一种高浓度氨氮废水生物处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域,具体涉及一种高浓度氨氮废水生物处理方法。
背景技术
现阶段我国城市水污染治理中COD排放的达标治理已达80%左右,而对氨氮的达标治理还很低,特别是养殖和垃圾渗滤液等高浓度氨氮废水,该废水成分复杂,毒性强,对环境危害大,处理难度大。近年来,我们国家在氨氮废水、特别是高浓度氨氮废水的生物处理技术方面,取得了不断的进步。但大都采用A/O,A2/O,A/O2,SBR及改进工艺等传统工艺,传统处理工艺流程长,生化氧耗量在4.6kg O2/kg N2左右,有的还需补充大量碳源,因此处理成本居高不下。
传统生物脱氮工艺处理高氨氮废水时存在的主要问题有:
(1)需氧量大,基建投资和供氧动力费用高;
(2)对于缓冲能力差的高氨氮废水,还需要增大污水碱度以维持反硝化所需的pH;
(3)废水的游离氨,会对微生物的活性产生抑制作用,从而影响整个***的除污效果;
(4)可能需要补充碳源以满足反硝化要求,导致处理成本偏高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷,提供一种高浓度氨氮废水生物处理方法。
本发明的技术方案如下:
一种高浓度氨氮废水生物处理方法,包括如下步骤:
(1)将氨氮含量大于300mg/l的氨氮废水原水送入氨氮废水调节池中,进行水质水量调节;
(2)将步骤(1)所得的物料送入中和池中,调节pH至6.5~7.0;
(3)将步骤(2)所得的物料送入半消化氨氧化反应装置中进行处理,该半消化氨氧化反应装置包括一反应池、一进水混合池和一第一变频鼓风机;
反应池,其内的液体中含有颗粒污泥,位于液面下从下至上设有一微孔曝气机构、一进水布水器、一回流布水器和若干三相分离器,并且具有伸出液面的至少一排气管,微孔曝气机构和进水布水器设于反应池的底部,回流布水器和若干三相分离器设于反应池的中部,进水布水器和回流布水器之间为半消化氨氧化反应区,若干三相分离器通过集气管与至少一排气管连通,若干三相分离器上方设有若干集水槽,一排水管连通该若干集水槽;
进水混合池,其上部通过一回流管连通上述回流布水器,其底部通过一进水管连通上述进水布水器,该进水管上设有一进水泵,该进水泵的出水口设有进水控制阀;
第一变频鼓风机,连通上述微孔曝气机构;
该步骤具体为:先将步骤(2)所得的物料送入进水混合池,在进水混合池内与其中的物料混合后形成混合污水;经进水泵提升通过进水管进入进水布水器,其进入水量为氨氮废水原水量与回流水量之和,回流水量根据氨氮含量以及反应池中的上流速度确定,并通过进水控制阀控制,进入反应池内的混合污水与微孔曝气机构释放的微小气泡接触混合流向半消化氨氧化反应区,微孔曝气机构的曝气量通过变频鼓风机控制;在半消化氨氧化反应区溶解的分子氧被颗粒污泥的表层的硝化菌利用,与吸附到硝化菌表面的氨氮反应完成半消化过程,得到经半消化的污水;经半消化的污水继续与颗粒污泥接触并渗透到颗粒污泥的内层与厌氧氨氧化菌完成反硝化反应,使氨氮被氧化为氮气,未溶解的氧气泡及氮气泡、厌氧氨氧化产生的氮气泡和二氧化碳通过三相分离器进行分离并通过集气管和排气管排出,颗粒污泥流回半消化氨氧化反应区,所得第一上清液通过集水槽和排水管排出反应池并进入一沉池;在重力作用下,回流水通过回流布水器收集并回流至进水混合池中;
(4)将一沉池内的物料经沉淀得到第二上清液和第一沉淀污泥,将该第二上清液送入混合曝气池,通过其中的射流混合曝气装置中进行曝气处理,第一沉淀污泥返回上述进水混合池;
(5)混合曝气池的出水排至二沉池后经泥水分离得到第三上清液和第二沉淀污泥,待该第三上清液的COD降至60mg/l以下,氨氮降至5mg/l后排入排放水池,氨氮废水原水的质量的0.5~1倍的第二沉淀污泥则回流至混合曝气池;
(6)排放水池中的物料部分回流至进水混合池用来调节上述混合污水的碱度和碳氮比,该步骤中回流的量为氨氮废水原水的体积的1-2倍,其余输送至排放管网排放或进一步处理回用。
