CN104003517B - 一种生物倍增污水脱氮处理系统和污水脱氮处理方法 - Google Patents

一种生物倍增污水脱氮处理系统和污水脱氮处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种生物倍增污水脱氮处理系统，待处理的污水经过进水区进入本申请提供的污水脱氮处理系统中，然后依次经过第一空气动力区、循环环流区、第二空气动力区和快速沉淀区，最后由快速沉淀区排出；快速沉淀区的污泥经由回流缓冲区流回循环环流区，且所述循环环流区通过污泥交换管路与生物倍增池进行污泥交换。本发明提供的污水脱氮处理系统通过循环环流区与生物倍增池进行污泥交换，最大限度的利用了水中的有机物进行脱氮；且向水体中通入空气，能够把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并使亚硝酸盐氧化污水中的氨氮，减少了反硝化碳源的需求量，从而提升了排水的出水指标，能够满足即将施行的总氮的排放控制标准。

Description

一种生物倍增污水脱氮处理系统和污水脱氮处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种生物倍增污水脱氮处理系统和污水脱氮处理方法。
背景技术
总氮(简称TN)是指水中各种形态无机和有机氮的总量，包括NO3 -、NO2 -和NH4 +等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。地表水中氮、磷物质超标时，微生物大量繁殖，浮游生物生长旺盛，出现富营养化状态。
关于工业废水的排放，我们国家也针对不同行业设定了不同的标准，如GB3544-2008制浆造纸工业水污染物排放标准中规定，制浆企业的总氮排放限值为18mg/L，废纸制浆和造纸企业的总氮排放限值为15mg/L，其他制浆和造纸企业的总氮排放限值为15mg/L，造纸企业的总氮排放限值为15mg/L；再如GB21904-2008化学合成类制药工业水污染物排放标准中规定，对于现有企业来说，其总氮排放限值为50(40)mg/L；对于新建企业来说，其总氮排放限值为35(20)mg/L。
目前国内外对于废水的脱氮方法可分为物化法和生物脱氮方法，其中物化法包括空气吹脱法、折点加氯法、沸石吸附法和絮凝沉淀法。空气吹脱法和絮凝沉淀法都可用于高氨氮废水的预处理，氮后者比前者运行费高；折点加氯法和沸石吸附法都适用于深度处理，氮前者液氯费用太高且难保存，氮可弥补吹脱法对寒冷季节的不适，而后者再生液的处理仍是一个问题。生物脱氮方法包括传统工艺脱氮法，以氨化、硝化、反硝化三项反应为基础，A/O(缺氧/好氧)脱氮工艺、氧化沟硝化脱氮法和SBR(间歇曝气活性污泥法)。生化法脱氮的形式多种多样，且因其经济和无二次污染等特点而具有很大的潜力。
然而现有技术公开的上述方法在实现脱氮处理的排放要求中，不能充分利用原水中的碳源，从而需要补充的碳源多；而且随着经济的发展和国家对环保越来越重视，对于总氮的排放标准也在不断的提高，如美国将于2020年实施TN5mg/l排放标准，现有处理技术达不到该排放标准的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物倍增污水脱氮处理系统和方法，本发明提供的污水脱氮处理系统处理后的排水总氮含量符合排放控制标准。
本发明提供了一种生物倍增污水脱氮处理系统，包括进水区，所述进水区设置有进水口；
与所述进水区连通的第一空气动力区；
与所述第一空气动力区连通的循环环流区；
与所述循环环流区连通的第二空气动力区；
与所述第二空气动力区连通的快速沉淀区，所述快速沉淀区设置有出水口；
与所述快速沉淀区连通的回流缓冲区，所述回流缓冲区与所述循环环流区连通；
所述循环环流区壁上设置有污泥部分交换管路，所述循环环流区通过所述污泥交换管路与生物倍增池进行污泥交换。
优选的，所述沉淀区相邻的三个侧壁分别与所述循环环流区、所述回流缓冲区和所述第二空气动力区共壁。
优选的，所述循环环流区为环形沟体、正方形沟体、长方形沟体、圆形沟体或椭圆形沟体。
优选的，所述快速沉淀区底部设置有稳流板；
所述稳流板上设置有空气反冲洗装置，斜板沉降器和斜管沉降器；
所述空气反冲洗装置与所述斜板沉降器间隔设置；
