CN114804354A - 一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，包括：基于硫自养的生物转筒反硝化滤池；所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池，包括污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区，废水依次流经污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区。通过设置包括污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池，对工业废水进行多级过滤；通过生物转筒形式增大反硝化菌生物量，缩短滤池启动周期；通过模块化硫自养滤料填充区，根据进水和处理需求改变模块数量和滤料填充密度，采用抽查式进行更换，提高脱氮效率，达到降低出水总氮的目的。

Description

一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统

技术领域

本发明涉及工业废水脱氮技术领域，尤其涉及一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统。

背景技术

生物脱氮是目前主要的脱氮工艺之一，相较于离子交换、反渗透膜、电渗析膜等物理化学工艺，具有高效低耗，成本低廉等优点，在污水处理中更加可靠和稳定，对环境不会产生二次污染。目前，根据微生物所需电子供体和碳源类型的不同，生物脱氮工艺可分为异养反硝化和自养反硝化两种。其中硫自养反硝化工艺又因单质硫具有溶解性低、不易随出水流出且价廉易得等优点，在工业废水处理方面具有广泛应用前景。

现有的硫自养反硝化滤池在处理工业废水时会遇到很多问题，具体表现在：应对污染物种类多且污染浓度高复杂水质时，瞬时污染物浓度高，处理难度大；反硝化菌群的生物量难以保证，滤池启动周期较长，难以建立稳定的反硝化系统；直接进行硫自养反硝化脱氮负荷较高，滤料消耗量大、更换频率高，滤池内反硝化系统应对水质水量及污染物冲击的能力差，脱氮效率低，出水总氮高。

发明内容

本发明提供一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，至少部分解决现有技术中存在的低碳氮比废水脱氮效率低，出水总氮高的问题。本发明适用于低碳氮比废水的生物处理，特别是光伏、集成电路、煤/石油化工、钢铁行业等废水。

本发明提供了一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，包括：基于硫自养的生物转筒反硝化滤池；

所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池，包括污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区，废水依次流经污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区。

可选的，所述系统还包括调节池、冲洗装置、消毒池和pH在线监测装置；

所述调节池设置在所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池的前端，废水流经调节池后再流入所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池，所述冲洗装置为所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池提供反冲洗水，所述pH在线监测装置对所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池的pH值进行监测，所述消毒池设置在所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池的后端，所述出水静置区排出的水流入所述消毒池。

可选的，所述污水混合区内设置缓流装置，所述缓流装置，包括一级斜板过滤器和二级斜板过滤器，所述一级斜板过滤器安装在污水混合区的第一侧壁上，所述二级斜板过滤器安装在污水混合区的第二侧壁上，所述第一侧壁和第二侧壁相对。

可选的，所述一级斜板过滤器与二级斜板过滤器在垂直方向上相差20cm，所述一级斜板过滤器与第一侧壁的夹角为60°，所述二级斜板过滤器与第二侧壁的夹角为60°。

可选的，所述污水混合区，自下而上设置积泥区、布水区、缓流装置区和清水区，所述积泥区底部设有排泥管，所述布水区设置进水口，所述清水区设置出水口，废水经进水口流入污水混合区后，自下而上流经布水区、缓流装置区和清水区后，废水中的清水和污泥在缓流装置区分离，清水经出水口流入级配填料区，污泥下沉到积泥区后，经排泥管排出。

可选的，所述级配填料区，包括多个填充模块，多个填充模块在串联耦合，所述填充模块内设置级配滤料。

可选的，所述级配滤料包括陶粒和活性炭，包括2质量份的陶粒和1质量份的活性炭；所述级配滤料粒径范围为5-15 mm，填充率为45%。

可选的，所述硫自养滤料填充区内部设置生物转筒，所述生物转筒外部缠绕硫自养反硝化悬浮填料且所述生物转筒内部填充硫自养反硝化悬浮填料；

所述硫自养反硝化悬浮填料，包括单质硫和碳酸钙；

所述硫自养反硝化悬浮填料的原料，包括混合物、硫磺和硅酸盐矿物粉末，所述硅酸盐矿物粉末作为粘结剂，所述混合物包括石灰石、鸡蛋壳和扇贝壳；

所述硫自养反硝化悬浮填料的粒径范围为4-10 mm，填充率为70-80%。

可选的，所述调节池采用在线调节，采用淹没式搅拌器对调节池内进行搅拌。

可选的，所述冲洗装置包括反冲洗装置和表面冲洗装置，所述表面冲洗装置包括喷嘴；

所述级配填料区和硫自养滤料填充区的上部均设置喷嘴，所述喷嘴提供的射流对级配填料区和硫自养滤料填充区的上层滤料进行清洗，利用喷嘴的喷射水流使滤料颗粒表面的污泥脱落去除；

