CN109748395A - 高cod高氨氮特性污水生物反应器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高COD高氨氮特性污水生物反应器，包括污水处理池，所述污水处理池其特征在于根据废水中氧含量从高到低的次序，所述污水处理池从下到上依次设置有高浓度活性污泥层S1、中浓度污泥层S2、可移动流化脱氮层S3、固液分离层S4和澄清层S5，所述可移动流化脱氮层内设置有适合生物脱氮菌生存的载体，所述高浓度活性污泥层下端设置曝气装置。该反应器活性污泥法、生物膜法、沉淀池(澄清池)等于一体，通过溶氧递减曲线原理与载体生物膜的阻隔实现好氧，缺氧与厌氧区域，有别于传统的A/O工艺的分池设置，在污水处理池的深度方向上好氧微生物、兼性微生物并存，具有良好的立体功能分区，COD去除率达到90％以上，NH₃‑N的去除率在90％以上，系统取得了良好的COD和氨氮脱除效果。

Description

高COD高氨氮特性污水生物反应器

技术领域

本申请涉及工业废水或者生物污水处理技术领域，具体而言，涉及一种高COD高氨氮特性污水生物反应器。

背景技术

随着工业的发展，污水成分已愈来愈复杂。某些难降解的有机物质和有毒物质，需要运用微生物的方法进行处理，污水具备微生物生长和繁殖的条件，因而微生物能从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，从而使污水得到净化。废水生物处理是利用微生物的生命活动，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用，从而使废水得到净化的一种处理方法。

活性污泥法是一种废水生物处理技术，是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。这种技术将废水与活性污泥(微生物)混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从已处理废水中分离，并可根据需要将部分回流到曝气池中。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

然而，采用活性污泥法时，生物系统处理负荷(水量和浓度)变大，可以出现跑泥，多为水量增加后，二沉池的停留时间就缩短了，活性污泥来不及沉降就流出了二沉池。沉淀池内因回流比过小或回流不畅等原因使泥面升高，污泥长期得不到更新，沉淀池底部污泥可因缺氧而使硝酸盐反硝化，产生的氨气呈小气泡集结于污泥上，最终是污泥大块上浮。另外由于污水处理池内氨氮浓度、总磷浓度等呈现一定的梯度，采用现有的活性污泥法没有考量这种浓度变化，造成BOD5去除率、总氮去除率、总磷去除率难以达到理想的要求。目前A/O法进行污水处理，缺氧与厌氧区域需要分别设置，占用较大的空间，而且污水处理的效率不高。

本发明因此而来。

发明内容

本申请旨在提供一种高COD高氨氮特性污水生物反应器，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种高COD高氨氮特性污水生物反应器，包括用于容纳污水的污水处理池，其特征在于所述污水处理池污水液面以下设置有适合生物脱氮菌生存的载体，所述载体下端设置曝气装置。

本发明技术方案通过活性污泥法、生物膜法、沉淀池(澄清池)等融于一体，通过溶氧递减曲线原理与载体生物膜的阻隔实现好氧，缺氧与厌氧区域，有别于传统的A/O工艺的分池设置。具体的，本发明技术方案中高COD高氨氮特性污水生物反应器通过曝气装置曝气活化污泥，曝气装置供给微生物增长及分解有机物所必须的氧气，并起混合搅拌作用，使活性污泥与有机物充分接触。活性污泥中复杂的微生物与废水中的有机营养物形成了复杂的食物链。活性污泥在微生物生命活动过程中，不断从周围环境的污水中吸取其所必须的营养物质，包括：碳源、氮源、无机盐类以及某些生长素等。污水中的有机物、氧气同微生物能充分接触和反应。随后污水中的悬浮固体通过载体进行截留，使低污染浓度的水通过出水口排出。活性污泥由于空气或者氧气的作用上浮时可以为载体截留，另外，新的污水可以带入净增一部分活性污泥，这部分叫做剩余活性污泥，如此循环，实现生物处理净化的目的。另一方面，本发明的微生物菌群附着在载体表面，形成多层菌膜，它会不停的形成，是一群细菌的集合。这样，在载体上自然形成好氧的表面微生物菌群，而在载体的内部可以形成厌氧的微生物菌群，自然在可移动流化脱氮层形成A/O共存的环境，进行可移动流化脱氮层S3、固液分离层S4的合力脱氮区。而有高浓度活性污泥层S1、中浓度污泥层S2由于氧含量比较高，活性污泥的充分作用，主要用于COD浓度的降解处理。