所述斜管沉降器设置在所述斜板沉降器上。
优选的，所述循环环流区设置有风机；
所述风机抽取气体对所述循环环流区内污水进行搅拌。
优选的，所述进水区和所述第一空气动力区设置在所述循环环流区内。
优选的，所述循环环流区内沿长度方向上设置有分隔墙；
所述进水区和所述第一空气动力区设置在所述分隔墙和所述循环环流区外壁之间。
本发明提供了一种污水脱氮处理方法，包括以下步骤：
将待处理的污水由进水区进入污水脱氮处理系统；
再依次经过第一空气动力区处理、循环环流区处理、第二空气动力区处理和快速沉淀区处理，处理后的污水由所述快速沉淀区排出；
所述快速沉淀区的污泥经由回流缓冲区流回所述循环环流区；
所述循环环流区通过污泥交换管路与生物倍增池交换污泥。
优选的，所述污水脱氮处理系统中的菌胶团粒径在100μm以下。
优选的，所述污水脱氮处理系统中溶解氧在0.1mg/L～0.3mg/L的区间内离散型波动。
优选的，所述污水脱氮处理系统中水体横向流动的速度为0.05m/s～0.2m/s。
本发明提供了一种生物倍增污水脱氮处理系统，包括进水区，所述进水区设置有进水口；与所述进水区连通的第一空气动力区；与所述第一空气动力区连通的循环环流区；与所述循环环流区连通的第二空气动力区；与所述第二空气动力区连通的快速沉淀区，所述快速沉淀区设置有出水口；与所述快速沉淀区连通的回流缓冲区，所述回流缓冲区与所述循环环流区连通；所述循环环流区壁上设置有污泥交换管路，所述循环环流区通过所述污泥交换管路与生物倍增池进行部分污泥交换。待处理的污水经过进水区进入本申请提供的污水脱氮处理系统中，然后依次经过第一空气动力区、循环环流区、第二空气动力区和快速沉淀区，最后由快速沉淀区排出；快速沉淀区的污泥经由回流缓冲区流回循环环流区，且所述循环环流区通过污泥交换管路与生物倍增池进行污泥交换。本发明提供的生物倍增污水脱氮处理系统通过循环环流区与生物倍增池进行污泥交换，最大限度的利用了水中的有机物进行脱氮；且向水体中通入空气，能够把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并使亚硝酸盐氧化污水中的氨氮，减少了反硝化碳源的需求量，从而提升了排水的出水指标，能够满足即将施行的总氮的排放控制标准。实验结果表明，采用本申请提供的生物倍增污水脱氮处理系统处理后的污水，总氮指标小于5mg/L。
另外，采用本发明提供的系统对污水进行脱氮处理的工艺流程简单，出水TN能稳定达标排放。
附图说明
图1为本发明实施例提供的生物倍增污水处理系统的俯视图；
图2为本发明实施例提供的生物倍增污水处理系统中循环环流区的俯视图；
图3为本发明实施例提供的生物倍增污水处理系统中快速沉淀区的纵剖视图。
具体实施方式
本发明提供了一种生物倍增污水脱氮处理系统，包括进水区，所述进水区设置有进水口；
与所述进水区连通的第一空气动力区；
与所述第一空气动力区连通的循环环流区；
与所述循环环流区连通的第二空气动力区；
与所述第二空气动力区连通的快速沉淀区，所述快速沉淀区设置有出水口；
与所述快速沉淀区连通的回流缓冲区，所述回流缓冲区与所述循环环流区连通；
所述循环环流区壁上设置有污泥交换管路，所述循环环流区通过所述污泥交换管路与生物倍增池进行污泥交换。
本申请提供的生物倍增污水脱氮处理系统通过其中的循环环流区与生物倍增池进行污泥交换，最大限度地利用原水中的有机物对污水进行脱氮；而且向水体中补充空气，把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并且亚硝酸盐又可以氧化污水中的氨氮，从而减少了反硝化碳源的需求量，并最终实现了对污水的脱氮处理。采用本申请提供的污水脱氮处理系统处理后的污水能够符合即将施行的总氮排放控制标准。
参见图1，图1为本发明实施例提供的生物倍增污水处理系统的俯视图，其中001为循环环流区，002为进水区，003为第一空气动力区，004为第二空气动力区，005为回流缓冲区，006为快速沉淀区，021为进水区的进水管，061为快速沉淀区的出水管，011为第一污泥交换管，012为第二污泥交换管。
本发明提供的生物倍增污水脱氮处理系统包括循环环流区001，在所述循环环流区内设置有进水区002和第一空气动力区003。
