CN106396102B - 一种高效废水处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效废水处理装置及处理方法,属于水处理技术领域。该装置依次由MBBR反应区、固相碳源区、反硝化滤池区及缓冲区一体化构建而成。其中,各反应区呈多级推流式构造,增强了系统的抗冲击负荷能力。装置上设有进水口、出水口和排气口,进水口与MBBR反应区相连;出水口和排气口与缓冲区连通;固相碳源区中依次填充生物质酒糟层和丝瓜络层;反硝化滤池区可对废水进行高效深度处理。本发明把MBBR技术与反硝化滤池技术同时组合在一个反应装置内,利用天然生物质固相碳源,通过控制运行条件对废水进行高效处理,与传统的处理工艺相比,具有脱氮除碳效率高、维护管理方便、能耗低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,具体是涉及一种高效废水处理装置及处理方法。
背景技术
废水中碳和氮的经济、高效去除是废水处理工程中的共性关键问题。移动床生物膜反应器(MBBR)是一种高效的废水生物处理工艺,能有效去除废水中的COD、氨氮等污染物,近年来受到广泛应用。然而,经过MBBR工艺处理后的出水往往含有较高浓度的硝酸盐,难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准中对于总氮的要求,需要对出水的硝酸盐进行深度脱除,因此开发一种基于MBBR的高效废水处理装置及处理方法显得尤为重要。
中国发明专利201110188972.4公开了用于工业废水处理的一体化处理装置,该装置通过把初沉池、水解酸化池和好氧池集为一体,解决了传统处理系统占地面积大的缺点,但是该装置仍无法对废水中的硝酸盐进行深度处理。中国发明专利200510044033.7公开了一种一体化废水处理装置及处理方法,该装置通过将电化学处理和生物处理有机结合,电化学作为前处理,可对生物有害物质以及难降解物质进行去除,提高废水B/C比的同时促进了后序的膜生物处理,但是该装置应用电化学工艺,需要额外增加电能成本,同时由于产生热量,反应难以控制。
因此,本发明针对现有技术中存在的不足,提供了一种高效废水处理装置及处理方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有MBBR工艺出水硝酸盐含量高的现状,提供了一种高效废水处理装置及处理方法。本发明创新地集MBBR技术与反硝化滤池技术为一体进行废水处理,通过添加酒糟及丝瓜络生物固相碳源,有效补充废水中碳源,增强了异养反硝化脱氮处理效果。
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
一种高效废水处理装置,包括MBBR反应区、固相碳源区、反硝化滤池区和缓冲区,所述MBBR反应区中设有导流装置,所述MBBR反应区内部以悬浮形式填充有机生物膜载体,所述MBBR反应区与进水口连通;所述的固相碳源区内部依次填充酒糟层和丝瓜络层,在所述酒糟层与丝瓜络层之间还设有多孔载体承托层;所述反硝化滤池区与所述固相碳源区相连接,所述的反硝化滤池区从上往下依次包括含水层、石英砂填料层、承托层和滤砖;所述缓冲区与所述反硝化滤池区相连接,所述缓冲区外连接排气口及出水口;在所述缓冲区与反硝化滤池区之间设有反冲洗泵,所述反硝化滤池区外连接有曝气泵一,所述MBBR反应区外连接有曝气泵二。
进一步地,在上述方案中,所述导流装置是中间内缩,两头外扩的平滑型类圆柱管道。
进一步地,在上述方案中,所述MBBR反应区中的悬浮载体填充比为40-60%、外径15-35mm,密度为0.94-0.98g/cm3。
进一步地,在上述方案中,所述酒糟层中高粱酒糟占40%-60%、小麦酒糟占20%-30%、外加剂占1-2.5%、余量为玉米酒糟,所述外加剂为草浆纤维。
更进一步地,所述草浆纤维是由芦苇或甘蔗渣制成。
进一步地,在上述方案中,所述丝瓜络层是由丝瓜络切成类圆柱状,高5-10cm、外径3-7cm堆积而成。
