高COD高氨氮废水的处理系统及处理方法与流程

【技术领域】

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种高cod高氨氮废水的处理系统及处理方法。

背景技术：

现有技术中的处理方法是设置调节池+厌氧池+缺氧池+好氧池+沉淀池的方法处理高cod高氨氮废水，上述方式具有如下缺点：第一，处理高cod高氨氮废水工艺不稳定，不耐冲击负荷，操作控制困难，很难达到处理目的；第二，废水中cod浓度较高，会对系统的硝化反应有一定的抑制作用，难以实现对系统nh4⁺-n的深度去除；第三，该方法属于传统的活性污泥法，不能实现活性污泥的独立性，污泥的活性易受到进水水质波动的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高cod高氨氮废水的处理系统及处理方法，以解决现有技术中的上述问题。

本发明提供一种高cod高氨氮废水的处理系统，所述处理系统包括依次连接的厌氧反应池、缺氧反应池、第一好氧反应池、第二好氧反应池和第三好氧反应池以及分别与所述厌氧反应池、所述缺氧反应池、所述第一好氧反应池、所述第二好氧反应池和所述第三好氧反应池连接的曝气装置。

优选地，所述处理系统还包括与所述厌氧反应池连接的调节池，分别与所述厌氧反应池、所述缺氧反应池、所述第一好氧反应池和所述第二好氧反应池连接的集泥池，与所述第三好氧反应池连接的出水缓冲池以及分别与所述厌氧反应池、所述缺氧反应池、所述第一好氧反应池、所述第二好氧反应池和所述第三好氧反应池连接的在线监测装置，所述在线监测装置用于监测各反应池内的ph值、氧化还原电位以及污泥浓度。

优选地，所述处理系统还包括分别与所述第二好氧反应池和所述第三好氧反应池连接的碱液储存装置，所述第三好氧反应池通过回流装置与所述缺氧反应池连接，所述调节池通过进水装置与所述厌氧反应池连接。

本发明还提供了一种高cod高氨氮废水的处理方法，利用上述的处理系统进行废水处理，所述处理方法包括：

将所述废水引入至所述厌氧反应池中进行厌氧反应；

将所述废水引入至所述缺氧反应池中进行反硝化反应；

将所述废水引入至所述第一好氧反应池中进行好氧反应；

将所述废水引入至所述第二好氧反应池中进行第一级硝化反应；

将所述废水引入至所述第三好氧反应池中进行第二级硝化反应。

优选地，所述处理方法在厌氧反应之前还包括：

将所述废水引入至所述调节池中，将所述废水的ph值调节为7.5～8.5。

优选地，在废水厌氧反应过程中，控制do值为0.12mg/l～0.18mg/l，控制污泥浓度为4800mg/l～5200mg/l。

优选地，在废水反硝化反应过程中，控制do值为0.30mg/l～0.80mg/l，控制污泥浓度为4800mg/l～5200mg/l。

优选地，在废水好氧反应过程中，控制do值为4.07mg/l～5.23mg/l，控制污泥浓度为5300mg/l～5700mg/l。

优选地，在废水第一级硝化反应过程中，控制do值为4.23mg/l～5.67mg/l，控制污泥浓度为5300mg/l～5700mg/l，控制ph值大于或等于7.0。

优选地，在废水第二级硝化反应过程中，控制do值为4.66mg/l～5.78mg/l，控制ph值大于或等于7.0。

本发明的有益效果在于：本发明的高cod高氨氮废水的处理系统及处理方法，对废水依次进行厌氧反应、缺氧反硝化反应、好氧反应、以及两级硝化反应，通过上述方式，先降低废水中cod浓度，再进行两级硝化反应，避免高cod浓度对硝化反应的抑制，废水处理效果好。

【附图说明】

图1为本发明实施例1提供的高cod高氨氮废水的处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的高cod高氨氮废水的处理方法的流程图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本说明书中，cod为化学需氧量(chemicaloxygendemand)，是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量；do为溶解氧(dissolvedoxygen)，为溶解在水中的空气中的分子态氧；氨氮为nh4⁺形态的n，硝氮为no3^-形态的n，亚硝氮为no2^-形态的n。

