CN110104903A - 一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备及其处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，包括：反应器主体和盖板，所述反应器主体部分包括中心内筒和外筒，污水直接进入缺氧反应区，由缺氧区通过过流孔进入好氧区，再由好氧反应区通过出水堰进入沉淀区，由沉淀区通过出水堰进入厌氧氨氧化反应区；沉淀区内有气提回流管，用气提回流的方式，可大大减少了随着工艺流程造成的热量损失；本发明研发的一体化短程硝化‑厌氧氨氧化设备，不仅仅更好的实现了各个功能，还大大降低了工艺运行中的能耗，几乎无动力运输；本发明的设备和工艺不仅能实现高效稳定的污染物去除、同时具有高效脱氮除磷能力；本发明开发了能源自给型污水处理技术和装备，实现污水回用和生物能源回收的目标。
Description
技术领域
本发明属于畜禽养殖废水处理领域，尤其涉及一种专用于畜禽养殖废水的一体化短程硝化厌氧氨氧化设备及其处理工艺。
背景技术
近年来，随着我国经济、社会的不断发展，生活水平迅速提高，居民对肉、蛋类食品的需求也迅速增加，国内畜禽养殖业呈快速发展并趋于稳定的趋势。畜禽养殖业己逐渐成为我国农业经济中最为活跃的增长点及主要的支柱产业。然而，随着养殖场集约化程度的提高，致使畜禽养殖排放粪污量及其产生的养殖废水激增所引发的各类环境问题也越来越突出和严重。养殖废水的来源主要包括饲料的残渣、尿液和粪便，以及猪场清理中的冲洗废水，其中冲洗水占据了养猪废水的主要部分，其具有高有机物、高氮、磷浓度的特点。然而，氮磷是作物需要的营养成分，若使用不当，将造成土壤污染物累积、水体富营养化、产生NH3、H2S等有害气体对大气污染、导致畜禽传染疾病和寄生虫病的蔓延，危害人体健康。因此，养殖废水科学合理的处理与利用是一大难题，也是一个挑战。
传统的硝化反硝化处理工艺需要额外投加大量有机碳源，十分不经济，且针对畜禽养殖废水的特点处理效果也不十分稳定。然而，新型短程硝化一厌氧氨氧化工艺是近年来开发的一种新型的生物脱氮工艺，与传统生物脱氮工艺全程硝化一反硝化工艺相比，具有不需外加有机物作电子供体、供氧能耗低、外加中和药剂少等优势。但短程硝化一厌氧氨氧化工艺的微生物理想的生存状态环境温度在30℃左右，为了减少工艺流程中热量的损失，研发了一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备。
因此，针对畜禽养殖废水的特点以及工艺需求，研发了一种抗冲击负荷能力强、低投资、低能耗、能量损失低的一体化设备及其配套的处理畜禽养殖废水工艺，旨在研究开发能源自给型污水处理技术和装备，实现污水回用和生物能源回收的目标。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备及其处理工艺，抗冲击负荷能力强、低投资、低能耗、能量损失低，实现污水回用和生物能源回收的目标。
一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，包括：反应器主体和盖板，所述反应器主体部分包括中心内筒和外筒，所述的设备主体部分中心内筒和外筒形状均为圆形；中心内筒的正上方设有人孔盖板，盖板侧壁上留有2个进气口，盖板的直径大于中心内筒的直径，所述中心内筒为厌氧氨氧化反应区；所述外筒是由不同角度隔板分隔成的3个反应区包裹中心内筒外周；所述3个反应区逆时针依次为缺氧区、好氧区和沉淀区；所述的沉淀区与缺氧区之间设置有气提回流管，缺氧区与中心内筒之间设置有气提回流管；缺氧区连接有进水管，缺氧区与好氧区之间设置有过流孔，好氧区与沉淀区之间设置有出水堰，厌氧氨氧化反应区与沉淀区之间设置有出水堰。
进一步的，所述的缺氧区容积占整个外筒容积的10%-30%，好氧区容积占整个外筒容积的20%-60%，沉淀区容积占整个外筒容积的5%-20%。
进一步的，所述的缺氧区、好氧区、厌氧氨氧化反应区均安装有配置固定床填料支架。
