CN113860494A - 一种基于同步硝化反硝化作用的一体化废水脱氮工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水脱氮处理技术领域，尤其涉及一种基于同步硝化反硝化的一体化脱氮处理装置。所述装置依次包括：配水池、生物反应器、曝气装置、搅拌装置和沉淀池组成，保证了兼氧区好氧无机型微生物、兼性厌氧微生物和异养硝化好氧反硝化菌等微生物的共存，提高了反应器同步硝化好氧反硝化效率。本发明通过调整HRT时间和兼氧区搅拌器搅拌速率，可以实现对各类污水的高效脱氮处理。

Description

一种基于同步硝化反硝化作用的一体化废水脱氮工艺
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种基于同步硝化反硝化作用的一体化废水脱氮工艺。
背景技术
含有大量氮素和有机物的废水未经处理直接排放，会对环境造成严重的破坏，从而产生严重的环境问题，例如水体富营养化。目前，我国普遍采用传统的生物方法进行废水脱氮处理。传统的污水脱氮方法采用好氧硝化-异养反硝化生物脱氮方法进行处理。这种传统的生物脱氮方法主要是依靠氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)在好氧条件下将氨氮通过亚硝酸盐氧化成硝酸盐，然后在厌氧或缺氧条件下，异养反硝化菌以有机物作为电子供体，将产生的硝酸盐还原成氮气排除。
然而，这种传统的生物方法要实现完整的生物脱氮，需要将好氧和厌氧/缺氧环境严格分离。这是因为，AOB和NOB的硝化作用需要以氧气作为电子受体，而异养反硝化菌对氧气敏感，容易受到氧气的抑制，导致反硝化作用效率下降。而且，这种传统的生物方法，氨氮和有机物的去除不同步，厌氧出水后碳氮比下降，需要投加额外碳源以提高脱氮效率。很明显，这种传统的两步法生物脱氮工艺具有占地面积大，运行维护复杂，成本高，不经济等缺点。
同步硝化反硝化作用的机理目前主要有两种观点1)宏观环境理论，在生物反应器中，由于曝气不均匀，使得反应器内部出现了氧气分布不均匀的现象，从而形成好氧区和缺氧/厌氧区；2)生物学理论，反应体系中存在异氧硝化好氧反硝化菌，能够将氨氮直接转化为气态产物排出，并且同步去除水体中的有机物。同步硝化反硝化作用可以在同一反应条件下实现氨氮、硝氮和有机物的同步去除。与传统的脱氮工艺相比，同步硝化反硝化工艺由于具有节省碳源、降低能耗、减少占地，出水总氮和有机物浓度低等优点，正受到越来越多的关注。但是，目前运行的硝化反硝化工艺往往通过相互独立的池体分别进行硝化反应和反硝化反应，以此来培养在同一有效溶剂内共混与互通的硝化细菌和反硝化细菌，这样的运行工艺能耗高，去除率偏低，运行效果不理想。
基于以上目前所面临问题，本发明在多次实验基础上开发出一种基于同步硝化反硝化作用的一体化废水脱氮处理工艺。
发明内容
为了克服背景技术所述的现有废水脱氮技术的缺陷，本发明提供了一种基于同步硝化反硝化作用的一体化废水脱氮处理工艺。该工艺在同一反应容器中实现硝化反硝化，出水总氮去除率高，污水处理效果好。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种同步硝化反硝化生物膜法处理污水的装置：所述装置依次包括：配水池，生物膜反应器，隔板、控制器、污泥回流管和曝气装置。其中生物膜反应器分为左层区域和右层区域。所述左层区域与右侧区域之间装有隔断。左侧区域底部装有进水口和曝气装置。进水口一端连接配水池，通过蠕动泵将废水由反应器底部泵入反应池。曝气口一端连接鼓风机，不断进行曝气，由此在反应器左侧形成好氧区。污水自反应器左侧好氧区域从底部进入，在左侧区域顶端，设置有溢流管。溢流管直通右侧区域底部。废水通过溢流管，进入右侧区域底部。每个区域均安装有搅拌器，不断进行搅拌，以使得废水与活性污泥层充分混合。由于左侧好氧区的污水不断从底部流入右侧区域，并且反应器右侧区域有搅拌器不断进行搅拌，因此在右侧区域形成溶氧浓度分布不均的兼性厌氧区域。在此区域，好氧微生物、兼性厌氧微生物、同步硝化好氧反硝化细菌等混合共存，使得氨氮、COD、TN 在此区域同步去除，以实现同步硝化反硝化的目的。在反应器右侧设有出水口，出水口与沉淀池相连。沉淀池底部连通有污泥阀，方便污泥回流或者排泥。