更进一步地,所述丝瓜络是经过改性处理的丝瓜络,其改性处理方法为:将成熟的丝瓜果实去皮去核,清洗烘干后,采用质量浓度为1-1.6%的过碳酸钠溶液浸泡1-10h,控制温度为35-40℃,取出反复清洗至pH为7.0;再使用质量浓度为3-3.6%的壳聚糖溶液进行水浴处理,浴比为1∶20~1∶30,水浴处理初始温度为42-45℃,以3℃/min的升温速度升温至80-85℃,保持该温度水浴处理1-1.5h,取出冷却至室温,用水洗涤1-3次后烘干;在其上均匀地喷洒阳离子淀粉和醋酸丁酯的乳化混合液,然后在60-70℃下烘干。所述乳化混合液用量为干态丝瓜络质量的0.2%~3%,所述阳离子淀粉和醋酸丁酯的混合液的制备方法为:将阳离子淀粉、醋酸丁酯和纯水按照1:3:10的重量比混合,再加入0.1-0.3%的乳化油,升温至85-90℃搅拌至完全溶解,即成。
更进一步地,所述阳离子淀粉的取代度为0.28-0.32。
一种高效废水处理装置的废水处理方法,包括以下步骤:
步骤一:污水通过进水泵由进水口进入到MBBR反应区,其内部有机生物膜载体上富集具有好氧菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的好氧微生物,利用生物作用将COD污染物去除以及将氨氮氧化为硝酸盐;
步骤二:调节曝气泵二降低溶解氧浓度,经过MBBR反应区处理后的废水通过导流装置进入固相碳源区,酒糟层作为一种固体生物质缓释碳源,丝瓜络层在提供碳源的同时还能富集异养反硝化菌,在此反应区中,溶解氧进一步降低,废水中C/N比显著提高;
步骤三:经过固相碳源区的废水进入到反硝化滤池区,通过石英砂填料层,其表面生物膜上富集的异养反硝化菌进行脱氮作用;
步骤四:经过反硝化滤池区处理过程,硝酸盐还原成氮气从排气口排出,最终处理后的废水从出水口排出。
采用本发明提供的技术方案,与已有的公知技术相比,具有如下显著效果:
(1)本发明的一种高效废水处理装置及处理方法,通过添加酒糟及丝瓜络生物废料固相碳源,提高了废水C/N比,同时强化了异养反硝化菌的富集,进而增强了脱氮效果,以废治废,经济效益良好。
(2)本发明的一种高效废水处理装置及处理方法,创新地耦合MBBR和反硝化滤池技术,废水COD和TN去除率高,成本降低30%以上。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
图中:1、进水口;2、MBBR反应区;3、导流装置;4、多孔载体承托层;5、固相碳源区;6、酒糟层;7、丝瓜络层;8、反硝化滤池区;9、含水层;10、排气口;11、石英砂填料层;12、承托层;13、滤砖;14、缓冲区;15、出水口;16、反冲洗泵;17、曝气泵一;18、曝气泵二。
具体实施方式
实施例1
本实施例是处理某3000m3/d精细化工废水,废水(厌氧出水)水质:COD:840-950mg/L、NH4 +-N:70-95mg/L、TN:130-165mg/L、pH值:6-8,温度22℃-28℃。
如图1所示的一种高效废水处理装置,包括MBBR反应区2、固相碳源区5、反硝化滤池区8和缓冲区14,所述MBBR反应区2中设有导流装置3,所述导流装置3是中间内缩,两头外扩的平滑型类圆柱管道,所述MBBR反应区2内部以悬浮形式填充有机生物膜载体,填充比为40%、外径15mm,密度为0.94g/cm3,所述MBBR反应区2与进水口1连通;所述的固相碳源区5内部依次填充酒糟层6和丝瓜络层7,在所述酒糟层6与丝瓜络层7之间还设有多孔载体承托层4;所述反硝化滤池区8与所述固相碳源区5相连接,所述的反硝化滤池区8从上往下依次包括含水层9、石英砂填料层11、承托层12和滤砖13;所述缓冲区14与所述反硝化滤池区8相连接,所述缓冲区14外连接排气口10及出水口15;在所述缓冲区14与反硝化滤池区8之间设有反冲洗泵16,所述反硝化滤池区8外连接有曝气泵一17,所述MBBR反应区2外连接有曝气泵二18。
其中,所述酒糟层6中高粱酒糟占40%、小麦酒糟占20%、外加剂占1%、余量为玉米酒糟,所述外加剂为草浆纤维,是由芦苇制成。所述丝瓜络层7是由丝瓜络切成类圆柱状,高5cm、外径3cm堆积而成。所述丝瓜络是经过改性处理的丝瓜络,其改性处理方法为:将成熟的丝瓜果实去皮去核,清洗烘干后,采用质量浓度为1%的过碳酸钠溶液浸泡1h,控制温度为35℃,取出反复清洗至pH为7.0;再使用质量浓度为3%的壳聚糖溶液进行水浴处理,浴比为1∶20,水浴处理初始温度为42℃,以3℃/min的升温速度升温至80℃,保持该温度水浴处理1h,取出冷却至室温,用水洗涤1次后烘干;在其上均匀地喷洒阳离子淀粉和醋酸丁酯的乳化混合液,然后在60℃下烘干。所述乳化混合液用量为干态丝瓜络质量的0.2%,所述阳离子淀粉和醋酸丁酯的混合液的制备方法为:将阳离子淀粉、醋酸丁酯和纯水按照1:3:10的重量比混合,再加入0.1%的乳化油,升温至85℃搅拌至完全溶解,即成。所述阳离子淀粉的取代度为0.28。
