CN105084637A - 一种折流反硝化除磷及cod降解集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种折流反硝化除磷及COD降解集成装置，包括反应室、传输模块及供氧模块，其中反应室包括依次相连的第一厌氧格室、第二厌氧格室、中沉格室、硝化格室、缺氧格室、好氧格室和终沉格室，所述各格室被溢流隔板隔开，传输模块包括污泥超越构件、污泥回流构件，供氧模块由曝气设备和2个布气管组成。本发明的有益效果采用具有缓冲功能设计的双厌氧格室，减少了进水异常和回流污泥硝态氮过高对反硝化聚磷菌的冲击作用，避免了进水过程中带入的氧气，保证了第二厌氧格室的绝对厌氧，提高了本发明装置处理过程的稳定性和高效性。

Description

一种折流反硝化除磷及COD降解集成装置

技术领域

本发明涉及工业废水利用折流板反应器实现反硝化除磷及COD降解的集成处理装置。

背景技术

随着国家环保政策和标准的日益严格以及目前循环经济的大力推广，工业废水必须经过处理达标后才能排放。目前工业废水的处理方法有很多，如A/O、A2/O、SBR、CASS、UCT、MUCT、VIP、JHB和氧化沟等工艺，虽然这些传统脱氮除磷工艺能够去除废水的氮磷，但硝化菌、反硝化菌和聚磷菌等微生物在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，很难在同一***中同时获得氮、磷稳定高效地去除，易造成氮、磷单项排放不达标现象，从而阻碍了生物脱氮除磷技术的应用。新近发展起来的反硝化除磷理论为有效解决传统脱氮除磷工艺中存在的矛盾提供了新的思路。反硝化除磷就是反硝化聚磷菌在缺氧条件下以硝态氮为电子受体进行反硝化除磷，达到同步除磷脱氮的效果，解决了传统脱氮除磷工艺中聚磷菌除磷与反硝化菌脱氮间的制约。由于反硝化聚磷菌在缺氧条件下实现脱氮除磷，相对于传统脱氮除磷工艺，好氧量和污泥产量分别下降30%和50%，并减少运行复杂性。

折流板反应器（BaffleReactor）是20世纪80年代，美国Stanford大学的McCarty及其合作者在厌氧生物转盘反应器的基础上改进并开发出的多格室新型高效厌氧反应器。在反应器内部设多层隔板，将反应器分隔为多个串联在一起的反应室，每一个反应室都可以看作是一个独立的上流式厌氧污泥床（UASB），由于在每个反应室内设置了折流板，使得在水流方向上形成了依次独立的格室，这样就实现了不同的微生物种群生长在不同格室内这一目的，使反应器具有较高的处理效率和较强的抗冲击能力。根据折流板反应器的集上流式厌氧污泥床和分阶段多相反应器技术于一体的特点，将各反应处理过程集成于该反应器内，以其为载体来实现废水的反硝化除磷及COD降解具有较多的优点，如实现了硝化菌污泥和反硝化菌污泥的独立生长，不但大大提高了反应器的负荷和处理效率，而且使其稳定性和对不良因素的适应性大为增强；减少了搅拌装置，降低了能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的折流板反应装置在进水异常、回流污泥硝态氮过高时，会对反硝化聚磷菌有冲击作用；折流板反应器存在搅拌不均匀的缺点。

为解决上述技术问题，本发明的一种折流反硝化除磷及COD降解集成装置，包括反应室、传输模块及供氧模块，所述反应室包括依次相连的第一厌氧格室、第二厌氧格室、中沉格室、硝化格室、缺氧格室、好氧格室和终沉格室，所述集成装置还包括与溢流隔板成对的折流隔板，所述第一厌氧格室设置单独的折流隔板，所述溢流隔板设置在反应室底部，所述折流隔板设置在反应室顶部，成对的溢流隔板与折流隔板交错形成上方入口下方出口的通道，所述第一厌氧格室设置进水口，所述终沉格室设置出水口，所述溢流隔板高度均低于进水口的高度，高于出水口的高度；

所述传输模块包括从中沉格室向缺氧格室传输污泥的污泥超越构件，从终沉格室向第一厌氧格室传输污泥的污泥回流构件，所述污泥回流构件中设置第一排泥口，以及从终沉格室向硝化格室传输高氨氮水的高氨氮水回流构件；