优选的，通过进水流量计将进水口与进水泵连接；通过气体流量计将鼓风机和进气控偶连接。进水流量计与气体流量计分别与控制器连接。
优选的，反应器中间隔板选择不锈钢材质，防止由于反应器运行时间长久，导致生锈腐蚀。
优选的，反应器内设置有溶氧和pH探头，溶氧和pH探头均与控制器连接。
优选的，反应器中间隔板溢流口要高于反应器左侧出水口，以充分利用连通器概念，实现水流从右侧往左侧的自然顺流。
优选的，反应器2个区域(好氧区和兼性厌氧区域)均设有搅拌，以使得废水与活性污泥层充分混合。
优选的，为扩大兼性厌氧区域溶氧梯度差异，提高同步硝化反硝化效果，所述左侧好氧区域与右侧兼性厌氧区域比例设置为1:3。
优选的，通过在左侧设置溢流管，使得污水从右侧区域底部进入，由此在右侧区域形成纵向的溶氧浓度梯度差异。
优选的，右侧区域搅拌器设置在反应器中心位置(具体为1/2处)，转速不宜过高。以在右侧区域想成横向的溶氧梯度差异。
优选的，本发明通过连接控制器，调节反应器中搅拌器转速。
优选的，反应器设置为方形立式结构。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1、本发明，提供了一种基于同步硝化反硝化作用的一体化脱氮工艺，相较于传统的生物脱氮工艺，该工艺将好氧区、兼性厌氧区进一步整合到一个反应器中。通过控制进水方式、设置好氧区和兼性厌氧区比例为1:3并控制搅拌器安装位置等方法，在兼氧区实现溶氧浓度在横向和纵向上的梯度差异，进一步提高一体化同步硝化反硝化效率。解决了传统的同步硝化反硝化反应装置运行复杂、配水不均匀、反应效率低等的问题。实现了高效同步硝化反硝化处理废水的目的。
2、本发明反应器在好氧区采用上流式污泥床系统，底部进水，充分利用水流特征，改善污泥性能。
3、本发明可以通过控制进水流速控制HRT时间，调节右侧搅拌器转速等方式，灵活应用于不同的污水处理。
4、本发明所述的处理装置结构简单、成本低廉，不需要经过其他耗费能量的处理技术，大大节省了处理能耗和用地，操作方便，效果稳定，可稳定的实现氮去除，在废水处理生物脱氮技术中有着非常广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的同步硝化反硝化生物滤池的结构示意图。
附图中各标号所对应的标号为：
图中：1-反应器，2-配水池，3-控制器，4-蠕动泵，5-进水管，6-进气管，7-鼓风机，8-隔板，9-好氧区，10-兼氧区，11-搅拌装置，12-搅拌装置，13- 污泥回流管，14-出水口，15-沉淀池。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的结构，如无特殊说明，均为现有技术中常用的结构；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
参见图1，本发明是一种能够实现同步硝化反硝化的一体化污水处理生化反应器，包括生物反应器，所述生物反应器通过隔板分隔出：好氧区9、兼氧区10及出水沉淀池15。所述好氧区1底部设置有进水口和曝气口，顶部设置有搅拌器11和12。污水通过蠕动泵4从底部进水口5，进入好氧区9，然后通过曝气装置7、搅拌装置11，使污水与好氧区活性污泥充分混合。在此阶段，由于氧气和好氧微生物的存在，会发生氨氧化作用和亚硝酸盐氧化作用，使得污水初步实现脱氮。好氧区9与兼氧区10中间隔板设有溢流管，溢流管直通兼氧区底部，污水通过溢流口从底部流入兼氧区10。兼氧区10设有搅拌器12，以使得活性污泥与污水充分混合。