CN114590890A - 耦合氧化沟脱氮工艺装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耦合氧化沟脱氮工艺装置。耦合氧化沟脱氮工艺装置包括：氧化沟，氧化沟为多沟串联氧化沟，氧化沟包括推流区和反应区，反应区包括多个交替设置的富氧段和缺氧段，富氧段和缺氧段首尾相连，形成废水混合液的循环处理流道，废水混合液由推流区进入氧化沟，并依次经过富氧段和缺氧段进行循环脱氮处理；曝气推流组件，曝气推流组件设置在推流区内；厌氧氨氧化反应单元，厌氧氨氧化反应单元为多个，多个厌氧氨氧化反应单元对应设置在多个缺氧段处，废水混合液循环经过多个厌氧氨氧化反应单元进行脱氮处理，直至达标后排出。本发明解决了现有技术中废水脱氮效率低、成本高以及需要严格限定氨氮与亚硝酸盐氮特定比例的问题。

Description

耦合氧化沟脱氮工艺装置
技术领域
本发明涉及废水生物技术领域，具体而言，涉及一种耦合氧化沟脱氮工艺装置。
背景技术
厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮技术是目前最经济的一种新型高效生物脱氮技术，与传统硝化反硝化相比，厌氧氨氧化具有能耗低、成本低、污染低和效率高的特点。从厌氧氨氧化反应机理知，厌氧氨氧化反应需要将氨氮与亚硝酸盐比例(NH3-N/NO2-N)严格控制在一定范围内。该技术应用于废水脱氮处理时，需首先解决控制亚硝化反应进程的问题，能够为ANAMMOX反应提供同时含有NH3-N、NO2-N的进水，而且需要将氨氮与亚硝酸盐比例(NH3-N/NO2-N)控制在适当的范围内。但因硝酸菌的适应能力很强，亚硝化反应过程很快便会转变成全程硝化反应，亚硝酸盐氮积累率不稳定，很难获得适宜的氨氮与亚硝酸盐比例(NH3-N/NO2-N)。
由上可知，现有技术中存在废水脱氮效率低、成本高以及需要严格限定氨氮与亚硝酸盐氮特定比例的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种耦合氧化沟脱氮工艺装置，以解决现有技术中废水脱氮效率低、成本高以及需要严格限定氨氮与亚硝酸盐氮特定比例的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耦合氧化沟脱氮工艺装置，包括：氧化沟，氧化沟为多沟串联氧化沟，氧化沟包括推流区和反应区，反应区包括多个交替设置的富氧段和缺氧段，富氧段和缺氧段首尾相连，形成废水混合液的循环处理流道，废水混合液由推流区进入氧化沟，并依次经过富氧段和缺氧段进行循环脱氮处理；曝气推流组件，曝气推流组件设置在推流区内；厌氧氨氧化反应单元，厌氧氨氧化反应单元为多个，多个厌氧氨氧化反应单元对应设置在多个缺氧段处，废水混合液循环经过多个厌氧氨氧化反应单元进行脱氮处理，直至达标后排出。
进一步地，厌氧氨氧化反应单元包括：泥水分离组件，泥水分离组件用于将废水混合液分离为上清液和浓缩污泥；厌氧氨氧化组件，厌氧氨氧化组件与泥水分离组件顺次连接并位于泥水分离组件的下游，废水混合液首先进入泥水分离组件分离为上清液和浓缩污泥，上清液进入厌氧氨氧化组件进行厌氧氨氧化反应，浓缩污泥排入氧化沟内随废水混合液继续进行循环，厌氧氨氧化组件包括达标出水口和未达标出水口，达标后的上清液从达标出水口排出，未达标的上清液从未达标出水口排入氧化沟内继续进行循环。
进一步地，进入厌氧氨氧化反应单元内的废水混合液的流量与耦合氧化沟脱氮工艺装置的设计流量之比为0.4:1至1:1。
进一步地，厌氧氨氧化反应单元为船型。
进一步地，泥水分离组件包括：进水堰板；挡流板，进水堰板和挡流板均设置在泥水分离组件的进水口处，且形成混合液的流入通道；导流板，导流板设置在泥水分离组件靠近厌氧氨氧化组件的一侧，导流板和厌氧氨氧化组件的侧壁形成上清液的导流通道；泥斗和排泥管，泥斗和排泥管设置在泥水分离组件的底部，用于收集并排放浓缩污泥。
进一步地，进水堰板为三角堰板。
进一步地，厌氧氨氧化组件包括潜流推进器，潜流推进器设置在厌氧氨氧化组件的未达标出水口处。
