CN109534612B - 生物乙醇废水厌氧脱氮系统 - Google Patents

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Abstract

一种生物乙醇废水的厌氧脱氮系统，包括乙醇废水调节池、AC厌氧罐、厌氧脱氮罐、沉淀池、氧化沟、生物滤池、污泥池、絮凝反应池、板框脱泥机。沉淀池包括第一沉淀池、第二沉淀池和第三沉淀池，氧化沟包括一次氧化沟、二次氧化沟。厌氧脱氮罐与一次氧化沟串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化系统，通过短程硝化产生的亚硝化液的大量回流，在厌氧状态下完成亚硝态氮和氨氮的厌氧氨氧化反应，生成氮气和水；在一次氧化沟内利用短程硝化反硝化反应同步去除其余的总氮和氨氮；厌氧脱氮罐内剩余氨氮进入好氧系统继续脱除。经过本系统的处理，极大地提高了废水的出水指标，并能达到国家废水排放标准。本发明运行效率高，处理手段稳定可靠。

Description

生物乙醇废水厌氧脱氮系统
技术领域
本发明涉及一种乙醇废水的处理系统，具体涉及一种处理生物乙醇废水的厌氧脱氮系统。
背景技术
目前，生物乙醇行业生产存在废水残留有机物浓度高，生产对环境污染大，污水处理困难等问题，尤其是近年环保压力大，生物乙醇废水处理问题更是突显。经检索：
创新科技2014（22）-89-8990 公开了一种由中聚天关生物能源公司发表的：“orbal型氧化沟在处理乙醇废水过程中的脱氮效果研究” 对生产车间提高orbal型氧化沟提出建议。
中国专利CN103936239公开了“一种木薯乙醇废水的深度处理工艺”，其工艺步骤是：废水蒸馏经过沉砂池过滤，除去泥沙和木薯渣，在一定的条件下进行一次厌氧处理，筛分后进行二次厌氧处理，然后进入生物反应器进行脱氮处理，及泥水分离，分离后的废水进入好氧池进行好氧处理，出水通过纳滤装置进行深度处理，或加入净水剂和粉末活性炭通过连续固定床进行处理，得到符合标准的排放水或回用水。
中国专利CN105174601公开了一种倒置A20氧化沟与合建式orbal型氧化沟结合处理酒精废水的工艺，该方案将一体化倒置A20氧化沟与orbal型氧化沟串联，污水由一种倒置A20氧化沟处理后再流入orbal型氧化沟进行处理，针对总氮含量在1000ml以上的乙醇废水，去除污水中更多的氮。
上述公开的技术方案，均为常规脱氮反应器，以曝气耗氧为典型特征进行脱氮，均未涉及厌氧条件下的脱氮，脱氮效率受限制。本发明的典型特征为厌氧脱氮，并将在厌氧条件下的脱氮与氧化沟结合起来，组成短程硝化反硝化+厌氧氨氧化工艺，实现高效脱氮，并运用到含高浓度氨氮的乙醇废水脱氮。本发明中，高效脱氮罐为厌氧脱氮反应器，在该装置内通过厌氧氨氧化工艺实现无氧脱氮，与常规脱氮完全不同，并实现同步有机物降解，具有厌氧、脱氮效率高，耐高浓度氨氮和高浓度有机物的优点，突破了现有好氧耗能、低氨氮低有机物的传统脱氮工艺。
发明内容
针对现有技术发酵乙醇存在废水中残留有机物浓度高，生产对环境污染大，污水处理困难等问题，本发明提供一种将厌氧脱氮罐与氧化沟串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化工艺的发酵乙醇废水的高效脱氮系统。
解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种生物乙醇废水厌氧脱氮系统，包括乙醇废水调节池、AC厌氧罐、厌氧脱氮罐、沉淀池、氧化沟、生物滤池、污泥池、絮凝反应池、板框脱泥机，所述的沉淀池包括第一沉淀池、第二沉淀池和第三沉淀池，所述的氧化沟包括一次氧化沟、二次氧化沟，
厌氧脱氮罐与第一沉淀池之间安装有浅层气浮机，浅层气浮机将厌氧出水在进厌氧脱氮罐之前进行处理，截留进入后续系统的污泥和不溶性COD；
