CN106006956A - 一种同步处理高浓度no3--n废水、污泥消化液和城市污水的装置与方法 - Google Patents

一种同步处理高浓度no3--n废水、污泥消化液和城市污水的装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同步处理高浓度NO3 ‑‑N废水、污泥消化液和城市污水的装置与方法。NO3 ‑‑N废水和污泥消化液进入第一短程反硝化反应器，利用消化液中有机物和外碳源将NO3 ‑‑N转化为NO2 ‑‑N，含有NH4 +‑N和NO2 ‑‑N的出水进入厌氧氨氧化反应器进行脱氮，其含有硝酸盐氮的出水与城市污水再进入第二短程反硝化反应器，在生活污水中有机碳源下将NO3 ‑‑N转化为NO2 ‑‑N，再回流到厌氧氨氧化反应器与城市污水中NH4 +‑N同步去除。本发明解决传统方法单独处理高浓度NO3 ‑‑N废水、污泥消化液和城市污水时存在的脱氮效率低、能耗高、污泥产量大等问题，本发明运行费用低、占地面积小、结构简单、易于优化控制。

Description

一种同步处理高浓度NO3--N废水、污泥消化液和城市污水的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的工艺技术，属于污水生物处理技术领域。
背景技术
在工业生产上(如炸药、核工业、化肥、金属洗涤等领域)往往会产生大量的高浓度NO3 --N废水，传统反硝化工艺处理该类废水时需要投加大量的药剂提供有机碳源，大大提高了运行费用，并且产生大量的剩余污泥，进一步增加了处理费用。
近年来，广泛应用于高氨氮废水处理的厌氧氨氧化技术备受关注，它是迄今为止最高效节能的脱氮技术。厌氧氨氧化是指在缺氧条件下能将氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气的过程，其具有无需曝气和投加有机碳源，脱氮负荷高，污泥产量低等诸多优势，成为最有前景的新型污水处理工艺的发展方向之一。另一方面，短程反硝化能将NO3 --N的还原过程进行到以NO2 --N为终产物的过程，为含NO3 --N废水处理提供了新的途径。特别是对于工业上高浓度NO3 --N废水，可将其与含有NH4 +-N的废水混合，通过短程反硝化联合厌氧氨氧化技术进行处理，不仅能够大大减少外碳源的投加，减少污泥的产生。
实际污水处理厂进水中大部分为低NH4 +-N废水，即城市污水，同时还会有少量的高NH4 +-N废水，如污泥消化液。因此，通过短程反硝化联合厌氧氨氧化工艺，可以将高浓度NO3 --N废水与污泥消化液和城市污水同步处理，从而在实现高浓度NO3 --N工业废水脱氮的同时，对污泥消化液和城市污水NH4 +-N和COD进行了去除，大大降低污水处理过程运行费用，而且提高了脱氮效率和污水处理率。
发明内容
本发明提出了一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水方法，具体是将高NO3 --N废水和污泥消化液进入短程反硝化反应器，利用消化液中有机物和一定量的外碳源将NO3 --N转化为NO2 --N，含有NH4 +-N和NO2 --N的出水进入厌氧氨氧化反应器进行去除，其含有硝酸盐氮的出水与城市污水再进入第二短程反硝化反应器，在生活污水中有机碳源下，将NO3 --N转化为NO2 --N，再回流到厌氧氨氧化反应器与生活污水中氨氮同步去除，从而实现同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市生活污水的目的。
发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
