CN108483822A - 一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，所述装置包括好氧颗粒污泥反应器、固体缓释碳源反硝化反应器、活性炭吸附反应器和时间自动控制系统，所述方法是好氧颗粒污泥反应器中的出水流入固体缓释碳源反硝化反应器，反硝化出水进一步流入活性炭吸附反应器，通过不同反应器的组合式搭建，实现废水高效脱氮除磷的效果。一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置应用于高氨氮废水的脱氮除磷，氨氮去除率达到98%以上，总氮和总磷以及COD的去除率均为95%以上。本发明集成了好氧颗粒污泥、固体缓释碳源反硝化以及活性炭吸附技术的优势，具有显著的市场应用前景。

Description

一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用。
背景技术
好氧颗粒污泥法是一种新型的污水脱氮工艺，与普通活性污泥相比，它具有沉降速度快、不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷、集不同性质的微生物（好氧、兼氧和厌氧微生物）于一体等特点，近年的研究成果表明好氧颗粒污泥能用于处理高浓度有机废水、高含盐度废水等多种工业废水。然而，由于我国城镇或高氨氮工业废水中碳源浓度普遍偏低，致使好氧颗粒污泥反应器中反硝化效率低下，出水硝酸盐超标。
为解决碳源不足的问题，往往需要投加以乙酸钠、甲醇、乙醇等为主的液体碳源，但投加量不当易造成二次污染，运行成本高，并且有一定的毒害等问题。固体缓释碳源反硝化技术既可以缓慢的释放有机碳，满足微生物生命活动的需要，又可以降低有机碳添加过量引起的二次污染的风险，还能为微生物提供附着点，利于微生物的增值。固相反硝化工艺虽然解决了碳源不足的问题，但还不能很好地实现对于磷和一些难降解有机物的去除。吸附法除磷是利用吸附剂提供的较大的比表面积，通过磷在吸附剂表面的附着吸附、离子交换或表面沉淀作用，实现磷从废水中的分离，并进一步通过解吸处理回收磷资源。其中，活性炭是由含碳物质制成的外观黑色、内部孔隙发达、表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳，其性质稳定，耐酸碱，耐热，不溶于水或有机溶剂、容易再生，是一种环境友好型吸附剂。
本发明的目的在于提供一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用。通过好氧颗粒污泥反应器和固体缓释碳源反硝化反应器联用，实现脱氮的效果，可以降低40%反硝化碳源，活性炭将出水中的磷吸附，降低出水总磷的排放。本发明集成了好氧颗粒污泥、固体缓释碳源反硝化和活性炭吸附技术的优势互补，具有明显的技术优势。通过控制好氧颗粒污泥反应器的曝气量、水力停留时间和溶解氧等参数，实现反应器有机物的去除和出水硝酸盐的积累，通过联用固体缓释碳源反应器，将硝酸盐还原为氮气，并进一步将出水通过活性炭吸附去除水中磷及一些难降解有机物。
发明内容
一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于，所述装置包括废水箱（1）、好氧颗粒污泥反应器（2）、固体缓释碳源反硝化反应器（3）、活性炭吸附反应器（4）、和时间自动控制系统（6）；所述好氧颗粒污泥反应器（2）包括进水泵（7）、曝气装置（8）和出水阀（9）；所述固体缓释碳源反硝化反应器（3）包括进水泵（7）、固体缓释碳源（10）、外回流装置（11）和出水阀（9）；所述活性炭吸附反应器（4）包括蠕动泵（12）和活性炭（13）;其中好氧颗粒污泥反应器、固体缓释碳源反硝化反应器通过中间池（5）连接，固体缓释碳源反硝化反应器和活性炭吸附反应器之间通过中间池（16）连接，最终出水经活性炭吸附反应器（4）溢流。
根据所述的一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于所述好氧颗粒污泥反应器高径比为4~8，底部设有曝气装置，实现泥水混合均匀，并提供氧气，反应器排水率为50%。