所述的厌氧脱氮罐与一次氧化沟串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化系统，通过短程硝化产生的亚硝化液的大量回流，在厌氧状态下完成亚硝态氮和氨氮的厌氧氨氧化反应，生成氮气和水；同时，在一次氧化沟内利用短程硝化反硝化反应同步去除其余的总氮和氨氮；厌氧脱氮罐内剩余氨氮进入好氧系统继续硝化和脱氮；
第二沉淀池位于二次氧化沟的下方，其出水口尾端设置有生物滤池，生物滤池通过附着在滤料上的生物膜将废水中残留的氨氮和总氮物质进行硝化和反硝化反应，去除废水中残留的总氮和氨氮，同时降低废水中COD的含量；
经生物滤池滤除后的含磷废水进入絮凝反应池，在絮凝反应池内加入除磷脱色药剂去除总磷，并将废水中的色度降至对外排放标准；
经除磷脱色沉淀分离后的污泥自流至污泥池，用高压泵送板框压滤机脱水，污泥外运卫生填埋，过滤水返回絮凝反应池重新处理。
优选的：浅层气浮机采用GF型，其原水进口和净化水出口为移动式、有效水深浅600-750mm、池内水力停留时间10-12min。
优选的：所述的厌氧脱氮罐有效容积2000-10000m³，流量20-150m³/h，污泥脱氮负荷0.055kgNH3-N/kgMLSS·d，污泥含量控制在2-15‰。
优选的：所述的厌氧脱氮罐底部配有布水器，污泥、待处理水和回流污水从罐底部进入布水器进行分布，脱氮罐中上部配有三相分离器，用来富集污泥和分离气体，从脱氮罐顶部溢流出水，出水自流进二次氧化沟。
优选的：所述的厌氧脱氮罐为碳钢结构或其他结构，与AC厌氧罐出水管道连接，厌氧脱氮罐出水管道为两条，分别与一次氧化沟和二次氧化沟进水口连通。
优选的：所述的氧化沟设置为两条，分为一次氧化沟、二次氧化沟。
优选的：所述的生物滤池为深度硝化滤池，流量为20-300m3/h，脱氮负荷为：0.1-1.0g氨氮/m3滤料.d，直径5-10m，高度6-12m，并有曝气风机与其连接；该装置可以进一步脱除废水中的氨氮，同时，利用滤池的过滤吸附和氧化作用，进一步将废水中的一些有机污染物去除，使出水清澈透明。
优选的：所述系统将乙醇废水COD从4.0-8.0万mg/l降低到300-500mg/l，氨氮从1000-2500mg/l降低到50-150mg/l，容积负荷达到3-10 kg COD/(m³·d)。
采用上述技术方案，与现有技术相比，有以下优点：
1、本发明采用先进的浅层气浮机，将厌氧出水在进厌氧脱氮罐之前进行处理，截留进入后续系统的污泥和不溶性COD，减少了后续系统的运行负荷，提高了处理效率，解决了厌氧出水污染物浓度过高的问题。原水进口和净化水出口为移动式，原水中的悬浮物从水中浮到表面的速度快，三分钟原水就能达到净化要求，气浮装置对污水的处理净化能力高；
2、本发明配置的厌氧高级脱氮罐，与一次氧化沟串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化工艺，通过短程硝化产生的亚硝化液的大量回流，在厌氧状态下完成亚硝态氮和氨氮的厌氧氨氧化反应，生成氮气和水。同时，在氧化沟内利用短程硝化反硝化反应同步去除其余的总氮和氨氮；剩余氨氮进入好氧系统继续硝化和脱氮。处理效率比常规脱氮反应器提高一倍；
3、本发明厌氧脱氮罐的结构能够最大限度截留污泥，维持罐内较高的污泥浓度，可以有效提高脱氮和降解有机质效率；
4、本发明高级厌氧脱氮罐内有充足的碳源，在脱氮过程无需外加碳源。常规好氧脱氮工艺需要在缺氧环节补充氮源作为菌体增殖的营养，增加了工艺的复杂和运行成本，也增加了系统本身的运行负荷；
5、本发明高级脱氮罐为厌氧脱氮反应器，在该装置内通过厌氧氨氧化工艺实现无氧脱氮，与常规脱氮完全不同，并同步实现有机物降解，具有厌氧、脱氮效率高，耐高浓度氨氮和高浓度有机物的优点，突破了脱氮好氧耗能、低氨氮低有机物的传统工艺，实现了厌氧高效脱氮。
经过本系统的处理，极大地提高了废水的出水指标，降低最终废水中的COD、SS、N、P等指标，达到国家废水排放标准。本发明运行效率高，处理手段稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明中厌氧脱氮罐和氧化沟连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