进一步的技术方案是，一种高COD高氨氮特性污水生物反应器，包括污水处理池，所述污水处理池其特征在于根据废水中氧含量从高到低的次序，所述污水处理池从下到上依次设置有高浓度活性污泥层S1、中浓度污泥层S2、可移动流化脱氮层S3、固液分离层S4和澄清层S5，所述可移动流化脱氮层内设置有适合生物脱氮菌生存的载体，所述高浓度活性污泥层下端设置曝气装置。

进一步的技术方案是，高浓度活性污泥层S1的深度为H1，中浓度污泥层S2的深度为H2，可移动流化脱氮层S3的深度为H3，固液分离层S4的深度为H4，澄清层S5的深度为H5，其中当污水进水管内的原水中氨氮含量在1000mg/L以下时，(H1+H2)/H3在3～4之间；当污水进水管内的原水中氨氮含量在1000～3000mg/L时，(H1+H2)/H3在1.75～2.5之间；当污水进水管内的原水中氨氮含量在3000～5000mg/L时，(H1+H2)/H3在1.25～2之间；当污水进水管内的原水中氨氮含量在5000mg/L以上时，(H1+H2)/H3在1～1.25之间。

进一步的技术方案是，所述污水处理池上部设置有控制启闭的进水管和出水管，所述进水管伸入污水处理池，其进水管的出水口位于高浓度活性污泥层或者中浓度污泥层；所述出水管的入口设置在澄清层S5内。

进一步的技术方案是，所述可移动流化脱氮层内设置有若干个填料袋，所述填料带内填充有适合生物脱氮菌生存的载体，所述填料袋通过牵引绳与污水处理池外的调节机构连接；所述污水处理池的口部设置盖板，所述盖板上设置滑轮，所述牵引绳通过滑轮与调节机构连接。

进一步的技术方案是，所述可移动流化脱氮层部分设置悬浮流化床，悬浮流化床与污水处理池内壁的最小距离在15～25cm范围，所述悬浮流化床的厚度在0.75～4.25m范围内；所述填料袋设置在悬浮流化床内，并根据进水中氨氮含量变化采用调节机构进行可移动流化脱氮层的高度调节。

进一步的技术方案是，所述载体为多孔复合填料，所述载体外周布置有多层环境微生物菌群，所述微生物菌群为驯化的硝化细菌、反硝化细菌以及低氧脱氮菌的复合菌群；所述载体的密度在0.9～1.1g/cm3，微生物菌群占载体的体积比为5％～35％。

进一步的技术方案是，所述可移动流化脱氮层内填充袋的布置根据原水氨氮含量的高低在高度方向上进行调节；调节后的形状呈S形、弧形或一字形。

进一步的技术方案是，所述悬浮流化床为若干个流化床单元组成，每个流化床单元的截面形状选自圆形、椭圆形、长方形、正方形、心形、六边形、五边形、三角形以及不规则形状，所述流化床单元的最大外径在10～800mm。

进一步的技术方案是，所述装置还包括设置在污水处理池外侧的曝气装置和污泥排空管路，所述曝气装置包括外置的气源，所述气源通过若干个气体管路与污水处理池底部高浓度活性污泥层控制连通；所述污泥排空管路与高浓度活性污泥层控制连通。

本发明技术方案中可移动流化脱氮层S3的高度可以根据污水的氨氮含量进行调节，其内载体的充盈程度根据脱氮处理的要求进行调节；载体在可移动流化脱氮层的百分比含量也可以调节。其高度调节可以通过牵引绳进行牵拉调节，盖板上的滑轮绕制牵引绳，方便外力进行牵引。在污水处理池的上部设置检修口，方便工作间隙对污水处理池进行检修作业。

本发明根据环境微生物菌群不同代谢机理，污水处理池设计成多层布置，不仅增加了各层污泥的有效利用，提高了气泡切割作用和空气的利用率，减少了活性污泥的使用量。而且形成A/O共存的环境，进行可移动流化脱氮层S3、固液分离层S4的合力脱氮区，在高浓度活性污泥层S1、中浓度污泥层S2主要用于COD浓度的降解处理。