一种高效废水处理装置的废水处理方法,包括以下步骤:
步骤一:污水通过进水泵由进水口1进入到MBBR反应区2,其内部有机生物膜载体上富集具有好氧菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌等好氧微生物,利用生物作用将COD等污染物去除以及将氨氮氧化为硝酸盐;
步骤二:调节曝气泵二18降低溶解氧浓度,经过MBBR反应区2处理后的废水通过导流装置3进入固相碳源区5,酒糟层6作为一种固体生物质缓释碳源,丝瓜络层7在提供碳源的同时还能富集异养反硝化菌,在此反应区中,溶解氧进一步降低,废水中C/N比显著提高;
步骤三:经过固相碳源区5的废水进入到反硝化滤池区8,通过石英砂填料层11,其表面生物膜上富集的异养反硝化菌进行脱氮作用;
步骤四:经过反硝化滤池区8处理过程,硝酸盐还原成氮气从排气口10排出,最终处理后的废水从出水口15排出。
该一体化装置经210天连续运行,出水COD浓度22-36mg/L,TN浓度8.5-11.2mg/L,稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,成本降低46%。
实施例2
本实施例是处理某2600m3/d化工园区综合废水,废水(厌氧出水)水质:COD:980-1230mg/L、NH4 +-N:114-135mg/L、TN:262-285mg/L、pH值:7-9,温度19℃-26℃。
如图1所示的一种高效废水处理装置,包括MBBR反应区2、固相碳源区5、反硝化滤池区8和缓冲区14,所述MBBR反应区2中设有导流装置3,所述导流装置3是中间内缩,两头外扩的平滑型类圆柱管道,所述MBBR反应区2内部以悬浮形式填充有机生物膜载体,填充比为50%、外径25mm,密度为0.96g/cm3,所述MBBR反应区2与进水口1连通;所述的固相碳源区5内部依次填充酒糟层6和丝瓜络层7,在所述酒糟层6与丝瓜络层7之间还设有多孔载体承托层4;所述反硝化滤池区8与所述固相碳源区5相连接,所述的反硝化滤池区8从上往下依次包括含水层9、石英砂填料层11、承托层12和滤砖13;所述缓冲区14与所述反硝化滤池区8相连接,所述缓冲区14外连接排气口10及出水口15;在所述缓冲区14与反硝化滤池区8之间设有反冲洗泵16,所述反硝化滤池区8外连接有曝气泵一17,所述MBBR反应区2外连接有曝气泵二18。
其中,所述酒糟层6中高粱酒糟占50%、小麦酒糟占25%、外加剂占1.75%、余量为玉米酒糟,所述外加剂为草浆纤维,是由甘蔗渣制成。所述丝瓜络层7是由丝瓜络切成类圆柱状,高7.5cm、外径5cm堆积而成。所述丝瓜络是经过改性处理的丝瓜络,其改性处理方法为:将成熟的丝瓜果实去皮去核,清洗烘干后,采用质量浓度为1.3%的过碳酸钠溶液浸泡5.5h,控制温度为37.5℃,取出反复清洗至pH为7.0;再使用质量浓度为3.3%的壳聚糖溶液进行水浴处理,浴比为1∶25,水浴处理初始温度为43.5℃,以3℃/min的升温速度升温至82.5℃,保持该温度水浴处理1.25h,取出冷却至室温,用水洗涤2次后烘干;在其上均匀地喷洒阳离子淀粉和醋酸丁酯的乳化混合液,然后在65℃下烘干。所述乳化混合液用量为干态丝瓜络质量的0.25%,所述阳离子淀粉和醋酸丁酯的混合液的制备方法为:将阳离子淀粉、醋酸丁酯和纯水按照1:3:10的重量比混合,再加入0.2%的乳化油,升温至87.5℃搅拌至完全溶解,即成。所述阳离子淀粉的取代度为0.3。
一种高效废水处理装置的废水处理方法,包括以下步骤:
步骤一:污水通过进水泵由进水口1进入到MBBR反应区2,其内部有机生物膜载体上富集具有好氧菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的好氧微生物,利用生物作用将COD污染物去除以及将氨氮氧化为硝酸盐;
步骤二:调节曝气泵二18降低溶解氧浓度,经过MBBR反应区2处理后的废水通过导流装置3进入固相碳源区5,酒糟层6作为一种固体生物质缓释碳源,丝瓜络层7在提供碳源的同时还能富集异养反硝化菌,在此反应区中,溶解氧进一步降低,废水中C/N比显著提高;
