本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于新型填料的工業(yè)廢水同步脫氮除磷去硫的裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的加快，對工業(yè)產(chǎn)品的種類以及數(shù)量需求越來越大，造成大量的工業(yè)生產(chǎn)廢水被排出。一般而言，工業(yè)廢水具有如下特點：工業(yè)廢水污染程度高，水質(zhì)成分復雜，水質(zhì)水量變化大，有毒有害物質(zhì)多，如鹵素化合物、硝基化合物以及具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑，廢水色度、鹽度高，氮磷硫等含量高，可生化性差，處理難度極高。國家頒發(fā)的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GBA18918-2002）中，一級A標準：工業(yè)廢水中的COD≤50mg/L，NH₃-N≤5mg/L，TN≤5mg/L，TP量≤0.5mg/L。

當前工業(yè)廢水處理工藝主要由預處理工藝生化處理工藝和深度處理工藝組成。由于污染物多是有機硫化物、磷化物、氮化物、芳香族等溶解性物質(zhì)，采用一般的物化預處理工藝很難將這些有機化合物降解，導致下一步常規(guī)的生化處理難以使出水達標，通常需采用流程很長的生物工藝進行處理，才能使出水達標排放，直接導致構(gòu)筑物投資大、結(jié)構(gòu)復雜，操作運行管理繁瑣、污泥產(chǎn)量大、處理成本高，從而限制了工藝流程冗長的生物處理工藝在工業(yè)廢水處理中的大規(guī)模應(yīng)用。

目前，針對工業(yè)廢水，尚未成功開發(fā)出占地面積小、耗能低、污泥減量明顯、處理效能高、運行成本低的處理工藝和設(shè)備；為解決上述技術(shù)問題，需要研發(fā)一種新型的工業(yè)廢水處理裝置及方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種占地面積小、耗能低、污泥減量明顯、處理效能高、運行成本低的基于新型填料的工業(yè)廢水脫氮除磷去硫裝置及其處理方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于新型填料的工業(yè)廢水脫氮除磷去硫裝置，所述的裝置由池體所組成，池體上安裝有配電自控柜、離心泵、酸堿調(diào)節(jié)桶和空壓機，池體由相互隔離的調(diào)節(jié)室、曝氣室及沉淀室依次連接而成，所述調(diào)節(jié)室的上部設(shè)有進水口，調(diào)節(jié)室通過離心泵和管路與曝氣室的下部相連通，所述的曝氣室內(nèi)均勻分布有多根垂直安裝的新型填料，所述新型填料由無機柔性纖維類材料制成，曝氣室的底部設(shè)有曝氣器，所述的曝氣器安裝在多根新型填料之間的間隙內(nèi)，曝氣室上部通過管路與沉淀室連通，所述曝氣器安裝在曝氣室的底部，沉淀池的頂部設(shè)有清水出口。

本發(fā)明的單根所述的填料上均勻分布有多個由無機柔性纖維所組成的纖維束；所述的無機柔性纖維類材料為玻璃纖維、碳纖維和玄武巖纖維中的一種，所述的無機柔性纖維類填料優(yōu)選為玄武巖纖維，所述玄武巖纖維的單絲直徑為7～21μm，所述玄武巖纖維束的直徑為10～40cm。

本發(fā)明所述的調(diào)節(jié)室內(nèi)設(shè)有自動加熱系統(tǒng)、微孔曝氣器、浮球液位計和離心泵，所述的微孔曝氣器和曝氣器均連接在空壓機上，所述的浮球液位計和離心泵連接在配電自控柜上。通過浮球液位計、離心泵與配電控制柜的聯(lián)動，保證調(diào)節(jié)池在無足夠水位的情況下自動停泵，以防泵以及自動加熱系統(tǒng)的損壞；通過微孔曝氣器來保證被處理廢水水質(zhì)水量均勻。

本發(fā)明所述的曝氣室內(nèi)設(shè)有溶解氧在線傳感器和在線pH計，所述的在線pH計通過酸堿計量泵連接在酸堿調(diào)節(jié)桶上，所述的溶解氧在線傳感器、在線pH計和酸堿計量泵均連接在配電自控柜上。