本发明对所述循环环流区的形状没有特殊的限制，可以为环形沟体、正方形沟体、长方形沟体、圆形沟体或椭圆形沟体，本领域技术人员可根据需要，设置适合形状的循环环流区。在本发明的实施例中，所述循环环流区可具体为长方形沟体。为了能够形成环流通道，在本发明的实施例中，所述循环环流区内沿长度方向设置有分隔墙，所述分隔墙与所述进水区垂直设置，所述进水区与所述第一空气动力区平行设置，所述进水区和所述第一空气动力区与所述分隔墙共壁。
在本发明中，所述循环环流区上设置有污泥交换管路，具体的设置有第一污泥交换管011和第二污泥交换管012，所述第一污泥交换管和第二污泥交换管分别为循环环流区的污泥进管和污泥出管。在本发明的实施例中，所述第一污泥交换管和第二污泥交换管分别设置在所述循环环流区相对侧壁上。在本发明中，所述污泥交换管路还与生物倍增池相连通，所述循环换流去通过所述污泥交换管路与生物倍增池进行污泥交换，从而实最大限度地利用原水中的有机物进行脱氮，提高了脱氮效果。
本发明对所述污泥交换管路的直径、所述循环环流区的大小没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际需要设置合适直径的污泥交换管路和合适大小的循环环流区。
参见图2，图2为本发明实施例提供的生物倍增污水处理系统中循环环流区的俯视图，其中007为风机。
在本发明中，所述循环环流区还可以设置风机007，所述风机007抽取循环环流区内的气体，具体的可以为有氧气体、也可以为无氧气体，进行搅拌。在本发明的实施例中，所述风机的进气口处可设置气体分配装置，所述气体分配装置连同风机，可以向循环环流区内补充空气，利于污水的脱氮处理。
本发明提供的生物倍增污水脱氮处理系统包括进水区002，具体的所述进水区可以设置在所述循环环流区内，所述进水区与所述第一空气动力区连通，具体的可以在所述进水区和所述第一空气动力区之间设置连通孔，从而使污水由进水区流入第一空气动力区。在本发明的实施例中，所述进水区可以为长方形沟体，垂直于所述循环环流区长度方向的侧壁设置，所述进水区与所述循环环流区相邻侧壁共用一壁。在本发明中，所述进水区002设置有进水区的进水管021，用于待处理污水进入污水脱氮处理系统进行脱氮处理。
本发明提供的生物倍增污水脱氮处理系统包括第一空气动力区003，所述第一空气动力区设置在所述循环环流区内，所述第一空气动力区与所述循环环流区相同，具体的，可以在所述第一空气动力区与所述循环环流区之间设置连通孔，从而使污水由第一空气动力区流入循环环流区。在本发明的实施例中，所述第一空气动力区与所述进水区平行设置。本发明对所述进水区与所述第一空气动力区之间的垂直距离没有特殊的限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行进水区和第一空气动力区的设置。在本发明中，所述进水区的出水口与所述第一空气动力区的进水口相连。在本发明的实施例中，所述第一空气动力区内设置有第一气体提升装置，所述第一气体提升装置为均衡空气释放装置，此装置释放的空气通过一个狭长上升通道，带来大量水向上的流动；所述第一气体提升装置向所述第一空气动力区内排放空气，利于对污水进行脱氮处理。
本发明提供的生物倍增污水脱氮处理系统包括第二空气动力区004，所述第二空气动力区与所述循环环流区具有类似功能，具体的可以在所述第二空气动力区与所述循环环流区之间设置连通孔。在本发明的实施例中，所述第二空气动力区可以为长方形沟体，也可以为长方形沟体；所述第二空气动力区相邻两侧壁分别与循环环流区和快速沉淀区共壁。本发明对所述第二空气动力区的大小没有特殊的限制，本领域技术人员可根据处理污水的实际需要，设置合适尺寸的第二空气动力区。在本发明的实施例中，所述第二空气动力区内设置有第二气体提升装置，所述第二气体提升装置向所述第二空气动力区内排放空气，利于对污水进行脱氮处理。
本发明提供的生物倍增污水脱氮处理系统包括快速沉淀区006，所述快速沉淀区与所述第二空气动力区相同。本发明对所述快速沉淀区的大小和形状没有特殊的限制，本领域技术人员可根据需要设置合适尺寸和形状的快速沉淀区。在本发明的实施例中，所述快速沉淀区可以为长方形沟体，也可以为正方形沟体；所述快速沉淀区相邻的三个侧壁分别与所述第二空气动力区、所述循环环流区和所述回流缓冲区共壁。
