CN217398562U

CN217398562U - 高浓度含氮废水处理系统

Info

Publication number: CN217398562U
Application number: CN202221202637.5U
Authority: CN
Inventors: 胡晓刚; 秦桐; 孙啸林; 任娇; 王志鹏; 王光辉; 郝聚兵; 刘风丽; 孙冉; 王春; 薛龙; 周兰霞; 岳宗礼
Original assignee: TIANJUSHI ENGINEERING TECHNOLOGY GROUP CO LTD
Current assignee: TIANJUSHI ENGINEERING TECHNOLOGY GROUP CO LTD
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2032-05-19

Abstract

本实用新型涉及一种高浓度含氮废水处理系统，其结构包括依次串联的厌氧池、前段反硝化池、硝化池、沉淀池、后段反硝化池以及MBR膜池，在厌氧池上设置有污水进管，在硝化池和前段反硝化池之间设置有硝化回流管，在硝化回流管上设置有硝化回流泵，在沉淀池和厌氧池之间设置有第一污泥回流管和第一污泥回流泵，MBR膜池通过第二污泥回流管和第二污泥回流泵与厌氧池以及硝化池连通，MBR膜池中设置有MBR膜组件，MBR膜组件连接有出水管，在出水管上设置有膜抽吸泵。本实用新型针对高浓度含氮废水处理采用“厌氧池+前段反硝化池+硝化池+沉淀池+后段反硝化池+MBR膜池”的工艺系统，能够实现生物脱氮且满足排放标准，能耗低且污泥量少。

Description

高浓度含氮废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理技术，具体地说是一种高浓度含氮废水处理系统。

背景技术

随着工业的发展，含氮原料的使用产生了大量高浓度含氮废水，由于含氮元素的营养富集会引起水体水质恶化，对水环境造成危害，需要对含氮废水进行处理，以保障废水排放满足国家及地方污染物排放标准规定的总氮及氨氮排放限值要求。

现阶段含氮废水的处理方法主要有物理化学法和生物法，其中物理化学法包括吹脱法、离子交换法、折点氯化法、化学沉淀法、膜分离法、高级氧化法、电解法等；生物法有硝化-反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、A/O生物脱氮、A2/O生物脱氮除磷等。物理法的优点是操作简单，氨氮负荷高，占地面积小等；缺点是能量消耗大，容易产生结垢并堵塞管道等。化学法的优点是氨氮去除率高，工艺流程简单，能量消耗小等；缺点是氨氮负荷低，所需化学沉淀剂量大，占地面积大等。

生物脱氮技术因其运行操作简单、效率高和运行成本低等优点，作为目前含氮废水处理的主流技术，其生物脱氮机理包含同化、氨化、硝化和反硝化过程，其中同化过程为微生物的新陈代谢过程，微生物细胞合成过程中在去除废水有机物的同时可以降解去除一部分的氮；氨化过程则是氨化菌将废水中的有机氮转化为氨氮的过程；硝化作用是在好氧环境中硝化菌消耗无机碳化合物将废水中的氨氮转化硝态氮，影响硝化速率的主要因素有泥龄、水温、溶解氧（DO）、碳酸盐碱度、有机物浓度等；反硝化作用是在缺氧条件下，反硝化菌利用废水中的有机碳源作为能量将硝态氮还原氮气的过程，影响反硝化速率的主要因素有水温、溶解氧（DO）、有机碳源浓度。

但采用单一生物脱氮技术处理高浓度含氮废水很难达到排放标准，依据HJ 576-2010，A/O（缺氧-好氧）脱氮工艺TN总处理率为60~85%，如要求执行GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准：TN≤20mg/L，当含氮废水TN超过150mg/L时，出水不达标，因此有待研究一种经济合理的组合技术来处理高浓度含氮废水。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种高浓度含氮废水处理系统，以解决现有单一生物脱氮技术处理高浓度含氮废水无法达到排放标准的问题。