硝化细菌(nitrifyingbacteria)是一种好氧性细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。广泛存在大自然各个角落，空气、江河、大海、土壤都有，生物学中发现的硝化细菌有几千种之多。反硝化细菌是一种能引起反硝化作用的细菌。多为异养、兼性厌氧细菌，如反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌等。它们在氙气条件下，利用硝酸中的氧，氧化有机物质而获得自身生命活动所需的能量。反硝化细菌广泛分布于土壤、厩肥和污水中。可以将硝态氮转化为氮气而不是氨态氮，与硝化细菌作用不完全相反。主要应用于污水处理。硝化反硝化复合菌种：具备硝化和反硝化双重作用的复合菌种，可根据水质情况自我扩繁，达到菌种平衡，让污水处理工作更简单、高效。

实施例1

本发明实施例1提供了一种高cod高氨氮废水的处理系统，请参阅图1所示，所述处理系统包括依次连接的调节池10、厌氧反应池20、缺氧反应池30、第一好氧反应池40、第二好氧反应池50、第三好氧反应池60和出水缓冲池70，在调节池10内将废水的ph值调节至所需值后再引入厌氧反应池20进行反应，调节池10和厌氧反应池20之间还设有进水装置101，进水装置101可以为进水泵。在本实施例中，所述第三好氧反应池60通过回流装置601与所述缺氧反应池30连接，以将第三好氧反应池60中的废水回流至缺氧反应池30中，回流装置601可以为回流泵，处理完毕的废水从第三好氧反应池60流出进入出水缓冲池70中。

在本实施例中，该处理系统还设置有曝气装置80，曝气装置80与上述的厌氧反应池20、缺氧反应池30、第一好氧反应池40、第二好氧反应池50和第三好氧反应池60均连接，用于向上述反应池中曝气以调节反应池中的od值。曝气装置80可以为鼓风机。

在本实施例中，该处理系统还设置有在线监测装置(图未示出)，在线监测装置分别与厌氧反应池20、缺氧反应池30、第一好氧反应池40、第二好氧反应池50和第三好氧反应池60连接，在线监测装置用于监测各反应池内的ph值、氧化还原电位以及污泥浓度。在一个可选的实施方式中，在线监测装置进一步包括ph监测仪、用于监测氧化还原能力的opr在线监测仪和用于监测污泥浓度的mlss在线监测仪。

在一个可选的实施方式中，当调节池10中废水的cod浓度大于4000mg/l或氨氮(nh4⁺-n)浓度大于300mg/l时，自动启动污水提升泵切换至事故池暂存，后从事故池少量的输送至调节池10，调节后达到进水水质标准后再处理。也就是说，为了提高废水处理效果，需要控制进入厌氧反应池20的废水中cod浓度小于或等于4000mg/l，以及废水中氨氮(nh4⁺-n)浓度小于或等于300mg/l。

在一个可选的实施方式中，该处理系统还设置有集泥池901、与集泥池901连接的污泥螺杆泵902和带式压滤机903，厌氧反应池20、缺氧反应池30、第一好氧反应池40和第二好氧反应池50分别在其底部设置有排泥阀，集泥池901通过不同的排泥阀分别与厌氧反应池20、缺氧反应池30、第一好氧反应池40和第二好氧反应池50连接，当在线监测装置监测到厌氧反应池20、缺氧反应池30、第一好氧反应池40和第二好氧反应池50中任意一个反应池的污泥浓度大于或等于6000mg/l时，控制对应的反应池的排泥阀运行，以将对应的反应池中的污泥排入集泥池901直到对应的反应池中污泥浓度小于6000mg/l为止。集泥池901中的污泥通过污泥螺杆泵902引入至带式压滤机903，带式压滤机903对污泥进行脱水处理，所得滤饼外运至填埋场，所得压滤水返回调节池10作为废水进行再次处理。

在一个可选的实施方式中，该处理系统还设置有碱液储存装置904，碱液储存装置904分别与第二好氧反应池50和第三好氧反应池60连接，当在线监测装置监测到第二好氧反应池50或第三好氧反应池60中的ph值小于或等于7.0时，从碱液储存装置904中输送碱液至第二好氧反应池50或第三好氧反应池60中，以调节第二好氧反应池50或第三好氧反应池60中ph值大于7.0。