所述供氧模块由曝气设备和2个布气管组成，所述曝气设备分别与2个布气管相连，2个布气管分别***硝化格室和好氧格室。

曝气设备为提供氧气的设备，污泥超越构件、污泥回流构件与高氨氮水回流构件为本领域常用的技术手段，通过污泥泵和污水泵来实现。

本发明的工作原理为：本发明采用折流板反应器进行废水处理，废水从进水口进入，依次经过7个格室，分别完成6个阶段的脱氮除磷及COD降解，最终从出水口排出，这六个阶段分别是第一厌氧格室和第二厌氧格室的厌氧阶段、中沉格室的泥水分离阶段、硝化格室的硝化阶段、缺氧格室的缺氧阶段、好氧格室的好氧阶段以及终沉格室的泥水分离阶段。进水口进入的废水和来自终沉格室的污泥进入第一厌氧格室，进行缓冲，从而避免了进水的异常和回流污泥硝态氮过高对反硝化聚磷菌的冲击作用及进水过程中带入的氧气，保证了第二厌氧格室的绝对厌氧。

进一步地，为了便于废水从进水口进入后依次通过所述7个格室再从出水口排出，从第一厌氧格室到终沉格室方向各溢流隔板的高度依次降低。

进一步地，为了使中沉格室和终沉格室中的进水分布均匀合理，所述中沉格室和终沉格室中的折流隔板下端设置整流板，整流板上设置条形开口，泥水混合液从条形开口通过，使其水流流速不大于0.2m/s。

进一步地，为了便于中沉格室与终沉格室中泥水混合液中污泥的沉降，所述中沉格室和终沉格室中上部设置倾斜并相互平行的折板，折板之间的通道分别将这两个格室的下部与上部相连通，折板倾斜的角度为40~70°，水中的污泥一面随水流动，一面进行沉降，其运动轨迹直线与折板表面相交从而沉于板面上，沉泥则沿折板表面逆向下滑。

进一步地，为了便于中沉格室与终沉格室中污泥的运输与排放，在所述中沉格室和终沉格室底部设置漏斗状的集泥槽，集泥槽侧壁的倾斜角度为50°~75°，底部设有穿孔管，中沉格室中的集泥槽与所述污泥超越构件的一端相连通，另一端设置在缺氧格室的水流下降区，终沉格室中的集泥槽与所述污泥回流构件一端相连通，另一端设置在第一厌氧格室的水流下降区。泥水混合液在通过各格室时，从溢流隔板上方和折流隔板下方通过，因此每对溢流隔板与折流隔板之间的通道即为水流下降区，此为本技术领域的普通技术人员所知晓的。

所述中沉格室和终沉格室为沉淀格室的集泥槽倾斜角度为50～75°，底部采用穿孔管进行排泥，穿孔管布置于集泥槽底部。集泥槽的设置使得沉淀格室中污泥浓度增大，污泥超越和回流时，污泥中含有的有机物和硝酸盐氮浓度相对降低，避免了反硝化聚磷菌缺氧状态下过量吸磷和厌氧状态下过量释磷的影响，提高***的运行效率和稳定性。

进一步地，所述第一厌氧格室、第二厌氧格室、硝化格室、缺氧格室和好氧格室的有效体积比为1：3：14：10：2。在实践中，通过控制水流速度和处理污水量来实现对水力停留时间的控制。所述第一厌氧格室的最佳水力停留时间是0.5～1.0h，第二厌氧格室的最佳水利停留时间是1.5～3h，中沉格室的最佳水力停留时间是0.5～2h，硝化格室的最佳水力停留时间是6～8h，缺氧格室的最佳水力停留时间是4～6h，好氧格室的最佳水力停留时间是0.4～1.5h，终沉格室最佳水力停留时间是0.5～1.5h。

进一步地，所述溢流隔板、进水口所在侧壁与第一厌氧格室、第二厌氧格室、硝化格室、缺氧格室和好氧格室的底部连接为圆弧连接，圆弧的角度为15~75°。

在处理污水量保持不变的情况下，上层流速较慢，污泥更容易沉降而不易随污水流入下一格室。连接的圆弧设计和下层流速大于上层流速，会令下层污泥搅动的更加均匀，死区减少，反应器的处理效率会进一步提高。

