CN111606415A - 一种发制品废水的处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种发制品废水的处理装置，包括反应器，反应器的上部为混合填料区域，下部为悬浮污泥区域。本发明还提供了发制品废水的处理装置利用厌氧氨氧化‑异养反硝化‑硫自养反硝化耦合工艺处理发制品废水的处理方法，包括如下步骤，第一反应器选型；第二反应器管道接入；第三检测设备的接入；第四反应器填料及其接种污泥；第五发制品废水的处理。本发明具有曝气量少能耗低、不需要外加有机碳源和污泥产量低等优点，能够在保证出水水质达标的同时大大降低发制品废水处理的成本。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种发制品废水的处理装置及处理方法，具体涉及一种利用厌氧氨氧化-异养反硝化-硫自养反硝化耦合工艺处理发制品废水的装置及处理方法。
背景技术
许昌是全国最大的发制品原料集散地和出口生产基地，发制品出口额占全国同类商品出口额的49％，占许昌市出口总值的85％。有发制品生产企业170多家，个体生产专业户近万家，发制品产业链上从业人员近25万人。产品覆盖人发和化纤两大系列、六大类、千余品种，产品出口到北美、欧洲、亚洲、非洲的30多个国家和地区。发制品产业的繁荣为许昌市的经济的发展作出了很大的贡献，但是发制品产业的发展和规模扩张同时也带来的环境污染问题也十分严重，尤其是水污染问题。为了保证发制品产业的可持续发展，采取切实可行的措施处理发制品生产过程中产生的废水迫在眉睫。
发制品行业是指经过浸酸、中和、漂白、染色后处理等工序把人发、化纤、动物毛加工成假发制品的行业。假发生产过程中产生的废水称为发制品废水。发制品工厂直接排放的废水具有较高的温度(40～47℃)，废水中含有较高浓度的NH4 +-N，COD浓度较低，C/N较低(C/N＜0.8)，并且由于染料的大量使用，废水中还含有低浓度的还原性含硫化合物(S2-、S-和SO3 2-均能检测到)，色度较高。发制品废水不经处理直接排放入河流等天然水体中必定对天然水体造成极大的污染。
目前传统的生化处理工艺，如A2O工艺，能够去除污水中的COD和NH4 +-N，好氧段能够去除一部分的还原性含硫化合物。但是由于污水的C/N较低，传统的硝化反硝化工艺需要投加大量的有机碳源作为电子供体。传统的硝化反硝化工艺理论上需要将全部的NH4 +-N氧化成NO3 --N，这需要足够的曝气量和停留时间，能耗较大。S2-具有较大的微生物毒性，如在厌氧段和缺氧段产生累积将对微生物的活性产生抑制作用。最好的处理方式是前置化学氧化或者化学沉淀的方法去除这部分硫化物。虽然这样的处理方法确实能够让出水水质达标，但大量外加药剂的使用和较大的能耗无疑大大增加了发制品废水处理的成本。化学处理产生的硫化物和硫单质沉淀以及为了完成反硝化过程添加的有机碳源都使得污泥产量增加，污泥处理处置成本增高。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统的脱氮技术处理发制品废水存在的问题，而提出的一种发制品废水的处理装置及处理方法。本发明的脱氮方法利用厌氧氨氧化微生物完成主要的脱氮过程，相对于传统的硝化反硝化脱氮工艺，厌氧氨氧化过程具有能耗低、不需要外加有机碳源和污泥产量低等优点，能够大大降低发制品废水处理的成本。针对前置亚硝化和厌氧氨氧化过程产生的NO3 --N，引入和异养反硝化过程，能够同时取出进水中的COD和产生的NO3 --N。针对发制品废水C/N较低以及进水含有低浓度的还原性含硫化合物(S2-、S-和SO3 2-)的特点，引入硫自养反硝化过程，作为异养反硝化过程的补充，去除由于废水自身有机碳源不足造成异养反硝化过程不能脱除的氮素。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种发制品废水的处理装置，包括反应器，所述反应器的上部为含有厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥的混合填料区域，下部为含有异养反硝化污泥的悬浮污泥区域；