1.一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的装置，其特征在于，包括高浓度NO3 --N废水储备箱1，污泥消化液储备箱2，外碳源储备箱3，第一短程反硝化反应器4，第一中间水箱5，厌氧氨氧化反应器6，第二中间水箱7，城市污水储备箱8，第二短程反硝化反应器9和第三中间水箱10；所述第一短程反硝化反应器4设有第一放空管4.1、第一取样口4.2和第一搅拌器4.3；所述厌氧氨氧化反应器6设有第二放空管6.1、第一进水口6.2、第二进水口6.3、第二取样口6.4、回流口6.5、三相分离器6.6、集气袋6.7和出水口6.8；所述第二短程反硝化反应器9设有第三放空管9.1、第三取样口9.2和第二搅拌器9.3；
高浓度NO3 --N废水储备箱1通过第一蠕动泵4.4与第一短程反硝化反应器4相连；污泥消化液储备箱2通过第二蠕动泵4.6与第一短程反硝化反应器4相连；外碳源储备箱3通过第三蠕动泵4.7与第一短程反硝化反应器4相连；第一短程反硝化反应器4通过第一排水阀4.5与第一中间水箱5相连；第一中间水箱5通过第四蠕动泵4.2与厌氧氨氧化反应器6第一进水口6.2相连；第二中间水箱7通过第五蠕动泵6.9与厌氧氨氧化反应器6回流口6.5相连；第二中间水箱7通过第六蠕动泵9.5与第二短程反硝化反应器9相连；城市污水储备箱8通过第七蠕动泵9.6与第二短程反硝化反应器相连9；第二短程反硝化反应器9通过第二排水阀9.4与第三中间水箱10相连；第三中间水箱10通过第八蠕动泵10.1与厌氧氨氧化反应器6第二进水口6.3相连。
2.利用权利要求1所述装置进行一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的方法，其特征在于，包括以下过程：
1)分别接种短程反硝化污泥至第一和第二短程反硝化反应器中，接种厌氧氨氧化颗粒污泥至厌氧氨氧化反应器中，控制第一短程反硝化反应器混合液污泥浓度MLSS为3.0～5.0g/L，厌氧氨氧化反应器混合液污泥浓度MLSS为15.0～30.0g/L，第二短程反硝化反应器混合液污泥浓度MLSS为1.5～3.0g/L；
2)将高浓度NO3 --N废水和污泥消化液进入第一短程反硝化反应器，高浓度NO3 --N废水中NO3 --N质量浓度>500mg/L，开启第三蠕动泵投加外碳源，控制外碳源COD投加量与高NO3 --N废水进水NO3 --N量的质量浓度比为1.0～3.0，缺氧搅拌30～90min后，沉淀10～60min,开启第一排水阀将上清液排入第一中间水箱，排水比为50％～70％；
3)开启第四蠕动泵，将第一中间水箱废水泵入厌氧氨氧化反应器，开启第五蠕动泵，将厌氧氨氧化反应器出水回流到第二中间水箱，控制第五蠕动泵流速与第四蠕动泵流速比为1～5；
4)将第二中间水箱废水与城市污水同时泵入第二短程反硝化反应器，搅拌5～30min后，沉淀10～30min,开启第二排水阀将上清液排入第三中间水箱，第三中间水箱中废水通过第八蠕动泵回流到厌氧氨氧化反应器；
接种的短程反硝化污泥在反硝化过程中NO3 --N转化为NO2 --N的百分比大于80％，接种的厌氧氨氧化颗粒污泥比氮素去除速率大于0.1gN/(h··gVSS)；
控制第一短程反硝化反应器污泥龄在20～50天，控制高浓度NO3 --N废水和污泥消化液投加后第一短程反硝化反应器内NOX --N(NO2 --N+NO3 --N)与NH4 +-N质量浓度比为1.3～2.0；
厌氧氨氧化反应器在运行过程中，其温度为28～35℃；
控制第二短程反硝化反应器污泥龄在30～60天，控制第二中间水箱和城市污水添加后第二短程反硝化反应器内NOX --N(NO2 --N+NO3 --N)与NH4 +-N质量浓度比为1.4～1.8；
城市污水中有机物COD与NH4 +-N质量浓度比为3.0～8.0。
本发明提供的一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的装置与方法，具有以下优势和特点：
1)相比传统完全反硝化技术处理高浓度NO3 --N废水，大大降低了药剂投加费用和污泥处置费用；
2)相比传统硝化/反硝化工艺处理污泥消化液和城市污水，无需好氧过程NH4 +-N的氧化，节省曝气能耗；
3)氮素去除率高，通过调节厌氧氨氧化回流流量，可以不断降低系统出水氮浓度，从而实现深度脱氮，出水无需后续处理即可排放；
4)工艺结构简单、占地面积小、易于优化控制。
