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一種連續(xù)流一體式硝酸鹽氮和氨氮同步去除的裝置和方法

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一種連續(xù)流一體式硝酸鹽氮和氨氮同步去除的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用短程反硝化和厭氧氨氧化技術(shù)在單級(jí)連續(xù)流反應(yīng)器內(nèi)處理硝酸鹽氮和氨氮廢水的裝置與方法,屬于廢水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域,具體采用上流式污泥床反應(yīng)器,將其從下到上分成短程反硝化反應(yīng)區(qū)、中間水區(qū)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū),廢水中硝酸鹽氮在短程反硝化區(qū)以進(jìn)水中有機(jī)碳源為電子供體將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮,經(jīng)過(guò)中間水區(qū)后,亞硝酸鹽氮和氨氮在厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)得到去除,實(shí)現(xiàn)污水脫氮。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)廢水中往往含有大量的硝酸鹽氮,如炸藥、肥料、果膠、金屬加工等工業(yè)廢水含有超過(guò)1000mg/L的硝酸鹽氮。此外,核工業(yè)的核燃料循環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含高濃度硝酸鹽氮的廢水。核武器制造行業(yè)的放射性金屬生產(chǎn)過(guò)程中,大量硝酸被用來(lái)清洗金屬,所以排出廢水中硝酸鹽氮濃度高達(dá)50000mg/L。因此,硝酸鹽氮的去除是處理這類廢水不可避免的過(guò)程。去除硝酸鹽氮的方法很多,如化學(xué)脫氮、反滲透脫氮及離子交換法脫氮等。但目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的、最有前景的是生物脫氮法,即通過(guò)投加有機(jī)碳源,利用異養(yǎng)反硝化菌將硝酸鹽氮還原為氮?dú)狻?br>[0003]近來(lái),厭氧氨氧化脫氮技術(shù)的發(fā)展,使人們將目光逐漸轉(zhuǎn)移到這一新的脫氮技術(shù)。厭氧氨氧化是指在厭氧條件下,厭氧氨氧化菌以亞硝酸氮為電子受體,氨氮為電子供體,將亞硝酸氮和氨氮同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程,如式(I)所示。該過(guò)程因其無(wú)需有機(jī)碳源、污泥產(chǎn)量低和無(wú)需曝氣,可以大大減少污水處理工程的運(yùn)行費(fèi)用和污泥的處置費(fèi)用;另外,其對(duì)廢水的最大總氮去除率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硝化反硝化過(guò)程的去除率。
[0004]NH4"+1.32Ν02>0.066HC03>0.13H+— 0.066CH 200.5N0.15+1.02N2+0.26N03^-N+2.03H20(I)
[0005]另外,在硝酸鹽氮還原的反硝化過(guò)程中可以獲取很高的亞硝酸鹽積累。本課題組對(duì)反硝化過(guò)程亞硝酸的積累特性進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。采用SBR反應(yīng)器,利用人工配水,以乙酸鈉為碳源,最終亞硝酸鹽的積累率達(dá)到80%以上,并且這種高亞硝酸積累特性能夠穩(wěn)定的維持,即可以實(shí)現(xiàn)短程反硝化(硝酸鹽還原為亞硝酸鹽過(guò)程)。之后將短程反硝化技術(shù)用于厭氧氨氧化出水的深度脫氮,獲得了理想的效果。
[0006]因此,對(duì)于含硝酸鹽氮廢水,可將其與含氨氮的污水按一定比例混合(如城市生活污水),硝酸鹽氮通過(guò)短程反硝化工藝轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮,再通過(guò)厭氧氨氧化技術(shù)進(jìn)行脫氮,即可同步去除含硝酸鹽氮和氨氮的廢水,可減少反硝化過(guò)程中碳源的使用量,并且可以降低活性污泥的產(chǎn)量,與此同時(shí)還可以對(duì)含氨氮廢水進(jìn)行同步處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明基于短程反硝化技術(shù)(硝酸鹽還原為亞硝酸鹽過(guò)程)和厭氧氨氧化技術(shù),提供了一種在單級(jí)反應(yīng)器內(nèi)對(duì)含硝酸鹽氮和氨氮廢水連續(xù)處理的裝置及方法。
[0008]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0009]一種連續(xù)流一體式硝酸鹽氮和氨氮同步去除的裝置,其特征在于:包括進(jìn)水箱
(I)、碳源儲(chǔ)備箱(2)和上流式污泥床UASB反應(yīng)器(3);進(jìn)水箱(I)通過(guò)第一蠕動(dòng)泵(1.1)與上流式污泥床反應(yīng)器底部第一進(jìn)水口(1.2)相連;碳源儲(chǔ)備箱(2)通過(guò)第二蠕動(dòng)泵(2.1)與上流式污泥床反應(yīng)器底部第二進(jìn)水口(2.2)相連;上流式污泥床反應(yīng)器(3)從下到上依次設(shè)有第一排泥口(3.1)、布水盤(3.2)、中間擋板(3.4)、第二排泥口(3.6)、承托板(3.7)、三相分離器(3.9)、溢流堰(3.10)、排水口(3.11)、排氣口(3.12)、第一回流口(3.13)、和第二回流口(3.15);第一回流口(3.13)通過(guò)第三蠕動(dòng)泵(3.14)與第二回流口相連;上流式污泥床反應(yīng)器(3)被中間擋板(3.4)和承托板(3.7)分隔成短程反硝化區(qū)(3.3)、中間水區(qū)(3.5)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)(3.8);布水盤(3.2)中設(shè)有直徑為2?6mm的圓形小孔;中間擋板(3.4)中設(shè)有分布均勻的直徑為4?8_的圓形小孔;承托板(3.7)設(shè)有分布均勾的直徑為2?4_的圓形小孔。