硝化细菌(Nitrifying bacteria)是一种好氧性细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。广泛存在大自然各个角落，空气、江河、大海、土壤都有，生物学中发现的硝化细菌有几千种之多。反硝化细菌是一种能引起反硝化作用的细菌。多为异养、兼性厌氧细菌，如反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌等。它们在氙气条件下，利用硝酸中的氧，氧化有机物质而获得自身生命活动所需的能量。反硝化细菌广泛分布于土壤、厩肥和污水中。可以将硝态氮转化为氮气而不是氨态氮，与硝化细菌作用不完全相反。主要应用于污水处理。硝化反硝化复合菌种：具备硝化和反硝化双重作用的复合菌种，可根据水质情况自我扩繁，达到菌种平衡，让污水处理工作更简单、高效。

该装置在污水处理池的深度方向上好氧微生物、兼性微生物并存，具有良好的立体功能分区，COD去除率达到90％以上，NH3-N的去除率在90％以上，系统取得了良好的COD和氨氮脱除效果。

与现有技术相比，本发明具有以下突出的实质性特点和显著性进步：

经试验证实，本发明高COD高氨氮特性污水生物反应器COD去除率达到90％以上，NH3-N的去除率在90％以上，系统取得了良好的脱氮效果。出水口的出水氨氮值至少1mg/L；出水磷值至少1mg/L；污水处理池的出水DO值不低于0.5mg/L。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请一种典型实施方式提出的高COD高氨氮特性污水生物反应器的结构示意图，其中S3层的载体为低浓度氨氮废水脱氮填料；

图2示出了本申请另一种典型实施方式提出的高COD高氨氮特性污水生物反应器的结构示意图，其中S3层的载体为中浓度氨氮废水脱氮填料；

图3示出了本申请又一种典型实施方式提出的高COD高氨氮特性污水生物反应器的结构示意图，其中S3层的载体为高浓度氨氮废水脱氮填料；

图4示出了图1可移动流化脱氮层悬浮流化床的局部结构放大图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本发明的具体实施方式提供了一种高COD高氨氮特性污水生物反应器，包括用于容纳污水的污水处理池，其特征在于所述污水处理池污水液面以下设置有载体，所述载体下端设置曝气装置。

以下对组成进行具体说明：

曝气器是给排水曝气充氧的必备设备，按使用方法可分为表面曝气器和水下曝气器，本发明采用水下曝气器，主要有微孔曝气器和射流曝气器。可以选用管式曝气器和盘式曝气器。

实施例

如图1～图2所示，该高COD高氨氮特性污水生物反应器，包括用于容纳污水的污水处理池1，污水处理池内污水深度在7.5m，污水处理池从下到上依次设置有高浓度活性污泥层S1、中浓度污泥层S2、可移动流化脱氮层S3、固液分离层S4和澄清层S5，所述载体31设置在可移动流化脱氮层内。高浓度活性污泥层S1的深度为H1，中浓度污泥层S2的深度为H2，可移动流化脱氮层S3的深度为H3，固液分离层S4的深度为H4，澄清层S5的深度为H5，其高度控制如表1所示。

表1不同污水浓度在污水处理池各层的高度控制

所述污水处理池上部设置有控制启闭的进水管3和出水管4，所述进水管伸入污水处理池，其进水管的出水口位于高浓度活性污泥层或者中浓度污泥层；所述出水管的入口设置在澄清层S5内。所述可移动流化脱氮层内设置有若干个填料袋，所述填料带内填充有适合生物脱氮菌生存的载体，所述填料袋通过牵引绳与污水处理池外的调节机构连接；所述污水处理池的口部设置盖板1，所述盖板上设置滑轮，所述牵引绳8通过滑轮与调节机构连接。

所述可移动流化脱氮层部分设置悬浮流化床31，悬浮流化床与污水处理池内壁的最小距离在15～25cm范围，所述悬浮流化床的厚度在0.75～4.25m范围内；所述填料袋33设置在悬浮流化床31内，并根据进水中氨氮含量变化采用调节机构进行可移动流化脱氮层的高度调节。

所述载体为多孔复合填料，所述载体外周布置有多层环境微生物菌群，所述微生物菌群为驯化的硝化细菌、反硝化细菌以及低氧脱氮菌的复合菌群；所述载体的密度在0.9～1.1g/cm3，微生物菌群占载体的体积比为5％～35％。