所述反冲洗装置采用高速水流反向冲洗滤料区，所述滤料区包括级配填料区和硫自养滤料填充区。

本发明提供的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，通过设置包括污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池。通过级配填料区与硫自养滤料填充区的耦合，对工业废水进行多级过滤，以物理吸附结合生物脱氮工艺，降低处理过程中的瞬时污染物浓度；通过设置生物转筒硫自养滤料填充区，增大滤料比表面积，提高反硝化菌群生物量，建立稳定的反硝化系统；通过改变硫自养滤料填充区的模块数量和滤料填充密度等工艺组合调节系统内脱氮负荷，降低水质水量及污染物浓度变化对反硝化系统的冲击，减少由此带来的硫自养滤料无效消耗，并提高脱氮效率，从而达到降低出水总氮的目的。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了基于硫自养的生物转筒反硝化滤池的结构示意图；

图2示出了基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统的原理框图；

图3示出了基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统工业废水脱氮处理效果的示意图；

附图标记说明：

1-调节池，2-反硝化滤池，21-污水混合区；22-级配填料区；23-硫自养滤料填充区；24-出水静置区；211-一级斜板过滤器；212-二级斜板过滤器；221-级配滤料； 231-生物转筒；3-消毒池；4-pH在线监测装置； 51-进水管；52-进水口；53-出水管；54-出水口；55-反冲洗管；56-表面冲洗管；57-喷嘴；6-反冲洗水箱。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

本实施例中滤池为基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2的简称。

如图1所示，一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，包括： 基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2；

所述基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2，包括污水混合区21、级配填料区22、硫自养滤料填充区23和出水静置区24，废水依次流经污水混合区21、级配填料区22、硫自养滤料填充区23和出水静置区24。

即废水首先流入污水混合区21后，废水经污水混合区21处理后流入级配填料区22，然后经级配填料区22后流入硫自养滤料填充区23，经硫自养滤料填充区23处理后进入出水静置区24，经出水静置区24后排出。

如图1所示，自左而右分别为污水混合区21、级配填料区22、硫自养滤料填充区23和出水静置区24。并实施例的自左而右只是基于图1进行说明，并不对技术方案进行限定，如图1的方向改变则污水混合区21、级配填料区22、硫自养滤料填充区23和出水静置区24的设置方向也会改变。级配填料区22、硫自养滤料填充区23、出水静置区24，每个区域的长度一致，宽度不同。

基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2的池体为长方体，材质可以采用玻璃钢；基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2，整体的水力流态采用升流式，即污水从滤池下部进入混合区，依次经过级配填料区22、硫自养反硝化滤料填充区、出水静置区24完成深度反硝化脱氮后排出进入下一个反应工艺。

静置区作为沉淀装置，同时也作为储水罐。污水经过出水静置区24从上部出水。

可选的，如图2所示，系统还包括调节池1、冲洗装置、消毒池3和pH在线监测装置4；

所述调节池1设置在所述基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2的前端， 废水流经调节池1后再流入所述基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2，所述冲洗装置为所述基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2提供反冲洗水，所述pH在线监测装置4对所述基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2的pH值进行监测，所述消毒池3设置在所述基于硫自养的生物转筒231反硝化滤池2的后端，所述出水静置区24排出的水流入所述消毒池3。

通过增加调节池1、冲洗装置、消毒池3和pH在线监测装置4等，完成工业废水深度脱氮。

可选的，所述污水混合区21内设置缓流装置，所述缓流装置，包括一级斜板过滤器211和二级斜板过滤器212，所述一级斜板过滤器211安装在污水混合区21的第一侧壁上，所述二级斜板过滤器212安装在污水混合区21的第二侧壁上，所述第一侧壁和第二侧壁相对。相对即为两个侧壁平行设置。

可选的，所述一级斜板过滤器211与二级斜板过滤器212在垂直方向上相差20cm，所述一级斜板过滤器211与第一侧壁的夹角为60°，所述二级斜板过滤器212与第二侧壁的夹角为60°。

垂直方向即为图1中的上下方向。

在一个具体的应用场景中，污水混合区21采用缓流装置对污水进行粗滤，缓流装置为两级斜板过滤器，两级斜板过滤器长度与滤池长度一致，且一级斜板过滤器211安装在左侧池壁内测，并与左侧池壁呈60°，一级斜板过滤器211位于二级斜板过滤器212下部20cm处，二级斜板过滤器212安装在右侧池壁内侧，并与右侧池壁呈60°。

可选的，所述污水混合区21，自下而上设置积泥区、布水区、缓流装置区和清水区，所述积泥区底部设有排泥管，所述布水区设置进水口，所述清水区设置出水口，废水经进水口流入污水混合区21后，自下而上流经布水区、缓流装置区和清水区后，废水中的清水和污泥在缓流装置区分离，清水经出水口流入级配填料区22，污泥下沉到积泥区后，经排泥管排出。

