CN108128895B - 一种生物脱氮一体化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种生物脱氮一体化处理工艺。一体化处理工艺主要由生物脱氮一体化装置、保温系统、进水系统、曝气系统、搅拌器、污泥回流系统组成;一体化处理工艺包括以下步骤:①进水系统将含高氨氮废水从内腔Ⅰ和内腔Ⅱ中间的中心位置泵入,混合液经过上层内循环后从内腔Ⅱ的外侧四周流入下层,处理后再由内腔Ⅱ的内部的出水立管流入沉淀区,最后从出水管排出;②曝气系统将进气分成两条支路,分别从内筒外侧立管引入靠近进水口的正下方位置和内腔Ⅱ的上圆柱面的内部中心位置;③锥形底部的沉淀污泥通过污泥回流系统回流至内腔Ⅱ的顶部中心位置。本发明具有工艺流程短、分区明确、易于控制、环境友好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物脱氮一体化工艺,属于污废水处理领域。
背景技术
随着社会的不断发展和人们生活水平的不断提高,水环境日益恶化,水中的氮含量不断增加造成水质严重恶化。近几十年的发展使得农村、城市的地面水、地下水都存在氮素污染。
氨态氮是水相环境中氮的主要存在形态。当含氨废水排入江河湖泊,尤其是水资源不十分充足的小河、鱼塘中时,可引起受纳水体亏氧,滋生有害水生物,导致鱼类中毒。城市生活废水、各种饲养场的排放水、化粪池浸滤液,其氨氮含量在100~500mg/L之间。随着有色金属湿法冶金的发展,这些生产厂常排放出高浓度的含氨或铵废水,其氨氮含量在10g/L 以上,有的甚至高达100g/L左右。高氨氮废水的肆意排放所致的湖泊“水华”及近海“赤潮”,频频发生,危及农业、渔业、旅游业等诸多行业,并对饮水卫生和食品安全构成严重威胁。由此可见,废水氮素污染的控制迫在眉睫,刻不容缓。
在废水脱氮中,生物脱氮是最为经济有效的处理技术,因为这种方法成本低,操作简单,无二次污染。目前,主要的生物脱氮工艺有传统的硝化-反硝化工艺,新型生物脱氮工艺,如半硝化-反硝化、厌氧氨氧化等。
硝化—反硝化法的代表工艺主要有A/O工艺,A/O工艺对城市污水中的有机物、氨氮等物质均有较高的去除效果;抗负荷冲击能力强,无外加碳源;具有投资省、操作费用和运行费用均较低等优点。然而,在硝化池出水中含有一定浓度的硝酸盐,如果沉淀池运行不当,会发生反硝化反应,使污泥上浮,影响出水效果;且若要提高脱氮效率,必须加大内循环比,这不仅会增加运行费用,还会增加反硝化池的溶解氧浓度,影响反硝化效果。因此,A/O工艺的脱氮率很难达到90%。
新型生物脱氮工艺的装置形式主要有UASB、CSTR等。但UASB、CSTR反应器内分区不明显,颗粒污泥浓度难以维持,污泥颗粒化效果不好,水中溶解氧的含量很难控制,不利于AOB、NOB、反硝化菌与Anammox菌等脱氮微生物同时高效作用,且能耗较大,过程难以控制,脱氮效果难以维持。
本发明具有装置内部上下分区、两点曝气等特点,分别在内腔Ⅰ、内腔Ⅱ里面曝气,控制不同的溶解氧浓度,能够维持好的反应运行条件;另外,本发明的污泥回流系统可以维持装置内较高的污泥浓度,污泥颗粒化程度高、一体化程度高、运行操作简便。本生物脱氮一体化工艺具有工艺流程短、分区明显、系统操作简便、占地面积小、运行费用低、环境友好等优点。
