CN103833131B - 污水反硝化深度脱氮处理设备和处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水反硝化深度脱氮处理设备，包括进水***、碳源投加***、反硝化脱氮反应器和清水池，所述反硝化脱氮反应器从底部至顶部或从顶部至底部依次至少包括预混层、悬浮填料层、砂滤层和清水层，所述进水***和所述碳源投加***均连通所述预混层，所述清水层连通所述清水池。还公开了一种相应的污水反硝化脱氮处理方法。本发明既具有脱氮效率高、效果好的优点，又能显著降低出水浊度。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是一种污水反硝化深度脱氮处理设备和处理方法。
背景技术
排放污水中氮磷是造成水体富营养化的重要营养物质。随着中国水体富营养化问题的日趋严重，以及未来污水排放标准的提升，研发经济高效稳定的污水强化脱氮除磷技术，已成为污水处理领域急需的技术需求。
当今污水处理面临高标准排放要求，如美国、加拿大等国家出水标准TN小于3mg/L而TP小于0.18mg/L。污水中的氮主要通过硝化反硝化过程得到去除，其中反硝化需要有机碳源等作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，反硝化硝态氮为氮气，达到去除污水中氮的目的。很多污水处理厂面临着进水有机碳源浓度低，不足以支持有效反硝化脱氮的进行。所以，污水处理工艺升级改造需要在二级处理过程中或在深度处理工艺中投加外源碳源，强化污水反硝化脱氮。对二级出水进行深度脱氮处理，是广泛应用的强化脱氮策略，所采用的工艺包括生物滤池、悬浮填料生物膜工艺和流化床生物膜工艺等。其中，悬浮填料生物膜工艺是向反应器中投加一定量密度接近于水的填料，为微生物的生长提供栖息地，将会提高反应器中生物量和生物种类，进而提高反应器的处理效率。悬浮填料生物膜反硝化脱氮工艺具有处理效率高、脱氮效果好、操作简单等特点，在污水深度处理中有广泛的应用。但仅仅采用悬浮填料进行反硝化，出水含有较高浓度颗粒物质和悬浮物质，造成较高浊度。传统砂滤反硝化脱氮工艺中因为砂石等填料密度较大，所以相对填充率较低，对反应器有效利用率也相应降低；同时，工艺运行过程中易造成堵塞，不利于工艺运行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种污水反硝化深度脱氮处理设备和处理方法，既具有脱氮效率高、效果好的优点，又能显著降低出水浊度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种污水反硝化深度脱氮处理设备，包括进水***、碳源投加***、反硝化脱氮反应器和清水池，所述反硝化脱氮反应器从底部至顶部或从顶部至底部依次至少包括预混层、悬浮填料层、砂滤层和清水层，所述进水***和所述碳源投加***连通所述预混层，所述清水层连通所述清水池。
优选的，所述砂滤层包括支撑层和位于所述支撑层上的砂滤料层，更优选的，所述支撑层和所述砂滤料层各自为10-20cm厚。
优选的，还包括将水和/或气体从底部至顶部通过所述反硝化脱氮反应器以去除反应器中尤其是填料中的悬浮颗粒物质的反冲洗***。
优选的，所述悬浮填料层的填充率为70％以下。
优选的，所述反冲洗***包括将所述清水池中的水向所述反硝化脱氮反应器的底部至顶部输送的反冲洗水泵，以及将气体向所述反硝化脱氮反应器的底部至顶部输送的反冲洗气泵，更优选的，所述反冲洗水泵与所述反硝化脱氮反应器之间、所述反冲洗气泵与所述反硝化脱氮反应器之间设置有止回阀。