在一个可选的实施方式中，厌氧反应池20采用生物流化床构造，缺氧反应池30采用生物流化床构造，第一好氧反应池40采用生物流化床构造，第二好氧反应池50采用生物流化床构造，第三好氧反应池60采用曝气生物滤池构造。

在一个可选的实施方式中，控制调节池10中废水的ph值调节为7.5～8.5；控制厌氧反应池20中废水do值为0.12mg/l～0.18mg/l，控制厌氧反应池20中废水污泥浓度为4800mg/l～5200mg/l；控制缺氧反应池30中废水do值为0.30mg/l～0.80mg/l，控制缺氧反应池30中废水污泥浓度为4800mg/l～5200mg/l；控制第一好氧反应池40中废水do值为4.07mg/l～5.23mg/l，控制第一好氧反应池40中废水污泥浓度为5300mg/l～5700mg/l；控制第二好氧反应池50中废水do值为4.23mg/l～5.67mg/l，控制第二好氧反应池50中废水污泥浓度为5300mg/l～5700mg/l，控制ph值大于或等于7.0；控制第三好氧反应池60中废水do值为4.66mg/l～5.78mg/l，控制第三好氧反应池60中废水ph值大于或等于7.0。

实施例2

本发明实施例2提供了一种高cod高氨氮废水的处理方法，利用实施例1的处理系统进行废水处理，请参阅图2所示，所述处理方法包括：

s201，将所述废水引入至所述调节池中，将所述废水的ph值调节为7.5～8.5。

在步骤s201中，通过加入无机酸或无机碱，将废水的ph值调节为7.5～8.5，加入的酸和碱可以采用本领域进行酸碱中和时常用的有机酸和有机碱。

在一个可选的实施方式中，需要控制进入厌氧反应池20的废水中cod浓度小于或等于4000mg/l，以及废水中氨氮(nh4⁺-n)浓度小于或等于300mg/l。

s202，将所述废水引入至所述厌氧反应池中进行厌氧反应。

在步骤s202中，废水进行厌氧反应，在厌氧反应过程中，污泥中的细菌在厌氧条件下水解细胞内的聚磷，并利用水解聚磷的能量合成碳源，并储存在菌体内，细菌在合成碳源的过程中将废水中的大分子有机物分解，降低了废水cod浓度。经过厌氧反应，废水中cod浓度大大降低，有利于污泥中硝化细菌的生长。

在一个可选的实施方式中，在废水厌氧反应过程中，控制do值为0.12mg/l～0.18mg/l，控制污泥浓度为4800mg/l～5200mg/l。

s203，将所述废水引入至所述缺氧反应池中进行反硝化反应。

在步骤s203中，废水进行缺氧反硝化反应，在缺氧反应过程中，污泥中的细菌，例如反硝化聚磷菌进行缺氧反硝化，以储存在菌体内的能量(碳源)为电子供体，以硝态氮(no3^-状态的n)为电子受体进行反硝化脱氮除磷，硝氮通过反硝化作用形成氮气，此过程中，反硝化聚磷菌菌体内的能量(碳源)被消耗。

在一个可选的实施方式中，在废水反硝化反应过程中，控制do值为0.30mg/l～0.80mg/l，控制污泥浓度为4800mg/l～5200mg/l。

s204，将所述废水引入至所述第一好氧反应池中进行好氧反应。

在步骤s204中，废水进行好氧反应，在好氧反应过程中，污泥中的细菌以储存在菌体内的能量(碳源)为电子供体，以氧为最终电子受体，分解储存在菌体内的能量(碳源)以提供能量供细胞生长、繁殖，同时，分解废水中的小分子有机物，进一步降低废水cod浓度。经过好氧反应后，废水中的cod浓度进一步降低。