本实用新型是这样实现的：一种高浓度含氮废水处理系统，包括依次串联的厌氧池、前段反硝化池、硝化池、沉淀池、后段反硝化池以及MBR膜池，在所述厌氧池上设置有污水进管，在所述硝化池和所述前段反硝化池之间设置有硝化回流管，在所述硝化回流管上设置有硝化回流泵，在所述沉淀池和所述厌氧池之间设置有第一污泥回流管，在所述第一污泥回流管上设置有第一污泥回流泵，所述MBR膜池通过第二污泥回流管和所述厌氧池以及硝化池连通，在所述第二污泥回流管上设置有第二污泥回流泵，所述MBR膜池中设置有MBR膜组件，所述MBR膜组件连接有出水管，在所述出水管上设置有膜抽吸泵。

本实用新型的高浓度含氮废水处理系统中，在所述厌氧池、前段反硝化池和后段反硝化池内都设置有潜水搅拌机。

本实用新型的高浓度含氮废水处理系统中，在所述沉淀池顶部设置有中心导流筒，所述硝化池的出水通过连接管输送至所述中心导流筒。

本实用新型的高浓度含氮废水处理系统中，还包括有碱度调节系统，所述碱度调节系统通过碱度调节管和所述硝化池连通。

本实用新型的高浓度含氮废水处理系统中，在所述硝化池和所述MBR膜池的底部分别设置有曝气装置，所述曝气装置通过曝气管和曝气系统连通。

本实用新型的高浓度含氮废水处理系统中，所述硝化回流管上并联有闭式循环冷却塔。

本实用新型的高浓度含氮废水处理系统中，所述沉淀池的下部设置有锥形槽，所述第一污泥回流管与所述锥形槽的底部连通。

本实用新型的高浓度含氮废水处理工艺如下：

高浓度含氮废水首先进入厌氧池，在厌氧条件下进行氨化作用，将废水中的有机氮转变为氨氮，同时由于厌氧水解作用，将高浓度含氮废水中高分子有机物转化为低分子有机物，提高废水可生化性，保障反硝化段有机碳源的有效利用。

厌氧池出水进入至前段反硝化池和硝化池，在好氧条件下进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，去除氨氮；然后通过硝化回流将硝化作用产生的硝态氮回流至前段反硝化池，在缺氧条件下，反硝化菌利用废水中的有机碳源作为能量将硝态氮转为氮气，去除总氮。

硝化池出水进入沉淀池进行泥水分离，沉淀池设污泥回流至厌氧池促进厌氧氨氧化作用；沉淀池剩余污泥排泥还能起到生物除磷的作用；硝化池出水携带的高溶解氧在沉淀池进行释放消耗，有效保障后段反硝化进程；除此之外，沉淀池还能起到前段硝化反硝化和后段反硝化的微生物相分离作用，有效保障各阶段微生物菌群生长繁殖。

沉淀池出水携带硝态氮进入后段反硝化池，进一步进行反硝化作用去除总氮，然后进入MBR膜池，利用MBR膜组件截留污泥，保障高污泥浓度、低负荷运行、长污泥龄的运行环境，促进硝化菌的生产繁殖，加强硝化效果。同时MBR膜组件替代二沉池出水，膜组件产水的低浊度和低悬浮物浓度能有效保障出水水质。MBR膜池设污泥回流至硝化池用于硝化菌群补充。

本实用新型通过厌氧池对高浓度含氮废水进行氨化，将废水中的有机氮转换为氨氮。同时在厌氧条件下促进废水中的氨氮与沉淀池回流污泥携带的硝态氮进行厌氧氨氧化作用，降低废水氨氮和总氮，减轻后续硝化曝气能耗和反硝化有机碳源消耗，达到节能减耗的作用。