进一步地，氧化沟与厌氧氨氧化反应单元之间为动连接，当厌氧氨氧化组件的出水量增加时，增加潜流推进器的流量，厌氧氨氧化组件所在的厌氧氨氧化反应单元的尾部上浮，厌氧氨氧化反应单元的前部下沉，以使泥水分离组件的进水量增加；当厌氧氨氧化组件的出水量减小时，减小潜流推进器的流量，厌氧氨氧化组件所在的厌氧氨氧化反应单元的尾部下沉，厌氧氨氧化反应单元的前部上浮，以使泥水分离组件的进水量减小。
进一步地，富氧段的PH值为7.8至8.5；和/或富氧段的溶解氧为0.5mg/L至2.5mg/L。
进一步地，富氧段的水力停留时间为12h至18h；和/或缺氧段的水力停留时间为2.5h至4h。
应用本发明的技术方案，通过设置多沟串联的氧化沟并在氧化沟内设置曝气推流组件和厌氧氨氧化反应单元，氧化沟包括推流区和反应区，推流区内设置曝气推流组件，反应区包括多个首尾相连交替设置的富氧段和缺氧段形成的废水混合液的循环处理流道，厌氧氨氧化反应单元为多个，多个厌氧氨氧化反应单元对应设置在多个缺氧段处，废水混合液通过循环处理流道经过多个厌氧氨氧化反应单元进行脱氮处理，直至达标后排出，废水混合液在富氧段进行氨氧化反应，将部分氨氮转化亚硝酸盐氮，在缺氧段进行厌氧氨氧化脱氮反应，使得废水混合液中的亚硝酸氮和部分氨氮在循环中逐渐得到去除，且整个反应过程无需严格控制废水混合液中氨氮与亚硝酸盐比例，降低了反应控制难度，脱氮效率高且成本低廉，解决了现有技术中废水脱氮效率低、成本高以及需要严格限定氨氮与亚硝酸盐氮特定比例的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的一个具体实施例中的耦合氧化沟脱氮工艺装置的结构示意图；
图2示出了本发明的一个具体实施例中的厌氧氨氧化反应单元的一个角度的结构示意图；
图3示出了本发明的一个具体实施例中的厌氧氨氧化反应单元的另一个角度的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、氧化沟；11、推流区；12、反应区；121、富氧段；122、缺氧段；20、曝气推流组件；30、厌氧氨氧化反应单元；31、泥水分离组件；311、进水堰板；312、挡流板；313、导流板；314、泥斗；315、排泥管；32、厌氧氨氧化组件；321、达标出水口；322、未达标出水口；323、潜流推进器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中废水脱氮效率低、成本高以及需要严格限定氨氮与亚硝酸盐氮特定比例的问题，本发明提供了一种耦合氧化沟脱氮工艺装置。
如图1所示，耦合氧化沟脱氮工艺装置包括氧化沟10、曝气推流组件20和厌氧氨氧化反应单元30。氧化沟10为多沟串联氧化沟，氧化沟10包括推流区11和反应区12，反应区12包括多个交替设置的富氧段121和缺氧段122，富氧段121和缺氧段122首尾相连，形成废水混合液的循环处理流道，废水混合液由推流区11进入氧化沟10，并依次经过富氧段121和缺氧段122进行循环脱氮处理。曝气推流组件20设置在推流区11内。厌氧氨氧化反应单元30为多个，多个厌氧氨氧化反应单元30对应设置在多个缺氧段122处，废水混合液循环经过多个厌氧氨氧化反应单元30进行脱氮处理，直至达标后排出。
通过设置多沟串联的氧化沟10并在氧化沟10内设置曝气推流组件20和厌氧氨氧化反应单元30，氧化沟10包括推流区11和反应区12，推流区11内设置曝气推流组件20，反应区12包括多个首尾相连交替设置的富氧段121和缺氧段122形成的废水混合液的循环处理流道，废水混合液由推流区11进入氧化沟10，并依次经过富氧段121和缺氧段122进行循环脱氮处理，厌氧氨氧化反应单元30为多个，多个厌氧氨氧化反应单元30对应设置在多个缺氧段122处，废水混合液通过循环处理流道经过多个厌氧氨氧化反应单元30进行脱氮处理，直至达标后排出。废水混合液在富氧段121进行氨氧化反应，将部分氨氮转化亚硝酸盐氮，在缺氧段122进行厌氧氨氧化脱氮反应，使得废水混合液中的亚硝酸氮和部分氨氮在循环中逐渐得到去除，且整个反应过程无需严格控制废水混合液中氨氮与亚硝酸盐比例，降低了反应控制难度，脱氮效率高且成本低廉。
