CN112408601A - 处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔 - Google Patents

Abstract

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔，包括一级曝气柱、反应柱以及二级曝气柱反应柱，级曝气柱底部设置有曝气盘，反应柱底部设置有布水管，反应柱中设置有对溶解氧浓度进行检测的DO探头，一级反应柱和二级反应柱中均培养有颗粒污泥，一级曝气柱和反应柱、二级曝气柱和反应柱实现对废水处理的第一、第二级自循环分置曝气组合塔。本发明的两级自循环分置曝气组合塔，在无外界动力源的情况下实现了废水在反应柱与曝气柱之间的循环流动，降低了废水处理过程中的能耗。污水在一级反应柱与曝气柱之间的多次循环流动后，达到去除废水中有机物的目的；废水在二级反应柱与二级曝气柱之间的循环流动，实现废水的脱氮处理。

Description

处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔

技术领域

本发明涉及一种污水处理组合塔，更具体的说，尤其涉及一种针对含物有机物含氮废水的处理，利用各种不同功能菌的作用，使污水可达标排放或回用的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔。

背景技术

目前含有机物含氮废水处理过程通常旨在去除污水中有机物以及氮，这些污染物质在污水中可以被微生物降解而消耗水中的溶解氧，引起水体富营养化。

传统处理含有机物含氮废水的工艺有AO、AAO等，但是传统污水处理方法要求很高的C/N比，且耗能大、剩余污泥量多、工艺复杂，且传统污水处理方法达不到很高的污泥浓度。在实际应用中，关于好氧颗粒污泥应用是很少的，主要是因为现有的培养好氧颗粒污泥的方法培养时间长，且无法长时间保持稳定，控制参数等也存在不确定性。

本文旨在发明一种能够快速将沉淀性能好的污泥筛选出来，并且实现超高污泥浓度，结合短程硝化厌氧氨氧化污泥、设计两级循环，使污水在两极循环中分别循环，同时实现有机物和氮的去除的污水处理组合塔。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔。

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔，包括进水口、出水口以及依次相邻设置的一级曝气柱、一级反应柱、二级曝气柱和二级反应柱，一级曝气柱、一级反应柱、二级曝气柱和二级反应柱均竖向设置；进水口与一级曝气柱的上部相通，用于向一级曝气柱中通入待处理的含有机物含氮废水，出水口与二级反应柱的上部相通，用于将处理后的废水排出；其特征在于：所述一级曝气柱和二级曝气柱的底部均设置有曝气盘，一级反应柱和二级反应柱的底部均设置有布水管；一级曝气柱经一级连接柱与一级反应柱中的布水管相连通，一级反应柱经一级回流柱与一级曝气柱相连通，一级连接柱和一级回流柱均竖向设置；一级连接柱的上端与一级曝气柱的上部相通，下端与一级反应柱中的布水管相通，一级回流柱的上端与一级反应柱的上部相通，下端与一级曝气柱的下部相通；一级反应柱的上部经连接口与二级曝气柱的上部相通；

二级曝气柱经二级连接柱与二级反应柱中的布水管相连通，二级反应柱经二级回流柱与二级曝气柱相连通，二级连接柱、二级回流柱均竖向设置；所述二级连接柱的上端与二级曝气柱的上部相连通，下端与二级反应柱中的布水管相通，二级回流柱的上端与二级反应柱的上部相通，下端与二级曝气柱的下部相通；所述一级反应柱和二级反应柱中均设置有对溶解氧浓度进行检测的DO探头，一级反应柱和二级反应柱中均培养有颗粒污泥。

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔，所述一级反应柱和二级反应柱中的布水管均为环形形状，环形布水管的下表面上均匀开设有若干朝下的布水孔，所有布水孔位于同一水平面内。

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔，所述一级连接柱、一级回流柱、二级连接柱和二级回流柱的管径均大于连接口和出水口的口径，并且大于200mm；一级连接柱、一级回流柱、二级连接柱和二级回流柱的上、下端均为避免水头损失的弧形段。