优选的，所述反硝化脱氮反应器为设有取样口的圆筒形结构。
优选的，所述预混层和所述悬浮填料层之间设有开孔隔板,用以拦截悬浮填料。
优选的，所述进水***和所述碳源投加***各自包括蠕动泵。
优选的，所述清水层通所述清水池的管路上设置有出水阀。
一种污水反硝化深度脱氮处理方法，采用所述污水反硝化深度脱氮处理设备，所述方法包括：
通过所述进水***和所述碳源投加***使待处理水与碳源在所述反硝化脱氮反应器的底部/顶部的所述预混层混合，再依次经过所述悬浮填料层和所述砂滤层的反硝化处理以及所述砂滤层去除水中悬浮颗粒物质，得到的清水进入反应器的顶部/底部的所述清水层，再由所述清水层排至所述清水池中。
优选的，至少根据检测的进水和/或出水的硝酸盐氮浓度，来调节所述碳源投加***的投药量流速。
一种污水反硝化深度脱氮处理方法，采用包括所述反冲洗***的所述污水反硝化深度脱氮处理设备，所述方法包括：
污水处理过程，关闭所述反冲洗***，通过所述进水***和所述碳源投加***使待处理水与碳源在所述反硝化脱氮反应器的底部/顶部的所述预混层混合，再依次经过所述悬浮填料层和所述砂滤层的反硝化处理以及所述砂滤层去除水中悬浮颗粒物质，得到的清水进入反应器的顶部/底部的所述清水层，再由所述清水层排至所述清水池中；
反冲洗过程，关闭所述进水***和所述碳源投加***，并在所述清水层通所述清水池的出水口的位置低于反冲洗出水口的位置的情况下，关闭所述清水层通所述清水池的出水阀，然后将水和/或气体从底部至顶部通过所述反硝化脱氮反应器以去除反应器中尤其是填料中的悬浮颗粒物质，
优选的，至少根据水头损失和/或流速变化情况来控制反冲洗周期和时间。
本发明的有益技术效果：
通过从底部至顶部或从顶部至底部依次至少设置预混层、悬浮填料层、砂滤层和清水层的设计，本发明不仅具有传统的悬浮填料生物膜反硝化脱氮工艺所具有的处理效率高、脱氮效果好、操作简单等优点，还通过原本用于反硝化脱氮的砂滤有效去除了悬浮填料在处理水中产生的悬浮颗粒物质，显著提高了水的澄清度。比起传统的使用砂滤脱氮的工艺，本发明相对较少的砂滤层也不易造成堵塞。
在优选的实施方式中，在实施了污水处理之后通过反冲洗***进行反冲洗，能够充分去除反应器中尤其是填料中的悬浮颗粒等，避免悬浮颗粒等引起水头损失增加或者造成滤料堵塞。
附图说明
图1为本发明污水反硝化深度脱氮处理设备一种具体实施例的结构示意图；
图2为本发明污水反硝化深度脱氮处理设备另一种具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1和图2，根据本发明的实施例，污水反硝化深度脱氮处理设备包括进水***、碳源投加***、反硝化脱氮反应器(或称生物膜***)和清水池，所述反硝化脱氮反应器从底部至顶部依次至少包括预混层、悬浮填料层、砂滤层和清水层，或者，所述反硝化脱氮反应器从顶部至底部依次至少包括预混层、悬浮填料层、砂滤层和清水层。所述进水***和所述碳源投加***均在反硝化脱氮反应器的底部或顶部连通所述预混层，所述清水层连通所述清水池。
在优选的实施例里，污水反硝化深度脱氮处理设备包括还包括反冲洗***,该反冲洗***用来将水和/或气体从底部至顶部通过所述反硝化脱氮反应器以去除反应器中、尤其是悬浮填料中的悬浮颗粒物质，从而避免悬浮颗粒等引起水头损失增加或者造成滤料堵塞。