进一步地，所述污泥超越构件中设置第二排泥口。虽然所述中沉格室中积存的污泥较少，但是使用时间过久也会出现污泥聚集的现象，设置排泥口可以排出这部分污泥。

本发明的有益效果为：

（1）采用具有缓冲功能设计的双厌氧格室，减少了进水异常和回流污泥硝态氮过高对反硝化聚磷菌的冲击作用，避免了进水过程中带入的氧气，保证了第二厌氧格室的绝对厌氧，提高了本发明装置处理过程的稳定性和高效性。此外，本发明利用长方形多段折流板反应器集上流式厌氧污泥床和分阶段多相反应器技术于一体的特点，避免了反应器内部不同生物相混乱，分别保护硝化菌和反硝化聚磷菌的各自最佳生长环境，从而使得硝化菌硝化作用和反硝化聚磷菌的反硝化除磷的停留时间缩短，处理的效率提高。

（2）通过设置整流板，使进水分布均匀合理；折板的设置使得泥水混合液中的污泥更容易分离，并集聚在中沉格室和终沉格室底部；集泥槽的设置有利于污泥的汇集，倾斜角度50~75°，使得这两个沉淀格室中集泥槽污泥浓度增大，污泥超越和回流时，污泥中含有的有机物和硝酸盐氮浓度相对降低，避免了对反硝化聚磷菌缺氧状态下过量吸磷和厌氧状态下过量释磷的影响，提高***的运行效率和稳定性。

（3）设备费用低，占用土地面积小。该污水集成处理装置是将厌氧、好氧、缺氧等过程集中在一个反应装置内，减少原来各处理过程所需的单独设备，同时也大大减少占用的土地面积。

（4）反应器死区减少，搅拌均匀。所述第一厌氧格室、第二厌氧格室、硝化格室、缺氧格室和好氧格室的溢流隔板以及第一厌氧格室的侧壁与这五个格室底板通过圆弧相连，圆弧的角度为15~75°，使格室的上部截面积大于对应的下部截面积。在处理污水量不变的情况下，上层流速较慢，污泥更容易沉降而不易随污水流入下一格室。夹角的弧形设计使下层流速大于上层流速，反应器水力性能更佳，进而下层污泥搅动的更均匀，死区减少，反应器的处理效率会进一步提高。

附图说明

图1为本发明一种长方形多段折流板反硝化除磷及COD降解集成装置的结构示意图。

图2为本发明中第一厌氧格室、第二厌氧格室、硝化格室、缺氧格室或好氧格室的局部示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

图1、图2示出了本发明一种折流反硝化除磷及COD降解集成装置的具体实施方式一种实施例。该实施例包括反应室、传输模块及供氧模块，所述反应室包括依次相连的第一厌氧格室2、第二厌氧格室3、中沉格室4、硝化格室5、缺氧格室6、好氧格室7和终沉格室8，所述各格室被溢流隔板10隔开，所述集成装置还包括与溢流隔板10成对的折流隔板11，所述第一厌氧格室2设置单独的折流隔板11，所述溢流隔板10设置在反应室底部，所述折流隔板11设置在反应室顶部，成对的溢流隔板10与折流隔板11交错形成上方入口下方出口的通道，所述第一厌氧格室2设置进水口1，所述终沉格室8设置出水口9，所述溢流隔板10高度均低于进水口1的高度，高于出水口9的高度；所述传输模块包括从中沉格室4向缺氧格室6传输污泥的污泥超越构件15，从终沉格室8向第一厌氧格室2传输污泥的污泥回流构件16，所述污泥回流构件16中设置第一排泥口18，以及从终沉格室8向硝化格室5传输高氨氮水的高氨氮水回流构件21；所述供氧模块由曝气设备20和2个布气管组成，所述曝气设备20分别与2个布气管相连，2个布气管分别***硝化格室5和好氧格室7；从第一厌氧格室2到终沉格室8方向各溢流隔板10的高度依次降低；所述中沉格室4和终沉格室8中的折流隔板11下端设置整流板12，整流板12上设置条形开口，泥水混合液从条形开口通过；所述中沉格室4和终沉格室8中上部折流隔板11与后向溢流隔板10之间均设置倾斜并相互平行的折板23，折板23之间的通道分别将这两个格室的下部与上部相连通，折板23倾斜的角度为40~70°；所述中沉格室4和终沉格室8底部设置漏斗状的集泥槽13，中沉格室4中的集泥槽13与所述污泥超越构件15的一端相连通，另一端设置在缺氧格室6的水流下降区，终沉格室中的集泥槽13与所述污泥回流构件16一端相连通，另一端设置在第一厌氧格室2的水流下降区；集泥槽13侧壁的倾斜角度为50°~75°，底部设有穿孔管，；所述第一厌氧格室2、第二厌氧格室3、硝化格室5、缺氧格室6和好氧格室7的有效体积比为1：3：14：10：2；所述溢流隔板10、进水口1所在侧壁与第一厌氧格室2、第二厌氧格室3、硝化格室5、缺氧格室6和好氧格室7的底部连接为圆弧14连接，圆弧的角度为15~75°；所述污泥超越构件15中设置第二排泥口19。

