CN108609800B - 一种低cod废水的处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种低COD废水的处理装置及工艺。本发明提供一种低COD废水的处理装置，包括左右设置的预处理装置和主反应装置；预处理装置的顶端设置有光照装置，所述预处理装置的下方设置有曝气管一；所述主反应装置较佳地为兼氧膜生物反应器；所述兼氧膜生物反应器上方设置气体收集装置；所述气体收集装置连接风机一进风口；所述风机一出风口通过输送管连接曝气管一。本发明还提供一种低COD废水的处理工艺，包括预处理自养固碳、兼氧膜生物反应器工艺，最后通过膜组件上的集水装置进行出水排水。经处理的出水指标为：COD＜50mg/L，TN＜15mg/L，TP＜0.5mg/L。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种低COD废水的处理装置及工艺。
背景技术
污水生物处理对进水水质有一定的要求，首先进水需具有较好的可生化性。低COD废水由于水中碳氮磷的比例满足不了微生物代谢需求，因此在一些污水处理厂需人工投加碳源，以保证脱氮除磷效率。投加碳源保证污水处理工艺可以正常运行，但是需要专业技术人员管理维护，并增加了运行成本，污水处理效率低。
另外，污水处理过程中产生的废气中含有二氧化碳、氮气和少量硫化氢、氨气，其中硫化氢为有毒气体，且带恶臭，严重影响周边环境和涉及人员安全。
发明内容
本发明提供一种低COD废水的处理装置及工艺，本发明通过将自养异养混合区产生的废气收集至预处理装置，一方面，为自养菌提供二氧化碳为碳源，提高污水中有机物浓度；另一方面，将废气中的硫化氢、氨气作为预处理装置微生物的代谢基质，减少大气污染。污水处理系统运行过程中不需要外加碳源低碳环保，设备自动化程度高，对难处理的低COD、高氨氮、总氮、总磷废水处理效果好，符合当今社会大力发展的污水分散式处理模式，经济效果好。
本发明的目的之一是提供一种低COD废水的处理装置，包括左右设置的预处理装置和主反应装置；所述预处理装置和主反应装置之间通过隔板隔开，所述隔板上具有溢流缺口；
所述预处理装置的顶端设置有光照装置，所述预处理装置的下方设置有曝气管一；
所述主反应装置上方设置有气体收集装置；所述气体收集装置连接风机一进风口；所述风机一出风口通过输送管连接曝气管一。
在本发明的实施方式中，所述主反应装置可以为传统的A2O处理装置或者兼氧膜生物反应器，也可以为其它需要外加碳源的污水处理工艺，如氧化沟工艺。
一般A2O处理装置包括厌氧区、缺氧区和好氧区。污水与回流污泥先进入厌氧池完全混合，经一定时间(1～2h)的厌氧分解，去除部分BOD，使部分含氮化合物转化成N2(反硝化作用)而释放，回流污泥中的聚磷微生物(聚磷菌等)释放出磷，满足细菌对磷的需求。
然后污水流入缺氧池，池中的反硝化细菌以污水中未分解的含碳有机物为碳源，将好氧池内通过内循环回流进来的硝酸根还原为N2而释放。
接下来污水流入好氧池，水中的NH3-N(氨氮)进行硝化反应生成硝酸根，同时水中的有机物氧化分解供给吸磷微生物以能量，微生物从水中吸收磷，磷进入细胞组织，富集在微生物内，经沉淀分离后以富磷污泥的形式从系统中排出。最后污水经进一步沉淀去除悬浮物后排出。
而兼氧膜生物反应器能够保持反应器内较高的污泥浓度，运行过程不需要排放剩余有机污泥。减少污泥处理处置费用，减少二次污染，更易操作管理，与预处理装置结合起来特别适用于污水分散式处理模式。因此，主反应装置为兼氧膜生物反应器是较佳的方案。在本发明的具体实施方式中，所述主反应装置内部设置有膜组件和曝气管；该曝气管用于对兼氧区内水体进行曝气，所述曝气管可以为一根或者多根，当曝气管的数量为一根时，通过对不同区域曝气孔的数量和孔径大小进行设置即可设置不同的曝气量。较佳地，所述曝气管包括曝气管二和曝气管三；所述曝气管三设置于膜组件下方；所述曝气管二设置于膜组件下方的其他区域。