在本实施例中，氧化沟10为卡罗塞尔氧化沟。具体的，本实施例中的氧化沟10为两沟串联氧化沟。相应的，富氧段121和缺氧段122均为两个，两个富氧段121和两个缺氧段122交替设置并首尾相连，形成废水混合液的循环处理流道。推流区11为两个，曝气推流组件20也为两个，两个曝气推流组件20分别设置在两个推流区11内。厌氧氨氧化反应单元30为两个，两个厌氧氨氧化反应单元30分别设置在两个缺氧段122处。当然，氧化沟10也可以是三沟串联或者更多沟串联，可以根据实际需求进行选择。
在一个可选实施例中，富氧段121的廊道宽度小于缺氧段122的廊道宽度。
在本实施例中，耦合氧化沟脱氮工艺装置还包括控制器和加药组件。控制器包括在线监测组件和PLC控制组件，主要用于监测和控制氨氧化进程。在线监测组件实时监测富氧段121的pH值、溶解氧、氧化还原电位和温度等参数，并上传至PLC控制组件。PLC控制组件根据上述参数控制加药组件的加药量和曝气推流组件20的转速，从而实现对氨氧化反应进程的调控。
在本实施例中，富氧段121的pH值为7.8至8.5。具体的，当富氧段121的pH值低于7.8时，PLC控制组件控制加药组件增加加药量。当富氧段121的pH值高于8.5时，PLC控制组件控制加药组件减少加药量。通过对加药组件的加药量的控制，从而将富氧段121的pH值控制在适当的范围内。
在本实施例中，富氧段121的溶解氧为0.5mg/L至2.5mg/L。具体的，当富氧段121的溶解氧低于0.5mg/L时，PLC控制组件控制曝气推流组件20提高转速以增加曝气量。当富氧段121的溶解氧高于2.5mg/L时，PLC控制组件控制曝气推流组件20降低转速以减少曝气量。通过对曝气推流组件20的转速的控制，从而将富氧段121的溶解氧控制在适当的范围内。
在本实施例中，富氧段121的水力停留时间为12h至18h。
在本实施例中，缺氧段122的水力停留时间为2.5h至4h。
如图2至图3所示，厌氧氨氧化反应单元30包括泥水分离组件31和厌氧氨氧化组件32。泥水分离组件31用于将废水混合液分离为上清液和浓缩污泥。厌氧氨氧化组件32与泥水分离组件31顺次连接并位于泥水分离组件31的下游，上清液进入厌氧氨氧化组件32进行厌氧氨氧化反应，浓缩污泥排入氧化沟10内随废水混合液继续进行循环，厌氧氨氧化组件32包括达标出水口321和未达标出水口322，达标后的上清液从达标出水口321排出，未达标的上清液从未达标出水口322排入氧化沟10内继续进行循环。
在本实施例中，厌氧氨氧化反应单元30为船型。
如图2至图3所示，泥水分离组件31包括进水堰板311、挡流板312、导流板313、泥斗314和排泥管315。进水堰板311和挡流板312均设置在泥水分离组件31的进水口处，且形成混合液的流入通道。具体的，泥水分离组件设置在厌氧氨氧化反应单元30的船头，且船头的渐缩部位作为进水堰板311。导流板313设置在泥水分离组件31靠近厌氧氨氧化组件32的一侧，导流板313和厌氧氨氧化组件32的侧壁形成上清液的导流通道。泥斗314和排泥管315设置在泥水分离组件31的底部，用于收集并排放浓缩污泥。通过设置进水堰板311和挡流板312，使得废水混合液能够均匀地进入厌氧氨氧化反应单元30，也有利于废水混合液的泥水分离。
在本实施例中，进水堰板311为三角堰板。当然，进水堰板311也可以是其他类型的堰板，可以根据实际需求进行选择。
在本实施例中，通过水泵将废水注入推流区11并与推流区11内的混合液形成废水混合液。废水混合液首先进入反应区12的富氧段121进行氨氧化(即亚硝化)反应，废水混合液中的部分氨氮氧化成亚硝酸盐氮，此反应过程无需严格控制亚硝化反应进程及氨氮与亚硝酸盐比例，只需将氨氮与亚硝酸盐比例控制在1.0至3.0的宽泛范围内，即氨氮过剩阶段。氨氧化后的废水混合液进入缺氧段122，大部分废水混合液进入厌氧氨氧化反应单元30中，泥水分离组件31完成对废水混合液的泥水分离，将废水混合液分离为上清液和浓缩污泥。上清液进入厌氧氨氧化组件32完成厌氧氨氧化反应过程，浓缩污泥通过排泥管315排入氧化沟10内随剩余的废水混合液继续交替循环。上清液经过厌氧氨氧化组件32脱氮处理后判断是否达标。若达标，达标后的上清液从达标出水口321排出，若未达标，未达标的上清液从未达标出水口322排入氧化沟10内随剩余废水混合液进入下一级交替循环。