进一步的，所述的好氧区底部装有曝气件，可以是曝气盘、曝气管、微孔曝气器中的一种。
进一步的，所述的沉淀区设置斜管沉淀、斜板沉淀。
在工作过程中，污水直接进入缺氧反应区，由缺氧区通过过流孔进入好氧区，再由好氧反应区通过出水堰进入沉淀区，由沉淀区通过出水堰进入厌氧氨氧化反应区；沉淀区内有气提回流管，用气提回流的方式，实现污泥由沉淀区到缺氧区的回流，同时厌氧氨氧化反应区的出水也通过气提的方式回流至缺氧区，使出水中的硝酸根和亚硝酸根通过反硝化去除。
一种一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：畜禽养殖废水进入预处理单元，初步去除废水中的沙砾以及较大的无机颗粒物；
步骤2：预处理单元出水进入磷酸铵镁( MAP) 反应器，通过化学沉淀法实现畜禽养殖废水的磷回收，产生的鸟粪石用于肥料，不仅有效的降低了后续各个单元磷负荷，还能实现资源回收利用；
步骤3：磷酸铵镁( MAP) 反应器出水经进水管进入一体化短程硝化-厌氧氨氧化设备，废水经缺氧区实现反硝化，可直接利用污水中的有机碳，减少碳源投加；经过流孔进入好氧区实现短程硝化，将氨氮部分转化为亚硝态氮，同时好氧区内装填该反应区有效容积30%-70%的固定床填料，用于提高微生物降解速率及亚硝酸菌的占比；好氧区出水经出水堰进入沉淀区，实现泥水分离；沉淀区出水经出水堰进入厌氧氨氧化反应区，在厌氧氨氧化菌的作用下，将氨氮和亚硝态氮直接反应成为氮气。
步骤4：厌氧氨氧化的出水经气提回流至缺氧区，该出水含有部分硝酸根和亚硝酸根，回流至缺氧区可经过反硝化去除，避免进入后续单元，该回流比为100-500%；同时沉淀区的污泥也经气提管回流到缺氧区，保证缺氧区的污泥浓度，其回流比为50-100%。
步骤5：厌氧氨氧化反应区出水经三相分离器的泥水分离后，进入后续单独的沉淀区，使厌氧氨氧化菌和出水得到彻底的分离，使得出水达到回用标准；
进一步的，步骤1中预处理单元，先经过均质调节池，增加整个工艺的稳定性；再经过格栅，去除无机沙砾以及较大的悬浮物质。
进一步的，步骤2中磷酸铵镁( MAP)化学沉淀法，所需要的Mg盐采用MgCl2或MgO。
进一步的，步骤4中沉淀区的污泥通过气提回流的方式，回流量50%-200%。
进一步的，步骤4中厌氧氨氧化出水通过气提回流的方式进入缺氧池，回流量100%-300%。
本发明提供了一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备及其处理工艺，与现有的工艺相比，具有以下有益效果：本发明针对畜禽养殖废水的特点，研发了一种实现短程硝化-厌氧氨氧化的一体化设备，可大大减少了随着工艺流程造成的热量损失；本发明研发的一体化短程硝化-厌氧氨氧化设备，不仅仅更好的实现了各个功能，还大大降低了工艺运行中的能耗，几乎无动力运输；一体化设备投资低、能耗低（近无动力运行）、占地面积小、管理方便及安装简单；本发明的设备和工艺不仅能实现高效稳定的污染物去除、同时具有高效脱氮除磷能力；本发明开发了能源自给型污水处理技术和装备，实现污水回用和生物能源回收的目标。
附图说明
图1为本发明的一体化短程硝化厌氧氨氧化设备结构示意图；
图2为处理畜禽养殖废水的一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺流程图；
图中： 1、好氧区；2、缺氧区；3、沉淀区；4、厌氧氨氧化反应区；5、出水堰；6、气提回流管；7进水管；8、过流孔；9预处理单元；10、MAP除磷区。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，包括：反应器主体和盖板，所述反应器主体部分包括中心内筒和外筒，所述的设备主体部分中心内筒和外筒形状均为圆形；中心内筒的正上方设有人孔盖板，盖板侧壁上留有2个进气口，盖板的直径大于中心内筒的直径，所述中心内筒为厌氧氨氧化反应区4；所述外筒是由不同角度隔板分隔成的3个反应区包裹中心内筒外周；所述3个反应区逆时针依次为缺氧区2、好氧区1和沉淀区3；所述的沉淀区与缺氧区之间设置有气提回流管6，缺氧区与中心内筒之间设置有气提回流管；缺氧区连接有进水管7，缺氧区与好氧区之间设置有过流孔8，好氧区与沉淀区之间设置有出水堰5，厌氧氨氧化反应区与沉淀区之间设置有出水堰；