一种生物乙醇废水厌氧脱氮系统，该系统位于乙醇废水处理工艺流程的中上游，该系统由厌氧罐，高效脱氮罐，沉淀池，氧化沟，生物滤池等组成。
本发明的中心思想是：采用先进的浅层气浮设备，将厌氧出水在进厌氧脱氮罐之前进行处理，降低进入后续系统的污泥量，去除不溶性COD。
将传统二级厌氧罐改为厌氧脱氮罐，与氧化沟结合进行脱氮，总氮降低，其余的污染物同步降低。
本实施例所述的沉淀池包含第一沉淀池和第二沉淀池以及第三沉淀池，所述的氧化沟分为一次、二次氧化沟，污泥池分为第一、第二污泥池。
参见附图1，在厌氧脱氮罐与第一沉淀池之间安装一台GF型浅层气浮机，浅层气浮机的进口与第一沉淀池出口连通，浅层气浮机主要用于降低第一沉淀池出水携带的污泥含量，去除废水中不溶性的COD，降低后续处理负荷。浅层气浮机将厌氧出水在进厌氧脱氮之前进行处理，截留进入后续系统的污泥和不溶性COD，解决了厌氧出水污染物浓度过高的问题，提高了处理效率。
将传统AC厌氧反应器改造为高级脱氮罐，成为专用脱氮反应器。流量为20-150m³/h；有效容积5500m³，污泥脱氮负荷0.055kgNH3-N/kgMLSS·d，污泥含量控制在2-15‰，有效容积5500m³。厌氧脱氮罐为碳钢结构。厌氧脱氮罐全采用混式双回路高温厌氧处理技术，与两条出水管道连接，并分别与一次氧化沟和二次氧化沟进水口连通。
见附图1，一次氧化沟、二次氧化沟皆位于厌氧脱氮罐的下游，一次氧化沟出口与沉淀罐相连，二次氧化沟出口与第二沉淀池相连。厌氧脱氮罐与一次氧化沟串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化系统，通过短程硝化产生的亚硝化液的大量回流，在厌氧状态下完成亚硝态氮和氨氮的厌氧氨氧化反应，生成氮气和水。同时，在第一条氧化沟内利用短程硝化反硝化反应同步去除其余的总氮和氨氮；高级脱氮罐内有充足的碳源，在脱氮过程无需外加碳源。高级脱氮罐内剩余氨氮进入后续系统的二次氧化沟和生物滤池继续硝化和脱氮。
厌氧脱氮罐由三相分离器实现SRT>HRT截留污泥，由内外双路水力循环实现高速传质，并配套一次氧化沟进行串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化工艺，来达到快速高效脱氮的目的，脱氮过程无需外加碳源，处理效率比常规脱氮反应器提高一倍。
经过厌氧脱氮的废水进入二次氧化沟，二次氧化沟内剩余氨氮进入第二沉淀池沉淀。
第二沉淀池出水口尾端设置有生物滤池，生物滤池流量为40-140m3/h，脱氮负荷：0.4g氨氮/m3滤料.d，直径9m，高度7m。生物滤池与曝气风机连接。生物滤池通过附着在滤料上的生物膜将废水中残留的氨氮和总氮物质进行硝化和反硝化反应，去除废水中残留的总氮和氨氮，同时降低废水中COD的含量。
经生物滤池滤除后的含磷废水进入絮凝反应池，在絮凝反应池内加入除磷脱色药剂去除总磷，并将废水中的色度降至对外排放标准。
除磷脱色沉淀分离污泥自流至第三沉淀池，由第三沉淀池进入第二污泥池，用高压泵送至板框压滤机脱水，污泥外运卫生填埋，过滤水返回絮凝反应池重新处理。
经过本系统的处理，乙醇废水COD从4.0-8.0万mg/l降低到300-500mg/l，氨氮从1000-2500mg/l降低到50-150mg/l，容积负荷达到4-6 kg COD/(m³·d)。
本发明的工艺流程：
见附图1，调节池与厌氧罐连通，厌氧罐采用AC厌氧罐，乙醇废水进入调节池，经调节池调节后，进入AC厌氧罐，反应去除部分COD, 析出沼气。AC厌氧罐的出口与第一沉淀池进口连通，第一沉淀池是一级沉淀池，其出口与浅层气浮机连通，与污泥池连通。经第一沉淀池沉淀的污泥由管路送入第一污泥池。浅层气浮机是固液分离机，经浅层气浮机分离的固体由出口进入污泥输通管道至污泥池，液体进入厌氧脱氮罐脱氮处理。厌氧脱氮罐经出水管道1与氧化沟串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化工艺。脱氮处理过程中与一次氧化沟连通的沉淀罐的污水回流至厌氧脱氮罐，污泥回流至一次氧化沟。厌氧脱氮罐处理后废水经出水管道2自流到二次氧化沟，二次氧化沟的出口与第二沉淀池的进口连通，第二沉淀池出口连接污泥输送管道，经第二沉淀池沉淀后的污泥由污泥输送管道输送至第一污泥池。第一污泥池将污泥送入板框压滤机压滤后污泥外售。