附图说明
图1是一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的装置，包括高浓度NO3 --N废水储备箱1，污泥消化液储备箱2，外碳源储备箱3，第一短程反硝化反应器4，第一中间水箱5，厌氧氨氧化反应器6，第二中间水箱7，城市污水储备箱8，第二短程反硝化反应器9和第三中间水箱10；所述第一短程反硝化反应器4设有第一放空管4.1、第一取样口4.2和第一搅拌器4.3；所述厌氧氨氧化反应器6设有第二放空管6.1、第一进水口6.2、第二进水口6.3、第二取样口6.4、回流口6.5、三相分离器6.6、集气袋6.7和出水口6.8；所述第二短程反硝化反应器9设有第三放空管9.1、第三取样口9.2和第二搅拌器9.3；
高浓度NO3 --N废水储备箱1通过第一蠕动泵4.4与第一短程反硝化反应器4相连；污泥消化液储备箱2通过第二蠕动泵4.6与第一短程反硝化反应器4相连；外碳源储备箱3通过第三蠕动泵4.7与第一短程反硝化反应器4相连；第一短程反硝化反应器4通过第一排水阀4.5与第一中间水箱5相连；第一中间水箱5通过第四蠕动泵4.2与厌氧氨氧化反应器6第一进水口6.2相连；第二中间水箱7通过第五蠕动泵6.9与厌氧氨氧化反应器6回流口6.5相连；第二中间水箱7通过第六蠕动泵9.5与第二短程反硝化反应器9相连；城市污水储备箱8通过第七蠕动泵9.6与第二短程反硝化反应器相连9；第二短程反硝化反应器9通过第二排水阀9.4与第三中间水箱10相连；第三中间水箱10通过第八蠕动泵10.1与厌氧氨氧化反应器6第二进水口6.3相连。
本实施例中具体试验用水为：模拟高浓度NO3 --N废水(NO3 --N＝1000mg/L)、模拟污泥消化液(COD＝400mg/L,NH4 +-N＝600mg/L)和实际生活污水(COD＝220～340mg/L,NH4 +-N＝50～70mg/L)。试验外碳源储备箱中有机物为乙酸钠，试验第一短程反硝化SBR反应器有效容积为10L,每周期4h，每天6周期，每周期分别进入高浓度NO3 --N废水3.0L和污泥消化液3.0L，排水比为60％；厌氧氨氧化UASB反应器有效容积为4L，反应温度为30℃；第二短程反硝化SBR反应器有效容积为10L,每周期1h，每天24周期,每周期进入第二中间水箱废水6L和生活污水1L。
具体操作过程如下：
1)分别接种NO3 --N转化为NO2 --N的百分比为85％的短程反硝化污泥和氮素去除速率为0.15gN/(h··gVSS)的厌氧氨氧化颗粒污泥至相应的反应器中，第一短程反硝化反应器混合液污泥浓度MLSS为4.0g/L，厌氧氨氧化反应器混合液污泥浓度MLSS为22.0g/L，第二短程反硝化反应器混合液污泥浓度MLSS为2.0g/L；
2)将3L高NO3 --N废水和3L污泥消化液进入第一短程反硝化反应器，然后开启第三蠕动泵投加7.2g碳源储备液，缺氧搅拌60min后，沉淀30min,开启第一排水阀将上清液排入第一中间水箱，排水体积6L；
3)开启第四蠕动泵，以1.5L/h的流速将第一中间水箱废水泵入厌氧氨氧化反应器，开启第五蠕动泵，将厌氧氨氧化反应器出水以6.0L/h的流速回流到第二中间水箱；
4)将第二中间水箱废水与城市污水同时泵入第二短程反硝化反应器，搅拌8min后，沉淀20min,开启第二排水阀将上清液排入第三中间水箱，然后通过第八蠕动泵以7.0L/h的流速回流到厌氧氨氧化反应器。
连续试验结果表明：
在第一短程反硝化反应器污泥龄为30天，第二短程反硝化反应器污泥龄为50天，稳定运行4个月的结果表明：NO3 --N的去除率大于98.5％，NH4 +-N去除率大于99.1％，系统出水NO3 --N小于15mg/L，NH4 +-N小于5mg/L，总氮浓度小于20mg/L，实现了同步处理高NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的目的。

Claims (2)