在一个具体的应用场景中，污水混合区21自下而上为积泥区、布水区、缓流装置区、清水区，其中积泥区底部设有排泥管，进水口在布水区左侧中部位置，出水口在清水区右侧上部位置。污水经进水口52自下而上流经混合区从出水口进入级配填料区22。

可选的，所述级配填料区22，包括多个填充模块，多个填充模块在串联耦合，所述填充模块内设置级配滤料221。

可选的，所述级配滤料221包括陶粒和活性炭，包括2质量份的陶粒和1质量份的活性炭；所述级配滤料221粒径范围为5-15mm，填充率为45%。

在一个具体的应用场景中，级配填料区22采用陶粒和活性炭混合滤料，混合比例（质量）为陶粒：活性炭=2：1，级配填料区22的粒径范围为5-15mm，填充率为45%。污水自上而下经级配填料区22进入硫自养滤料填充区23。

填充模块根据进水量和处理要求在硫自养滤料填充区23宽度方向进行串联耦合。污水自下而上经硫自养滤料填充区23进入出水静置区24。

可选的，所述硫自养滤料填充区23内部设置生物转筒231，所述生物转筒231外部缠绕硫自养反硝化悬浮填料且所述生物转筒231内部填充硫自养反硝化悬浮填料；

所述硫自养反硝化悬浮填料，包括单质硫和碳酸钙；

所述硫自养反硝化悬浮填料的原料，包括混合物、硫磺和硅酸盐矿物粉末，所述硅酸盐矿物粉末作为粘结剂，所述混合物包括石灰石、鸡蛋壳和扇贝壳；

所述硫自养反硝化悬浮填料的粒径范围为4-10 mm，填充率为70-80%。

在一个具体的应用场景中，硫自养反硝化悬浮填料是以单质硫和碳酸钙为主要组成部分，主要原料为石灰石、鸡蛋壳、扇贝壳的混合物和硫磺，硅酸盐矿物粉末作为粘结剂。硫自养反硝化生物载体能同时为微生物提供电子供体、无机碳源，保证硫自养微生物生长繁殖，维持反硝化反应持续进行，使水中的硝酸盐全部被转化为无害的氮气，提高硝酸盐的去除效率，且无需添加其他物质，降低处理成本。

可选的，所述调节池1采用在线调节，采用淹没式搅拌器对调节池1内进行搅拌。采用淹没式搅拌器对调节池1内进行搅拌，保证充分匀和，避免固体的沉淀，减少和控制废水水质及流量的波动，以便为后续处理提供最佳条件，同时采用计量控制，保证出水量保持不变。

可选的，所述冲洗装置包括反冲洗装置和表面冲洗装置，所述表面冲洗装置包括喷嘴57；

所述级配填料区22和硫自养滤料填充区23的上部均设置喷嘴57，所述喷嘴57提供的射流对级配填料区22和硫自养滤料填充区23的上层滤料进行清洗，利用喷嘴57的喷射水流使滤料颗粒表面的污泥脱落去除；

所述反冲洗装置采用高速水流反向冲洗滤料区，所述滤料区包括级配填料区22和硫自养滤料填充区23。

本实施例的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，工艺流程为：

步骤（1）工业废水自上进入调节池1，经过充分混合从下部进入滤池，在滤池内遵循下进上出和上进下出依次经过进水污水混合区21、级配配料区和硫自养滤料填充区23，污水从上部进入静置区经过沉淀储存在静置区或是出水进入消毒池3进行消毒。

步骤（2）反冲洗水取自反冲洗水箱6，反冲洗进水口有两个，分别位于级配填料区22底部和硫自养滤料填充区23顶部；表面冲洗水取自反冲洗水箱6，表面冲洗进水口有两个，分别位于级配填料区22和硫自养滤料填充区23顶部。

步骤（3）滤池中级配填料区22、硫自养滤料填充区23和静置区底部均设有排泥管。

工业废水通过进水管51自上进入调节池1，经过充分混合从下部出水管53进入滤池2，在滤池2内遵循下进上出和上进下出依次经过进水污水混合区21、级配配料区22和硫自养滤料填充区23，污水从上部进入静置区24经过沉淀储存在静置区或是经由出水口54出水进入下一个工艺。工业废水在污水混合区21经过两级斜板过滤器进行粗滤，粗滤后的污泥经底部排泥管排出。之后废水进入级配填料区22，经过混合比例（质量）为陶粒：活性炭=2：1的级配混合填料（滤料221）进行过滤，污泥经级配填料区底部的排泥管排出。之后废水自上而下进入硫自养滤料填充区23，废水经过生物转筒231，通过硫自养反硝化悬浮填料进行反硝化处理，污泥经硫自养滤料填充区底部的排泥管排出。之后废水自下而上进入出水静置区24。之后经处理后的污水经过出水静置区24从上部出水口54排出进入消毒池3进行消毒。

