮需要进行回流，能源消耗大，且脱氮效率不高；后置脱氮虽然脱氮效率可以保证，但需要外加碳源，操作复杂且成本较高。
[0005]由此可见，经济高效的高含氮有机废水处理技术尤其是深度脱氮技术有着巨大的市场需求，这对我国走可持续发展的道路也有重要的意义。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种高含氮有机废水深度脱氮装置，该装置可以对高含氮有机废水进行深度脱氮，反应器少，设备简单，操作简单且成本低。
[0007]本发明还提供一种高含氮有机废水深度脱氮方法。该方法通过氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的联合作用，使废水的最终深度脱氮，提高了总氮去除效果。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]一种高含氮有机废水深度脱氮装置，其特征在于，包括顺次连接的原水调节池、厌氧SBR反应器、除碳SBR反应器与脱氮SBR反应器，除碳SBR反应器位于厌氧SBR反应器与脱氮SBR反应器之间，厌氧SBR反应器上部连接有储气罐，厌氧SBR反应器出水口连接有第一中间水池，第一中间水池与除碳SBR反应器的进水口连通，除碳SBR反应器的出水口连接有第二中间水池，第二中间水池与脱氮SBR反应器的进水口连通，所述的厌氧SBR反应器、除碳SBR反应器、脱氮SBR反应器内均连接有pH检测仪，所述的除碳SBR反应器、脱氮SBR反应器的底部均设置有曝气装置。
[0010]本发明优选的，所述的厌氧SBR反应器为密封式反应器，进水口设置在厌氧SBR反应器的底部，原水调节池通过进水管与厌氧SBR反应器的进水口连接，在进水管上设置有厌氧SBR进水泵，在厌氧SBR反应器内设置搅拌器和温度传感器，温度传感器连接温控装置，上部设置有出气管，出气管连接有气体过滤器，气体过滤器与储气罐连通。
[0011]本发明优选的，在除碳SBR反应器内设置搅拌器，第一中间水池通过厌氧SBR反应器排水管将厌氧SBR反应器与除碳SBR反应器连通，在第一中间水池与除碳SBR反应器之间设置有除碳SBR进水泵，第一中间水池与厌氧SBR反应器之间设置有厌氧SBR排水阀门。
[0012]本发明优选的，在脱氮SBR反应器内设置搅拌器和DO测量仪，第二中间水池通过除碳SBR反应器排水管将除碳SBR反应器与脱氮SBR反应器连通，在第二中间水池与脱氮SBR反应器之间设置有脱氮SBR进水泵，第二中间水池与除碳SBR反应器之间设置有除碳SBR排水阀门，脱氮SBR反应器还连接有排水管，在排水管上设置有脱氮SBR排水阀门。
[0013]本发明优选的，所述的曝气装置包括曝气头和空气压缩机，空气压缩机为曝气头供气，曝气头位于除碳SBR反应器、脱氮SBR反应器的底部。
[0014]本发明优选的，搅拌器包括驱动装置和搅拌浆，驱动器与所述搅拌浆的顶端相连接，搅拌浆设置在厌氧SBR反应器、除碳SBR反应器与脱氮SBR反应器的内部。
[0015]高含氮有机废水在厌氧SBR反应器中主要是去除原水中高浓度的有机物。它具有耐冲击负荷，反应推动力大，污泥截留特性好，反应器构造简单，负荷高，污泥产量小，能耗低，可以回收能源等优点，不仅可以避免直接采用好氧生物处理法造成的能耗大，剩余污泥量大等缺点，还可以通过水解作用，将有机氮转化为无机氮，为后续工艺的脱氮创造良好的条件，提高了系统的脱氮效率。