参见图3，图3为本发明实施例提供的生物倍增污水处理系统中沉淀区的纵剖视图，其中062为斜管沉降器，063为斜板沉降器，064为气冲洗装置，065为稳流板，066为斜板沉淀器的支撑平台。
在本发明的实施例中，所述快速沉淀区的底部设置有稳流板，在所述稳流板上设置有气冲洗装置，在所述气冲洗装置的上方依次设置有斜板沉降器和斜管沉降器，所述斜管沉降器设置在所述斜板沉降器上，所述斜板沉降器与所述气冲洗装置间隔设置。在本发明中，所述快速沉淀区采用上述结构，利于对污水进行脱氮处理，利于水与污泥的分离，从而得到符合排放要求的排水。
在本发明中，所述快速沉淀区设置有出水口，所述出水口用于将处理后的污水排出。
本发明提供的生物倍增污水脱氮系统包括回流缓冲区，所述回流缓冲区与所述快速沉淀区连通，且所述回流缓冲区与所述循环环流区连通。具体的，可以在所述回流缓冲区与所述快速沉淀区之间设置连通孔，在所述回流缓冲区与所述循环环流区之间设置连通孔。在本发明的实施例中，所述回流缓冲区可以为长方形沟体，也可以为正方形沟体；所述回流缓冲区相邻的两个侧壁分别与所述快速沉淀区和所述循环环流区共壁。
在本发明的实施例中，所述回流缓冲区内可以设置有稳流装置及空气释放装置，从而保证快速沉淀区底部稳定的流态及泥水混合物中的气体充分释放。
为了便于上述生物倍增污水脱氮处理系统对污水进行脱氮处理，在本发明的实施例中，所述污水脱氮处理系统中的菌胶团粒径在100μm以下，也可以为90μm以下，还可以为80μm；所述污水脱氮处理系统中溶解氧在0.1mg/L～0.3mg/L的区间内离散型波动；所述污水脱氮处理系统中水体横向流动的速度为0.05m/s～0.2m/s，可具体为0.05m/s、0.1m/s、0.15m/s或0.2m/s。本发明通过控制所述水体横向流动的速度和所述溶解氧的浓度，控制所述菌胶团的粒径。
本发明提供了一种污水脱氮处理方法，包括以下步骤：
将待处理的污水由进水区进入污水脱氮处理系统；
再依次经过第一空气动力区处理、循环环流区处理、第二空气动力区处理和快速沉淀区处理，处理后的污水由所述快速沉淀区排出；
所述快速沉淀区的污泥经由回流缓冲区流回所述循环环流区；
所述循环环流区通过污泥交换管路与生物倍增池交换污泥。
本发明提供的方法将待处理的污水由上述技术方案所述进水区的进水口进入所述污水脱氮处理系统中，然后依次流过第一空气动力处理区、循环环流区、第二空气动力区和快速沉淀区，完成污水的处理；处理后的污水经由快速沉淀区的出水口排出。所述快速沉淀区与所述回流缓冲区连通，部分处理后的污水由快速沉淀区的出水口排出，部分经由快速沉淀区与所述回流缓冲区的连通孔，流入回流缓冲区，再重新流回到所述循环环流区。
在对所述待处理污水进行处理的过程中，本发明控制所述污水脱氮处理系统中的菌胶团粒径在100μm以下，也可以为90μm以下，还可以为80μm；所述污水脱氮处理系统中溶解氧在0.1mg/L～0.3mg/L的区间内离散型波动；所述污水脱氮处理系统中水体横向流动的速度为0.05m/s～0.2m/s，可具体为0.05m/s、0.1m/s、0.15m/s或0.2m/s。本发明通过控制所述水体横向流动的速度和所述溶解氧的浓度，控制所述菌胶团的粒径。在本发明的实施例中，所述污水脱氮处理系统中的污泥浓度可以为6g/L～10g/L，还可以为7g/L～9g/L，在某些实施例中，可具体为7g/L、8g/L或9g/L。
本发明提供的生物倍增污水脱氮处理系统通过其中的循环环流区与生物倍增池进行污泥交换，最大限度地利用原水中的有机物对污水进行脱氮；而且向水体中补充空气，把污水中的氨氮部分氧化为亚硝酸盐，并且亚硝酸盐又可以氧化污水中的氨氮，从而减少了反硝化碳源的需求量，并最终实现了对污水的脱氮处理。采用本申请提供的生物倍增污水脱氮处理系统处理后的污水能够符合即将施行的总氮排放控制标准。结果表明，采用本发明提供的污水脱氮处理系统处理过的污水，其总氮含量在5mg/L或更低，去除率最高超过90％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种生物倍增污水脱氮处理系统和污水脱氮处理方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