[0010]應(yīng)用所述裝置進(jìn)行一種連續(xù)流一體式硝酸鹽氮和氨氮同步去除的方法,其特征在于,包括下述步驟:
[0011]I)接種附著有短程反硝化污泥的輕質(zhì)懸浮填料于UASB反應(yīng)器的短程反硝化區(qū),該輕質(zhì)懸浮填料比重介于0.5?0.9g/cm3,孔隙率為80?95%,填料上短程反硝化污泥濃度MLSS為3000?6000mg/L,填充比為60?80% ;接種厭氧氨氧化顆粒污泥于UASB反應(yīng)器的厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū),控制接種后污泥濃度MLSS為8000?30000mg/L ;調(diào)節(jié)第三蠕動(dòng)泵使厭氧氨氧化區(qū)回流比為100%?400% ;
[0012]2)進(jìn)水箱中含硝酸鹽氮和氨氮廢水通過(guò)第一蠕動(dòng)泵由UASB反應(yīng)器的第一進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)器,同時(shí)還有來(lái)自碳源儲(chǔ)備箱中的有機(jī)碳源經(jīng)過(guò)第二蠕動(dòng)泵由UASB反應(yīng)器的第二進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)器;
[0013]3)含硝酸鹽氮和氨氮廢水首先經(jīng)過(guò)短程反硝化區(qū),再經(jīng)過(guò)中間水區(qū)后進(jìn)入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)區(qū),最后從排水口排出;
[0014]所述的步驟2)中的進(jìn)水中硝酸鹽氮與氨氮濃度之比在1.2?2.0之間;
[0015]所述的步驟2)中的進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷與硝酸鹽氮負(fù)荷之比在2.5?4.0之間;
[0016]所述的步驟3)中的短程反硝化區(qū)污泥齡SRT控制在6?18天;
[0017]所述的步驟3)中的中間水區(qū)污泥濃度MLSS大于1000mg/L時(shí),打開(kāi)第二排泥口排出污泥,直至污泥濃度MLSS小于300mg/L,關(guān)閉第二排泥口 ;
[0018]所述的步驟3)中的厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)與短程反硝化區(qū)的體積比為1.0?4.0,厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)與中間水層的體積比為5.0?10.0 ;
[0019]所述的步驟3)中含硝酸鹽氮和氨氮廢水在UASB反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間HRT為0.5 ?3h0
[0020]本發(fā)明提供的一種連續(xù)流一體式硝酸鹽氮和氨氮同步去除的裝置和方法,具有以下優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn):
[0021]I)硝酸鹽廢水經(jīng)過(guò)短程反硝化,再通過(guò)厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮技術(shù)進(jìn)行去除,相比完全反硝化脫氮,降低了有機(jī)碳源的耗量,并且減少活性污泥的產(chǎn)量;
[0022]2)在對(duì)硝酸鹽氮進(jìn)行去除的同時(shí),同步對(duì)氨氮廢水進(jìn)行了處理;
[0023]4)短程反硝化反應(yīng)區(qū)設(shè)在厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)下面,能夠有效防止異養(yǎng)短程反硝化污泥在連續(xù)流反應(yīng)器中出現(xiàn)的上浮現(xiàn)象;
[0024]3)短程反硝化和厭氧氨氧化兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程在單一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,提高反應(yīng)器的利用率,有效節(jié)省占地面積。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為一種連續(xù)流一體式硝酸鹽氮和氨氮同步去除的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖1中I為進(jìn)水箱、1.1為第一蠕動(dòng)泵、1.2為第一進(jìn)水口、2為碳源儲(chǔ)備箱、2.1為第二婦動(dòng)泵、2.2為第二進(jìn)水口、3為上流式污泥床反應(yīng)器、3.1為第一排泥口、3.2為布水盤、3.3為短程反硝化反應(yīng)區(qū)、3.4為中間擋板、3.5為中間水區(qū)、3.6為第二排泥口、3.7為承托板、3.8為厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū)、3.9為三相分離器、3.10為溢流堰、3.11為排水口、3.12為排氣口、3.13為第一回流口、3.14為第三蠕動(dòng)泵、3.15為第二回流口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示,包括進(jìn)水箱、碳源儲(chǔ)備箱和上流式污泥床反應(yīng)器;進(jìn)水箱通過(guò)第一蠕動(dòng)泵與上流式污泥床反應(yīng)器底部第一進(jìn)水口相連;碳源儲(chǔ)備箱通過(guò)第二蠕動(dòng)泵與上流式污泥床反應(yīng)器底部第二進(jìn)水口相連;上流式污泥床反應(yīng)器從上到下依次設(shè)有排泥口、布水盤、中間擋板、取樣口、承托板、三相分離器、溢流堰、排水口、排氣口、第一回流口、和第二回流口;第一回流口通過(guò)第三蠕動(dòng)泵與第二回流口相連;上流式污泥床反應(yīng)器被中間擋板和承托板分隔成短程反硝化區(qū)、中間水區(qū)和厭氧氨氧化反應(yīng)區(qū);布水盤(3.2)中設(shè)有直徑為2?4_的圓形小孔;中間擋板(3.4)中設(shè)有分布均勾的直徑為4?6_的圓形小孔;
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