在第二沉淀池出口至絮凝反应池（除磷系统）之间设置生物滤池，生物滤池是深度硝化滤池，分别与风机连接，进一步脱除废水中的氨氮，同时，利用滤池的过滤吸附和氧化作用，进一步将废水中的一些有机污染物去除，出水清澈透明。
经絮凝反应池除磷后的液体进入第三沉淀池再次沉淀，污泥进入第二污泥池，由第二污泥池进入板框脱泥机，脱泥过程中多余过滤水返回絮凝反应池，经板框脱泥机脱出的污泥外运填埋。
以上是对附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

Claims (7)

1.一种生物乙醇废水厌氧脱氮系统，包括乙醇废水调节池、AC厌氧罐、厌氧脱氮罐、沉淀池、氧化沟、生物滤池、污泥池、絮凝反应池、板框压滤机，所述的沉淀池包括第一沉淀池、第二沉淀池和第三沉淀池，所述的氧化沟包括一次氧化沟、二次氧化沟，其特征在于，
厌氧脱氮罐与第一沉淀池之间安装有浅层气浮机，浅层气浮机将厌氧出水在进厌氧脱氮罐之前进行处理，截留进入后续系统的污泥和不溶性COD；
厌氧脱氮罐出水管道为两条，分别与一次氧化沟和二次氧化沟进水口连通，所述的厌氧脱氮罐与一次氧化沟串联运行，组成一套短程硝化反硝化+厌氧氨氧化系统，通过短程硝化产生的亚硝化液的大量回流，在厌氧状态下完成亚硝态氮和氨氮的厌氧氨氧化反应，生成氮气和水；同时，在一次氧化沟内利用短程硝化反硝化反应同步去除其余的总氮和氨氮；厌氧脱氮罐内剩余氨氮进入好氧系统继续硝化和脱氮；
第二沉淀池位于二次氧化沟的下方，其出水口尾端设置有生物滤池，生物滤池通过附着在滤料上的生物膜将废水中残留的氨氮和总氮物质进行硝化和反硝化反应，去除废水中残留的总氮和氨氮，同时降低废水中COD的含量；
经生物滤池滤除后的含磷废水进入絮凝反应池，在絮凝反应池内加入除磷脱色药剂去除总磷，并将废水中的色度降至对外排放标准；
经除磷脱色沉淀分离后的污泥自流至污泥池，用高压泵送板框压滤机脱水，污泥外运卫生填埋，过滤水返回絮凝反应池重新处理。
2.根据权利要求1所述的生物乙醇废水厌氧脱氮系统，其特征在于，所述的浅层气浮机采用GF型，其原水进口和净化水出口为移动式、有效水深600-750mm、池内水力停留时间10-12min。
3.根据权利要求1所述的生物乙醇废水厌氧脱氮系统，其特征在于，所述的厌氧脱氮罐有效容积2000-10000m³，流量20-150m³/h，污泥脱氮负荷0.055kgNH3-N/kgMLSS·d，污泥含量控制在2-15‰。
4.根据权利要求1所述的生物乙醇废水厌氧脱氮系统，其特征在于，所述的厌氧脱氮罐底部配有布水器，污泥、待处理水和回流污水从罐底部进入布水器进行分布，脱氮罐中上部配有三相分离器，用来富集污泥和分离气体，从脱氮罐顶部溢流出水，出水自流进二次氧化沟。
5.根据权利要求1或3或4所述的生物乙醇废水厌氧脱氮系统，其特征在于，所述的厌氧脱氮罐为碳钢结构，与浅层气浮机连接。
6.根据权利要求1所述的生物乙醇废水厌氧脱氮系统，其特征在于，所述的生物滤池为深度硝化滤池，流量为20-300m3/h，脱氮负荷为：0.1-1.0g氨氮/m3滤料·d，直径5-10m，高度6-12m，并有曝气风机与其连接；该装置可以进一步脱除废水中的氨氮，同时，利用滤池的过滤吸附和氧化作用，进一步将废水中的一些有机污染物去除，使出水清澈透明。
7.根据权利要求1所述的生物乙醇废水厌氧脱氮系统，其特征在于，所述系统将乙醇废水COD从4.0-8.0万mg/l降低到300-500mg/l，氨氮从1000-2500mg/l降低到50-150mg/l，容积负荷达到3-10 kg COD/(m³·d)。
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