发明内容
本发明要解决的问题就在于:针对现有技术工艺流程长、曝气量大、需要外加碳源、污泥产量较高、颗粒污泥浓度难以维持、过程难控制等问题,本发明提供一种生物脱氮一体化工艺。
为解决上述技术问题,本发明提出的解决方案为:一种生物脱氮一体化处理工艺,其特征在于该工艺主要由生物脱氮一体化装置、保温系统、进水系统、曝气系统、搅拌器、污泥回流系统组成;所述生物脱氮一体化装置包括锥形底部、外筒、内筒、内腔Ⅰ、内腔Ⅱ、顶盖;所述内筒由上法兰、圆柱面和底盘构成;所述圆柱面外侧四周均匀分布8根立管;所述立管分别穿过并伸进圆柱面内部;所述圆柱面的下部对称设置两根出水立管;所述出水立管伸至内腔Ⅱ的下圆柱面以里位置,并直角延伸至内腔Ⅱ的中部;所述内筒的内部上下分层;所述内腔Ⅰ和内腔Ⅱ为中心对称结构,且分别位于内筒的上层和下层;所述内腔Ⅰ从上至下依次由侧壁开孔的中空圆筒、中空平台和圆锥台面构成;所述中空圆筒上端密闭,下端嵌于中空平台内;所述圆锥台面的上端和下端内径分别为中空圆筒的1.5~2倍和2~4倍;所述内腔Ⅱ从上至下依次由内腔法兰、侧壁开孔的上圆柱面、中空的倒圆锥台面、下圆柱面构成;所述上圆柱面的内径与中空圆筒相同;所述倒圆锥台面的上端直径与上圆柱面相同,下端直径与下圆柱面相同;所述下圆柱面的内径为上圆柱面的3~6倍;所述生物脱氮一体化处理工艺包括以下步骤:①进水系统将含高氨氮废水从外筒进水口由内筒外侧立管进入内腔Ⅰ和内腔Ⅱ中间的中心位置泵入,混合后的混合液经过上层内循环后从内腔Ⅱ的外侧四周流入下层,处理后再由内腔Ⅱ的内部的出水立管进水口流入内筒外壁与外筒内壁之间的沉淀区,最后从外筒上端出水管排出;②曝气系统将进气分成两条支路,分别从内筒外侧立管引入靠近进水口的正下方位置和内腔Ⅱ的上圆柱面的内部中心位置;③锥形底部的沉淀污泥通过污泥回流系统回流至内腔Ⅱ的顶部中心位置。
所述的生物脱氮一体化装置运行时维持温度为20~40℃,HRT为1~6小时,MLVSS为1~10g/L,容积负荷为0.5~10kgN/m3/d,控制内腔Ⅰ的内部的DO值为0.1~0.5mg/L,内腔Ⅱ的内部的DO值小于0.1mg/L。
所述曝气系统采用两点曝气,分别在进水管的正下方位置和内腔Ⅱ的上圆柱面内部中心位置实施曝气,且控制曝气量之比为3~10:1,以内腔Ⅰ为中心,由下往上形成内部快循环,上升流速为0.02~0.2m/s;以内腔Ⅱ为中心,由下往上形成内部慢循环,上升流速为0.5~5m/h。
所述搅拌系统桨片位于内筒的底部和内腔Ⅱ的下圆柱面内部中间位置,且维持桨片长度分别为内筒内径的1/4~1/3和内腔Ⅱ的下圆柱面内径的1/4~3/8;所述桨片在运行时维持搅拌速度为50~500rad/min。
所述污泥回流系统的污泥回流比控制为0.3~1.0。
与现有工艺相比本发明的优点就在于:本发明针对上述问题开发了一种生物脱氮一体化工艺,具有分区、两点曝气等特点,分别在内腔Ⅰ、内腔Ⅱ里面曝气,控制不同的溶解氧浓度,能够维持好的反应运行条件;另外,本工艺的污泥回流系统可以维持装置内较高的污泥浓度,污泥颗粒化程度高、一体化程度高、运行操作简便。
综上,本发明实现了脱氮装置内分层内循环、优化流场、分区控制溶解氧和脱氮微生物种类及污泥浓度,有利于优化多种脱氮功能微生物空间分布和大量蓄积、充分发挥其活性,进而获得较好的脱氮效果,因此具有工艺流程短、分区明确、易于控制、占地面积小、运行费用低、环境友好等优点。