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔的废水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).进水和一次曝气，待处理的含有机物含氮废水经进水口流入一次曝气柱中，在一次曝气柱底部曝气盘的曝气作用下，实现对废水的曝气充氧，曝气后一次曝气柱底部废水的密度减小而压强降低，在压力差的作用下一次反应柱中的废水流入一次曝气柱的底部；曝气后的废水上升以及进水使得一次曝气柱中的液面上升，在液位差的作用下一次曝气柱上部的废水经一级连接柱进入一级反应柱底部的布水管中，实现了无外界动力源的情况下废水在一级曝气柱与一级反应柱之间的循环流动；

b).布水和一次好氧反应，一级连接柱的进水经布水管上的布水孔流出，朝下的出水将一次反应柱底部的污泥冲散防止污泥淤积；均匀布水后的废水在一级反应柱中由下至上均匀上升的过程中，与一级反应柱中颗粒污泥中的微生物充分接触将废水中的有机物去除，并消耗废水中的溶解氧；

c).一次回流和出水，一级反应柱中的大部分废水经一级回流柱回流至一级曝气柱中，剩余的少部分经连接口进入二级曝气柱，废水经多次在一级曝气柱与一级反应柱之间的循环处理后，实现废水中有机物的去除；

d).二次曝气，在二级曝气柱中曝气盘的曝气作用下，对二级曝气柱中的废水进行充氧，同时在压力差的作用下二级反应柱中的废水经二级回流柱回流至二级曝气柱，在液位差的作用下二级曝气柱上部的废水经二级连接柱流入二级反应柱，实现废水在二级曝气柱与二级反应柱之间的循环流动；

e).布水和二次好氧反应，经曝气充氧后的废水经二级反应柱底部的布水管实现均匀布水，废水在二次反应柱中均匀上升的过程中，在二次反应柱下部，分布着短程硝化污泥，污水中的微生物在缺氧条件下发生短程硝化反应，将部分氨氮转化为亚硝氮，二次反应柱的上部，分布着为优势污泥的厌氧氨氧化污泥，污水中剩余的氨氮与反应生成的亚硝氮发生厌氧氨氧化反应从而实现脱氮；

f).二次回流和出水，二级反应柱中经硝化和反硝化处理后的废水大部分经二级回流柱回流至二级曝气柱中，剩余的少部分经出水口排出，废水经多次在二级反应柱与二级曝气柱之间的循环处理后，实现废水的脱氮。

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔的废水处理方法，在废水处理初期，一级反应柱和二级反应柱中均以普通絮状污泥启动，开始时污泥沉降性能较差，控制一级曝气柱和二级曝气柱中的曝气量较少，使一级反应柱和二级反应柱中污水上升流速较低而不至于污泥流失；随着污泥沉降性能增加，开始根据污水中污染物质的浓度控制一级反应柱和二级反应柱进水中的溶解氧以及回流量来驯化所需功能菌，使之成为优势菌种，从而完成启动过程。

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔的废水处理方法，在一级反应柱中实现有机物的去除而氨氮不会或者只有少量被降解，需要严格控制控制溶解氧量以及回流量，根据污水的回流量以及进水中有机物的浓度，估算出有机物消耗完所需要的溶解氧量，同时通过控制一级曝气柱中的曝气量使污水在一级反应柱中的溶解氧在0.5-3mg/L范围内，使氨氮不至于大量降解；

在二级反应柱中要实现污水中的自养脱氮，要严格控制废水在二级反应柱中的溶解氧以及污水回流量，根据污水回流量、进水量，算出60%进水氨氮转化为亚硝氮所需要的溶解氧量，同时控制曝气量使污水进入二级反应柱中的溶解氧在0.2-1 mg/L范围内，保证污水短程硝化而不是全程硝化。