根据所述的一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于所述固体缓释碳源反硝化反应器设有外回流装置，可促进反应器内部水循环，从而实现活性污泥与固体碳源充分接触，反应器排水率为50%，填充固体缓释碳源材质为人工合成聚丁二酸丁二醇酯，填料体积占反应器有效体积的45~55%。
如权所述的一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于包括如下步骤：
（1）好氧颗粒污泥反应器启动与运行：采用序批式反应器（SBR）接种好氧颗粒污泥，接种活性污泥浓度为3000~4000 mg/L，反应器进水pH为7.5~8.0，COD浓度为600~1200 mg/L，NH4 +-N浓度控制在为200~400 mg/L，溶解氧浓度控制在2~5 mg/L，单周期曝气时间300~400min，控制水力停留时间为12-24 h，可在3-7天内实现出水氨氮去除率达到95%以上。
（2）固体缓释碳源反硝化反应器启动与运行：采用序批式固体缓释碳源反应器实现反硝化，处理水质为好氧颗粒污泥反应器出水，接种活性污泥浓度为2000~4000 mg/L，反应器水力停留时间12-24 h，固体缓释碳源反硝化反应器与好氧颗粒污泥反应器通过中间池连接。反应器设有外回流装置，将反应器底部混合水样提升至反应器顶部，实现反应器内部水循环，使得固体缓释碳源与活性污泥充分混合，经过15~30天的运行，固体缓释碳源成功挂摸。
（3）活性炭吸附反应器的运行：固体缓释碳源反硝化反应器出水进入活性炭吸附反应器，通过活性炭的吸附作用去除水中的磷和难降解有机物。
（4）联用脱氮除磷工艺的稳定运行：好氧颗粒污泥反应器中的出水硝酸盐进入固体缓释碳源反硝化反应器，固体缓释碳源反硝化反应器中的出水再经由活性炭吸附反应器达到除磷的效果，联用工艺稳定运行期间，氨氮去除率达到98%以上，总氮和总磷以及COD的去除率均为95%以上。
附图说明
附图1为本发明的组合式废水高效脱氮除磷处理装置示意图：废水箱（1）、好氧颗粒污泥反应器（2）、固体缓释碳源反硝化反应器（3）、活性炭吸附反应器（4）、中间池（5）、自动控制系统（6）、进水泵（7）、曝气系统（8）、出水阀（9）、固体缓释碳源（10）、反硝化回流系统（11）、蠕动泵（12）、活性炭（13）、出水桶（14）、好氧颗粒污泥（15）、中间池（16）。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
附图1所示的组合式废水高效脱氮除磷处理装置，对高氨氮废水进行处理，联用工艺包好氧颗粒污泥反应器、固体缓释碳源反硝化反应器、活性炭吸附反应器和时间自动控制系统。好氧颗粒污泥反应器（2）内径7 cm，有效高度56 cm，高径比8，反应器设有底部曝气装置，实现泥水混合均匀，同时保持水体溶解氧，水力停留时间为12小时，排水率为50%。固体缓释碳源反硝化反应器设有外回流循环装置能实现泥水充分混合，反应器排水率为50%，水力停留时间为12小时，填充固体缓释碳源材质为人工合成可降解聚合物PBS，投加体积占反应器有效体积的50%。活性炭吸附反应器采用连续流的方式，水力停留时间为12小时，投加活性炭体积占有效体积的80%。
联用反应器的启动：采用序批式反应器（SBR）接种普通好氧颗粒污泥，接种活性污泥浓度为4000 mg/L，进水采用模拟工业废水，碳源采用C6H12O6，NH4Cl为氮源，KH2PO4为磷源，所用人工配水水质如下：反应器进水NH4 +-N浓度为200 mg/L，pH为7.5，COD为600 mg/L，KH2PO4 20mg/L，CaCl2·2H2O 30 mg/L，MgSO4·7 H2O 25 mg/L，FeSO4·7 H2O 20 mg/L。一周期为6 h，其中进水5 min，曝气300 min，沉降时间由和出水5 min，其余为闲置时间。控制反应器水力停留时间12 h，溶解氧浓度控制在3 mg/L，保障氨氮的高效去除，出水氨氮去除率稳定达到98%以上，出水硝酸盐浓度平均为190 mg/L。