本發(fā)明所述的曝氣器為上升流曝氣器。所述上升流曝氣器是基于航空動力學，利用曝氣器內(nèi)部的負壓，將活性污泥吸入其中，然后通過該曝氣器內(nèi)壁的交叉板形成的強烈旋渦攪動空氣和活性污泥，同時空氣和活性污泥被類似蘑菇型的結(jié)構(gòu)破碎，極大促進氧的溶解，同時形成流速高的上向流。此外，該曝氣器不易堵塞、使用時間長達15年。

本發(fā)明所述的沉淀室內(nèi)設(shè)有豎流式沉淀模塊，所述的豎流式沉淀模塊由圓形中心筒和錐形沉泥斗組成，錐形沉泥斗安裝在圓形中心筒的下方。

本發(fā)明所述的沉淀室的底部設(shè)有排空管，排空管上設(shè)有兩根分支管路，一根分支管路通過污泥回流泵連接在曝氣室，另一根分支管路連接污泥排空口。

本發(fā)明提供了一種基于新型填料的工業(yè)廢水脫氮除磷去硫裝置的處理方法，所述的處理方法包括如下步驟：

1）將工業(yè)廢水通過廢水進口通入調(diào)節(jié)室，打開微孔曝氣器和空壓機，通過自動加熱系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)室內(nèi)的水溫為28～35℃，通過溶解氧在線傳感器控制曝氣室內(nèi)的溶解氧濃度為0.5～1.0mg/L；

2）通過離心泵和管路將調(diào)節(jié)室中的工業(yè)廢水輸入至曝氣室，打開曝氣器，通過在線pH計、酸堿計量泵、自控柜等聯(lián)動自動控制曝氣室內(nèi)的pH為7.0~7.5；

3）曝氣室上部的廢水通過管路輸入至沉淀室中，通過圓形中心筒和錐形沉泥斗組合沉淀，圓形中心筒的上方得到處理后的上清液，錐形沉泥斗內(nèi)得到沉降的污泥，系統(tǒng)裝置運行一定天數(shù)后，填料上形成微生物聚集體；

4）將沉降的污泥部分通過污泥回流泵回流輸入曝氣室，另一部分污泥則定期排出。

本發(fā)明所述的步驟2）的操作過程中，曝氣室內(nèi)氣水泥混合均勻，在填料兩側(cè)形成上升流和下降流，新填料在這種水力及微生物所產(chǎn)生胞外聚合物的綜合作用下相互交錯纏繞，對微生物進行包裹和支撐，形成直徑不低于10cm的微生物聚集體；在這種大尺寸生物聚集體外表面進行有氧反應(yīng)，主要為硝化、碳化以吸磷作用，在生物聚集體外表面向內(nèi)的中間層，則進行缺氧反應(yīng)，主要為反硝化作用，而在生物聚集體最內(nèi)表面，主要利用厭氧菌的作用，使有機物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，將大分子轉(zhuǎn)化降解為小分子有機物，硫酸還原菌能將硫酸根轉(zhuǎn)化為硫化氫，同時厭氧的聚磷菌在厭氧環(huán)境下釋放磷，以便后續(xù)新型填料中間層以及其外表面進行缺氧和好氧處理。曝氣室處理后的混合液由上部管道收集進入沉淀室，經(jīng)沉淀室內(nèi)的豎流式沉淀模塊，可有效的沉淀曝氣室所帶出的含磷污泥。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小、耗能低、污泥減量明顯、處理效能高、運行成本低。

1）裝置系統(tǒng)可以承受較高的污泥濃度8～15g/L，增加單位池容處理能力，可縮短系統(tǒng)的HRT，提高處理負荷；

2）曝氣室可以在低溶氧條件下運行，能耗節(jié)約明顯；

3）曝氣室內(nèi)的新型填料能在水力及微生物所產(chǎn)生胞外聚合物等綜合作用下，能形成厚度可觀、微生物種類豐富以及微生物群落會呈現(xiàn)明顯分層的三維多膜層結(jié)構(gòu)，可以在一個反應(yīng)器中實現(xiàn)脫氮除磷去硫；