本实用新型设计两段反硝化来保障高浓度含氮废水的总氮去除率。

本实用新型两段反硝化之间设置沉淀池进行生物相分离，不仅保障各阶段菌群的独立生长繁殖，而且泥水分离过程中对硝化池出水携带的溶解氧进行释放和消耗，保障后段反硝化进程所需的缺氧环境，同时设置污泥回流至厌氧池促进厌氧氨氧化作用，其剩余污泥排放还能起到生物除磷的效果。

本实用新型选用MBR膜工艺，利用MBR膜组件截留活性污泥，保障高污泥浓度、低负荷运行、长污泥龄的运行环境，促进硝化菌的生产繁殖，加强硝化效果。繁殖的硝化菌可以通过污泥回流至硝化池进行菌群补充。同时MBR膜组件替代二沉池出水，膜组件产水的低浊度和低悬浮物浓度有效保障了出水水质。另外MBR膜池独特的低负荷、强曝气环境有利于污泥消化和污泥减量。

本实用新型针对高浓度含氮废水处理采用 “厌氧池+前段反硝化池+硝化池+沉淀池+后段反硝化池+MBR膜池”的工艺系统，能够实现生物脱氮且满足排放标准，能耗低且污泥量少。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、污水进管；2、厌氧池；3、前段反硝化池；4、硝化池；5、沉淀池；6、后段反硝化池；7、MBR膜池；8、出水管；9、连接管；10、膜抽吸泵；11、硝化回流泵；12、第一污泥回流泵；13、第二污泥回流泵；14、碱度调节系统；15、硝化回流管；16、第一污泥回流管；17、第二污泥回流管；18、碱度调节管；19、闭式循环冷却塔；20、曝气管；21、曝气装置；22、潜水搅拌机；5-1、中心导流筒；5-2、锥形槽；7-1、MBR膜组件；

LRSA-液位计；TIR-温度变送器；ORP-在线氧化还原电位计；DO-在线溶解氧仪；CA-在线碱度仪(碳酸盐计）；MLSS-在线污泥浓度计；LS-液位计；PRA-压力变送器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括依次串联的厌氧池2、前段反硝化池4、硝化池4、沉淀池5、后段反硝化池6以及MBR膜池7。

在厌氧池2上设置有污水进管1，在MBR膜池7中设置有MBR膜组件7-2，MBR膜组件7-2连接有出水管8，在出水管8上设置有膜抽吸泵10。高浓度含氮废水通过污水进管1首先进入厌氧池2内，然后依次进入前段反硝化池4、硝化池4、沉淀池5、后段反硝化池6以及MBR膜池7，最终从MBR膜池7上的出水管8排出。

在硝化池4和前段反硝化池4之间设置有硝化回流管15，在硝化回流管15上设置有硝化回流泵11，通过硝化回流管15将硝化作用产生的硝态氮回流至前段反硝化池4。在沉淀池5和厌氧池2之间设置有第一污泥回流管16，在第一污泥回流管16上设置有第一污泥回流泵12，通过第一污泥回流管16将沉淀池5泥水分离产生的污泥回流至厌氧池2，以促进厌氧氨氧化作用。MBR膜池7通过第二污泥回流管17和厌氧池2以及硝化池4连通，在第二污泥回流管17上设置有第二污泥回流泵13，MBR膜池7利用MBR膜组件7-2截留污泥，通过第二污泥回流管17将MBR膜池7的污泥部分回流至硝化池4用于硝化菌群补充，部分回流至厌氧池2以促进厌氧氨氧化作用。

其中，厌氧池2在厌氧条件对高浓度含氮废水进氨化作用，将废水中有机氮转化为氨氮。

通过厌氧水解作用将高浓含氮废水中的高分子有机物转化为低分子易降解有机物，提高废水可生化性，保障反硝化进程有机碳源利用效率。系统沉淀池5回流污泥携带的硝态氮与高浓度含氮废水中的氨氮在厌氧条件有可能发生厌氧氨氧化作用，同时降解氨氮和总氮，不仅减少了反硝化段水力停留时间、池容和有机碳源消耗，而且减少了硝化段曝气能耗。如有生物除磷要求，在厌氧池2内聚磷菌可以利用有机质合成聚磷菌合成聚β羟基丁酸（PHB），保障生物除磷效果。