根据上述从底部至顶部的不同配置，反硝化脱氮反应器相应可以设计为两种模式：上向流模式和下向流模式。两种模式都可以设计为圆柱形结构。对于上向流模式，最下层为预混层(均匀布水区域)；然后为悬浮填料层，其填充率优选控制在70％以下，以实现在反冲洗阶段较好的混合搅拌效果；接着上面为砂滤层包括支撑层(优选10-20cm)和砂滤料层(优选10-20cm)；最上面为清水层，优选是砂滤层的2倍高度。对于下向流模式，最上层为预混层(均匀布水区域)；然后为悬浮填料层其填充率优选控制在70％以下，以实现在反冲洗阶段较好的混合搅拌效果；接着下面为砂滤层包括支撑层(优选10-20cm)和砂滤料层(优选10-20cm)；最下面为清水层。两种模式下，相对于3-6m高的整个反应器来说，悬浮填料层优选占到约80％的高度。
所需要处理的二级出水可通过进水泵泵入生物膜工艺中。进水流量可主要根据工艺处理负荷进行设计，同时考虑滤速问题。
碳源投加***可以主要是由自动化控制***构成，通过自动控制程序控制。碳源投加***可以包括在线硝酸盐氮和SS等电极，对进水和/或出水硝酸盐氮浓度进行检测，来调节投药量流速。
反冲洗***可以主要根据水头损失和/或流速变化情况来控制反冲洗周期和时间。
参阅图1，在一种具体实施例里，污水反硝化脱氮处理设备包括:进水蠕动泵1、进药蠕动泵2、碳源储存箱3、预混层4、隔板5、悬浮填料层6、取样口7、支撑层8、石英砂层9、清水出水口10、反冲洗出水口11、反冲洗水泵12、反冲洗气泵13、控制器14、止回阀15、清水池16、清水层20。
根据本实施例的污水处理过程采用上向流模式。污水厂二级出水通过进水泵从底部进入反应器，同时采用计量泵从底部加入所需碳源，两者在底部预混层进行充分混合，然后进入上面的悬浮填料层(其在预混层上方处于悬浮状态)，发生反硝化反应以去除硝酸盐氮，处理后的污水经过支撑层和石英砂层进一步去除悬浮颗粒物质，最后得到的清水经过清水层从反应器排至清水池。还可以进行反冲洗，根据流速降低以及/或者水头损失确定反冲洗周期及时间。反冲洗时，开启反冲洗水泵和反冲洗气泵，从反应器下面进水和气，对反应器中尤其是填料中的悬浮颗粒等进行充分去除。反冲洗过程中，进水蠕动泵和进药蠕动泵关闭。在反冲洗后，重新启动开始处理污水。计量泵流速可根据电极检测的硝酸盐氮浓度进行调整。
参阅图2，在另一种具体实施例里，污水反硝化脱氮处理设备包括:进水蠕动泵1、进药蠕动泵2、进水口23、进药口24、碳源储存箱3、反冲洗水泵12、反冲洗气泵13、清水出水口10、出水阀19、清水层20、支撑层8、石英砂层9、预混层4、隔板5、悬浮填料层6、取样口7、反冲洗出水口11、清水池16、排空阀18、止回阀15、控制器14。
根据本实施例的污水处理过程采用下向流模式。污水厂二级出水通过进水泵从上部进入反应器，同时采用计量泵从上部加入所需碳源，两者在上部预混层进行充分混合，然后进入下面的悬浮填料层(其在预混层下方处于悬浮状态)，发生反硝化反应以去除硝酸盐氮，处理后的污水往下流到石英砂层和支撑层进一步去除悬浮颗粒物质，最后得到的清水经过清水层通过U形管从反应器排至清水池。还可以进行反冲洗，根据流速降低以及/或者水头损失确定反冲洗周期及时间。反冲洗时，开启反冲洗水泵和反冲洗气泵，从底部进水和气，对反应器中尤其是填料中的悬浮颗粒等进行充分去除。反冲洗过程中，进水和碳源投加泵关闭，同时出水阀关闭，避免反冲洗水通过排水管排出。在反冲洗后重启进水泵和进碳源泵，开始处理污水。计量泵流速根据电极检测的硝酸盐氮浓度进行调整。
图1-图2所示的控制器有多个，个数仅为示意性的，实际数量可以少于图示的个数或仅有一个控制器，采用集中控制方式控制工艺过程。