搅拌器12安装于反应器1的中心区域。在兼氧区10，由于好氧区9的污水从溢流管底部流入兼氧区10底部，因此在兼氧区10形成纵向的溶氧梯度差异，并且由于搅拌器12的偏向设置(兼氧区1/3处)，在兼氧区 10形成了横向的溶氧浓度差异。由于氧气浓度的梯度差异，污水中的氨氮、硝氮和COD在兼氧区被好氧微生物和兼性厌氧微生物共同去除，使得同步硝化反硝化作用得以实现，并且实现了污水中有机物的同步去除。在兼氧区10右侧设有出水口14，污水通过出水口14流入沉淀池15排出。沉淀池15底部设有污泥回流管13和排泥口，方便污泥回流和排泥。通过本发明的一体化硝化反硝化反应器，可保证COD、氨氮、总氮的高效去除，实现污水的达标排放。本实施例的同步硝化反硝化一体化废水脱氮工艺可以根据污水特征，灵活调控，适用于不同废水的脱氮处理。
实施例2
本实施例具体提供了一种基于同步硝化反硝化作用的废水一体化脱氮工艺对市政污水进行处理的方法。以北京某市政污水处理厂进水为例：氨氮浓度约为 45mg-N/L，COD360mg/L。进水HRT18h，左侧好氧区DO>5.5mg/L，兼氧区降搅拌器120转/分。
项目 氨氮(mg-N/L) 硝氮(mg-N/L) TN(mg-N/L) COD(mg/L)
进水 45 <0.5 55 360
出水 <0.2 <5 <7 <15
实施例3
本实施例具体提供了一种基于同步硝化反硝化作用的废水一体化脱氮工艺对养猪废水进行处理的方法。以某养猪场废水为例：氨氮浓度约为500mg-N/L，COD3000mg/L。进水HRT48h，左侧好氧区DO>5.5mg/L，兼氧区降搅拌器90转/ 分。
Figure BDA0003227775990000031
Figure BDA0003227775990000041
实施例4
本实施例具体提供了一种基于同步硝化反硝化作用的废水一体化脱氮工艺对垃圾渗滤液进行处理的方法。以某养猪场废水为例：氨氮浓度约为2000mg-N/L， COD10000mg/L。进水HRT90h，左侧好氧区DO>5.5mg/L，兼氧区降搅拌器30 转/分。
项目 氨氮(mg-N/L) 硝氮(mg-N/L) TN(mg-N/L) COD(mg/L)
进水 2000 <5 2200 10000
出水 <150 <70 <270 <400

Claims (5)

1.一种基于同步硝化反硝化作用的一体化污水脱氮工艺，其特征在于，包括生物反应器1，所述生物反应器，通过将隔板设置于生物反应器左侧1/4处，将反应器隔成左侧区域9和右侧区域10。左侧区域9底部设置有进水口5、进气口6和鼓风机7，顶部安装有搅拌器11。隔板设置有直通右侧区域10底部的溢流管。右侧区域10设置有搅拌器12，并连接沉淀池15，沉淀池设有出水口14。
2.根据权利要求书1所述的同步硝化反硝化一体化污水脱氮装置，其特征在于，搅拌器11置于反应器左侧1/4处，搅拌器12置于反应器中心(即1/2)处。
3.根据权利要求书1所述的同步硝化反硝化一体化污水脱氮装置，其特征在于，装置左侧设置有配水池2，右侧设置有沉淀池12。所述配水池通过蠕动泵4与进水口5相连接。所述污泥回流管13和排泥口均位于沉淀池12底部。
4.根据权利要求书1所述的同步硝化反硝化一体化污水脱氮装置，其特征在于，所述装置蠕动泵4，曝气装置7，搅拌器A/B均与控制器连接。
5.根据权利要求书1所述的同步硝化反硝化一体化污水脱氮装置，其同步硝化反硝化原理在于，污水通过连续曝气和搅拌的好氧区9，通过溢流管，从底部进入兼氧区。这种上流式进水方式使得在兼氧区纵向形成溶氧梯度差异；通过将搅拌器在厌氧区偏向设置(反应器中心位置，厌氧区左侧1/3位置)，实现溶氧在兼氧区横向梯度差异。由此实现在兼氧区好氧微生物、兼性厌氧微生物的共存，实现同步硝化反硝化一体脱氮。
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