在本发明的一个优选实施方案中,所述步骤(2)为:将步骤(1)所得的物料送入中和池中,通过投加氢氧化钠或硫酸的方式调节pH至6.5~7.0。
在本发明的一个优选实施方案中,所述微孔曝气机构包括至少一曝气进气管和设于该至少一曝气进气管上的若干微孔曝气器。
在本发明的一个优选实施方案中,所述半消化氨氧化反应区的溶解氧浓度为0.2~0.8mg/l。
在本发明的一个优选实施方案中,所述回流布水器的回流水量为氨氮废水原水的体积的1~5倍。
在本发明的一个优选实施方案中,所述射流混合曝气装置包括一混合液分配腔和一空气分配腔,空气分配腔覆设于混合液分配腔外;混合液分配腔的下端具有一混合液泵入管,空气分配腔的上端具有一空气吸入管;混合液分配腔具有沿其腔壁中部等间隔分布且连通混合液分配腔和空气分配腔的若干射流喷嘴,该若干射流喷嘴的喷射方向均向下与水平呈0~45度夹角,空气分配腔具有连通空气分配腔和外部并与上述若干射流喷嘴同心对应的若干混合喷射管;上述若干射流喷嘴与若干混合喷射管之间具有连通空气分配腔的空气吸入间隙;所述第二上清液输送至该混合液分配腔。
进一步优选的,所述射流喷嘴的数目为3~20。
进一步优选的,所述所述空气吸入管连通一第二变频鼓风机。
本发明的有益效果是:本发明较传统的硝化/反硝化工艺,可降低动力消耗50%,由于不需要添加碳源,综合运行成本降低70%以上,同时建设用地减少50%以上。
附图说明
图1为本发明中的半消化氨氧化反应装置的结构示意图。
图2为本发明中的射流混合曝气装置的结构剖视图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
一种高浓度氨氮废水生物处理方法,包括如下步骤:
(1)将氨氮含量大于300mg/l的氨氮废水原水送入氨氮废水调节池中,进行水质水量调节;
(2)将步骤(1)所得的物料送入中和池中,通过投加氢氧化钠或硫酸的方式调节pH至6.5~7.0;
(3)将步骤(2)所得的物料送入半消化氨氧化反应装置中进行处理,如图1所示,该半消化氨氧化反应装置包括一反应池1、一进水混合池2和一第一变频鼓风机3。
反应池1,其内的液体中含有颗粒污泥,位于液面下从下至上设有一微孔曝气机构11、一进水布水器12、一回流布水器13和若干三相分离器14,并且具有伸出液面的至少一排气管15,微孔曝气机构11和进水布水器12设于反应池1的底部,回流布水器13和若干三相分离器14设于反应池1的中部,进水布水器12和回流布水器13之间为半消化氨氧化反应区16,若干三相分离器14通过集气管140与至少一排气管15连通,若干三相分离器14上方设有若干集水槽141,一排水管16连通该若干集水槽141;上述微孔曝气机构11包括至少一曝气进气管110和设于该至少一曝气进气管110上的若干微孔曝气器111;
进水混合池2,连通外部的氨氮废水,上述回流布水器13通过一回流管20连通进水混合池2的上部,进水混合池2的底部通过一进水管21连通上述进水布水器12,该进水管21上设有一进水泵210,该进水泵210的出水口设有进水控制阀211;上述回流管20 上设有一回流控制阀201以控制所述回流布水器13的回流水量。
第一变频鼓风机3,连通上述微孔曝气机构11。
优选的,所述回流布水器13设于所述三相分离器14的下方的500~1000mm。
优选的,所述反应池1的形状为类圆柱形、长方体形或立方体形,其材质为碳钢、不锈钢或钢筋混凝土。所述进水布水器12为穿孔管式,其材质为HDPE。所述回流布水器13为穿孔管式,其材质为HDPE。所述三相分离器14的材质为PP、玻璃钢或不锈钢,该三相分离器14类似于污水厌氧处理UASB的三相分离器14,包括上下两层集气罩,根据反应装置的设计规模可设置多组,每组均设有集气管140,集气管140与排气管15 连接;