本发明的有益效果是：本发明的两级自循环分置曝气组合塔，第一级组合塔中设置有一级曝气柱和一级反应柱，第二级组合塔中设置有二级曝气柱和二级反应柱，在一级曝气柱底部曝气盘的曝气作用下，不仅实现了对待处理废水的曝气充氧，而且还使得一级曝气柱底部因曝气而密度降低和压强减小，一级反应柱中的废水在压力差的作用下流入一级曝气柱，一级曝气柱中的废水在液位差的作用下流入一级反应柱，这样，在无外界动力源的情况下实现了废水在一级反应柱与一级曝气柱之间的循环流动；同理，二级反应柱与二级曝气柱之间的废水亦可在无外界动力源的情况下进行循环流动，降低了废水处理过程中的能耗。

待处理含有机物含氮废水在一级反应柱中由下至上均匀上升的过程中，废水与一级反应柱中颗粒污泥中的微生物充分接触发生好氧反应，实现废水中有机物的去除，经污水在一级反应柱与曝气柱之间的多次循环流动后，达到去除废水中绝大多数有机物的目的。废水在二级反应柱中由下至上均匀上升的过程中，废水中的氨氮首先在二级反应柱底部短程硝化污泥的作用下发生硝化反应，部分氨氮转化为亚硝氮；然后废水与二级反应柱上部的厌氧氨氧化污泥充分接触，在厌氧氨氧化菌的作用下发生反硝化，将亚硝氮和剩余氨氮转化为氮气，经废水在二级反应柱与二级曝气柱之间的循环流动，实现废水的脱氮处理。

附图说明

图1为本发明的两级自循环分置曝气组合塔的主视图；

图2为本发明的两级自循环分置曝气组合塔的后视图；

图3为本发明的两级自循环分置曝气组合塔的俯视图；

图4为本发明的两级自循环分置曝气组合塔的立体图；

图5、图6均为本发明的两级自循环分置曝气组合塔的剖视图。

图中：1进水口，2一级曝气柱，3一级连接柱，4一级反应柱，5一级回流柱，6连接口，7二级曝气柱，8二级连接柱，9二级反应柱，10二级回流柱，11出水口；12曝气盘，13布水管，14布水孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，分别给出了本发明的两级自循环分置曝气组合塔的主视图、后视图、俯视图和立体图，图5和图6均给出了其剖视图，所示的两级自循环分置曝气组合塔由进水口1、一级曝气柱2、一级连接柱3、一级反应柱4、一级回流柱5、二级曝气柱7、二级连接柱8、二级反应柱9、二级回流柱10组成，一级和二级曝气柱、反应柱、连接柱和回流柱均竖向设置，一级曝气柱2和一级反应柱4构成了对废水处理的第一级自循环分置曝气组合塔。进水口1与一级曝气柱2的上部相通，用于向一级曝气柱2中通入待处理的含有机物含氮废水，一级曝气柱2和一级反应柱4的底部分别设置有曝气盘12和布水管13。

一级曝气柱2经一级连接柱3与一级反应柱4底部的布水管13相连通，一级反应柱4经一级回流柱5与一级曝气柱2相连通，具体来说，一级连接柱3的上端与一级曝气柱2的上端相连通，一级连接柱3的下端与一级反应柱底部的布水管13相通，一级回流柱5的上端与一级反应柱4的上端相通，一级回流柱5的下端与一级曝气柱2的底部相通。

在一级曝气柱2底部的曝气盘12曝气充氧的过程中，会使得一级曝气柱2底部的废水密度减小而压强降低，一级反应柱4中的废水在压差作用下流入一级曝气柱2；同时，由于一级曝气柱2的回水和进水使得其液位上升，在液位差的作用下一级曝气柱2中的废水经一级连接柱3流入一级反应柱4中的布水管13，这样，实现了在无外界动力源的情况下，废水在一级曝气柱2与一级反应柱4之间的循环流动，降低了废水处理过程中的能耗。

一级反应柱4底部的布水管13实现均匀布水，其可采用环形形状，弧形布水管13的下表面上均匀开设有朝下的若干布水孔14，废水经布水管13上的布水孔14朝下流出，朝下的水流可将一级反应柱4底部的污泥冲散防止污泥淤积。一级反应柱4中培养有颗粒污泥，含有机物含氮废水在一级反应柱4中由下至上均匀上升的过程中，废水与颗粒污泥中的微生物充分接触而发生好氧反应，将污水中的有机物去除。