4）在形成的大尺寸生物聚集體中還棲息有原后生動物以及小動物，形成完整的食物鏈，大幅減少污泥產(chǎn)量，大大節(jié)省污泥處置成本；

5）與常規(guī)的A/O、A²/O、A^2/O²等多種曝氣器組合工藝相比，本裝置系統(tǒng)工藝流程短、投資少，運行費用低，污泥減量明顯，處理效能高、管理簡單，易于推廣應(yīng)用；

6）本處裝置及方法可以廣泛應(yīng)用于各類廢水處理，包括化工、印染、制藥廢水。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝置工藝流程示意圖。

圖2為本發(fā)明裝置反應(yīng)器的俯視圖。

其中，1 池體；2 調(diào)節(jié)室；3 曝氣室；4 沉淀室；5 污泥回流管；6 自動加熱系統(tǒng)；7 微孔曝氣器；8 浮球液位計；9 離心泵；10 配電自控柜；11 填料；12 曝氣器；13溶解氧在線傳感器；14 在線pH計；15 酸/堿計量泵；16 豎流式沉淀模塊；17 圓形中心筒；18 錐形沉泥斗；19 排空管；20 酸/堿調(diào)節(jié)桶；21 空壓機；22 污泥回流泵。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的描述。

實施例1：如圖1和2所示的一種基于新型填料的工業(yè)廢水脫氮除磷去硫裝置，所述的裝置由池體1所組成，所述的池體1由相互隔離的調(diào)節(jié)室2、曝氣室3及沉淀室4依次連接而成，所述的池體上配置有配電自控柜10、離心泵9、酸堿調(diào)節(jié)桶20和空壓機21，調(diào)節(jié)室2的上部設(shè)有廢水進口，所述調(diào)節(jié)室2通過離心泵9和管路連接在曝氣室3的下部，曝氣室3的上部設(shè)有管路連通沉淀室4，所述的曝氣室3內(nèi)均勻分布有多根垂直安裝的填料11，填料11之間設(shè)有曝氣器12，所述的曝氣器12安裝在曝氣室3的底部，沉淀室4的頂部設(shè)有清水出口，所述的填料11由無機柔性纖維類材料所制成。

實施例2：如圖1和2所示，本發(fā)明的單根所述的填料11上均勻分布有多個由無機柔性微米級纖維所組成的纖維束；所述纖維束由無機柔性纖維所組成；所述無機柔性纖維包括玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維等；所述的無機柔性纖維類填料優(yōu)選為玄武巖纖維，所述玄武巖纖維的單絲直徑為7～21μm，所述玄武巖纖維束的直徑為10～40cm。

實施例3：如圖1和2所示，本發(fā)明所述的調(diào)節(jié)室2內(nèi)設(shè)有自動加熱系統(tǒng)6、微孔曝氣器7、浮球液位計8和離心泵9，所述的微孔曝氣器7和曝氣器12均連接在空壓機21上，所述的浮球液位計8和離心泵9連接在配電自控柜10上。通過浮球液位計8、離心泵9與配電控制柜10的聯(lián)動，保證調(diào)節(jié)池2在無足夠水位的情況下自動停泵，以防離心泵9以及自動加熱系統(tǒng)6的損壞；通過微孔曝氣器7來保證被處理廢水水質(zhì)均勻。

實施例4：如圖1和2所示，本發(fā)明所述的曝氣室內(nèi)設(shè)有溶解氧在線傳感器13和在線pH計14，所述的在線pH計14通過酸堿計量泵15連接在酸堿調(diào)節(jié)桶20上，所述的溶解氧在線傳感器13、在線pH計14和酸堿計量泵15均連接在配電自控柜10上。本發(fā)明所述的曝氣器12為上升流曝氣器。

實施例5：如圖1和2所示，本發(fā)明所述的沉淀室4內(nèi)設(shè)有豎流式沉淀模塊16，所述的豎流式沉淀模塊16由圓形中心筒17和錐形沉泥斗18組成，錐形沉泥斗18安裝在圓形中心筒17的下方。

實施例6：如圖1和2所示，本發(fā)明所述的沉淀室的底部設(shè)有排空管，排空管上設(shè)有兩根分支管路，一根分支管路通過污泥回流泵連接在曝氣室，另一根分支管路連接污泥排空口。

