CN112978922A - 一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应方法及装置，包括厌氧反应器、好氧池，二沉池；所述厌氧反应器包括脉冲罐、反应器本体、底部均匀布水管；所述脉冲罐设于反应器本体的顶部，所述脉冲罐上连接有进水口、硝化液回流管、脉冲罐出水管；所述脉冲罐出水管从反应器本体上方延伸进入反应器本体内部，与位于反应器本体底部的底部均匀布水管相连；所述厌氧反应器通过回流的混合硝化液以在反应器本体内维持较高的污泥浓度和有效的生物量，从而不需要通过二沉池的污泥回流来补充污泥。本发明具有泥水混合均匀、能耗低、日常运行维护管理简单、处理效率高的优点，可实现高浓度含氮有机废水的生物脱氮处理。

Description

一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应方法及装置
技术领域
本发明涉及一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应方法及装置，属于针对污水的水处理技术领域。
背景技术
随着工农业的不断发展，人民的生活质量不断提升，社会对于所生活的水域环境的关注越来越高，对环境保护的要求也在不断提升。为了贯彻“绿水青山就是金山银山”的两山理念，为保护远山近水和适应更加严格的污水排放标准，去除污水中氮磷等污染物就显得尤为重要。
污水处理中常将有机氮、氨氮、亚硝态氮和硝态氮，称为总氮(TN)。其中，有机氮在无氧条件下分解为氨氮；有机氮在有氧条件下，通过氨化菌先分解为氨氮，继而分解为亚硝态氮和硝态氮。在传统A/O工艺脱氮处理中，A为缺氧(Anoxic)条件，O为好氧(Oxic)条件，如图1所示，该工艺由缺氧池、好氧池、沉淀池(即图中二沉池)组成，污水首先进入缺氧池，利用氨化菌将废水中的有机氮转化为NH3-N，再进入好氧池，好氧池由鼓风机供气，在好氧池中除对含碳有机物进行氧化外，在适宜的条件下，利用亚硝化菌及消化菌将污水中的NH2N硝化生成硝酸。为达到脱氮目的，好氧池中硝化混合液通过内循环回流到缺氧池，利用原废水中的有机碳作为电子供体进行反硝化，将硝酸盐氮还原成沉淀池的污泥回流到缺氧池，利用原废水中的有机碳作为电子供体进行反硝化，将硝酸盐还原成N2。沉淀池的污泥回流到缺氧池，维持系统的污泥平衡。A/O脱氮工艺在国内外应用广泛，被认为是废水生物脱氮的有效工艺。
在上述传统A/O工艺脱氮处理中，为了提高脱氮效率，有机氮在经过好氧的氨化菌处理后，需要将分解得到的含氨氮、硝态氮和亚硝态氮的硝化混合液从好氧处理段回流至缺氧处理段，硝化混合液的回流量大，且硝化混合液中溶解氧含量较高，对于缺氧处理段而言，过高的溶解氧会抑制反硝化反应的速率，继而降低脱氮效率。另外，因为缺氧处理段出水为泥水混合物，会带走大量的缺氧池中的污泥，为保持缺氧处理段处于最佳污泥浓度，需要从二沉池不断补充回流污泥，以维持反硝化过程总生物量的平衡。
发明内容
为解决上述技术问题，改进现有的技术缺陷，且降低污水处理厂去除总氮处理运行费用，本发明提供了一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，包括厌氧反应器、好氧池，二沉池；厌氧反应器从上方出水进入好氧池底部，同时通过鼓风机向好氧池中鼓风以实现曝气处理，从好氧池中部抽取混合硝化液回流至厌氧反应器，好氧池从上方出水进入二沉池的底部，二沉池从上方输出经过脱氮处理的水，从下方输出沉淀的污泥，输出的污泥一部分回流至好氧池的下部，剩余的污泥被排放；所述厌氧反应器包括脉冲罐、反应器本体、底部均匀布水管；所述脉冲罐设于反应器本体的顶部，所述脉冲罐上连接有进水口、硝化液回流管、脉冲罐出水管；所述脉冲罐出水管从反应器本体上方延伸进入反应器本体内部，与位于反应器本体底部的底部均匀布水管相连；所述厌氧反应器通过回流的混合硝化液以在反应器本体内维持较高的污泥浓度和有效的生物量，从而不需要通过二沉池的污泥回流来补充污泥。
在上述技术方案中，污水通过进水口进入脉冲罐，从好氧池回流的混合硝化液通过硝化液回流管回流到脉冲罐；污水和混合硝化液在脉冲罐中混合形成进水混合液。
在上述技术方案中，脉冲罐出水管将进水混合液输送到底部均匀布水管，由底部均匀布水管均布在反应器本体底部以形成布水区。
在上述技术方案中，所述反应器本体从下往上依次为底部均匀布水管所处的布水区、高污泥浓度区、反应区、混合液出水区。
在上述技术方案中，所述底部均匀布水管包括竖向主管和纵向主管，纵向主管沿水平方向延伸出多个支管，每个支管上向斜下方交错均匀布设出水孔。
在上述技术方案中，所述出水孔的布设方向为斜下方45°。