[0016]除碳SBR反应器的主要功能是去除系统中的剩余的可生化有机物。为了防止反应器内部在曝气的过程中发生硝化反应，通过以pH值为参数对反应器进行实时控制。由于硝化过程是消耗碱度的过程，因此，在硝化的过程中，PH会出现下降。以此为依据，除碳SBR通过pH的拐点，即由上升到下降的变化点来判断系统是否进入硝化阶段。通过引入实时控制，不仅可以保证污水中可生化有机物的去除率，也最大限度的节约了曝气量。经过除碳SBR处理的废水，其可生化有机物的含量将低于30mg/L，为后续的自养脱氮创造了良好的条件。
[0017]脱氮SBR反应器是实现对废水深度脱氮的主体，其主要功能是通过氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的联合作用，将废水中的氨氮转化成氮气进而实现总氮的深度去除。其中，氨氧化菌的主要作用是通过硝化过程，将废水中的氨氮氧化成亚硝酸，而厌氧氨氧化菌的主要作用是通过自养脱氮过程，将废水中的氨氮和亚硝态氮转化为氮气进而实现总氮的脱除。由于厌氧氨氧化菌是厌氧菌，因此，在曝气的过程中，为了保持厌氧氨氧化菌的活性，需将系统的溶解氧控制在0.1-0.2mg/L的水平上。同时，为了避免过高的氨氮和亚硝态氮对活性污泥的抑制作用，将SBR的进水时间延长，控制在6小时左右。进水结束后，反应器需继续曝气，进行氨氧化和厌氧氨氧化的作用。此时，应固定曝气量。当反应器内溶解氧大于0.5mg/L时，表明系统脱氮过程结束。
[0018]本发明还提供一种高含氮有机废水深度脱氮方法，包括以下步骤:
[0019]I)向高含氮有机废水中投加厌氧活性污泥，使厌氧活性污泥浓度达到9000?11000mg/L，废水处理的温度为30-35°C，当废水pH出现下降时，泥水分离，得初步处理废水；
[0020]2)向步骤I)得到的初步处理废水中投加活性污泥，使活性污泥浓度达到3500?4100mg/L，通过曝气启动除碳处理，除碳处理废水的温度为18-25°C，溶解氧为2_3mg/L，当废水PH由增长变为减少时，停止曝气，除碳处理结束，泥水分离，得到除碳后废水；
[0021]3)向除碳后的废水中投加混合污泥，使混合污泥浓度达到3500?4100mg/L，所述的混合污泥为氨氧化污泥和厌氧氨氧化污泥的混合，氨氧化污泥与厌氧氨氧化污泥质量比为1，通过曝气启动脱氮处理，除碳处理废水的温度为20-26°C，溶解氧为0.1-0.2mg/L，当废水溶解氧增至0.5mg/L以上时，停止曝气，脱氮处理结束，泥水分离，得深度脱氮后处理水。
[0022]本发明优选的，步骤I)中厌氧活性污泥浓度为9000?11000mg/L，废水处理的温度为 30-35 °C。
[0023]本发明优选的，步骤2)中活性污泥浓度为3500?4100mg/L，溶解氧优选为
2.5-2.8mg/Lo
[0024]本发明优选的，步骤3)中混合污泥浓度达到3500?4100mg/L，除碳处理废水的温度为 20-26°C，溶解氧为 0.15-0.18mg/L。
[0025]利用上述脱氮装置进行深度脱氮的方法，步骤如下:
[0026](I)将高含氮有机废水通过厌氧SBR进水泵输入厌氧SBR反应器中，向厌氧SBR反应器投加厌氧活性污泥，使厌氧活性污泥浓度达到9000?11000mg/L，厌氧SBR反应器的排水比为30%，通过温控装置维持厌氧SBR反应器温度为30-35 °C，开启搅拌器进行机械搅拌，厌氧SBR通过水解酸化、产乙酸产甲烷等过程对废水中的有机物进行降解并产生气体，所产生的气体经过滤后进入储气罐，厌氧SBR在产甲烷的过程中pH会出现增加，当pH出现下降时，关闭搅拌器，泥水分离后排入第一中间水池，得初步处理废水；