附图说明
图1是一种生物脱氮一体化工艺流程示意图。
图例说明
(1-1)进水管 (1-2)出水管
(1-3)出水立管 (1-4)锥形底部
(1-5)内腔Ⅰ (1-6)内腔Ⅱ
(2)保温系统
(2-1)保温层 (2-2)恒温槽
(3)进水系统
(3-1)基质桶 (3-2)进水泵
(4)曝气系统
(4-1)进气泵 (4-2)流量计
(4-3)曝气管(1) (4-4)曝气管(2)
(5-1)电机 (5-2)搅拌桨
(6-1)回流泵 (6-2)回流管
具体实施方式
如图所示,生物脱氮一体化工艺主要由生物脱氮一体化装置、保温系统、进水系统、曝气系统、搅拌器、污泥回流系统组成;所述生物脱氮一体化装置结构尺寸如下:
生物脱氮一体化装置包括锥形底部、外筒、内筒、内腔Ⅰ、内腔Ⅱ、顶盖,其外部结构从上至下依次为顶盖、内筒、外筒、锥形底部。内筒外径160mm,高334mm,外筒内径 220mm,高320mm;内筒的内部上下分层。锥形底部由下端出口(直径6mmm,长20mm)、锥体(直径220mm,高50mm)和法兰(直径310mm)构成。
外筒由上法兰Ⅰ(直径310mm)、圆柱面Ⅰ(直径220mm,高320mm)和下法兰(直径310mm)构成;圆柱面Ⅰ外侧距上法兰Ⅰ60mm处设置出水管。内筒由上法兰Ⅱ(直径310 mm)、圆柱面Ⅱ(直径160mm,高334mm)和底盘(直径160mm)构成;圆柱面Ⅱ外侧四周均匀分布8根立管(直径10mm);立管分别穿过并伸进圆柱面Ⅱ内部;圆柱面的下部(距底盘16mm)对称设置两根出水立管;出水立管伸至内腔Ⅱ的下圆柱面以里位置,并直角延伸至内腔Ⅱ的中部;圆柱面Ⅰ的内壁四周均匀布置两层支座(离底盘106mm、130mm)。
内腔Ⅰ和内腔Ⅱ为中心对称结构,且分别位于内筒的上层和下层;内腔Ⅰ从上至下依次由侧壁开孔的中空圆筒(直径48mm,高30mm)、中空平台(直径80mm)和圆锥台面 (上直径80mm,下直径100mm,高24mm)构成;中空圆筒上端密闭,下端嵌于中空平台内;中空平台四周布置法兰接口螺孔;内腔Ⅱ从上至下依次由内腔法兰(直径80mm)、侧壁开孔的上圆柱面(直径48mm,高30mm)、中空的倒圆锥台面(上直径80mm,下直径 128mm,高30mm)、下圆柱面(直径128mm,高80mm)构成;下圆柱面的外侧面均布固定支架(长15mm);固定支架的外端嵌于支座(长10mm)内。内腔Ⅰ通过连接杆固定于内腔Ⅱ的上方;所述连接杆两端分别穿过中空平台和内腔法兰。
顶盖由法兰盖板(直径310mm)、电机、传动轴、两个桨片构成;电机安装于顶盖的上方;传动轴从上至下依次穿过法兰盖板、内腔Ⅰ和内腔Ⅱ的中心,伸至内筒的底部;桨片固定在传动轴上,可以分别位于内筒的底部、下圆柱面的内部。
所述工艺运行过程如下:
①控制生物脱氮一体化装置运行时维持温度为35℃,HRT为6小时,MLVSS为5g/L,容积负荷为0.8kgN/m3/d,控制内腔Ⅰ的内部的DO值为0.15mg/L,内腔Ⅱ的内部的DO值小于0.05mg/L;
②进水系统将含氨氮即总氮(200mg/L)废水从外筒进水口由内筒外侧立管进入内腔Ⅰ和内腔Ⅱ中间的中心位置泵入,混合后的混合液经过上层内循环后从内腔Ⅱ的外侧四周流入下层,处理后再由内腔Ⅱ的内部的出水立管进水口流入内筒外壁与外筒内壁之间的沉淀区,最后从外筒上端出水管排出;