本发明还提供了一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应方法，使用上述高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，其通过进水口进入脉冲罐的污水，和从硝化液回流管进入脉冲罐的混合硝化液在脉冲罐内快速混合后，在脉冲罐虹吸的作用下进入设置在反应器本体底部的底部均匀布水管，被间歇均匀地释放到反应器本体底部的布水区，所形成的水流使反应器本体底部的污泥和污水迅速混合。
在上述技术方案中，污水和污泥的混合物在反应器本体底部的布水区混合后在高污泥浓度区进行反硝化反应，氮气和污泥的混合液上升经中部的反应区后实现分离，在上部的混合液出水区得到脱氮处理后的混合液经出水堰、出水口流出，氮气被释放。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、由于升流式的反应，反应器内的微生物浓度是常规A/O工艺的5倍以上，在大量反硝化菌的作用下，总氮去除率高且稳定。在相同营养底物的情况下，总氮去除效率高。
2、由于废水和补充碳源直接进入到反应器底部，迅速被反应器底部高浓度污泥区的微生物利用，所以碳氮比高，整个反应器内形成一个明显的浓度梯度。区别于传统A/O进水中的碳源被缺氧段的搅拌器或推流器搅拌稀释。大幅降低了脱氮的营养物投加量，实际实验效果显示节省葡萄糖约1/3的量。
3、整体结构和设备较为简单，减少了建设投资和运行管理费用，更加经济、运行管理也更加简便。
附图说明
图1是现有技术中传统A/O工艺流程图。
图2是本发明的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应工艺流程图。
图3是本发明的脉冲布水厌氧脱氮反应器的截面图。
其中附图标记：10-厌氧反应器，20-好氧池，30-二沉池，40-脉冲罐，11-出水口，12-混合液出水区，13-反应区，14-高污泥浓度区，51-进水口，52-硝化液回流管，53-脉冲罐出水管，55-底部均匀布水管。
具体实施方式
下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。
本发明提供的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，包括厌氧反应器10、好氧池20，二沉池30；厌氧反应器10从上方出水进入好氧池20底部，同时通过鼓风机向好氧池20中鼓风以实现曝气处理，从好氧池20中部抽取硝化液回流至厌氧反应器10，好氧池20从上方出水进入二沉池30的底部，二沉池30从上方输出经过脱氮处理的水，从下方输出沉淀的污泥，输出的污泥一部分回流至好氧池20的下部，剩余的污泥被排放。
厌氧反应器10包括脉冲罐40、反应器本体、底部均匀布水管55。反应器本体从下往上依次为底部均匀布水管55所处的布水区、高污泥浓度区14、反应区13(又可称低污泥浓度区)、混合液出水区12。脉冲罐40设于反应器本体顶部，脉冲罐40上连接有进水口51、硝化液回流管52、脉冲罐出水管53。污水通过进水口51进入脉冲罐40，硝化液通过硝化液回流管52回流到脉冲罐40；污水和硝化液在脉冲罐40中混合形成进水混合液。脉冲罐出水管53从反应器本体上方延伸进入反应器本体内部，与位于反应器本体底部的底部均匀布水管55相连，将进水混合液输送到底部均匀布水管55，由底部均匀布水管55均布在反应器本体底部以形成布水区。底部均匀布水管55包括竖向主管和纵向主管，纵向主管沿水平方向延伸出多个支管，每个支管上向斜下45°左右交错均匀布设出水孔。
本发明利用上述高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置提供一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮处理方法，包括以下步骤：污水通过进水口51进入脉冲罐40，从好氧池20回流的硝化液经硝化液回流管52进入脉冲罐40。因进水和回流的硝化液流速较高，二者在脉冲罐40内快速混合后，在脉冲罐40虹吸的作用下进入底部均匀布水管55，之后被间歇均匀地释放到反应器本体底部的布水区，所形成的水流使反应器本体底部的污泥和污水迅速混合。污水和污泥的混合物在布水区混合后在高污泥浓度区14进行反硝化反应，氮气和污泥的混合液上升经中部反应区13(即低污泥浓度区)后实现分离，在上部混合液出水区12得到脱氮处理后的混合液，经出水堰、出水口11流出，氮气被释放。
上述脱氮处理工艺在厌氧反应器10中形成良好的脉冲布水系统和布水搅拌系统，从而形成进行高效脱氮的高污泥浓度区14，这种脉冲布水系统能有效的控制水量和均匀水质，这种布水搅拌系统利用脉冲罐40的水力作用进行布水和搅拌。相比于传统A/O工艺的搅拌器来说，进入厌氧反应器10的污水依靠脉冲罐40的虹吸作用，在反应器本体内形成出水稳定的上升流速，在反应器本体内具有较为稳定的停留反应时间，不会出现短流的现象，继而获得更好的总氮去除效果。混合硝化液的回流用以在反应器本体内维持较高的污泥浓度和有效的生物量，从而无需通过二沉池30的污泥回流来补充污泥。