所述厌氧氨氧化污泥、异养反硝化污泥和硫自养反硝化污泥是由厌氧氨氧化菌、异养反硝化菌和硫自养反硝化菌构成的耦合体系；
所述反应器的顶部出水区域设置溢流堰和回流管，溢流堰上方一侧设有带有水阀的出水管；
所述回流管与进水管并联接入到悬浮污泥区域内；
所述悬浮污泥区域的底部还设有用于污泥排出的排泥管。
进一步的，所述反应器的高径比为5.5～6.5：1。
进一步的，所述混合填料区域与悬浮污泥区域的高度比例为1.5～2:1。
进一步的，所述混合填料区域的底部设有用于分隔混合填料区域与悬浮污泥区域的多孔承托层，所述混合填料区域的顶部设有网状格栅。
进一步的，所述混合填料区域内的填料包括由悬浮球填料和黄铁矿石粒。
进一步的，所述悬浮球填料直径为50～80mm，悬浮球填料外壳孔径不大于3mm；黄铁矿石粒等效球直径为5～10mm。
进一步的，所述网状格栅的网孔直径不大于40mm。
进一步的，所述悬浮污泥区域的底部设有进水反射板，上部设有回流挡板。
进一步的，所述混合填料区域的底部设置插入式的DO监测探头，所述悬浮污泥区域的底部设置插入式的pH监测探头，DO监测探头和pH监测探头通过导线外接检测设备。
进一步的，所述回流管内回流液由回流泵泵入进水管，进水管上设有进水泵，进水管的进水端延伸进反应器下部的悬浮污泥区域内，并连接有进水喇叭口。
本发明还提供了一种通过发制品废水的处理装置利用厌氧氨氧化-异养反硝化-硫自养反硝化耦合工艺处理发制品废水的处理方法，包括如下步骤：
S1、反应器选型：选用上部混合填料区域与下部悬浮污泥区域高度比例为1.5～2:1，反应器的高径比为5.5～6.5：1，上部混合填料区域的HRT不小于6h的反应器；
S2、反应器管道接入：在悬浮污泥区域连接带有进水泵的进水管，进水管位于悬浮污泥区域内部的一端安装进水喇叭口，悬浮污泥区域的底部连接排泥管，在反应器顶部出水区域设置带有回流泵的回流管，回流管接入到进水管上；
S3、检测设备的接入：在混合填料区域的底部设置插入式的DO监测探头，在悬浮污泥区域的底部设置插入式的pH监测探头，DO监测探头和pH监测探头外接检测设备；
S4、反应器填料及其接种污泥：向反应器上部混合填料区域内填充直径为50～80mm，外壳孔径不大于3mm的悬浮球和等效球直径为5～10mm的黄铁矿石粒的混合填料，并在混合填料的顶部设置网孔直径不大于40mm的网状格栅，完成填料后向混合填料内接种厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥，向反应器下部的悬浮污泥区域内填充悬浮污泥，并接种异养反硝化污泥；
S5、发制品废水的处理：反应器填料完成后，将经过冷却塔降温至32℃以下和前置部分亚硝化工艺处理的发制品废水经过进水泵泵入悬浮污泥区域，进水经过进水喇叭口进入悬浮污泥区域，经进水反射板和回流挡板的作用与悬浮污泥充分混合，在悬浮污泥区域主要进行异养反硝化过程，用于去除进水以及回流中的NO3 —N，进水由下而上，从悬浮污泥区域穿过多孔承托层进入到混合填料区域，在混合填料区域主要进行硫自养反硝化过程并作为异养反硝化的补充；
S6、通过混合填料区域的出水通过溢流堰后由出水管自流出水，排泥管用于排除悬浮污泥区域的多余污泥，保证悬浮污泥区域的SRT符合要求，处理后的进水部分通过回流管回流到悬浮污泥区域内，另一部经过出水管排出。