当滤池进行反冲洗时，反冲洗水经反冲洗管55进入级配填料区底部和硫自养滤料填充区顶部；表面冲洗水经表面冲洗管56，通过喷嘴57进入级配填料区22顶部和硫自养滤料填充区23顶部。

经过本实施例基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统处理后的废水脱氮处理效果如图3所示，图3中中间线条为进水。最下面的为进水，最上面的为去除率。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果为

第一，本实施例通过设置多类型过滤系统，对工业废水进行多级过滤，降低处理过程中的瞬时污染物浓度；

第二，本实施例通过设置生物转筒硫自养滤料填充区，对反硝化菌群形成缓冲保护，增大滤料比表面积，提高反硝化菌群生物量，缩短滤池启动周期，以建立稳定的反硝化系统；

第三，本实施例通过设置模块化硫自养滤料填充区，根据进水和处理需求改变模块数量和滤料填充密度，并且采用抽查式进行更换，降低水质水量及污染物浓度变化对反硝化系统的冲击，减少由此带来的硫自养滤料无效消耗，达到节约运维成本、提高脱氮效率并降低出水总氮的目的。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，包括： 基于硫自养的生物转筒反硝化滤池；

所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池，包括污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区，废水依次流经污水混合区、级配填料区、硫自养滤料填充区和出水静置区。

2.根据权利要求1所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述系统还包括调节池、冲洗装置、消毒池和pH在线监测装置；

所述调节池设置在所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池的前端， 废水流经调节池后再流入所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池，所述冲洗装置为所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池提供反冲洗水，所述pH在线监测装置对所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池的pH值进行监测，所述消毒池设置在所述基于硫自养的生物转筒反硝化滤池的后端，所述出水静置区排出的水流入所述消毒池。

3.根据权利要求1所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述污水混合区内设置缓流装置，所述缓流装置，包括一级斜板过滤器和二级斜板过滤器，所述一级斜板过滤器安装在污水混合区的第一侧壁上，所述二级斜板过滤器安装在污水混合区的第二侧壁上，所述第一侧壁和第二侧壁相对。

4.根据权利要求3所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述一级斜板过滤器与二级斜板过滤器在垂直方向上相差20cm，所述一级斜板过滤器与第一侧壁的夹角为60°，所述二级斜板过滤器与第二侧壁的夹角为60°。

5.根据权利要求3所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述污水混合区，自下而上设置积泥区、布水区、缓流装置区和清水区，所述积泥区底部设有排泥管，所述布水区设置进水口，所述清水区设置出水口，废水经进水口流入污水混合区后，自下而上流经布水区、缓流装置区和清水区后，废水中的清水和污泥在缓流装置区分离，清水经出水口流入级配填料区，污泥下沉到积泥区后，经排泥管排出。

6.根据权利要求1所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述级配填料区，包括多个填充模块，多个填充模块在串联耦合，所述填充模块内设置级配滤料。

7.根据权利要求6所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述级配滤料包括陶粒和活性炭，包括2质量份的陶粒和1质量份的活性炭；所述级配滤料粒径范围为5-15mm，填充率为45%。

8.根据权利要求1所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述硫自养滤料填充区内部设置生物转筒，所述生物转筒外部缠绕硫自养反硝化悬浮填料且所述生物转筒内部填充硫自养反硝化悬浮填料；

所述硫自养反硝化悬浮填料，包括单质硫和碳酸钙；

所述硫自养反硝化悬浮填料的原料，包括混合物、硫磺和硅酸盐矿物粉末，所述硅酸盐矿物粉末作为粘结剂，所述混合物包括石灰石、鸡蛋壳和扇贝壳；

所述硫自养反硝化悬浮填料的粒径范围为4-10mm，填充率为70-80%。

9.根据权利要求2所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述调节池采用在线调节，采用淹没式搅拌器对调节池内进行搅拌。

10.根据权利要求2所述的基于硫自养的生物转筒反硝化滤池及脱氮处理系统，其特征在于，所述冲洗装置包括反冲洗装置和表面冲洗装置，所述表面冲洗装置包括喷嘴；

所述级配填料区和硫自养滤料填充区的上部均设置喷嘴，所述喷嘴提供的射流对级配填料区和硫自养滤料填充区的上层滤料进行清洗，利用喷嘴的喷射水流使滤料颗粒表面的污泥脱落去除；

所述反冲洗装置采用高速水流反向冲洗滤料区，所述滤料区包括级配填料区和硫自养滤料填充区。

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