一種對廢水同步除碳脫氮的多段接觸氧化反應(yīng)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生活及產(chǎn)業(yè)廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種對含有高濃度有機(jī)物和氨氮的難降解廢水同步除碳脫氮的多段接觸氧化裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對環(huán)境質(zhì)量的要求提高，對污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)也隨之提高。同時(shí)，我國近期在國際上也承諾了碳排放的降低標(biāo)準(zhǔn)，因此許多行業(yè)也將節(jié)能減排作為重要指標(biāo)進(jìn)行考察，并采取措施減少碳排放。環(huán)保行業(yè)雖然是節(jié)能減排的貢獻(xiàn)行業(yè)，但其本身也有能源需求，特別是在處理污染物的同時(shí)，能量消耗帶來了碳排放。以氨氮處理為例，傳統(tǒng)的氨氮去除工藝是采用缺氧/好氧工藝，在氨氮去除的同時(shí)需要消耗很大的能量和碳資源。因此，尋找到高效低耗，低成本的新的污水處理技術(shù)對環(huán)保行業(yè)的節(jié)能減排將具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了減少廢水處理過程的碳排放，提出了一種對廢水同步除碳脫氮的多段接觸氧化裝置及方法。該裝置簡單實(shí)用，該方法能夠在去除廢水中有機(jī)物的同時(shí)實(shí)現(xiàn)氨氮的同步去除，徹底解決傳統(tǒng)技術(shù)中存在的長時(shí)間、高能耗、高成本的問題。
[0004]—種對廢水同步除碳脫氮的多段接觸氧化裝置，由數(shù)個(gè)單體組成；
[0005]所述單體為敞口的腔體，腔體上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，腔體內(nèi)部有填料，填料固定在裝置側(cè)壁或填料架上，在填料上接種有能夠處理廢水的微生物；
[0006]所述裝置中單體的連接組合方式可以為組合式，一個(gè)獨(dú)立單體的出水口通過管道和相鄰單體的進(jìn)水口連接在一起；
[0007]所述裝置中單體的連接組合方式還可以為集成式，數(shù)個(gè)單體合并在一起成為一個(gè)由多個(gè)腔室組成的大腔體，一個(gè)單體的出水口和相鄰單體進(jìn)水口為同一個(gè)開口 ；
[0008]所述單體還可以包含兩個(gè)隔板，呈十字交叉的放置在單體內(nèi)，將單體腔體分隔為四個(gè)空間，隔板的高度與單體腔內(nèi)高度相同，隔板的外沿卡在單體腔內(nèi)側(cè)壁上;其中一塊隔板的下沿有開口，另一塊隔板的上沿有開口 ；
[0009]所述裝置還可以包括曝氣設(shè)備；更好的，還可以包括DO檢測設(shè)備，曝氣設(shè)備，pH檢測設(shè)備，PH調(diào)控設(shè)備，水體控溫設(shè)備，廢水輸送設(shè)備和調(diào)速設(shè)備中的一種或多種；
[0010]所述的單體較好的為長方體或圓柱體;長方體的長、寬、高之比為1:(1/4-1/2):(1/2-8)，長度尺寸為0.l-30m;圓柱體直徑尺寸為0.l_50m，高度尺寸為0.1-30m；
[0011]所述裝置中單體的個(gè)數(shù)為3-16;
[0012]所述填料為固定填料，包括辮簾式、卷式、高性能線式、起絨紡織物等，或填料為可在容器中自由流動(dòng)的填料，包括空心球式、空心圓柱式等;填料材料為對微生物無毒害、微生物易附著的材料，包括聚酰胺、聚丙烯、交聯(lián)聚酯等；
[0013]能夠處理廢水的微生物為普通剩余污泥，厭氧污泥，好氧污泥，硝化活性污泥，氨氧化菌或厭氧氨氧化菌中的一種或多種；
[0014]當(dāng)所述裝置不包括隔板時(shí)，單體的進(jìn)水口和出水口位于相反端，即進(jìn)水口位于上端時(shí)出水口位于下端，進(jìn)水口位于下端時(shí)出水口位于上端;這樣設(shè)置進(jìn)出水口，使得廢水由單體的進(jìn)水口進(jìn)入后能夠流經(jīng)整個(gè)單體的腔體；
[0015]當(dāng)所述裝置包括隔板時(shí)，單體的進(jìn)水口和出水口均位于單體的上部；由于隔板將腔體分隔為四部分，水只能從隔板的開口流過，廢水由單體的進(jìn)水口進(jìn)入腔體的第一部分的上部，由隔板下沿的開口從底部流入腔體的第二部分，再由隔板上沿從頂部流入腔體的第三部分，接著由隔板下沿的開口從底部流入腔體的第四部分，然后由頂部的出水口流入相鄰的裝置單體，每個(gè)單體內(nèi)水流順序相同。
[0016]—種對廢水同步除碳脫氮的多段接觸氧化方法，利用了上述的裝置，具體步驟如下:
[0017](I)處理有機(jī)物的第一反應(yīng)段