进一步的，在步骤S3中，控制DO浓度在0.5mg/L一下，控制pH在6.5～8.5。
进一步的，在步骤S4中，厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥皆为单一富集培养污泥，其中，厌氧氨氧化污泥以(NH4)2SO4和NaNO2作为底物富集培养，富集培养完成的厌氧氨氧化污泥为血红色的细颗粒污泥；硫自养反硝化污泥以Na2S2O3作为底物，反应器中添加硫铁矿填料，富集培养完成的硫自养反硝化污泥为灰色；悬浮污泥区域(9)内悬浮污泥接种的异养反硝化污泥来源于缺氧池。
进一步的，在步骤S5中，前置部分亚硝化工艺处理的氨氮转化率为55％～65％，发制品废水的NH4 +-N浓度不超过400mg/L，COD浓度不超过170mg/L。
进一步的，在步骤S6中，所述SRT为污泥泥龄，下部悬浮污泥区域9的SRT控制在10～15天。
进一步的，在步骤S6中，所述回流管进入到进水管的回流比控制在4～6:1。
本发明提出的一种发制品废水的处理装置及处理方法，有益效果在于：
(1)本发明相对于传统的A2O脱氮工艺，该方法需要的前置部分亚硝化工艺的曝气量低，能耗低。并且在低C/N比的条件下不需要外加碳源，绝大部分的NH4 +-N和NO2 --N通过厌氧氨氧化过程去除，反硝化过程只用于去除少量的硝酸盐(部分亚硝化和厌氧氨氧化过程产生)，污泥产量低，运行成本较低。
(2)本发明的硫自养反硝化过程作为异养反硝化过程的补充，当异养反硝化过程有机碳源不足时可利用发制品废水中的还原性含硫化合物和黄铁矿缓释的S-作为反硝化的电子供体，避免了有机碳源的添加。
(3)本发明悬浮球填料为微生物提供了附着的载体和较大的生存空间，能够保证填料层结构的稳定性和孔隙率。黄铁矿填料缓释的S-和Fe2+分别作为硫自养反硝化过程的电子供体补充和厌氧氨氧化菌必要的生命元素。
(4)本发明悬浮填料区域进水反射板和回流挡板使得进水与悬浮污泥充分混合，强化传质。
(5)本发明对于厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌的接种污泥均选用单一富集培养污泥，保证了反应装置的快速启动。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中关于发制品废水处理装置的结构示意图；
图2是本发明实施例3中生化小试反应器运行期间进出水水质情况列表。
图中标记为：1-溢流堰；2-出水管；3-网状格栅；4-混合填料区域；5-DO监测探头；6-多孔承托层；7-回流挡板；8-进水喇叭口；9-悬浮污泥区域；、10-pH监测探头、11-进水反射板；12-排泥管；13-回流管；14-回流泵；15-进水泵、16-进水管。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
参见图1，一种发制品废水的处理装置，包括反应器，反应器的上部为含有厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥的混合填料区域4，下部为含有异养反硝化污泥的悬浮污泥区域9，其中，反应器的高径比为5.5～6.5：1，混合填料区域4与悬浮污泥区域9的高度比例为1.5～2:1，因自养微生物较低的代谢速率，控制重点在于保证上部混合填料区域4的HRT不小于6h。
厌氧氨氧化污泥、异养反硝化污泥和硫自养反硝化污泥是由厌氧氨氧化菌、异养反硝化菌和硫自养反硝化菌构成的耦合体系；适用于高氨氮、低C/N，并且含有低浓度还原性含硫化合物(S2-、S-和SO3 2-)的发制品废水的处理。异养反硝化菌主要位于反应器下部的悬浮污泥区域9中，厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌主要位于上部的混合填料区域4中。