在厌氧池2中设潜水搅拌机22，用于废水与池内活性污泥充分混合、接触和降解。在厌氧池2中设ORP（氧化还原电位）探头，对厌氧池2内微生物的氧化还原电位进行控制，必要时控制ORP在-50mV~-200mV范围内，既能保障厌氧条件，又能避免产甲烷反应，当有生物除磷要求时，应控制ORP在-100mV~-250mV范围内促进厌氧释放磷。

前段反硝化池4利用废水中有机碳源作为能量，对硝化池4回流携带的硝态氮进行反硝化作用，将硝态氮转化为氮气，去除总氮。前段反硝化池4内设潜水搅拌机22用于水力搅拌，必要时可设置曝气避免池内厌氧。前段反硝化池4设溶解氧仪对池内废水DO进行控制，保障反硝化速率所需的缺氧环境。前段反硝化池4设温度变送器对池内废水温度进行控制，保障反硝化速率所需的温度区间。

硝化池4在好氧条件下，硝化菌对废水中的氨氮进行硝化作用，将氨氮转换为亚硝酸盐和硝酸盐，去除氨氮。硝化进程需要消耗废水中的碱度（碳酸盐计）。好氧微生物降解废水COD和氨氮。硝化池4内设微孔曝气装置21，以保障硝化池4内好氧环境。硝化池4内设溶解氧仪、碱度检测仪对池内废水DO、碱度（碳酸盐计）等进行控制。

沉淀池5用于对硝化池4出水进行泥水分离，起到生物相分离的作用，有效保障各阶段微生物菌群的生长繁殖。对硝化池4出水携带的溶解氧进行释放消耗，保障后段反硝化进程所需的缺氧环境。

在沉淀池5的顶部设置有中心导流筒5-1，硝化池4的出水通过连接管9输送至中心导流筒5-1。同时，在沉淀池5的下部设置有锥形槽5-2，泥水分离产生的污泥沉积在锥形槽5-2的底部，第一污泥回流管16与锥形槽5-2的底部连通，以将污泥泵出。

沉淀池5的污泥通过第一污泥回流管16回流至厌氧池2，有利于促进厌氧氨氧化作用，同时去除回流污泥携带的硝态氮和厌氧池2内废水的氨氮，减少反硝化池4容和有机碳源消耗，减少硝化曝气能耗，达到节能减耗的目的。当有除磷要求时，沉淀池5剩余污泥排放能起到生物除磷的作用。

后段反硝化池6利用废水中有机碳源作为能量，对沉淀池5水携带的硝态氮进行反硝化作用，将硝态氮转化为氮气，去除总氮。

在后段反硝化池6中设置有潜水搅拌机22用于水力搅拌，并安装有溶解氧仪对池内废水DO进行控制，保障反硝化速率所需的缺氧环境。

MBR膜池7利用MBR膜组件7-2截留污泥，保障高污泥浓度、低负荷运行、长污泥龄的运行环境，促进硝化菌的生产繁殖，加强硝化效果。繁殖的硝化菌通过污泥回流至硝化池4进行菌群补充。MBR膜组件7-2替代二沉池出水，有效保障出水水质，完全避免了二沉池出水悬浮物引起的水质超标问题。MBR膜池7曝气量大，有机负荷低，老化污泥在MBR膜池7能自身消化，达到污泥减量的目的。