所示的一级反应柱4的上端经连接口6与二级曝气柱7的上端相连通，一级反应柱4上部的污水绝大部分经一级回流柱5回流至一级曝气柱2中，剩余的少部分经连接口6流入二级曝气柱7中。二级曝气柱7和二级反应柱9中分别设置有曝气盘12和布水管13，二级曝气柱7和二级反应柱9构成了对废水处理的第二级自循环分置曝气组合塔。二级曝气柱7的上部经二级连接柱8与二级反应柱9中的布水管13相连通，二级反应柱9的上部经二级回流柱10与二级曝气柱7的底部相连通，同理地，在压力差和液位差的作用下，废水在二级反应柱9与二级曝气柱7之间实现循环流动，无需外界动力源，降低了含有机物含氮废水处理过程中的能耗。

本发明的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔的废水处理方法，通过以下步骤来实现：

a).进水和一次曝气，待处理的含有机物含氮废水经进水口流入一次曝气柱中，在一次曝气柱底部曝气盘的曝气作用下，实现对废水的曝气充氧，曝气后一次曝气柱底部废水的密度减小而压强降低，在压力差的作用下一次反应柱中的废水流入一次曝气柱的底部；曝气后的废水上升以及进水使得一次曝气柱中的液面上升，在液位差的作用下一次曝气柱上部的废水经一级连接柱进入一级反应柱底部的布水管中，实现了无外界动力源的情况下废水在一级曝气柱与一级反应柱之间的循环流动；

b).布水和一次好氧反应，一级连接柱的进水经布水管上的布水孔流出，朝下的出水将一次反应柱底部的污泥冲散防止污泥淤积；均匀布水后的废水在一级反应柱中由下至上均匀上升的过程中，与一级反应柱中颗粒污泥中的微生物充分接触将废水中的有机物去除，并消耗废水中的溶解氧；

c).一次回流和出水，一级反应柱中的大部分废水经一级回流柱回流至一级曝气柱中，剩余的少部分经连接口进入二级曝气柱，废水经多次在一级曝气柱与一级反应柱之间的循环处理后，实现废水中有机物的去除；

d).二次曝气，在二级曝气柱中曝气盘的曝气作用下，对二级曝气柱中的废水进行充氧，同时在压力差的作用下二级反应柱中的废水经二级回流柱回流至二级曝气柱，在液位差的作用下二级曝气柱上部的废水经二级连接柱流入二级反应柱，实现废水在二级曝气柱与二级反应柱之间的循环流动；

e).布水和二次好氧反应，经曝气充氧后的废水经二级反应柱底部的布水管实现均匀布水，废水在二次反应柱中均匀上升的过程中，在二次反应柱下部，分布着短程硝化污泥，污水中的微生物在缺氧条件下发生短程硝化反应，将部分氨氮转化为亚硝氮，二次反应柱的上部，分布着为优势污泥的厌氧氨氧化污泥，污水中剩余的氨氮与反应生成的亚硝氮发生厌氧氨氧化反应从而实现脱氮；

f).二次回流和出水，二级反应柱中经硝化和反硝化处理后的废水大部分经二级回流柱回流至二级曝气柱中，剩余的少部分经出水口排出，废水经多次在二级反应柱与二级曝气柱之间的循环处理后，实现废水的脱氮。

一级反应柱4和二级反应柱9中均以普通絮状污泥启动，开始时污泥沉降性能较差，因此要控制曝气柱中曝气量较少使各反应柱中污水上升流速较低而不至于污泥流失，随着污泥沉降性能增加，开始根据污水中污染物质的浓度严格控制反应柱中的溶解氧以及回流量来驯化所需功能菌，使之成为优势菌种，从而完成启动过程。