反应器的顶部出水区域设置溢流堰1和回流管13，溢流堰1上方一侧设有带有水阀的出水管2；回流管13与进水管16并联接入到悬浮污泥区域9内；悬浮污泥区域9的底部还设有用于污泥排出的排泥管12，污泥管12用于排除悬浮污泥区域的多余污泥，保证悬浮污泥区域9的SRT符合要求。
本发明的发制品废水的处理装置及处理方法，悬浮球填料为微生物提供了附着的载体和较大的生存空间，能够保证填料层结构的稳定性和孔隙率。黄铁矿填料缓释的S-和Fe2+分别作为硫自养反硝化过程的电子供体补充和厌氧氨氧化菌必要的生命元素；悬浮填料区域进水反射板和回流挡板使得进水与悬浮污泥充分混合，强化传质，另外，对于厌氧氨氧化菌和硫自养反硝化菌的接种污泥均选用单一富集培养污泥，保证了反应装置的快速启动。
具体地，使用时，首先发制品废水经过冷却塔降温及前置部分亚硝化工艺处理后泵入反应器，进水经底部进水反射板11及上部回流挡板7的作用与悬浮污泥区域9内的悬浮污泥充分混合。在悬浮污泥区域9主要进行异养反硝化过程。底物硝酸盐主要来源于进水中部分亚硝化过程产生的和回流水中厌氧氨氧化过程产生的。其次，反应器内部的水流由下而上从悬浮污泥区域9进入混合填料区域4，DO浓度由下部悬浮污泥区域9的缺氧过渡到上部悬浮填料区域4的厌氧，微生物群落也从异养反硝化菌群过渡到厌氧氨氧化菌和自养反硝化菌混合菌群。在上部的混合填料区域主要进行厌氧氨氧化反应，进水中的NH4 +-N和NO2 --N以1:1.32的比例去除。硫自养反硝化过程作为异养反硝化过程的补充，利用进水中低浓度的还原性含硫化合物以及硫铁矿缓释的S-作为电子供体，去除异养反硝化过程因缺乏有机碳源而不能去除的那部分硝酸盐。最后，出水部分回流入进水管16，类似于A2O工艺的硝化液回流，主要是通过反硝化过程去除厌氧氨氧化过程产生的NO3 —N，另一部经过出水管2排出。
参见图1，进一步说，混合填料区域4的底部设有用于分隔混合填料区域4与悬浮污泥区域9的多孔承托层6，混合填料区域4的顶部设有网状格栅3，网状格栅3的网孔直径不大于40mm。
设置多孔承托层6，为混合填料提供支撑和均匀布水。设置网状格栅3为防止悬浮球填料溢出，网状格栅3网孔直径需小于悬浮球填料直径。
进一步说，混合填料区域4内的填料包括由悬浮球填料和黄铁矿石粒，黄铁矿石粒有效成分FeS2，悬浮球填料直径为50～80mm，悬浮球填料外壳孔径不大于3mm；黄铁矿石粒等效球直径为5～10mm，悬浮球填料外壳孔径需小于黄铁矿石粒等效球直径。外壳需要有足够的机械强度，避免在黄铁矿石粒重力挤压下变形。
黄铁矿石粒填料在活性微生物附着的情况下，能够缓慢地释放Fe2+和S-。缓释的低浓度S-能够作为硫自养反硝化过程电子供体的补充，Fe2+是厌氧氨氧化菌保证其生物量和生物活性必要的元素,厌氧氨氧化菌含有的亚铁血红素参与其新陈代谢的关键过程。悬浮球填料主要的作用一是提供了填料层的骨架，当黄铁矿石粒被消耗时仍能够保证填料层结构的稳定性和孔隙率；二是作为厌氧氨氧化和硫自养反硝化微生物的载体，其坚硬外壳内较大的空间和内部纤维丝保证了较大的微生物存留量。避免了由于黄铁矿石粒由于生化反应被消耗造成的填料层结构坍缩，矿石粒直径减小造成空隙减小，压缩填料区域微生物的生存空间。
参见图1，进一步说，悬浮污泥区域9的底部设有进水反射板11，上部设有回流挡板7。
设置进水反射板11和回流挡板7，保证了活性污泥与进水充分混合，活性污泥为厌氧氨氧化污泥、异养反硝化污泥和硫自养反硝化污泥。