1.一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的装置，其特征在于，包括高浓度NO3 --N废水储备箱(1)，污泥消化液储备箱(2)，外碳源储备箱(3)，第一短程反硝化反应器(4)，第一中间水箱(5)，厌氧氨氧化反应器(6)，第二中间水箱(7)，城市污水储备箱(8)，第二短程反硝化反应器(9)和第三中间水箱(10)；所述第一短程反硝化反应器(4)设有第一放空管(4.1)、第一取样口(4.2)和第一搅拌器(4.3)；所述厌氧氨氧化反应器(6)设有第二放空管(6.1)、第一进水口(6.2)、第二进水口(6.3)、第二取样口(6.4)、回流口(6.5)、三相分离器(6.6)、集气袋(6.7)和出水口(6.8)；所述第二短程反硝化反应器(9)设有第三放空管(9.1)、第三取样口(9.2)和第二搅拌器(9.3)；
高浓度NO3 --N废水储备箱(1)通过第一蠕动泵(4.4)与第一短程反硝化反应器(4)相连；污泥消化液储备箱(2)通过第二蠕动泵(4.6)与第一短程反硝化反应器(4)相连；外碳源储备箱(3)通过第三蠕动泵(4.7)与第一短程反硝化反应器(4)相连；第一短程反硝化反应器(4)通过第一排水阀(4.5)与第一中间水箱(5)相连；第一中间水箱(5)通过第四蠕动泵(4.2)与厌氧氨氧化反应器(6)第一进水口(6.2)相连；第二中间水箱(7)通过第五蠕动泵(6.9)与厌氧氨氧化反应器(6)回流口(6.5)相连；第二中间水箱(7)通过第六蠕动泵(9.5)与第二短程反硝化反应器(9)相连；城市污水储备箱(8)通过第七蠕动泵(9.6)与第二短程反硝化反应器相连(9)；第二短程反硝化反应器(9)通过第二排水阀(9.4)与第三中间水箱(10)相连；第三中间水箱(10)通过第八蠕动泵(10.1)与厌氧氨氧化反应器(6)第二进水口(6.3)相连。
2.利用权利要求1所述装置进行一种同步处理高浓度NO3 --N废水、污泥消化液和城市污水的方法，其特征在于，包括以下过程：
1)分别接种短程反硝化污泥至第一和第二短程反硝化反应器中，接种厌氧氨氧化颗粒污泥至厌氧氨氧化反应器中，控制第一短程反硝化反应器混合液污泥浓度MLSS为3.0～5.0g/L，厌氧氨氧化反应器混合液污泥浓度MLSS为15.0～30.0g/L，第二短程反硝化反应器混合液污泥浓度MLSS为1.5～3.0g/L；
2)将高浓度NO3 --N废水和污泥消化液进入第一短程反硝化反应器，高浓度NO3 --N废水中NO3 --N质量浓度>500mg/L，开启第三蠕动泵投加外碳源，控制外碳源COD投加量与高NO3 --N废水进水NO3 --N量的质量浓度比为1.0～3.0，缺氧搅拌30～90min后，沉淀10～60min,开启第一排水阀将上清液排入第一中间水箱，排水比为50％～70％；
3)开启第四蠕动泵，将第一中间水箱废水泵入厌氧氨氧化反应器，开启第五蠕动泵，将厌氧氨氧化反应器出水回流到第二中间水箱，控制第五蠕动泵流速与第四蠕动泵流速比为1～5；
4)将第二中间水箱废水与城市污水同时泵入第二短程反硝化反应器，搅拌5～30min后，沉淀10～30min,开启第二排水阀将上清液排入第三中间水箱，第三中间水箱中废水通过第八蠕动泵回流到厌氧氨氧化反应器；
接种的短程反硝化污泥在反硝化过程中NO3 --N转化为NO2 --N的百分比大于80％，接种的厌氧氨氧化颗粒污泥比氮素去除速率大于0.1gN/(h·gVSS)；
控制第一短程反硝化反应器污泥龄在20～50天，控制高浓度NO3 --N废水和污泥消化液投加后第一短程反硝化反应器内NOX --N与NH4 +-N质量浓度比为1.3～2.0；NOX --N为NO2 --N+NO3 --N；
厌氧氨氧化反应器在运行过程中，其温度为28～35℃；
控制第二短程反硝化反应器污泥龄在30～60天，控制第二中间水箱和城市污水添加后第二短程反硝化反应器内NOX --N与NH4 +-N质量浓度比为1.4～1.8；NOX --N为NO2 --N+NO3 --N；
城市污水中有机物COD与NH4 +-N质量浓度比为3.0～8.0。
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