一级反应柱4中污水从下往上快速流动，上升流速可达10-30m/h，污水与其中的污泥充分接触，污水中的有机污染物质在微生物作用下除去。在一级循环中实现有机物的去除而氨氮不会或者只有少量被降解，需要严格控制控制溶解氧量以及回流量，根据污水的回流量以及进水中有机物的浓度，可估算出有机物消耗完所需要的溶解氧量，同时还需控制曝气量使污水在一级反应柱4中的溶解氧在0.5-3mg/L，使氨氮不至于大量降解。

在较高上升流速的筛选下，一级反应柱4中污泥的沉降性能较好，如果是絮状污泥，则污水可以与絮状污泥充分接触，如果是颗粒污泥，则可以实现较大的污泥浓度，均可高效的去除有机物。二级反应柱9污水快速上流过程中，污水与污泥充分接触，随着上升流速以及所受阻力的不同，分布着不同沉降性能，不同功能的污泥，在反应柱下部，分布着短程硝化污泥，污水中的微生物在缺氧条件下将部分氨氮转化为亚硝氮发生短程硝化反应，反应柱的上部，厌氧氨氧化污泥为优势污泥，污水中剩余的氨氮与反应生成的亚硝氮发生厌氧氨氧化反应从而实现脱氮。

二级反应柱9上部的污水以及携带的沉降性能不好的絮状污泥大量通过二级回流柱10回流至二级曝气柱7，将从连接口6注入的污水进行稀释，少量通过出水口11流出。在二级循环中要实现污水中的自养脱氮，要严格控制二级循环中污水在反应柱中的溶解氧以及污水回流量，根据污水回流量，进水量等，估算出60%进水氨氮转化为亚硝氮所需要的溶解氧量，同时控制曝气量使污水进入二级反应柱9中的溶解氧在0.2-1，保证污水短程硝化而不是全程硝化。

一级反应柱4和二级反应柱9中污水的上升流速由各反应柱的高度及截面积、各曝气柱中污水膨胀率等因素决定，而污水上升流速又决定了反应柱中污水回流量。

Claims (6)

1.一种处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔，包括进水口（1）、出水口（11）以及依次相邻设置的一级曝气柱（2）、一级反应柱（4）、二级曝气柱（7）和二级反应柱（9），一级曝气柱、一级反应柱、二级曝气柱和二级反应柱均竖向设置；进水口与一级曝气柱的上部相通，用于向一级曝气柱中通入待处理的含有机物含氮废水，出水口与二级反应柱的上部相通，用于将处理后的废水排出；其特征在于：所述一级曝气柱和二级曝气柱的底部均设置有曝气盘（12），一级反应柱和二级反应柱的底部均设置有布水管（13）；一级曝气柱经一级连接柱（3）与一级反应柱中的布水管相连通，一级反应柱经一级回流柱（5）与一级曝气柱相连通，一级连接柱和一级回流柱均竖向设置；一级连接柱的上端与一级曝气柱的上部相通，下端与一级反应柱中的布水管相通，一级回流柱的上端与一级反应柱的上部相通，下端与一级曝气柱的下部相通；一级反应柱的上部经连接口（6）与二级曝气柱的上部相通；

二级曝气柱经二级连接柱（9）与二级反应柱中的布水管相连通，二级反应柱经二级回流柱（10）与二级曝气柱相连通，二级连接柱、二级回流柱均竖向设置；所述二级连接柱的上端与二级曝气柱的上部相连通，下端与二级反应柱中的布水管相通，二级回流柱的上端与二级反应柱的上部相通，下端与二级曝气柱的下部相通；所述一级反应柱和二级反应柱中均设置有对溶解氧浓度进行检测的DO探头，一级反应柱和二级反应柱中均培养有颗粒污泥。

2.根据权利要求1所述的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔，其特征在于：所述一级反应柱（4）和二级反应柱（9）中的布水管（13）均为环形形状，环形布水管的下表面上均匀开设有若干朝下的布水孔（14），所有布水孔位于同一水平面内。

3.根据权利要求1或2所述的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔，其特征在于：所述一级连接柱（3）、一级回流柱（5）、二级连接柱（8）和二级回流柱（10）的管径均大于连接口（6）和出水口（11）的口径，并且大于200mm；一级连接柱、一级回流柱、二级连接柱和二级回流柱的上、下端均为避免水头损失的弧形段。