参见图1，进一步说，混合填料区域4的底部设置插入式的DO监测探头5，悬浮污泥区域9的底部设置插入式的pH监测探头10，DO监测探头5和pH监测探头10通过导线外接检测设备，通过DO监测探头5可监测混合填料区域4的DO浓度，pH监测探头10可监测悬浮污泥区域9的pH值，以便于DO浓度控制在0.5mg/L一下，pH控制在6.5～8.5。
参见图1，进一步说，回流管13内回流液由回流泵14泵入进水管16，进水管16上设有进水泵15，进水管16的进水端延伸进反应器下部的悬浮污泥区域9内，并连接有进水喇叭口8，回流管13并入进水管16，回流比控制在4～6:1。大比例回流的目的在于去除厌氧氨氧化过程产生的硝酸盐，使出水TN达标，设置进水喇叭口8可进一步提高活性污泥与进水充分的混合。
实施例1
本发明还提供了一种发制品废水的处理装置利用厌氧氨氧化-异养反硝化-硫自养反硝化耦合工艺处理发制品废水的处理方法，包括如下步骤：
S1、反应器选型：选用上部混合填料区域4与下部悬浮污泥区域9高度比例为1.5:1，反应器的高径比为5.5：1，上部混合填料区域4的HRT为6h的反应器；
S2、反应器管道接入：在悬浮污泥区域9连接带有进水泵15的进水管16，进水管16位于悬浮污泥区域9内部的一端安装进水喇叭口8，悬浮污泥区域9的底部连接排泥管12，在反应器顶部出水区域设置带有回流泵14的回流管13，回流管13接入到进水管16上；
S3、检测设备的接入：在混合填料区域4的底部设置插入式的DO监测探头5，在悬浮污泥区域9的底部设置插入式的pH监测探头10，DO监测探头5和pH监测探头10外接检测设备，控制DO浓度在0.5mg/L，控制pH在6.5；
S4、反应器填料及其接种污泥：向反应器上部混合填料区域4内填充直径为50mm，外壳孔径为3mm的悬浮球和等效球直径为5mm的黄铁矿石粒的混合填料，并在混合填料的顶部设置网孔直径为40mm的网状格栅3，完成填料后向混合填料内接种厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥，向反应器下部的悬浮污泥区域9内填充悬浮污泥，并接种异养反硝化污泥；
S5、发制品废水的处理：反应器填料完成后，将经过冷却塔降温至32℃以下和前置部分亚硝化工艺处理的发制品废水经过进水泵15泵入悬浮污泥区域9，进水经过进水喇叭口8进入悬浮污泥区域9，经进水反射板11和回流挡板7的作用与悬浮污泥充分混合，在悬浮污泥区域9主要进行异养反硝化过程，用于去除进水以及回流中的NO3 —N，进水由下而上，从悬浮污泥区域9穿过多孔承托层6进入到混合填料区域4，在混合填料区域4主要进行硫自养反硝化过程并作为异养反硝化的补充，前置部分亚硝化工艺处理的氨氮转化率为55％，发制品废水的NH4 +-N浓度为400mg/L，COD浓度为170mg/L；
S6、通过混合填料区域4的出水通过溢流堰1后由出水管2自流出水，排泥管12用于排除悬浮污泥区域的多余污泥，保证悬浮污泥区域9的SRT符合要求，处理后的进水部分通过回流管13回流到悬浮污泥区域9内，另一部经过出水管2排出，SRT为污泥泥龄，下部悬浮污泥区域9的SRT控制在10天，回流管13进入到进水管16的回流比控制在4:1。
实施例2
本发明还提供了一种发制品废水的处理装置利用厌氧氨氧化-异养反硝化-硫自养反硝化耦合工艺处理发制品废水的处理方法，包括如下步骤：
S1、反应器选型：选用上部混合填料区域4与下部悬浮污泥区域9高度比例为2:1，反应器的高径比为6.5：1，上部混合填料区域4的HRT为6h的反应器；
S2、反应器管道接入：在悬浮污泥区域9连接带有进水泵15的进水管16，进水管16位于悬浮污泥区域9内部的一端安装进水喇叭口8，悬浮污泥区域9的底部连接排泥管12，在反应器顶部出水区域设置带有回流泵14的回流管13，回流管13接入到进水管16上；