较佳地，所述曝气管二和曝气管三各自通过管道连接位于主反应装置上方的风机二。
较佳地，所述光照装置的光源波长为680～700nm。
较佳地，所述曝气管一为穿孔曝气管。
较佳地，所述曝气管一上设置若干个曝气孔；所述曝气管一上设置有若干个开口朝下的排泥管；所述排泥管与曝气管一相连通；所述排泥管下端内壁的横截面积小于排泥管上端内壁的横截面积。
较佳地，所述排泥管管口距离曝气管一的外管壁下沿5～15cm。
进入预处理装置中污水中污泥较多，并带有少量沙粒，一般的曝气管非常容易造成堵塞，维护难度较大，而采用上述优选方案中的曝气管，通过在曝气管一上增加变径的排泥管，由于排泥管的开口位于曝气管一的下方，而排泥管一管口和曝气孔在垂直方向上的水深不同，变径设置的排泥管出口的压力较于曝气孔的压力更大，当风机一启动的时候气体会从阻力比较小的曝气孔中曝气出来，而不会从排泥管中曝气出来。当风机停机的时候有少量的污泥从曝气孔吸入曝气管一中，当风机一重新启动的时候由于部分曝气孔被堵，泥水会被风机一产生的风压从排泥管管口中把易堵曝气孔的物体排出曝气管。能够有效避免了曝气管被泥沙堵塞，降低维护难度。
本发明的目的之二是提供一种低COD废水的处理工艺，该处理工艺是基于上述装置完成，具体地，所述处理工艺包括以下步骤：
a.预处理：待处理污水引入预处理装置，污水下方的曝气管一向污水中输送含富含二氧化碳的气体；污水中的自养微生物进行光合作用将二氧化碳固定为有机碳，自养微生物固定的有机碳作为污水中的补充碳源；
b.主反应工艺：经步骤a处理后的污水溢流至主反应装置，主反应装置中污水在自养菌和异养菌的作用下实现碳、氮、磷的降解，通过气体收集装置收集主反应装置产生的富含二氧化碳的气体；收集得到的富含二氧化碳的气体进入曝气管一向预处理装置中的污水进行曝气；
c.排水：经步骤b处理后的水通过膜组件上的集水装置进行出水排水。
在本发明中，所述预处理装置中的自养微生物主要包括光能自养菌和部分化能自养菌，其中化能自养菌主要包括硫细菌、亚硝化菌、硝化菌。
优选地，步骤a所述待处理污水的COD小于150mg/L；更优选地，步骤a所述待处理污水的COD小于100mg/L。
在本发明中，所述主反应装置对碳、氮、磷的降解的原理是：微生物将污水中的有机物(有机物主要由碳、氮、磷组成，还包括一些其它元素)分解产生能量，用来维持自身的代谢，碳、氮、磷转化为其它形式，如碳转化为二氧化碳、氮转化为氮气、磷富集在活性污泥中，通过排放剩余污泥的形式排出(A2O工艺)；兼氧膜生物反应器与传统A2O工艺的区别在于磷的去除途径不同。兼氧膜生物反应器中的微生物包含气化除磷菌，在特定的反应条件下，将大部分磷以磷化氢的形式排放至大气，后被氧化分解。反应器内保持高的污泥浓度，运行过程不需要排放剩余有机污泥。减少污泥处理处置费用，减少二次污染，更易操作管理。
因此，所述主反应工艺为兼氧膜生物反应器工艺是较佳的工艺。在本发明中，所述主反应工艺可以采用常规的兼氧膜生物反应器来实现上述目的，例如可采用CN105923767A中公开的兼氧膜生物反应器污水处理系统和工艺；较佳地，本发明所述的兼氧膜生物反应器工艺包括如下步骤：通过曝气管三向膜组件下方进行曝气，使得膜组件中下部形成局部好氧环境，通过曝气管二向其余区域进行曝气，使得整个系统处于兼氧状态。
经本发明所述的处理工艺，步骤c得到的出水指标为：COD＜50mg/L，TN＜15mg/L，TP＜0.5mg/L。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