在本实施例中，进入厌氧氨氧化反应单元30内的废水混合液的流量与耦合氧化沟脱氮工艺装置的设计流量之比为0.4:1至1:1。
如图2至图3所示，厌氧氨氧化组件32包括潜流推进器323。潜流推进器323设置在厌氧氨氧化组件32的未达标出水口322处。通过设置潜流推进器323，既能够调节厌氧氨氧化反应单元30的出水量，又能够增加氧化沟10内的废水混合液的循环动力。
在本实施例中，氧化沟10与厌氧氨氧化反应单元30之间为动连接。当厌氧氨氧化组件32的出水量增加时，增加潜流推进器323的流量，厌氧氨氧化组件32所在的厌氧氨氧化反应单元30的尾部上浮，厌氧氨氧化反应单元30的前部下沉，以使泥水分离组件31的进水量增加。当厌氧氨氧化组件32的出水量减小时，减小潜流推进器323的流量，厌氧氨氧化组件32所在的厌氧氨氧化反应单元30的尾部下沉，厌氧氨氧化反应单元30的前部上浮，以使泥水分离组件31的进水量减小。具体的，通过厌氧氨氧化组件32的出水量调节厌氧氨氧化反应单元30的前后倾斜角度，从而调节泥水分离组件31的进水堰板311浸没深度，最终达到调节厌氧氨氧化反应单元30的处理水量的目的。
在一个具体实施例中，将炼油催化剂废水注入耦合氧化沟脱氮工艺装置中进行脱氮处理。其中，炼油催化剂废水的参数如下：氨氮浓度为70mg/L至230mg/L；pH值为7.8至9.7；溶解氧为50mg/L至160mg/L。本实施例中的耦合氧化沟脱氮工艺装置的控制条件为：富氧段121的pH值为8.0至8.3；富氧段121的溶解氧为0.8mg/L至2.5mg/L；富氧段121的水力停留时间为6h至8h；泥水分离组件31的水力停留时间为1.5h至2h；厌氧氨氧化组件32的水力停留时间为2h至4h。进入厌氧氨氧化反应单元30的废水混合液的氨氮与亚硝酸盐比例在0.82至2.28范围内。
经过本实施例中的耦合氧化沟脱氮工艺装置脱氮处理后，从达标出水口321排出的上清液的氨氮浓度小于10mg/L，总氮浓度小于35mg/L，达到国标的排放要求。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过设置多沟串联的氧化沟10并在氧化沟10内设置曝气推流组件20和厌氧氨氧化反应单元30，氧化沟10包括推流区11和反应区12，推流区11内设置曝气推流组件20，反应区12包括多个首尾相连交替设置的富氧段121和缺氧段122形成的废水混合液的循环处理流道，厌氧氨氧化反应单元30为多个，多个厌氧氨氧化反应单元30对应设置在多个缺氧段122处，废水混合液通过循环处理流道经过多个厌氧氨氧化反应单元30进行脱氮处理，直至达标后排出，废水混合液在富氧段121进行氨氧化反应，将部分氨氮转化亚硝酸盐氮，在缺氧段122进行厌氧氨氧化脱氮反应，使得废水混合液中的亚硝酸氮和部分氨氮在循环中逐渐得到去除，且整个反应过程无需严格控制废水混合液中氨氮与亚硝酸盐比例，降低了反应控制难度，脱氮效率高且成本低廉。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，包括：
氧化沟(10)，所述氧化沟(10)为多沟串联氧化沟，所述氧化沟(10)包括推流区(11)和反应区(12)，所述反应区(12)包括多个交替设置的富氧段(121)和缺氧段(122)，所述富氧段(121)和所述缺氧段(122)首尾相连，形成废水混合液的循环处理流道，所述废水混合液由所述推流区(11)进入所述氧化沟(10)，并依次经过所述富氧段(121)和所述缺氧段(122)进行循环脱氮处理；
曝气推流组件(20)，所述曝气推流组件(20)设置在所述推流区(11)内；
厌氧氨氧化反应单元(30)，所述厌氧氨氧化反应单元(30)为多个，多个所述厌氧氨氧化反应单元(30)对应设置在多个所述缺氧段(122)处，所述废水混合液循环经过多个所述厌氧氨氧化反应单元(30)进行脱氮处理，直至达标后排出。