MBR膜池7中设置有多个MBR膜组件7-2，用于污泥截留和产水，通过膜抽吸泵10将处理后的污水抽出进行排放或回用。在MBR膜池7底部设置曝气装置21。

本实用新型还包括有碱度调节系统14，碱度调节系统14通过碱度调节管18和硝化池4连通，对硝化池4的碱度进行补充。

硝化池4和MBR膜池7的的曝气装置21通过曝气管20和曝气系统连通。

在硝化回流管15上并联有闭式循环冷却塔19以对反硝化进程的温度进行控制。

其中，硝化回流泵11、第一污泥回流泵12、第二污泥回流泵13以及膜抽吸泵10都分别包括两个并联的泵，其中一个泵正常工作，另一个泵备用。

本实用新型通过上述结构实现以下高浓度含氮废水处理工艺：

高浓度含氮废水在厌氧条件下进行氨化作用，将废水中的有机氮转变为氨氮，同时由于厌氧水解作用，将高浓度含氮废水中高分子有机物转化为低分子有机物，提高废水可生化性，保障反硝化段有机碳源的有效利用。

厌氧池2出水进入至前段反硝化池4和硝化池4，在好氧条件下进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，去除氨氮；然后通过硝化回流将硝化作用产生的硝态氮回流至前段反硝化池4，在缺氧条件下，反硝化菌利用废水中的有机碳源作为能量将硝态氮转为氮气，去除总氮。

硝化池4出水进入沉淀池5进行泥水分离，沉淀池5设污泥回流至厌氧池2促进厌氧氨氧化作用；沉淀池5剩余污泥排泥还能起到生物除磷的作用；硝化池4出水携带的高溶解氧在沉淀池5进行释放消耗，有效保障后段反硝化进程；除此之外，沉淀池5还能起到前段硝化反硝化和后段反硝化的微生物相分离作用，有效保障各阶段微生物菌群生长繁殖。

沉淀池5出水携带硝态氮进入后段反硝化池6，进一步进行反硝化作用去除总氮，然后进入MBR膜池7，利用MBR膜组件7-2截留污泥，保障高污泥浓度、低负荷运行、长污泥龄的运行环境，促进硝化菌的生产繁殖，加强硝化效果。同时MBR膜组件7-2替代二沉池出水，膜组件产水的低浊度和低悬浮物浓度能有效保障出水水质。MBR膜池7设污泥回流至硝化池4用于硝化菌群补充。

Claims

1.一种高浓度含氮废水处理系统，其特征在于，包括依次串联的厌氧池、前段反硝化池、硝化池、沉淀池、后段反硝化池以及MBR膜池，在所述厌氧池上设置有污水进管，在所述硝化池和所述前段反硝化池之间设置有硝化回流管，在所述硝化回流管上设置有硝化回流泵，在所述沉淀池和所述厌氧池之间设置有第一污泥回流管，在所述第一污泥回流管上设置有第一污泥回流泵，所述MBR膜池通过第二污泥回流管和所述厌氧池以及硝化池连通，在所述第二污泥回流管上设置有第二污泥回流泵，所述MBR膜池中设置有MBR膜组件，所述MBR膜组件连接有出水管，在所述出水管上设置有膜抽吸泵。

2.根据权利要求1所述的高浓度含氮废水处理系统，其特征在于，在所述厌氧池、前段反硝化池和后段反硝化池内都设置有潜水搅拌机。

3.根据权利要求1所述的高浓度含氮废水处理系统，其特征在于，在所述沉淀池顶部设置有中心导流筒，所述硝化池的出水通过连接管输送至所述中心导流筒。

4.根据权利要求1所述的高浓度含氮废水处理系统，其特征在于，还包括有碱度调节系统，所述碱度调节系统通过碱度调节管和所述硝化池连通。

5.根据权利要求1所述的高浓度含氮废水处理系统，其特征在于，在所述硝化池和所述MBR膜池的底部分别设置有曝气装置，所述曝气装置通过曝气管和曝气系统连通。

6.根据权利要求1所述的高浓度含氮废水处理系统，其特征在于，所述硝化回流管上并联有闭式循环冷却塔。

7.根据权利要求1所述的高浓度含氮废水处理系统，其特征在于，所述沉淀池的下部设置有锥形槽，所述第一污泥回流管与所述锥形槽的底部连通。