在一个可选的实施方式中，在废水好氧反应过程中，控制do值为4.07mg/l～5.23mg/l，控制污泥浓度为5300mg/l～5700mg/l。

s205，将所述废水引入至所述第二好氧反应池中进行第一级硝化反应。

s206，将所述废水引入至所述第三好氧反应池中进行第二级硝化反应。

在步骤s205和步骤s206中，经过上述过程，废水中的cod浓度大大降低，有利于提高后续的两级硝化反应效果，在第一级硝化反应过程中，污泥中的硝化细菌将废水中的氨氮氧化为硝氮以及亚硝氮，废水中的氨氮被大量氧化，同时废水中的有机物被进一步分解，废水中的cod浓度也更进一步降低；在第二级硝化反应过程中，在更低的cod浓度下，污泥中的硝化细菌将废水中剩余的氨氮氧化为硝氮以及亚硝氮，废水中的氨氮被继续氧化，同时废水中的有机物被进一步分解，废水cod浓度又更进一步降低。

在一个可选的实施方式中，在废水第一级硝化反应过程中，控制do值为4.23mg/l～5.67mg/l，控制污泥浓度为5300mg/l～5700mg/l，控制ph值大于或等于7.0；在废水第二级硝化反应过程中，控制do值为4.66mg/l～5.78mg/l，控制ph值大于或等于7.0。

本实施例的处理方法主要控制点是原水cod、nh4⁺-n，以及各池体单元中ph和do浓度的控制：1、当调节池中的cod大于4000mg/l，nh4⁺-n大于300mg/l时，自动启动污水提升泵切换至事故池暂存，后从事故池少量的输送至调节池，调节后达到进水水质标准后再处理；2、碱液的投加，由于硝化反应消耗碱度，当好氧池进行硝化反应时，ph在线监测仪数值低于7.0时，就需从碱罐补充碱液；3、本实施例的处理方法的主要污染物为cod和nh4⁺-n，系统去除cod的原理是基于厌氧条件将废水中的大分子有机物降解成小分子有机物，在好氧条件下实现进一步去除，并结合缺氧池的反硝化反应，保障系统对cod的去除率，去除nh4⁺-n的原理是硝化与反硝化，通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，并结合多级好氧条件和曝气生物滤池，实现对nh4⁺-n的深度去除，硝化反应由硝化细菌微生物进行，需要好氧环境do≥4.2mg/l；严格控制以上3点，出水中的cod低于200mg/l，nh4⁺-n低于1.5mg/l，其中nh4⁺-n出水水质达到国家《地表水环境质量标准》gb3838-2002。

1、本处理方法设计参数的选定

设计主要进水水质指标：cod≤4000mg/l，nh4+-n≤300mg/l；

设计主要出水水质指标：cod≤200mg/l，nh4+-n≤1.5mg/l。

2、保证工艺正常运转的确定

每运行周期随时监控调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池和出水缓冲池的在线监测设备，并通过人工分析进水和出水主要水质指标浓度，严格控制各个工序的在线仪表在控制范围内，以保证系统稳定运行达标，尤其是nh4⁺-n出水水质达到国家《地表水环境质量标准》gb3838-2002。

a、当调节池中的cod大于4000mg/l，nh4⁺-n大于300mg/l时，自动启动污水提升泵切换至事故池暂存，后从事故池少量的输送至调节池，调节后达到进水水质标准后再处理。

b、当好氧池在曝气反应阶段时，由于此时也在进行硝化反应消耗碱度，当ph＜7.0时，需向好氧池补充碱液，维持硝化反应的顺利进行。

c、各反应单元内的mlss的浓度介于4000～6000mg/l，sv30介于20～30％，svi介于60～100，温度介于25～35℃，好氧的环境时应维持do≥4.0mg/l，厌氧和缺氧的环境时应维持do在0.12～0.18mg/l。

d、定时校对在线监测仪表，保证整个工艺的正常运行。

本处理方法应用在深圳某危险废物公司净化车间(进出水水质见下表1)，从2018年11月10日至2019年11月10日连续运行出水水质比较稳定，出水中的cod低于200mg/l，nh4⁺-n低于1.5mg/l，其中nh4⁺-n出水水质达到国家《地表水环境质量标准》gb3838-2002；cod去除率约95％，nh4⁺-n去除率约99.5％。总之采用本方法处理高cod高氨氮废水出水效果良好，取得了一定的经济效益和社会效益。

表1废水进出水水质参数

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。