本发明提供的上述工艺具有泥水混合均匀、能耗低、日常运行维护管理简单、处理效率高等特点，可广泛应用于食品、畜禽养殖、屠宰、化工制药等行业，实现高浓度含氮有机废水的生物脱氮处理。
需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所公知的形式。另外，虽然本文提供了包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的具体材料和厚度等参数只是用来说明而并非用来限制本发明。
本发明不限于上述具体实施例。可以理解的是，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，包括厌氧反应器(10)、好氧池(20)，二沉池(30)；厌氧反应器(10)从上方出水进入好氧池(20)底部，同时通过鼓风机向好氧池(20)中鼓风以实现曝气处理，从好氧池(20)中部抽取混合硝化液回流至厌氧反应器(10)，好氧池(20)从上方出水进入二沉池(30)的底部，二沉池(30)从上方输出经过脱氮处理的水，从下方输出沉淀的污泥，输出的污泥一部分回流至好氧池(20)的下部，剩余的污泥被排放；
其特征在于：
所述厌氧反应器(10)包括脉冲罐(40)、反应器本体、底部均匀布水管(55)；
所述脉冲罐(40)设于反应器本体的顶部，所述脉冲罐(40)上连接有进水口(51)、硝化液回流管(52)、脉冲罐出水管(53)；所述脉冲罐出水管(53)从反应器本体上方延伸进入反应器本体内部，与位于反应器本体底部的底部均匀布水管(55)相连；
所述厌氧反应器(10)通过回流的混合硝化液以在反应器本体内维持较高的污泥浓度和有效的生物量，从而不需要通过二沉池(30)的污泥回流来补充污泥。
2.如权利要求1所述的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，其特征在于：污水通过进水口(51)进入脉冲罐(40)，从好氧池(20)回流的混合硝化液通过硝化液回流管(52)回流到脉冲罐(40)；污水和混合硝化液在脉冲罐(40)中混合形成进水混合液。
3.如权利要求2所述的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，其特征在于：脉冲罐出水管(53)将进水混合液输送到底部均匀布水管(55)，由底部均匀布水管(55)均布在反应器本体底部以形成布水区。
4.如权利要求3所述的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，其特征在于：所述反应器本体从下往上依次为底部均匀布水管(55)所处的布水区、高污泥浓度区(14)、反应区(13)、混合液出水区(12)。
5.如权利要求4所述的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，其特征在于：所述底部均匀布水管(55)包括竖向主管和纵向主管，纵向主管沿水平方向延伸出多个支管，每个支管上向斜下方交错均匀布设出水孔。
6.如权利要求5所述的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，其特征在于：所述出水孔的布设方向为斜下方45°。
7.一种高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应方法，使用如权利要求1-5中任一项所述的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应装置，其特征在于：
通过进水口(51)进入脉冲罐(40)的污水，和从硝化液回流管(52)进入脉冲罐(40)的混合硝化液在脉冲罐(40)内快速混合后，在脉冲罐(40)虹吸的作用下进入设置在反应器本体底部的底部均匀布水管(55)，被间歇均匀地释放到反应器本体底部的布水区，所形成的水流使反应器本体底部的污泥和污水迅速混合。
8.如权利要求6所述的高效脉冲布水厌氧污泥脱氮反应方法，其特征在于：污水和污泥的混合物在反应器本体底部的布水区混合后在高污泥浓度区(14)进行反硝化反应，氮气和污泥的混合液上升经中部的反应区(13)后实现分离，在上部的混合液出水区(12)得到脱氮处理后的混合液经出水堰、出水口(11)流出，氮气被释放。
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