固体缓释碳源反应器的搭建，反应器进水为好氧颗粒污泥反应器出水，采用间歇式运行模式，水力停留时间为12小时，排水率为50%，进水5 min，沉降和出水25 min，其余时间为反硝化时间，接种活性污泥浓度为3000 mg/L。反硝化阶段同步进行的是回流系统，通过蠕动泵将反应器底部的液体提升至顶部，使泥水充分混合，挂膜时间大大缩短可以在一周内实现固体缓释碳源的挂摸，由于生物膜的存在，硝酸盐被还原的同时，还可以去除上一阶段未除尽的难降解有机物。搭建活性炭吸附反应器，将固体缓释碳源反应器出水连续通入，通过溢流的方式进行出水，水力停留时间为12小时。
启动和稳定运行过程中，好氧颗粒污泥反应器中的出水硝酸盐进入固体缓释碳源反硝化反应器，继而进入活性炭吸附反应器，三组反应器之间用中间池连接。联用工艺稳定运行期间，氨氮去除率达到98%以上，总氮和总磷以及COD的去除率均为95%以上。

Claims (4)

1.一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于，所述装置包括废水箱（1）、好氧颗粒污泥反应器（2）、固体缓释碳源反硝化反应器（3）、活性炭吸附反应器（4）、和时间自动控制系统（6）；所述好氧颗粒污泥反应器（2）包括进水泵（7）、曝气装置（8）和出水阀（9）；所述固体缓释碳源反硝化反应器（3）包括进水泵（7）、固体缓释碳源（10）、外回流装置（11）和出水阀（9）；所述活性炭吸附反应器（4）包括蠕动泵（12）和活性炭（13）;其中好氧颗粒污泥反应器、固体缓释碳源反硝化反应器通过中间池（5）连接，固体缓释碳源反硝化反应器和活性炭吸附反应器之间通过中间池（16）连接，最终出水经活性炭吸附反应器（4）溢流。
2.根据权利要求1所述的一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于所述好氧颗粒污泥反应器高径比为4~8，底部设有曝气装置，实现泥水混合均匀，并提供氧气，反应器排水率为50%。
3.根据权利要求1所述的一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于所述固体缓释碳源反硝化反应器设有外回流装置，可促进反应器内部水循环，从而实现活性污泥与固体碳源充分接触，反应器排水率为50%，填充固体缓释碳源材质为人工合成聚丁二酸丁二醇酯，填料体积占反应器有效体积的45~55%。
4.如权利要求1所述的一种组合式废水高效脱氮除磷处理装置及应用，其特征在于包括如下步骤：
（1）好氧颗粒污泥反应器启动与运行：采用序批式反应器（SBR）接种好氧颗粒污泥，接种活性污泥浓度为3000~4000 mg/L，反应器进水pH为7.5~8.0，COD浓度为600~1200 mg/L，NH4 +-N浓度控制在为200~400 mg/L，溶解氧浓度控制在2~5 mg/L，单周期曝气时间300~400min，控制水力停留时间为12-24 h，可在3-7天内实现出水氨氮去除率达到95%以上；
（2）固体缓释碳源反硝化反应器启动与运行：采用序批式固体缓释碳源反应器实现反硝化，处理水质为好氧颗粒污泥反应器出水，接种活性污泥浓度为2000~4000 mg/L，反应器水力停留时间12-24 h，固体缓释碳源反硝化反应器与好氧颗粒污泥反应器通过中间池连接；
反应器设有外回流装置，将反应器底部混合水样提升至反应器顶部，实现反应器内部水循环，使得固体缓释碳源与活性污泥充分混合，经过15~30天的运行，固体缓释碳源成功挂摸；
（3）活性炭吸附反应器的运行：固体缓释碳源反硝化反应器出水进入活性炭吸附反应器，通过活性炭的吸附作用去除水中的磷和难降解有机物；
（4）联用脱氮除磷工艺的稳定运行：好氧颗粒污泥反应器中的出水硝酸盐进入固体缓释碳源反硝化反应器，固体缓释碳源反硝化反应器中的出水再经由活性炭吸附反应器达到除磷的效果，联用工艺稳定运行期间，氨氮去除率达到98%以上，总氮和总磷以及COD的去除率均为95%以上。
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