S3、检测设备的接入：在混合填料区域4的底部设置插入式的DO监测探头5，在悬浮污泥区域9的底部设置插入式的pH监测探头10，DO监测探头5和pH监测探头10外接检测设备，控制DO浓度在0.5mg/L，控制pH在8.5；
S4、反应器填料及其接种污泥：向反应器上部混合填料区域4内填充直径为80mm，外壳孔径为3mm的悬浮球和等效球直径为10mm的黄铁矿石粒的混合填料，并在混合填料的顶部设置网孔直径为40mm的网状格栅3，完成填料后向混合填料内接种厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥，向反应器下部的悬浮污泥区域9内填充悬浮污泥，并接种异养反硝化污泥；
S5、发制品废水的处理：反应器填料完成后，将经过冷却塔降温至32℃以下和前置部分亚硝化工艺处理的发制品废水经过进水泵15泵入悬浮污泥区域9，进水经过进水喇叭口8进入悬浮污泥区域9，经进水反射板11和回流挡板7的作用与悬浮污泥充分混合，在悬浮污泥区域9主要进行异养反硝化过程，用于去除进水以及回流中的NO3 —N，进水由下而上，从悬浮污泥区域9穿过多孔承托层6进入到混合填料区域4，在混合填料区域4主要进行硫自养反硝化过程并作为异养反硝化的补充，前置部分亚硝化工艺处理的氨氮转化率为65％，发制品废水的NH4 +-N浓度为400mg/L，COD浓度为170mg/L；
S6、通过混合填料区域4的出水通过溢流堰1后由出水管2自流出水，排泥管12用于排除悬浮污泥区域的多余污泥，保证悬浮污泥区域9的SRT符合要求，处理后的进水部分通过回流管13回流到悬浮污泥区域9内，另一部经过出水管2排出，SRT为污泥泥龄，下部悬浮污泥区域9的SRT控制在15天，回流管13进入到进水管16的回流比控制在6:1。
在实施例1和实施例2中，在步骤S4中，厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥皆为单一富集培养污泥，其中，厌氧氨氧化污泥以(NH4)2SO4和NaNO2作为底物富集培养，富集培养完成的厌氧氨氧化污泥为血红色的细颗粒污泥；硫自养反硝化污泥以Na2S2O3作为底物，反应器中添加硫铁矿填料，富集培养完成的硫自养反硝化污泥为灰色；悬浮污泥区域9内悬浮污泥接种的异养反硝化污泥来源于缺氧池，由于自养微生物较长的世代期，如不单一富集培养，则在反应器运行中难以快速达到满足生化功能的生物量，更可能因为进水水质水量的冲击而导致功能菌群的破坏。特别是厌氧氨氧化菌，其世代期为13天左右，在以A2O工艺厌氧池污泥富集培养的条件下，完成厌氧氨氧化菌富集培养的时间超过150天。
在步骤S4中过高的NH4 +-N浓度易造成反应装置进水NO2 --N超过200mg/L，亚硝酸盐具有较大的微生物毒性，尤其在pH较低的情况下，形成的亚硝酸易造成微生物的永久性失活。
在步骤S6中大比例回流的目的在于去除厌氧氨氧化过程产生的硝酸盐，使出水TN达标。
在步骤S6中该耦合体系由异养微生物包括异养反硝化菌和自养微生物包括厌氧氨氧化和硫自养反硝化菌构成。混合填料区域4能够保持自养微生物较大的生物存留量，控制悬浮污泥区域的SRT能够控制悬浮污泥区域的异养反硝化菌的生物量，这样的做法能够保持异养和自养微生物群落丰度和功能的相对平衡。
实施例3
本发明还通过生化反应小试，进一步验证：
生化反应小试的反应器采用尺寸为外径15cm，高度90cm，高径比6:1。混合填料层高度50cm，悬浮污泥区域高度30cm，高度比例约为1.67。悬浮球填料直径为60mm，黄铁矿石粒直径为8mm。
进水条件为：氨氮转化率为60％，水温32±2℃，混合填料区HRT＝8h，悬浮污泥区SRT＝10d，出水回流比4:1。