實施例7：采用本發(fā)明的裝置和處理方法，以來自常州某精細化工企業(yè)排放的廢水為處理對象，首先經(jīng)過格柵等物化預處理，然后采用上述裝置進行脫氮除磷去硫處理；其進水水質(zhì)如下表所示：

經(jīng)預處理的化工廢水由調(diào)節(jié)池經(jīng)泵提升至由曝氣室下部管道進入曝氣室。曝氣室內(nèi)設(shè)置了單絲直徑為13μm的玄武巖纖維填料，玄武巖纖維束的直徑為15cm，底部設(shè)置的上升流曝氣器使氣水混合均勻，在玄武巖纖維填料兩側(cè)形成上升流和下降流，控制溶解氧濃度為1.0 mg/L，馴化培養(yǎng)13天左右形成直徑為10cm的微生物聚集體。工業(yè)廢水經(jīng)曝氣室處理后由上部管道收集進入沉淀室。沉淀室最終排放的上清液COD約35 mg/L，NH₃-N含量1.8mg/L，TP含量0.3mg/L，TN含量3.8mg/L，SO₄^2-含量29.8mg/L優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GBA18918-2002）一級A標準（化學需氧量50mg/L，氨氮含量5mg/L，總磷含量0.5mg/L，總氮含量15mg/L）。

實施例8：采用本發(fā)明的裝置和處理方法，以來自新疆某生產(chǎn)企業(yè)排放的印染廢水為處理對象，首先經(jīng)過格柵等物化預處理，然后采用上述裝置進行脫氮除磷去硫處理；其進水水質(zhì)如下表所示：

經(jīng)預處理的印染廢水由調(diào)節(jié)池經(jīng)泵提升至由曝氣室下部管道進入曝氣室。曝氣室內(nèi)設(shè)置了單絲直徑為7μm的玄武巖纖維填料，填料單束直徑為24cm，底部設(shè)置的曝氣器使氣水混合均勻，在玄武巖纖維填料兩側(cè)形成上升流和下降流，控制溶解氧濃度為0.8 mg/L，馴化培養(yǎng)10天左右形成直徑為12cm的微生物聚集體。工業(yè)廢水經(jīng)曝氣室處理后由上部管道收集進入沉淀室。沉淀室最終排放的上清液COD約29 mg/L，NH₃-N含量0.8mg/L，TP含量0.2mg/L，TN含量2.4mg/L，SO₄^2-含量18.9mg/L，優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GBA18918-2002）一級A標準（化學需氧量50mg/L，氨氮含量5mg/L，總磷含量0.5mg/L，總氮含量15mg/L）。

實施例9：采用本發(fā)明的裝置和處理方法，以來自河南駐馬店某制藥企業(yè)排放的廢水為處理對象，首先經(jīng)過格柵等物化預處理，然后采用上述裝置進行脫氮除磷去硫處理，其進水水質(zhì)下表所示：

經(jīng)預處理的制藥廢水由調(diào)節(jié)池經(jīng)泵提升至由曝氣室下部管道進入曝氣室。曝氣室內(nèi)設(shè)置了單絲直徑為19μm的玄武巖纖維填料，填料單束直徑為36cm，底部設(shè)置的曝氣器使氣水混合均勻，在玄武巖纖維填料兩側(cè)形成上升流和下降流，控制溶解氧濃度為0.5 mg/L，馴化培養(yǎng)15天左右形成直徑為13cm的微生物聚集體。工業(yè)廢水經(jīng)曝氣室處理后由上部管道收集進入沉淀室。沉淀室最終排放的上清液COD約41 mg/L，NH₃-N含量3.2mg/L，TP含量0.2mg/L，TN含量4.1mg/L，SO₄^2-含量42.6mg/L優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GBA18918-2002）一級A標準（化學需氧量50mg/L，氨氮含量5mg/L，總磷含量0.5mg/L，總氮含量15mg/L）。

需要說明的是，上述僅僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的保護范圍，在上述實施例的基礎(chǔ)上所做出的任意組合或等同變換均屬于本發(fā)明的保護范圍。