进一步的，所述的缺氧区容积占整个外筒容积的10%-30%，好氧区容积占整个外筒容积的20%-60%，沉淀区容积占整个外筒容积的5%-20%。
进一步的，所述的缺氧区、好氧区、厌氧氨氧化反应区均安装有配置固定床填料支架。
进一步的，所述的好氧区底部装有曝气件，可以是曝气盘、曝气管、微孔曝气器中的一种。
进一步的，所述的沉淀区设置斜管沉淀、斜板沉淀。
在工作过程中，污水直接进入缺氧反应区，由缺氧区通过过流孔进入好氧区，再由好氧反应区通过出水堰进入沉淀区，由沉淀区通过出水堰进入厌氧氨氧化反应区；沉淀区内有气提回流管，用气提回流的方式，实现污泥由沉淀区到缺氧区的回流，同时厌氧氨氧化反应区的出水也通过气提的方式回流至缺氧区，使出水中的硝酸根和亚硝酸根通过反硝化去除。
一种一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：畜禽养殖废水进入预处理单元9，初步去除废水中的沙砾以及较大的无机颗粒物；
步骤2：预处理单元出水进入磷酸铵镁( MAP) 反应器，通过化学沉淀法实现畜禽养殖废水的磷回收，产生的鸟粪石用于肥料，不仅有效的降低了后续各个单元磷负荷，还能实现资源回收利用；
步骤3：磷酸铵镁( MAP) 反应器10出水经进水管进入一体化短程硝化-厌氧氨氧化设备，废水经缺氧区实现反硝化，可直接利用污水中的有机碳，减少碳源投加；经过流孔进入好氧区实现短程硝化，将氨氮部分转化为亚硝态氮，同时好氧区内装填该反应区有效容积30%-70%的固定床填料，用于提高微生物降解速率及亚硝酸菌的占比；好氧区出水经出水堰进入沉淀区，实现泥水分离；沉淀区出水经出水堰进入厌氧氨氧化反应区，在厌氧氨氧化菌的作用下，将氨氮和亚硝态氮直接反应成为氮气。
步骤4：厌氧氨氧化的出水经气提回流至缺氧区，该出水含有部分硝酸根和亚硝酸根，回流至缺氧区可经过反硝化去除，避免进入后续单元，该回流比为100-500%；同时沉淀区的污泥也经气提管回流到缺氧区，保证缺氧区的污泥浓度，其回流比为50-100%。
步骤5：厌氧氨氧化反应区出水经三相分离器的泥水分离后，进入后续单独的沉淀区，使厌氧氨氧化菌和出水得到彻底的分离，使得出水达到回用标准；
进一步的，步骤1中预处理单元，先经过均质调节池，增加整个工艺的稳定性；再经过格栅，去除无机沙砾以及较大的悬浮物质。
进一步的，步骤2中磷酸铵镁( MAP)化学沉淀法，所需要的Mg盐采用MgCl2或MgO。
进一步的，步骤4中沉淀区的污泥通过气提回流的方式，回流量50%-200%。
进一步的，步骤4中厌氧氨氧化出水通过气提回流的方式进入缺氧池，回流量100%-300%。
本发明提供了一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备及其处理工艺，与现有的工艺相比，具有以下有益效果：本发明针对畜禽养殖废水的特点，研发了一种实现短程硝化-厌氧氨氧化的一体化设备，可大大减少了随着工艺流程造成的热量损失；本发明研发的一体化短程硝化-厌氧氨氧化设备，不仅仅更好的实现了各个功能，还大大降低了工艺运行中的能耗，几乎无动力运输；一体化设备投资低、能耗低（近无动力运行）、占地面积小、管理方便及安装简单；本发明的设备和工艺不仅能实现高效稳定的污染物去除、同时具有高效脱氮除磷能力；本发明开发了能源自给型污水处理技术和装备，实现污水回用和生物能源回收的目标。