1、在利用兼氧膜生物反应器工艺处理高氮磷污水前，将污水先引入预处理装置利用自养微生物进行自养固碳，能够提高污水中碳源含量，预处理装置中设置的曝气装置，利用的二氧化碳来自自养和异养区产生的废气，减少整个系统的废气排放量，装置中的污水在微生物代谢作用下，水中污染被高效降解。设备自动化程度高，对难处理的低COD(COD＜100mg/L)、高氨氮、总氮、总磷废水处理效果好，经济效果好。整个系统不需要增加额外的碳源，低碳环保。
2、所述兼氧膜生物反应器通过曝气装置控制曝气量，实现膜组件下方的曝气量大，其余区域曝气量小，整个系统处于兼氧状态，有复杂的微生物群落。在膜的作用下实现泥水分离，污泥被截留在生物系统中，泥龄无限长，使系统内保持较高的污泥浓度。
附图说明
图1为本发明所述的一种低COD废水的处理装置的结构示意图；
图2为曝气管一的结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图2中A部位的局部放大图；
图中：1-预处理装置；2-主反应装置；3-隔板；11-光照装置；12-曝气管一；21-风机一；22-产水泵；23-曝气管二；24-膜组件；25-曝气管三；26-气体收集装置；27-风机二；28-连接管；31-溢流缺口；13-排泥管；124-曝气孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：低COD废水的处理装置
请参阅图1，本发明所述的一种低COD废水的处理装置，包括左右设置的预处理装置1和主反应装置2；所述预处理装置1和主反应装置2之间通过隔板3隔开，所述隔板3上部具有溢流缺口31；
所述预处理装置1的顶端设置有光照装置11，所述预处理装置1的下方设置有曝气管一12；
所述主反应装置2较佳地为兼氧膜生物反应器；所述兼氧膜生物反应器上方设置气体收集装置26；所述气体收集装置26连接风机一21进风口；所述风机一21出风口通过输送管28连接曝气管一12。
作为本发明优选的实施方式，所述兼氧膜生物反应器内部设置有膜组件24、曝气管二23和曝气管三25；所述曝气管三25设置于膜组件24下方；所述曝气管二23设置于膜组件24下方的其他区域。
作为本发明优选的实施方式，所述曝气管二23和曝气管三25各自通过管道连接位于兼氧膜生物反应器上方的风机二27。
作为本发明优选的实施方式，所述光照装置11的光源波长为680-700nm。
作为本发明优选的实施方式，所述曝气管一12为穿孔曝气管。
请参阅图2-4，作为本发明优选的实施方式，所述曝气管一12上设置若干个曝气孔124；所述曝气管一12上设置有若干个开口朝下的排泥管13；所述排泥管13与曝气管一12相连通；所述排泥管13下端内壁的横截面积小于排泥管13上端内壁的横截面积。
作为本发明优选的实施方式，所述排泥管13管口距离曝气管一12的外管壁下沿5～15cm。
实施例二：低COD废水的处理工艺
本发明所述的一种低COD废水的处理工艺，包括以下步骤：
a.预处理(自养固碳)：待处理污水通过进水口引入预处理装置1，污水下方的曝气管一12向污水中输送含富含二氧化碳的气体；污水中的自养微生物进行光合作用将二氧化碳固定为有机碳，自养微生物固定的有机碳作为污水中的补充碳源；
b.主反应工艺(采用兼氧膜生物反应器工艺)：经步骤a处理后的污水经过隔板3上的溢流缺口31溢流至主反应装置2；主反应装置2采用兼氧膜生物反应器工艺实现污水中碳、氮、磷的降解，通过气体收集装置26收集主反应装置2产生的富含二氧化碳的气体；收集得到的富含二氧化碳的气体进入曝气管一21向预处理装置1中的污水进行曝气；