经对比实验验证，当仅采用传统的悬浮填料时，出水浊度在10-50NTU之间；而采用本发明实施例，出水浊度一般低于2.5NTU。对NO3-N为12.4mg/L的二级出水和空床时间为15min条件下，通过本发明实施例处理，出水NO3-N浓度达到4.1mg/L，去除率达到70％。实验结果显示出本发明具有较高的反硝化和过滤功能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种污水反硝化深度脱氮处理设备，其特征在于,包括进水***、碳源投加***、反硝化脱氮反应器和清水池，所述反硝化脱氮反应器从底部至顶部或从顶部至底部依次至少包括预混层、悬浮填料层、砂滤层和清水层，所述悬浮填料层进行反硝化脱氮，所述砂滤层进行反硝化以及去除水中悬浮颗粒物质，所述进水***和所述碳源投加***均连通所述预混层，所述清水层连通所述清水池；还包括将水和/或气体从底部至顶部通过所述反硝化脱氮反应器以去除反应器中的悬浮颗粒物质的反冲洗***；在污水处理过程中，关闭所述反冲洗***，通过所述进水***和所述碳源投加***使待处理水与碳源在所述反硝化脱氮反应器的底部/顶部的所述预混层混合，再依次经过所述悬浮填料层和所述砂滤层的反硝化处理以及所述砂滤层去除水中悬浮颗粒物质，得到的清水进入反应器的顶部/底部的所述清水层，再由所述清水层排至所述清水池中；所述反冲洗***包括将所述清水池中的水向所述反硝化脱氮反应器的底部至顶部输送的反冲洗水泵，以及将气体向所述反硝化脱氮反应器的底部至顶部输送的反冲洗气泵，所述反冲洗水泵与所述反硝化脱氮反应器之间、所述反冲洗气泵与所述反硝化脱氮反应器之间设置有止回阀，在反冲洗过程中，关闭所述进水***和所述碳源投加***，并在所述清水层通所述清水池的出水口位置低于反冲洗出水口的位置的情况下，关闭所述清水层通所述清水池的出水阀，然后将水和/或气体从底部至顶部通过所述反硝化脱氮反应器以去除反应器中的悬浮颗粒物质；其中所述砂滤层包括支撑层和位于所述支撑层上的砂滤料层，所述支撑层和所述砂滤料层各自为10-20cm厚，所述悬浮填料层的填充率为70％以下，所述预混层和所述悬浮填料层之间设有开孔隔板，所述清水层通所述清水池的出水口位置低于反冲洗出水口的位置，所述清水层通所述清水池的管路上设置有出水阀。
2.如权利要求1所述的污水反硝化深度脱氮处理设备，其特征在于,所述反硝化脱氮反应器为设有取样口的圆筒形结构。
3.一种污水反硝化深度脱氮处理方法，采用如权利要求1至2任一项所述的污水反硝化深度脱氮处理设备，所述方法的特征在于,包括：
通过所述进水***和所述碳源投加***使待处理水与碳源在所述反硝化脱氮反应器的底部/顶部的所述预混层混合，再依次经过所述悬浮填料层和所述砂滤层的反硝化处理以及所述砂滤层去除水中悬浮颗粒物质，得到的清水进入反应器的顶部/底部的所述清水层，再由所述清水层排至所述清水池中，
其中至少根据检测的进水和/或出水的硝酸盐氮浓度，来调节所述碳源投加***的投药量流速。
4.一种污水反硝化深度脱氮处理方法，采用如权利要求1至2任一项所述的污水反硝化深度脱氮处理设备，所述方法的特征在于,包括：
污水处理过程，关闭所述反冲洗***，通过所述进水***和所述碳源投加***使待处理水与碳源在所述反硝化脱氮反应器的底部/顶部的所述预混层混合，再依次经过所述悬浮填料层和所述砂滤层的反硝化处理以及所述砂滤层去除水中悬浮颗粒物质，得到的清水进入反应器的顶部/底部的所述清水层，再由所述清水层排至所述清水池中；
反冲洗过程，关闭所述进水***和所述碳源投加***，并在所述清水层通所述清水池的出水口位置低于反冲洗出水口的位置的情况下，关闭所述清水层通所述清水池的出水阀，然后将水和/或气体从底部至顶部通过所述反硝化脱氮反应器以去除反应器中的悬浮颗粒物质，
其中至少根据水头损失和/或流速变化情况来控制反冲洗周期和时间。
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