生化反应小试反应器污泥接种完成后，首先以模拟发制品废水进行试运行，并与试运行开始后的第25天将模拟发制品废水替换成真实的发制品废水，发制品废水取自许昌某一发制品厂污水处理站前池，其运行的进出水水质情况。
参见图2，从小试反应器的试验可以看出，这种通过厌氧氨氧化-异养反硝化-硫自养反硝化耦合工艺处理发制品废水的处理装置及处理方法能够很好地适应发制品废水的处理。针对实际废水的运行处理具有较快的启动时间和较高的运行稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种发制品废水的处理装置，包括反应器，其特征在于，所述反应器的上部为含有厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥的混合填料区域(4)，下部为含有异养反硝化污泥的悬浮污泥区域(9)；
所述厌氧氨氧化污泥、异养反硝化污泥和硫自养反硝化污泥是由厌氧氨氧化菌、异养反硝化菌和硫自养反硝化菌构成的耦合体系；
所述反应器的顶部出水区域设置溢流堰(1)和回流管(13)，溢流堰(1)上方一侧设有带有水阀的出水管(2)；
所述回流管(13)与进水管(16)并联接入到悬浮污泥区域(9)内；
所述悬浮污泥区域(9)的底部还设有用于污泥排出的排泥管(12)。
2.根据权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述反应器的高径比为5.5～6.5：1。
3.根据权利要求2所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述混合填料区域(4)与悬浮污泥区域(9)的高度比例为1.5～2:1。
4.根据权利要求3所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述混合填料区域(4)的底部设有用于分隔混合填料区域(4)与悬浮污泥区域(9)的多孔承托层(6)，所述混合填料区域(4)的顶部设有网状格栅(3)。
5.根据权利要求4所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述混合填料区域(4)内的填料包括由悬浮球填料和黄铁矿石粒。
6.根据权利要求5所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述悬浮球填料直径为50～80mm，悬浮球填料外壳孔径不大于3mm；黄铁矿石粒等效球直径为5～10mm。
7.根据权利要求4所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述网状格栅(3)的网孔直径不大于40mm。
8.根据权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述悬浮污泥区域(9)的底部设有进水反射板(11)，上部设有回流挡板(7)。
9.根据权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述混合填料区域(4)的底部设置插入式的DO监测探头(5)，所述悬浮污泥区域(9)的底部设置插入式的pH监测探头(10)，DO监测探头(5)和pH监测探头(10)通过导线外接检测设备。
10.根据权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于，所述回流管13内回流液由回流泵(14)泵入进水管(16)，进水管(16)上设有进水泵(15)，进水管(16)的进水端延伸进反应器下部的悬浮污泥区域(9)内，并连接有进水喇叭口(8)。