所述兼氧膜生物反应器工艺包括如下步骤：通过曝气管三25向膜组件24下方进行曝气，使得膜组件24中下部形成局部好氧环境，通过曝气管二23向其余区域进行曝气，使得整个系统处于兼氧状态。
c.排水：经步骤b处理后的水通过膜组件24上的集水装置进行出水排水，收集的污水汇集后通过出水口排出处理装置。通过该工艺处理的进出水中COD，TN和TP值见表1：
表1
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种低COD废水的处理装置，其特征在于，包括左右设置的预处理装置(1)和主反应装置(2)；所述预处理装置(1)和主反应装置(2)之间通过隔板(3)隔开，所述隔板(3)上具有溢流缺口(31)；
所述预处理装置(1)的顶端设置有光照装置(11)，所述预处理装置(1)的下方设置有曝气管一(12)；预处理装置(1)中，污水中的自养微生物进行光合作用将二氧化碳固定为有机碳，自养微生物固定的有机碳作为污水中的补充碳源；
所述主反应装置(2)上方设置有气体收集装置(26)；所述气体收集装置(26)连接风机一(21)进风口；所述风机一(21)出风口通过输送管(28)连接曝气管一(12)；主反应装置(2)中污水在自养菌和异养菌的作用下实现碳、氮、磷的去除；
所述低COD废水的COD值100mg/L，TN为30mg/L，TP为3mg/L；
所述主反应装置(2)内设置有膜组件(24)和曝气管，所述曝气管包括曝气管二(23)和曝气管三(25)；所述曝气管三(25)设置于膜组件(24)下方；所述曝气管二(23)设置于膜组件(24)下方的其他区域，所述曝气管二(23)和曝气管三(25)各自通过管道连接位于主反应装置(2)上方的风机二(27)；
所述主反应装置(2)为兼氧膜生物反应器。
2.根据权利要求1所述的一种低COD废水的处理装置，其特征在于，所述光照装置(11)的光源波长为680～700nm。
3.根据权利要求1所述的一种低COD废水的处理装置，其特征在于，所述曝气管一(12)为穿孔曝气管。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种低COD废水的处理装置，其特征在于，所述曝气管一(12)上设置若干个曝气孔(124)；所述曝气管一(12)上设置有若干个开口朝下的排泥管(13)；所述排泥管(13)与曝气管一(12)相连通；所述排泥管(13)下端内壁的横截面积小于排泥管(13)上端内壁的横截面积；所述排泥管(13)管口距离曝气管一(12)的外管壁下沿5～15cm。
5.一种低COD废水的处理工艺，其特征在于，该处理工艺采用权利要求1所述的废水处理装置，包括以下步骤：
a.预处理：待处理污水引入预处理装置(1)，污水下方的曝气管一(12)向污水中输送含富含二氧化碳的气体；污水中的自养微生物进行光合作用将二氧化碳固定为有机碳，自养微生物固定的有机碳作为污水中的补充碳源；
b.主反应工艺：经步骤a处理后的污水溢流至主反应装置(2)，主反应装置(2)中污水在自养菌和异养菌的作用下实现碳、氮、磷的去除，通过气体收集装置(26)收集主反应装置(2)产生的富含二氧化碳的气体；收集得到的富含二氧化碳的气体进入曝气管一(12)向预处理装置(1)中的污水进行曝气；
c.排水：经步骤b处理后的水通过膜组件(24)上的集水装置进行出水排水。
6.根据权利要求5所述的一种低COD废水的处理工艺，其特征在于，所述主反应工艺采用兼氧膜生物反应器工艺或者A2O工艺。
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