所述可移动流化脱氮层内填充袋的布置根据原水氨氮含量的高低在高度方向上进行调节；调节后的形状呈S形、弧形或一字形。

所述悬浮流化床为若干个流化床单元组成，每个流化床单元的截面形状选自圆形、椭圆形、长方形、正方形、心形、六边形、五边形、三角形以及不规则形状，所述流化床单元的最大外径在10～800mm。

所述装置还包括设置在污水处理池外侧的曝气装置5和污泥排空管路6，所述曝气装置包括外置的气源，所述气源通过若干个气体管路与污水处理池底部高浓度活性污泥层控制连通；所述污泥排空管路与高浓度活性污泥层控制连通。

澄清层和固液分离层的污水处理池壁上设置检修口7和溢流口2，检修口7方便检修工人进出污水处理池进行检修。溢流口2用于防止污水处理池中污水量过多。

经试验证实，本高COD高氨氮特性污水生物反应器COD去除率达到90％以上，NH₃-N的去除率在90％以上，系统取得了良好的脱氮效果。出水口的出水氨氮值至少1mg/L；出水磷值至少1mg/L；污水处理池的出水DO值不低于0.5mg/L。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高COD高氨氮特性污水生物反应器，包括污水处理池，所述污水处理池其特征在于根据废水中氧含量从高到低的次序，所述污水处理池从下到上依次设置有高浓度活性污泥层S1、中浓度污泥层S2、可移动流化脱氮层S3、固液分离层S4和澄清层S5，所述可移动流化脱氮层内设置有适合生物脱氮菌生存的载体，所述高浓度活性污泥层下端设置曝气装置。

2.根据权利要求1所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述高浓度活性污泥层S1的深度为H1，中浓度污泥层S2的深度为H2，可移动流化脱氮层S3的深度为H3，固液分离层S4的深度为H4，澄清层S5的深度为H5，其中当污水进水管内的原水中氨氮含量在1000mg/L以下时，(H1+H2)/H3在3～4之间；当污水进水管内的原水中氨氮含量在1000～3000mg/L时，(H1+H2)/H3在1.75～2.5之间；当污水进水管内的原水中氨氮含量在3000～5000mg/L时，(H1+H2)/H3在1.25～2之间；当污水进水管内的原水中氨氮含量在5000mg/L以上时，(H1+H2)/H3在1～1.25之间。

3.根据权利要求2所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述污水处理池上部设置有控制启闭的进水管和出水管，所述进水管伸入污水处理池，其进水管的出水口位于高浓度活性污泥层或者中浓度污泥层；所述出水管的入口设置在澄清层S5内。

4.根据权利要求2所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述可移动流化脱氮层内设置有若干个填料袋，所述填料带内填充有适合生物脱氮菌生存的载体，所述填料袋通过牵引绳与污水处理池外的调节机构连接；所述污水处理池的口部设置盖板，所述盖板上设置滑轮，所述牵引绳通过滑轮与调节机构连接。

5.根据权利要求4所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述可移动流化脱氮层部分设置悬浮流化床，悬浮流化床与污水处理池内壁的最小距离在15～25cm范围，所述悬浮流化床的厚度在0.75～4.25m范围内；所述填料袋设置在悬浮流化床内，并根据进水中氨氮含量变化采用调节机构进行可移动流化脱氮层的高度调节。

6.根据权利要求5所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述载体为多孔复合填料，所述载体外周布置有多层环境微生物菌群，所述微生物菌群为驯化的硝化细菌、反硝化细菌以及低氧脱氮菌的复合菌群；所述载体的密度在0.9～1.1g/cm³，微生物菌群占载体的体积比为5％～35％。

7.根据权利要求5所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述可移动流化脱氮层内填充袋的布置根据原水氨氮含量的高低在高度方向上进行调节；调节后的形状呈S形、弧形或一字形。

8.根据权利要求5所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述悬浮流化床为若干个流化床单元组成，每个流化床单元的截面形状选自圆形、椭圆形、长方形、正方形、心形、六边形、五边形、三角形以及不规则形状，所述流化床单元的最大外径在10～800mm。

9.根据权利要求8所述的高COD高氨氮特性污水生物反应器，其特征在于，

所述装置还包括设置在污水处理池外侧的曝气装置和污泥排空管路，所述曝气装置包括外置的气源，所述气源通过若干个气体管路与污水处理池底部高浓度活性污泥层控制连通；所述污泥排空管路与高浓度活性污泥层控制连通。