采用图1所示结构的污水处理系统对市政污水进行处理，其中溶解氧的浓度为0.2mg/L，污泥浓度为8g/L，水体横向流动的速度为0.1m/s，结果如表1所示，表1为本发明实施例1中市政污水处理前后的指标。
表1本发明实施例1中市政污水处理前后的指标
项目 COD(mg/L) NH3-N(mg/L) TN(mg/L)
进水指标 <350 <35 <50
出水指标 <50 <1 <5
由表1可以看出，采用本申请提供的污水处理系统对市政污水进行处理后，总氮指标满足排放控制标准。
实施例2
采用图1所示结构的污水处理系统对工业园区污水进行处理，控制溶解氧的浓度为0.2mg/L，污泥浓度为8g/L，水体横向流动的速度为0.2m/s，结果如表2所示，表2为本发明实施例2中工业园区污水处理前后的指标。
表2本发明实施例2中工业园区污水处理前后的指标
项目 COD(mg/L) NH3-N(mg/L) TN(mg/L)
进水指标 <350 <50 <100
出水指标 <50 <3 <5
由表2可以看出，采用本申请提供的污水处理系统对工业园区污水进行处理后，总氮指标满足排放控制标准。
实施例3
采用图1所示结构的污水处理系统对丙烯腈污水进行处理，控制溶解氧的浓度为0.2mg/L，污泥浓度为8g/L，水体横向流动的速度为0.2m/s，结果如表3所示，表3为本发明实施例3中丙烯腈污水处理前后的指标。
表3本发明实施例3中丙烯腈污水处理前后的指标
项目 COD(mg/L)(mg/L) NH3-N TN(mg/L)
进水指标 <1500 <50 <300
出水指标 <120 <1 <15
由表3可以看出，采用本申请提供的污水处理系统对丙烯腈污水进行处理后，其总氮指标符合排放控制标准。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种生物倍增污水脱氮处理系统，包括进水区，所述进水区设置有进水口；
与所述进水区连通的第一空气动力区；
与所述第一空气动力区连通的循环环流区；
与所述循环环流区连通的第二空气动力区；
与所述第二空气动力区连通的快速沉淀区，所述快速沉淀区设置有出水口；
与所述快速沉淀区连通的回流缓冲区，所述回流缓冲区与所述循环环流区连通；
所述循环环流区壁上设置有污泥交换管路，所述循环环流区通过所述污泥交换管路与生物倍增池进行污泥交换；
所述进水区和所述第一空气动力区设置在所述循环环流区内。
2.根据权利要求1所述的生物倍增污水脱氮处理系统，其特征在于，所述沉淀区相邻的三个侧壁分别与所述循环环流区、所述回流缓冲区和所述第二空气动力区共壁。
3.根据权利要求1所述的生物倍增污水脱氮处理系统，其特征在于，所述循环环流区为环形沟体、正方形沟体、长方形沟体、圆形沟体或椭圆形沟体。
4.根据权利要求1所述的生物倍增污水脱氮处理系统，其特征在于，所述快速沉淀区底部设置有稳流板；
所述稳流板上设置有气冲洗装置，斜板沉降器和斜管沉降器；
所述气冲洗装置与所述斜板沉降器间隔设置；
所述斜管沉降器设置在所述斜板沉降器上。
5.根据权利要求1所述的生物倍增污水脱氮处理系统，其特征在于，所述循环环流区设置有风机；
所述风机抽取气体对所述循环环流区内污水进行搅拌。
6.根据权利要求1所述的生物倍增污水脱氮处理系统，其特征在于，所述循环环流区内沿长度方向上设置有分隔墙；
所述进水区和所述第一空气动力区设置在所述分隔墙和所述循环环流区外壁之间。
7.一种利用权利要求1所述的生物倍增污水脱氮处理系统进行的污水脱氮处理方法，包括以下步骤：
将待处理的污水由进水区进入污水脱氮处理系统；
再依次经过第一空气动力区处理、循环环流区处理、第二空气动力区处理和快速沉淀区处理，处理后的污水由所述快速沉淀区排出；
所述快速沉淀区的污泥经由回流缓冲区流回所述循环环流区；
所述循环环流区通过污泥交换管路与生物倍增池交换污泥。
8.根据权利要求7所述的污水脱氮处理方法，其特征在于，所述污水脱氮处理系统中的菌胶团粒径在100μm以下。
9.根据权利要求7所述的污水脱氮处理方法，其特征在于，所述污水脱氮处理系统中溶解氧在0.1mg/L～0.3mg/L的区间内离散型波动。
10.根据权利要求7所述的污水脱氮处理方法，其特征在于，所述污水脱氮处理系统中水体横向流动的速度为0.05m/s～0.2m/s。
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