步骤三:经过固相碳源区5的废水进入到反硝化滤池区8,通过石英砂填料层11,其表面生物膜上富集的异养反硝化菌进行脱氮作用;
步骤四:经过反硝化滤池区8处理过程,硝酸盐还原成氮气从排气口10排出,最终处理后的废水从出水口15排出。
该一体化装置经300天连续运行,出水COD浓度32-40mg/L,TN浓度7.8-9.5mg/L,稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,成本降低40%。
实施例3
本实施例是处理某1200m3/d制药废水,废水(厌氧出水)水质:COD:1010-1270mg/L、NH4 +-N:96-112mg/L、TN:185-243mg/L、pH值:6~8,温度20℃~27℃。
如图1所示的一种高效废水处理装置,包括MBBR反应区2、固相碳源区5、反硝化滤池区8和缓冲区14,所述MBBR反应区2中设有导流装置3,所述导流装置3是中间内缩,两头外扩的平滑型类圆柱管道,所述MBBR反应区2内部以悬浮形式填充有机生物膜载体,填充比为60%、外径35mm,密度为0.98g/cm3,所述MBBR反应区2与进水口1连通;所述的固相碳源区5内部依次填充酒糟层6和丝瓜络层7,在所述酒糟层6与丝瓜络层7之间还设有多孔载体承托层4;所述反硝化滤池区8与所述固相碳源区5相连接,所述的反硝化滤池区8从上往下依次包括含水层9、石英砂填料层11、承托层12和滤砖13;所述缓冲区14与所述反硝化滤池区8相连接,所述缓冲区14外连接排气口10及出水口15;在所述缓冲区14与反硝化滤池区8之间设有反冲洗泵16,所述反硝化滤池区8外连接有曝气泵一17,所述MBBR反应区2外连接有曝气泵二18。
其中,所述酒糟层6中高粱酒糟占60%、小麦酒糟占30%、外加剂占2.5%、余量为玉米酒糟,所述外加剂为草浆纤维,是由甘蔗渣制成。所述丝瓜络层7是由丝瓜络切成类圆柱状,高10cm、外径7cm堆积而成。所述丝瓜络是经过改性处理的丝瓜络,其改性处理方法为:将成熟的丝瓜果实去皮去核,清洗烘干后,采用质量浓度为1.6%的过碳酸钠溶液浸泡10h,控制温度为40℃,取出反复清洗至pH为7.0;再使用质量浓度为3.6%的壳聚糖溶液进行水浴处理,浴比为1∶30,水浴处理初始温度为45℃,以3℃/min的升温速度升温至85℃,保持该温度水浴处理1-1.5h,取出冷却至室温,用水洗涤3次后烘干;在其上均匀地喷洒阳离子淀粉和醋酸丁酯的乳化混合液,然后在70℃下烘干,所述乳化混合液用量为干态丝瓜络质量的3%,所述阳离子淀粉和醋酸丁酯的混合液的制备方法为:将阳离子淀粉、醋酸丁酯和纯水按照1:3:10的重量比混合,再加入0.3%的乳化油,升温至90℃搅拌至完全溶解,即成。所述阳离子淀粉的取代度为0.32。
一种高效废水处理装置的废水处理方法,包括以下步骤:
步骤一:污水通过进水泵由进水口1进入到MBBR反应区2,其内部有机生物膜载体上富集具有好氧菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的好氧微生物,利用生物作用将COD污染物去除以及将氨氮氧化为硝酸盐;
步骤二:调节曝气泵二18降低溶解氧浓度,经过MBBR反应区2处理后的废水通过导流装置3进入固相碳源区5,酒糟层6作为一种固体生物质缓释碳源,丝瓜络层7在提供碳源的同时还能富集异养反硝化菌,在此反应区中,溶解氧进一步降低,废水中C/N比显著提高;
步骤三:经过固相碳源区5的废水进入到反硝化滤池区8,通过石英砂填料层11,其表面生物膜上富集的异养反硝化菌进行脱氮作用;
步骤四:经过反硝化滤池区8处理过程,硝酸盐还原成氮气从排气口10排出,最终处理后的废水从出水口15排出。
该一体化装置经286天连续运行,出水COD浓度25-34mg/L,TN浓度8.6-10.7mg/L,稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,成本降低34%。