4.一种基于权利要求1所述的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔的废水处理方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).进水和一次曝气，待处理的含有机物含氮废水经进水口流入一次曝气柱中，在一次曝气柱底部曝气盘的曝气作用下，实现对废水的曝气充氧，曝气后一次曝气柱底部废水的密度减小而压强降低，在压力差的作用下一次反应柱中的废水流入一次曝气柱的底部；曝气后的废水上升以及进水使得一次曝气柱中的液面上升，在液位差的作用下一次曝气柱上部的废水经一级连接柱进入一级反应柱底部的布水管中，实现了无外界动力源的情况下废水在一级曝气柱与一级反应柱之间的循环流动；

b).布水和一次好氧反应，一级连接柱的进水经布水管上的布水孔流出，朝下的出水将一次反应柱底部的污泥冲散防止污泥淤积；均匀布水后的废水在一级反应柱中由下至上均匀上升的过程中，与一级反应柱中颗粒污泥中的微生物充分接触将废水中的有机物去除，并消耗废水中的溶解氧；

c).一次回流和出水，一级反应柱中的大部分废水经一级回流柱回流至一级曝气柱中，剩余的少部分经连接口进入二级曝气柱，废水经多次在一级曝气柱与一级反应柱之间的循环处理后，实现废水中有机物的去除；

d).二次曝气，在二级曝气柱中曝气盘的曝气作用下，对二级曝气柱中的废水进行充氧，同时在压力差的作用下二级反应柱中的废水经二级回流柱回流至二级曝气柱，在液位差的作用下二级曝气柱上部的废水经二级连接柱流入二级反应柱，实现废水在二级曝气柱与二级反应柱之间的循环流动；

e).布水和二次好氧反应，经曝气充氧后的废水经二级反应柱底部的布水管实现均匀布水，废水在二次反应柱中均匀上升的过程中，在二次反应柱下部，分布着短程硝化污泥，污水中的微生物在缺氧条件下发生短程硝化反应，将部分氨氮转化为亚硝氮，二次反应柱的上部，分布着为优势污泥的厌氧氨氧化污泥，污水中剩余的氨氮与反应生成的亚硝氮发生厌氧氨氧化反应从而实现脱氮；

f).二次回流和出水，二级反应柱中经硝化和反硝化处理后的废水大部分经二级回流柱回流至二级曝气柱中，剩余的少部分经出水口排出，废水经多次在二级反应柱与二级曝气柱之间的循环处理后，实现废水的脱氮。

5.根据权利要求4所述的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔的废水处理方法，其特征在于：在废水处理初期，一级反应柱和二级反应柱中均以普通絮状污泥启动，开始时污泥沉降性能较差，控制一级曝气柱和二级曝气柱中的曝气量较少，使一级反应柱和二级反应柱中污水上升流速较低而不至于污泥流失；随着污泥沉降性能增加，开始根据污水中污染物质的浓度控制一级反应柱和二级反应柱进水中的溶解氧以及回流量来驯化所需功能菌，使之成为优势菌种，从而完成启动过程。

6.根据权利要求4所述的处理含有机物含氮废水的两级自循环分置曝气组合塔的废水处理方法，其特征在于：在一级反应柱中实现有机物的去除而氨氮不会或者只有少量被降解，需要严格控制控制溶解氧量以及回流量，根据污水的回流量以及进水中有机物的浓度，估算出有机物消耗完所需要的溶解氧量，同时通过控制一级曝气柱中的曝气量使污水在一级反应柱中的溶解氧在0.5-3mg/L范围内，使氨氮不至于大量降解；

在二级反应柱中要实现污水中的自养脱氮，要严格控制废水在二级反应柱中的溶解氧以及污水回流量，根据污水回流量、进水量，算出60%进水氨氮转化为亚硝氮所需要的溶解氧量，同时控制曝气量使污水进入二级反应柱中的溶解氧在0.2-1 mg/L范围内，保证污水短程硝化而不是全程硝化。

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