[0018]將含有高濃度有機(jī)物和高濃度氨氮的混合廢水由裝置的第一個(gè)單體進(jìn)水口通入該裝置中，進(jìn)入到裝置的第一反應(yīng)段;該反應(yīng)段的數(shù)個(gè)裝置單體中安裝有填料，在填料上接種普通剩余污泥后，微生物大量生長，在填料上形成生物膜;而且，由于時(shí)間空間和廢水成分的不同，第一反應(yīng)段前部和后部填料上生物膜的微生物結(jié)構(gòu)、總量顯著不同，對廢水的處理作用和處理效果也有不同；廢水在第一反應(yīng)段經(jīng)過微生物膜的處理，有機(jī)物得到降解，COD、BOD濃度降低;
[0019]其中，單個(gè)單體中普通剩余污泥的接種量為單體體積的1/10?1/5;
[0020](2)處理氨氮的第二反應(yīng)段
[0021]經(jīng)過第一反應(yīng)段處理的廢水，由于廢水中有機(jī)物減少，微生物對廢水中氨氮成分的硝化反應(yīng)逐漸明顯，部分氨氮被氧化成亞硝氮，并伴隨著少量的硝態(tài)氮產(chǎn)生，其水質(zhì)成分能夠滿足氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的生長條件;將廢水通入裝置的第二反應(yīng)段，該反應(yīng)段的數(shù)個(gè)裝置單體中安裝有填料，在填料上接種氨氧化菌和厭氧氨氧化菌后，填料上生長出這兩種細(xì)菌的復(fù)合生物膜;氨氧化菌為自養(yǎng)好氧型細(xì)菌，通過代謝將氨或銨鹽氧化成亞硝酸鹽;厭氧氨氧化菌可以在缺氧環(huán)境中，將氨或銨鹽用亞硝酸根(NO2—)氧化為氮?dú)猓挥捎趶U水中易降解COD成分的濃度大幅降低，對氨氧化菌和厭氧氨氧化菌生長的抑制作用減弱，從而發(fā)生明顯的氨氮氧化反應(yīng)，即氨氮被氧化成亞硝氮，以及厭氧氨氧化反應(yīng)，使廢水中的氨氮最終以氮?dú)庑问脚欧牛?br>[0022]其中，所述接種的氨氧化菌和厭氧氨氧化菌為硝化活性污泥，單個(gè)單體中硝化活性污泥的接種量為單體體積的I /I O?I /5;
[0023](3)同時(shí)處理有機(jī)物和氨氮的第三反應(yīng)段
[0024]經(jīng)過第二反應(yīng)段處理的廢水，仍然可能存在著一定量的氨氮和有機(jī)物，將廢水通入裝置的第三反應(yīng)段;該反應(yīng)段的數(shù)個(gè)裝置單體中放置有填料，在填料上混合接種普通剩余污泥與氨氧化菌和厭氧氨氧化菌后，填料上生長出消耗COD和氨氮的復(fù)合生物膜；由于進(jìn)水成分和接種細(xì)菌種類的不同，此時(shí)生物膜上的微生物結(jié)構(gòu)和數(shù)量具有特異性，能夠針對含較低濃度有機(jī)物和低濃度氨氮、亞硝氮、硝氮的廢水進(jìn)行處理;經(jīng)過本階段的微生物處理，可以實(shí)最大限度去除有機(jī)物和含氮化合物，處理好的廢水由裝置最后一個(gè)單體的出水口排出；
[0025]其中，所述接種的氨氧化菌和厭氧氨氧化菌為硝化活性污泥，單個(gè)單體中普通剩余污泥與硝化活性污泥的總接種量為單體體積的1/10?1/5，并且普通剩余污泥與硝化活性污泥的體積比為I: 3?3:1 ；
[0026]經(jīng)過上述三個(gè)過程的處理，廢水中高濃度有機(jī)物和高濃度氨氮得到高效去除。
[0027]上述方法中，待處理廢水成分不同，處理的方法有所不同:
[0028]I)當(dāng)廢水的進(jìn)水⑶D濃度< 20000mg/L，氨氮濃度小于300mg/L，總氮小于400mg/L時(shí)，只執(zhí)行步驟(I)所述的方法；
[0029]2)當(dāng)廢水的進(jìn)水COD濃度 < 10000mg/L，B0D濃度 < 500mg/L，氨氮濃度300_2000mg/L，總氮< 3000mg/L，懸浮物濃度小于200mg/L時(shí)，只執(zhí)行步驟(2)所述的方法；
[0030]3)當(dāng)廢水的進(jìn)水⑶D濃度< 20000mg/L，B0D濃度500-10000mg/L，氨氮濃度300-2000mg/L，總氮< 3000mg/L時(shí)，執(zhí)行步驟(I)?(3)所述的方法；
[0031 ]所述廢水包括垃圾滲濾液，焦化廢水，煤化工廢水，污泥消化液，食品工業(yè)廢水，畜產(chǎn)廢水，化工廢水，制藥廢水等工業(yè)和生活廢水；
[0032]上述方法中，裝置的啟動(dòng)時(shí)間為15?30天，啟動(dòng)階段的工藝參數(shù)為:溫度15_35°C，pH7.2-7.4，DO為0.I _3mg/L，水力停留時(shí)間(HRT)為 10-144h;
[0033]上述方法中，廢水經(jīng)步驟(I)處理后，由步驟(I)進(jìn)入步驟(2)的條件為:廢水BOD濃度< 500mg/L，氨氮濃度300-2000mg/L，懸浮物濃度小于200mg/L;
[0034]裝置的運(yùn)行參數(shù)為:溫度為15-40°C，pH為6.0-9.0，D0為l_7mg/L，水力停留時(shí)間(HRT)為10-144h。
[0035]經(jīng)過該方法處理，出水⑶D去除率大于90%，氨氮去除率大于95%，總氮去除率大于 90 %。
[0036]本發(fā)明的原理如下:
[0037]在多段接觸氧化裝置中，設(shè)置有微生物生長的載體填料，填料上生長的生物膜由于具有一定厚度，膜內(nèi)外側(cè)的菌群結(jié)構(gòu)有所不同，而且由于廢水在填料生物膜間的