该步骤具体为:先将步骤(2)所得的物料送入进水混合池2,在进水混合池2内与来自回流布水器13的回流水在进水混合池2混合后形成混合污水,经进水泵210提升通过进水管21进入进水布水器12,进入水量为氨氮废水原水量与回流水量之和,回流水量根据氨氮含量以及反应池1中的上流速度确定,并通过进水控制阀211控制,进入反应池1内的混合污水与微孔曝气机构11释放的微小气泡接触混合流向半消化氨氧化反应区16,微孔曝气机构11的曝气量通过变频鼓风机3控制;在半消化氨氧化反应区16溶解的分子氧被颗粒污泥的表层的硝化菌利用,与吸附到硝化菌表面的氨氮反应完成半消化过程,得到经半消化的污水;经半消化的污水继续与颗粒污泥接触并渗透到颗粒污泥的内层与厌氧氨氧化菌完成反硝化反应,使氨氮被氧化为氮气,未溶解的氧气泡及氮气泡、厌氧氨氧化产生的氮气泡和二氧化碳通过三相分离器14进行分离并通过集气管140 和排气管15排出,颗粒污泥流回半消化氨氧化反应区16,上清液通过集水槽141和排水管16排出反应池1并进入后续处理设施;在重力作用下,回流水通过回流布水器13 收集并通过回流控制阀201控制回流至进水混合池2中。优选的,反应池1内液体的上流速度一般控制在3-4m/h,半消化氨氧化反应区16中部液体的溶解氧控制在0.5-1.0mg/1。
(4)将一沉池内的物料经沉淀得到第二上清液和第一沉淀污泥,将该第二上清液送入混合曝气池,通过其中的射流混合曝气装置4中进行曝气处理,第一沉淀污泥返回上述进水混合池;如图2所示,上述射流混合曝气装置4,包括一混合液分配腔41和一空气分配腔42,空气分配腔42覆设于混合液分配腔41外。
混合液分配腔41的下端具有一混合液泵入管410,空气分配腔42的上端具有一连通第二变频鼓风机(图中未示出)的空气吸入管420,混合液泵入管410的下端固接有一混合液泵入管接口法兰4101,空气吸入管420的上端固接有一空气吸入管接口法兰4201;
混合液分配腔41具有沿其腔壁中部等间隔分布且连通混合液分配腔41和空气分配腔42的8个射流喷嘴411(数目在3~20,根据工艺参数确定),该若干射流喷嘴411的喷射方向均向下与水平呈0~45度夹角,空气分配腔42具有连通空气分配腔42和外部并与上述若干射流喷嘴411同心对应的若干混合喷射管421;上述若干射流喷嘴411与若干混合喷射管421之间具有连通空气分配腔42的空气吸入间隙43。
混合喷射管421的长度L1为250-300mm;直径D1为36-50mm,D2为40-60mm。空气吸入间隙43的长度L2为35-45mm。射流喷嘴411的长度L3为50-65mm,射流喷嘴 411的进口直径D4为40-50mm,射流喷嘴411的喉管直径D3为20-30mm。
运行时,第二上清液加压后经管道泵入本发明的混合液泵入管410至混合液分配腔41,均匀地分配到8个射流喷嘴411,并从射流喷嘴411末端的喉管喷出,高速的液流使空气吸入间隙43处形成了局部的负压,使空气分配腔42内的空气被吸入,部分溶解于混合液中,部分被液流分割成大量微小的气泡,成为气液混合体。气液混合体经混合喷射管421排出,形成强有力的喷射流,实现充氧和水利搅拌的功能。
(5)混合曝气池的出水排至二沉池后经泥水分离得到第三上清液和第二沉淀污泥,待该第三上清液的COD降至60mg/l以下,氨氮降至5mg/l后排入排放水池,氨氮废水原水的质量的0.5~1倍的第二沉淀污泥则回流至混合曝气池;
(6)排放水池中的物料部分回流至进水混合池2用来调节上述混合污水的碱度和碳氮比,该步骤中回流的量为氨氮废水原水的体积的1-2倍,其余输送至排放管网排放或进一步处理回用。
本发明较传统的硝化/反硝化工艺,可降低动力消耗50%,由于不需要添加碳源,综合运行成本降低70%以上,同时建设用地减少50%以上。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,故不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖的范围内。