③曝气系统将进气分成两条支路,分别从内筒外侧立管引入靠近进水口的正下方位置和内腔Ⅱ的上圆柱面的内部中心位置;
④锥形底部的沉淀污泥通过污泥回流系统回流至内腔Ⅱ的顶部中心位置。
用碳酸氢铵配制模拟废水,采用活性污泥、消化污泥和Anammox污泥按1:2:3配制的混合污泥接种,如①设置运行工况,每两天取一次水样,测定水中氨氮、亚硝氮和硝氮含量,连续运行2个月后出水总氮去除率达80%以上。
Claims (4)
1.一种生物脱氮一体化处理工艺,其特征在于由生物脱氮一体化装置、保温系统、进水系统、曝气系统、搅拌器、污泥回流系统组成;所述生物脱氮一体化装置包括锥形底部、外筒、内筒、内腔Ⅰ、内腔Ⅱ、顶盖;所述内筒由上法兰、圆柱面和底盘构成;所述圆柱面外侧四周均匀分布8根立管;所述立管分别穿过并伸进圆柱面内部;所述圆柱面的下部对称设置两根出水立管;所述出水立管伸至内腔Ⅱ的下圆柱面以里位置,并直角延伸至内腔Ⅱ的中部;所述内筒的内部上下分层;所述内腔Ⅰ和内腔Ⅱ为中心对称结构,且分别位于内筒的上层和下层;所述内腔Ⅰ从上至下依次由侧壁开孔的中空圆筒、中空平台和圆锥台面构成;所述中空圆筒上端密闭,下端嵌于中空平台内;所述圆锥台面的上端和下端内径分别为中空圆筒的1.5~2倍和2~4倍;所述内腔Ⅱ从上至下依次由内腔法兰、侧壁开孔的上圆柱面、中空的倒圆锥台面、下圆柱面构成;所述上圆柱面的内径与中空圆筒相同;所述倒圆锥台面的上端直径与上圆柱面相同,下端直径与下圆柱面相同;所述下圆柱面的内径为上圆柱面的3~6倍;所述生物脱氮一体化处理工艺包括以下步骤:①进水系统将含高氨氮废水从外筒进水口由内筒外侧立管进入内腔Ⅰ和内腔Ⅱ中间的中心位置泵入,混合液先以0.02~0.20m/s的上升流速经过上层内循环后从内腔Ⅱ的外侧四周以0.5~5.0m/h的流速流入下层,处理后再由内腔Ⅱ的内部的出水立管进水口流入内筒外壁与外筒内壁之间的沉淀区,最后从外筒上端出水管排出;②曝气系统将进气分成两条支路,分别从内筒外侧立管引入靠近进水口的正下方位置和内腔Ⅱ的上圆柱面的内部中心位置;③锥形底部的沉淀污泥通过污泥回流系统回流至内腔Ⅱ的顶部中心位置,回流比控制为0.3~1.0。
2.根据权利要求1所述的一种生物脱氮一体化处理工艺,其特征在于:所述的生物脱氮一体化装置运行时维持温度为20~40℃,HRT为1~6小时,MLVSS为1~10g/L,容积负荷为0.5~10kg N/m3/d,分区控制溶解氧浓度,控制内腔Ⅰ的内部的DO值为0.1~0.5mg/L,内腔Ⅱ的内部的DO值小于0.1mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种生物脱氮一体化处理工艺,其特征在于:所述曝气系统采用两点曝气,分别在进水管的正下方位置和内腔Ⅱ的上圆柱面内部中心位置实施曝气,且控制曝气量之比为3~10:1。
4.根据权利要求1所述的一种生物脱氮一体化处理工艺,其特征在于:所述生物脱氮一体化装置中的污泥由活性污泥、消化污泥和Anammox污泥按1:2:3配制接种。
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