2.根据权利要求1所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，所述厌氧氨氧化反应单元(30)包括：
泥水分离组件(31)，所述泥水分离组件(31)用于将所述废水混合液分离为上清液和浓缩污泥；
厌氧氨氧化组件(32)，所述厌氧氨氧化组件(32)与所述泥水分离组件(31)顺次连接并位于所述泥水分离组件(31)的下游，所述废水混合液首先进入所述泥水分离组件(31)分离为所述上清液和所述浓缩污泥，所述上清液进入所述厌氧氨氧化组件(32)进行厌氧氨氧化反应，所述浓缩污泥排入所述氧化沟(10)内随所述废水混合液继续进行循环，所述厌氧氨氧化组件(32)包括达标出水口(321)和未达标出水口(322)，达标后的所述上清液从所述达标出水口(321)排出，未达标的所述上清液从所述未达标出水口(322)排入所述氧化沟(10)内继续进行循环。
3.根据权利要求2所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，进入所述厌氧氨氧化反应单元(30)内的所述废水混合液的流量与所述耦合氧化沟脱氮工艺装置的设计流量之比为0.4:1至1:1。
4.根据权利要求1所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，所述厌氧氨氧化反应单元(30)为船型。
5.根据权利要求2所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，所述泥水分离组件(31)包括：
进水堰板(311)；
挡流板(312)，所述进水堰板(311)和所述挡流板(312)均设置在所述泥水分离组件(31)的进水口处，且形成所述混合液的流入通道；
导流板(313)，所述导流板(313)设置在所述泥水分离组件(31)靠近所述厌氧氨氧化组件(32)的一侧，所述导流板(313)和所述厌氧氨氧化组件(32)的侧壁形成所述上清液的导流通道；
泥斗(314)和排泥管(315)，所述泥斗(314)和所述排泥管(315)设置在所述泥水分离组件(31)的底部，用于收集并排放所述浓缩污泥。
6.根据权利要求5所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，所述进水堰板(311)为三角堰板。
7.根据权利要求2所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，所述厌氧氨氧化组件(32)包括潜流推进器(323)，所述潜流推进器(323)设置在所述厌氧氨氧化组件(32)的所述未达标出水口(322)处。
8.根据权利要求7所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，所述氧化沟(10)与所述厌氧氨氧化反应单元(30)之间为动连接，
当所述厌氧氨氧化组件(32)的出水量增加时，增加所述潜流推进器(323)的流量，所述厌氧氨氧化组件(32)所在的所述厌氧氨氧化反应单元(30)的尾部上浮，所述厌氧氨氧化反应单元(30)的前部下沉，以使所述泥水分离组件(31)的进水量增加；
当所述厌氧氨氧化组件(32)的出水量减小时，减小所述潜流推进器(323)的流量，所述厌氧氨氧化组件(32)所在的所述厌氧氨氧化反应单元(30)的尾部下沉，所述厌氧氨氧化反应单元(30)的前部上浮，以使所述泥水分离组件(31)的进水量减小。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，
所述富氧段(121)的PH值为7.8至8.5；和/或
所述富氧段(121)的溶解氧为0.5mg/L至2.5mg/L。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的耦合氧化沟脱氮工艺装置，其特征在于，
所述富氧段(121)的水力停留时间为12h至18h；和/或
所述缺氧段(122)的水力停留时间为2.5h至4h。
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