以上通过实施例对本发明的进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，包括：反应器主体和盖板，所述反应器主体部分包括中心内筒和外筒，所述的设备主体部分中心内筒和外筒形状均为圆形；中心内筒的正上方设有人孔盖板，盖板侧壁上留有2个进气口，盖板的直径大于中心内筒的直径，所述中心内筒为厌氧氨氧化反应区；所述外筒是由不同角度隔板分隔成的3个反应区包裹中心内筒外周；所述3个反应区逆时针依次为缺氧区、好氧区和沉淀区；所述的沉淀区与缺氧区之间设置有气提回流管，缺氧区与中心内筒之间设置有气提回流管；缺氧区连接有进水管，缺氧区与好氧区之间设置有过流孔，好氧区与沉淀区之间设置有出水堰，厌氧氨氧化反应区与沉淀区之间设置有出水堰 。
2.根据权利要求1所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，其特征在于：所述的缺氧区容积占整个外筒容积的10%-30%，好氧区容积占整个外筒容积的20%-60%，沉淀区容积占整个外筒容积的5%-20% 。
3.根据权利要求1所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，其特征在于：所述的缺氧区、好氧区、厌氧氨氧化反应区均安装有配置固定床填料支架。
4.根据权利要求1所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，其特征在于：所述的好氧区底部装有曝气件，可以是曝气盘、曝气管、微孔曝气器中的一种 。
5.根据权利要求1所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化设备，其特征在于：所述的沉淀区设置斜管沉淀、斜板沉淀。
6.一种一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：畜禽养殖废水进入预处理单元，初步去除废水中的沙砾以及较大的无机颗粒物；
步骤2：预处理单元出水进入磷酸铵镁( MAP) 反应器，通过化学沉淀法实现畜禽养殖废水的磷回收，产生的鸟粪石用于肥料，不仅有效的降低了后续各个单元磷负荷，还能实现资源回收利用；
步骤3：磷酸铵镁( MAP) 反应器出水经进水管进入一体化短程硝化-厌氧氨氧化设备，废水经缺氧区实现反硝化，可直接利用污水中的有机碳，减少碳源投加；经过流孔进入好氧区实现短程硝化，将氨氮部分转化为亚硝态氮，同时好氧区内装填该反应区有效容积30%-70%的固定床填料，用于提高微生物降解速率及亚硝酸菌的占比；好氧区出水经出水堰进入沉淀区，实现泥水分离；沉淀区出水经出水堰进入厌氧氨氧化反应区，在厌氧氨氧化菌的作用下，将氨氮和亚硝态氮直接反应成为氮气；
步骤4：厌氧氨氧化的出水经气提回流至缺氧区，该出水含有部分硝酸根和亚硝酸根，回流至缺氧区可经过反硝化去除，避免进入后续单元，该回流比为100-500%；同时沉淀区的污泥也经气提管回流到缺氧区，保证缺氧区的污泥浓度，其回流比为50-100%；
步骤5：厌氧氨氧化反应区出水经三相分离器的泥水分离后，进入后续单独的沉淀区，使厌氧氨氧化菌和出水得到彻底的分离，使得出水达到回用标准。
7.根据权利要求6所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于：步骤1中预处理单元，先经过均质调节池，增加整个工艺的稳定性；再经过格栅，去除无机沙砾以及较大的悬浮物质。
8.根据权利要求6所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于：步骤2中磷酸铵镁( MAP)化学沉淀法，所需要的Mg盐采用MgCl2或MgO。
9.根据权利要求6所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于：步骤4中沉淀区的污泥通过气提回流的方式，回流量50%-200%。
10.根据权利要求6所述的一种一体化短程硝化厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于：步骤4中厌氧氨氧化出水通过气提回流的方式进入缺氧池，回流量100%-300%。
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