使用本发明的折流反硝化除磷及COD降解集成装置来处理工艺流程处理气浮后的混合石化废水。在实践中，通过控制水流速度和处理污水量来实现对水力停留时间的控制。所述第一厌氧格室的最佳水力停留时间是0.5～1.0h，第二厌氧格室的最佳水利停留时间是1.5～3h，中沉格室的最佳水力停留时间是0.5～2h，硝化格室的最佳水力停留时间是6～8h，缺氧格室的最佳水力停留时间是4～6h，好氧格室的最佳水力停留时间是0.4～1.5h，终沉格室最佳水力停留时间是0.5～1.5h。

实施例1：

气浮处理后的石化废水（CODcr为330mg/L，氨氮浓度为30mg/L，TP为5mg/L）经进水口（1）进入第一厌氧格室（2），与回流污泥混合后的pH在7左右，进行降解COD和去除回流的硝态氮。然后折流进入第二厌氧格室（3）通过添加碱液将pH调节至7.5左右，反硝化聚磷菌进行厌氧释磷及降解COD合成能量储存并体内。经过中沉格室（4）泥水分离后，污泥超越至缺氧格室（6），超越比为30％；而上清液则进入硝化格室（5）。进入硝化格室（5）的上清液pH调节至8.0左右，硝化菌发生硝化作用将上清液中的氨氮氧化为硝态氮等，同时将去除水中的无机碳，降低水中的COD。出水折流进入缺氧格室（6）中，水中大量的硝态氮为超越而来的反硝化聚磷菌污泥提供充足的电子受体，以体内的储存能量为电子供体进行反硝化脱氮除磷及COD降解。接着废水进入好氧格室（7），未被去除的磷再次被反硝化聚磷菌污泥过量摄取，同时，水中的氮气由于空气的吹脱而逸出，提高了终沉格室中泥水分离的速度，降低了出水的固体悬浮物。终沉格室的污泥一部分回流至第一厌氧格室（2），其回流比为30％，而剩余部分则通过排泥口（18）排出处理。由于污泥挟带的氨氮未被完全同化去除，将终沉格室高氨氮水回流至硝化格室（5），回流比为10％。整个工艺流程中，第一厌氧格室（2）、第二厌氧格室（3）、缺氧格室（6）、好氧格室（7）内接种20％（体积分数）的经富集驯化后的反硝化聚磷菌污泥，其中好氧格室7由曝气设备（20）供氧，溶氧控制在2.4mg/L左右，污泥浓度为3kg·MLSS/m2。硝化格室（5）采用纤维束组合填料，填料上硝化菌污泥浓度为2.4kg·MLSS/m2，池中溶解氧为3mg/L左右。各个反应池的水力停留时间分别为第一厌氧格室0.6h，第二厌氧格室2h，中沉格室2.5h，硝化格室7h，缺氧格室5h，好氧格室1h，终沉格室2.5h。控制装置中反硝化聚磷菌和硝化菌的污泥龄分别为15d和30d。

具体运行指标为：

气浮处理后的石化废水CODcr为330mg/L，氨氮浓度为30mg/L，TP浓度为5mg/L，水温为30℃，pH值为7.0。

测定出水的COD为46mg/L，氨氮浓度仅有1.5mg/L，TN浓度为5.5mg/L，TP浓度为0.35mg/L，COD、氨氮、TP去除率分别达86％，96％。92％，出水达到国家规定的一级A标准。

实施例2：

处理方法如实施例1。.具体运行指标为：

气浮处理后的石化废水CODcr为230mg/L，氨氮浓度为20mg/L，TP浓度为3mg/L，水温为30℃，pH值为7.0。

测定出水的COD为40mg/L，氨氮浓度仅有1mg/L，TN浓度为3.5mg/L，TP浓度为0.3mg/L，COD、氨氮、TP去除率分别达83％，95％，90％，出水达到国家规定的一级A标准。