值得说明的是,对于本领域技术人员来说,在本发明构思及具体实施例启示下,能够从本发明公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形,本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法,或现有技术中常用公知技术的替代,以及特征间的相互不同组合等等的非实质性改动,同样可以被应用,都能实现本发明描述的功能和效果,不再一一举例展开细说,均属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种高效废水处理装置,包括MBBR反应区(2)、固相碳源区(5)、反硝化滤池区(8)和缓冲区(14),其特征在于:所述MBBR反应区(2)中设有导流装置(3),所述MBBR反应区(2)内部以悬浮形式填充有机生物膜载体,所述MBBR反应区(2)与进水口(1)连通;所述的固相碳源区(5)内部依次填充酒糟层(6)和丝瓜络层(7),在所述酒糟层(6)与丝瓜络层(7)之间还设有多孔载体承托层(4);所述反硝化滤池区(8)与所述固相碳源区(5)相连接,所述的反硝化滤池区(8)从上往下依次包括含水层(9)、石英砂填料层(11)、承托层(12)和滤砖(13);所述缓冲区(14)与所述反硝化滤池区(8)相连接,所述缓冲区(14)外连接排气口(10)及出水口(15);在所述缓冲区(14)与反硝化滤池区(8)之间设有反冲洗泵(16),所述反硝化滤池区(8)外连接有曝气泵一(17),所述MBBR反应区(2)外连接有曝气泵二(18)。
2.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置,其特征在于:所述导流装置(3)是中间内缩,两头外扩的平滑型类圆柱管道。
3.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置,其特征在于:所述MBBR反应区(2)中的悬浮载体填充比为40-60%、外径15-35mm,密度为0.94-0.98g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置,其特征在于:所述酒糟层(6)中高粱酒糟占40%-60%、小麦酒糟占20%-30%、外加剂占1-2.5%、余量为玉米酒糟,所述外加剂为草浆纤维。
5.根据权利要求4所述的一种高效废水处理装置,其特征在于:所述草浆纤维是由芦苇或甘蔗渣制成。
6.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置,其特征在于:所述丝瓜络层(7)是由丝瓜络切成类圆柱状,高5-10cm、外径3-7cm堆积而成。
7.根据权利要求6所述的一种高效废水处理装置,其特征在于:所述丝瓜络是经过改性处理的丝瓜络,其改性处理方法为:将成熟的丝瓜果实去皮去核,清洗烘干后,采用质量浓度为1-1.6%的过碳酸钠溶液浸泡1-10h,控制温度为35-40℃,取出反复清洗至pH为7.0;再使用质量浓度为3-3.6%的壳聚糖溶液进行水浴处理,浴比为1∶20~1∶30,水浴处理初始温度为42-45℃,以3℃/min 的升温速度升温至80-85℃,保持该温度水浴处理1-1.5h,取出冷却至室温,用水洗涤1-3次后烘干;在其上均匀地喷洒阳离子淀粉和醋酸丁酯的乳化混合液,然后在60-70℃下烘干。
8.根据权利要求7所述的一种高效废水处理装置,其特征在于:所述阳离子淀粉的取代度为0.28-0.32。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种高效废水处理装置的处理方法,包括以下步骤:
步骤一:污水通过进水泵由进水口(1)进入到MBBR反应区(2),其内部有机生物膜载体上富集具有好氧菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的好氧微生物,利用生物作用将COD污染物去除以及将氨氮氧化为硝酸盐;
步骤二:调节曝气泵二(18)降低溶解氧浓度,经过MBBR反应区(2)处理后的废水通过导流装置(3)进入固相碳源区(5),酒糟层(6)作为一种固体生物质缓释碳源,丝瓜络层(7)在提供碳源的同时还能富集异养反硝化菌,在此反应区中,溶解氧进一步降低,废水中C/N比显著提高;
步骤三:经过固相碳源区(5)的废水进入到反硝化滤池区(8),通过石英砂填料层(11),其表面生物膜上富集的异养反硝化菌进行脱氮作用;
步骤四:经过反硝化滤池区(8)处理过程,硝酸盐还原成氮气从排气口(10)排出,最终处理后的废水从出水口(15)排出。
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