11.根据权利要求1-10任一项所述的发制品废水的处理装置利用厌氧氨氧化-异养反硝化-硫自养反硝化耦合工艺处理发制品废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、反应器选型：选用上部混合填料区域(4)与下部悬浮污泥区域(9)高度比例为1.5～2:1，反应器的高径比为5.5～6.5：1，上部混合填料区域(4)的HRT不小于6h的反应器；
S2、反应器管道接入：在悬浮污泥区域(9)连接带有进水泵(15)的进水管(16)，进水管(16)位于悬浮污泥区域(9)内部的一端安装进水喇叭口(8)，悬浮污泥区域(9)的底部连接排泥管(12)，在反应器顶部出水区域设置带有回流泵(14)的回流管(13)，回流管(13)接入到进水管(16)上；
S3、检测设备的接入：在混合填料区域(4)的底部设置插入式的DO监测探头(5)，在悬浮污泥区域(9)的底部设置插入式的pH监测探头(10)，DO监测探头(5)和pH监测探头(10)外接检测设备；
S4、反应器填料及其接种污泥：向反应器上部混合填料区域(4)内填充直径为50～80mm，外壳孔径不大于3mm的悬浮球和等效球直径为5～10mm的黄铁矿石粒的混合填料，并在混合填料的顶部设置网孔直径不大于40mm的网状格栅(3)，完成填料后向混合填料内接种厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥，向反应器下部的悬浮污泥区域(9)内填充悬浮污泥，并接种异养反硝化污泥；
S5、发制品废水的处理：反应器填料完成后，将经过冷却塔降温至32℃以下和前置部分亚硝化工艺处理的发制品废水经过进水泵(15)泵入悬浮污泥区域(9)，进水经过进水喇叭口(8)进入悬浮污泥区域(9)，经进水反射板(11)和回流挡板(7)的作用与悬浮污泥充分混合，在悬浮污泥区域(9)主要进行异养反硝化过程，用于去除进水以及回流中的NO3 —N，进水由下而上，从悬浮污泥区域(9)穿过多孔承托层(6)进入到混合填料区域(4)，在混合填料区域(4)主要进行硫自养反硝化过程并作为异养反硝化的补充；
S6、通过混合填料区域(4)的出水通过溢流堰(1)后由出水管(2)自流出水，排泥管(12)用于排除悬浮污泥区域的多余污泥，保证悬浮污泥区域(9)的SRT符合要求，处理后的进水部分通过回流管(13)回流到悬浮污泥区域(9)内，另一部经过出水管(2)排出。
12.根据权利要求11所述的一种发制品废水的处理方法，其特征在于：在步骤S3中，控制DO浓度在0.5mg/L一下，控制pH在6.5～8.5。
13.根据权利要求11所述的一种发制品废水的处理方法，其特征在于：在步骤S4中，厌氧氨氧化污泥和硫自养反硝化污泥皆为单一富集培养污泥，其中，厌氧氨氧化污泥以(NH4)2SO4和NaNO2作为底物富集培养，富集培养完成的厌氧氨氧化污泥为血红色的细颗粒污泥；硫自养反硝化污泥以Na2S2O3作为底物，反应器中添加硫铁矿填料，富集培养完成的硫自养反硝化污泥为灰色；悬浮污泥区域(9)内悬浮污泥接种的异养反硝化污泥来源于缺氧池。
14.根据权利要求11所述的一种发制品废水的处理方法，其特征在于：在步骤S5中，前置部分亚硝化工艺处理的氨氮转化率为55％～65％，发制品废水的NH4 +-N浓度不超过400mg/L，COD浓度不超过170mg/L。
15.根据权利要求11所述的一种发制品废水的处理方法，其特征在于：在步骤S6中，所述SRT为污泥泥龄，下部悬浮污泥区域(9)的SRT控制在10～15天。
16.根据权利要求11所述的一种发制品废水的处理方法，其特征在于：在步骤S6中，所述回流管(13)进入到进水管(16)的回流比控制在4～6:1。
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