实施例3：

处理方法如实施例1。.具体运行指标为：

气浮处理后的石化废水CODcr为430mg/L，氨氮浓度为44mg/L，TP浓度为7mg/L，水温为30℃，pH值为7.0。

测定出水的COD为48mg/L，氨氮浓度仅有2mg/L，TN浓度为6.5mg/L，TP浓度为0.4mg/L，COD、氨氮、TP去除率分别达89％，95％，94％，出水达到国家规定的一级A标准。

本装置采用反硝化除磷理论，既解决了传统生物除磷过程中基质竞争导致的碳源不足问题，又避免了硝化菌污泥与除磷污泥二者泥龄不匹配的矛盾。由于反硝化聚磷菌在缺氧条件下实现脱氮除磷，相对于传统脱氮除磷工艺，曝气量和污泥产量分别下降30%和50%，此外，在运行过程中，无搅拌装置，不但减少了运行的复杂性，而且降低了能耗。

上述实施例为本发明的三个实施例子，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的发明本质所做的改变、修饰或替代，均应为等效的置换，都包含在本发明的保护范围之内。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种折流反硝化除磷及COD降解集成装置，包括反应室、传输模块及供氧模块，其特征在于：

所述反应室包括依次相连的第一厌氧格室（2）、第二厌氧格室（3）、中沉格室（4）、硝化格室（5）、缺氧格室（6）、好氧格室（7）和终沉格室（8），所述各格室被溢流隔板（10）隔开，所述集成装置还包括与溢流隔板（10）成对的折流隔板（11），所述第一厌氧格室（2）设置单独的折流隔板（11），所述溢流隔板（10）设置在反应室底部，所述折流隔板（11）设置在反应室顶部，成对的溢流隔板（10）与折流隔板（11）交错形成上方入口下方出口的通道，所述第一厌氧格室（2）设置进水口（1），所述终沉格室（8）设置出水口（9），所述溢流隔板（10）高度均低于进水口（1）的高度，高于出水口（9）的高度；

所述传输模块包括从中沉格室（4）向缺氧格室（6）传输污泥的污泥超越构件（15），从终沉格室（8）向第一厌氧格室（2）传输污泥的污泥回流构件（16），所述污泥回流构件（16）中设置第一排泥口（18），以及从终沉格室（8）向硝化格室（5）传输高氨氮水的高氨氮水回流构件（21）；

所述供氧模块由曝气设备（20）和2个布气管组成，所述曝气设备（20）分别与2个布气管相连，2个布气管分别***硝化格室（5）和好氧格室（7）。

2.根据权利要求1所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：从第一厌氧格室（2）到终沉格室（8）方向各溢流隔板（10）的高度依次降低。

3.根据权利要求1所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：所述中沉格室（4）和终沉格室（8）中的折流隔板（11）下端设置整流板（12），整流板（12）上设置条形开口，泥水混合液从条形开口通过。

4.根据权利要求1所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：所述中沉格室（4）和终沉格室（8）中上部设置倾斜并相互平行的折板（23），折板（23）之间的通道分别将这两个格室的下部与上部相连通，折板（23）倾斜的角度为40~70°。

5.根据权利要求1所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：所述中沉格室（4）和终沉格室（8）底部设置漏斗状的集泥槽（13），集泥槽（13）侧壁的倾斜角度为50°~75°，底部设有穿孔管，中沉格室（4）中的集泥槽（13）与所述污泥超越构件（15）的一端相连通，另一端设置在缺氧格室（6）的水流下降区，终沉格室中的集泥槽（13）与所述污泥回流构件（16）一端相连通，另一端设置在第一厌氧格室（2）的水流下降区。

6.根据权利要求1至5任一项所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：所述第一厌氧格室（2）、第二厌氧格室（3）、硝化格室（5）、缺氧格室（6）和好氧格室（7）的有效体积比为1：3：14：10：2。

7.根据权利要求1至5任一项所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：所述溢流隔板（10）、进水口（1）所在侧壁与第一厌氧格室（2）、第二厌氧格室（3）、硝化格室（5）、缺氧格室（6）和好氧格室（7）的底部连接为圆弧（14）连接，圆弧的角度为15~75°。

8.根据权利要求6所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：所述溢流隔板（10）、进水口（1）所在侧壁与第一厌氧格室（2）、第二厌氧格室（3）、硝化格室（5）、缺氧格室（6）和好氧格室（7）的底部连接为圆弧（14）连接，圆弧的角度为15~75°。

9.根据权利要求1所述的折流反硝化除磷及COD降解集成装置，其特征在于：所述污泥超越构件（15）中设置第二排泥口（19）。