申請日2017.11.10
公開(公告)日2018.01.19
IPC分類號C02F3/30; C02F3/34; C02F101/16
摘要
本發(fā)明涉及一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)及處理方法，包括立式箱體，其上下端分別設(shè)有進(jìn)液孔和出液孔，立式箱體內(nèi)設(shè)有填料支架，使立式箱體內(nèi)部形成自上而下的折流式水流通道。填料支架表面鋪設(shè)多孔填料，多孔填料表面附著有由外層硝化細(xì)菌微生物膜和內(nèi)層反硝化細(xì)菌微生物膜組成的微生物膜。本發(fā)明將硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)集成到一個處理系統(tǒng)中，廢水在重力和多孔填料毛細(xì)結(jié)構(gòu)的共同作用下向多孔填料滲透，并先與外層硝化細(xì)菌微生物膜接觸且在好氧環(huán)境下將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，然后與內(nèi)層反硝化細(xì)菌微生物膜接觸并在厭氧環(huán)境下使廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓乃幸莩鰪亩鴮?shí)現(xiàn)廢水脫氮。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：
一個立式箱體，所述立式箱體上端設(shè)有進(jìn)液孔，所述立式箱體下端設(shè)有出液孔，所述立式箱體內(nèi)為空腔，所述進(jìn)液孔及出液孔與所述空腔連通;
所述空腔內(nèi)設(shè)有填料支架，使所述空腔內(nèi)形成自上而下的折流式水流通道;
所述填料支架的表面鋪設(shè)有多孔填料，所述多孔填料的表面附著有微生物膜，所述微生物膜包含外層的硝化細(xì)菌微生物膜和內(nèi)層的反硝化細(xì)菌微生物膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述填料支架為Z字形或S字形支架或“<”形支架，所述填料支架可拆卸地安裝于所述立式箱體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述立式箱體的上端設(shè)有一個布水臺，所述進(jìn)液孔連接所述布水臺，所述布水臺延伸出一個布水板，所述布水板上分布若干個布水孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述布水臺設(shè)有一個取樣槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述立式箱體設(shè)有至少一個與外界連通的、便于提供氧氣和排出氮?dú)獾耐L(fēng)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述通風(fēng)口的數(shù)量為成對設(shè)置，所述每對通風(fēng)口相向設(shè)置，使所述立式箱體的空腔內(nèi)形成空氣對流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多孔填料為柔性纖維填料、分子篩或多孔陶瓷板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述立式箱體由第一箱體和第二箱體在高度方向上疊置組合而成，所述第一箱體設(shè)于上部，所述第二箱體設(shè)于下部，所述第一箱體的空腔與所述第二箱體的空腔連通，所述第一箱體的上端設(shè)有所述進(jìn)液孔，所述第二箱體的下端設(shè)有所述出液孔;所述第一箱體與所述第二箱體可拆卸地組合在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述填料支架包括設(shè)于所述第一箱體的第一填料支架和設(shè)于所述第二箱體的第二填料支架。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一箱體設(shè)有一對所述通風(fēng)口，所述第二箱體設(shè)有一對所述通風(fēng)口。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述立式箱體由三個或三個以上的小箱體在高度方向上疊置組合而成，所述各小箱體的空腔相互連通，位于最上部的小箱體的上端設(shè)有所述進(jìn)液孔，位于最下部的小箱體的下端設(shè)有出液孔，所述多個小箱體可拆卸地組合在一起。
12.一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理方法，其特征是運(yùn)用權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)將含氮廢水從所述進(jìn)液孔通入所述立式箱體內(nèi)，沿著所述折流式水流通道流動，在流動過程中與所述多孔填料上的微生物膜接觸，并在重力和所述多孔填料毛細(xì)作用下，向所述多孔填料滲透;
2)在滲透過程中，廢水與外層的硝化細(xì)菌微生物膜接觸，在好氧環(huán)境下，廢水中氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;
3)接著廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽與內(nèi)層的反硝化細(xì)菌微生物膜接觸，在厭氧環(huán)境下，硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，從水中溢出從而�?shí)現(xiàn)廢水脫氮。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理方法，其特征在于，所述步驟2)中，外層的硝化細(xì)菌微生物膜通過所述通風(fēng)口與外界環(huán)境相連，為所述硝化細(xì)菌微生物膜提供氧源，并幫助反硝化細(xì)菌微生物膜產(chǎn)生的氮?dú)庖莩觥?/P>
說明書
非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種非曝氣同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)
隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，每年排放的大量含氮化合物已成為水體環(huán)境的重要污染物之一，大量的氮化合物進(jìn)入水體環(huán)境,造成水體質(zhì)量惡化,影響漁業(yè)、農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)環(huán)境質(zhì)量,進(jìn)而影響人體健康。
目前生物處理作為廢水處理廠的主體技術(shù)可用于處理含氮廢水，其工藝過程主要為硝化階段的好氧生物反應(yīng)器和反硝化階段的厭氧生物反應(yīng)器串聯(lián)。好氧和厭氧的串聯(lián)工藝可以達(dá)到較好的脫氮效果，但存在一些缺陷，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)復(fù)雜且占地面積大;硝化階段需要曝氣，產(chǎn)生較大能耗,且運(yùn)行管理不便。其中硝化反應(yīng)主要是指在氧氣供應(yīng)的條件下，水中有機(jī)物在微生物作用下氧化成二氧化碳，水中的氨在微生物的作用下發(fā)生硝化反應(yīng)氧化生成硝酸鹽或亞硝酸鹽。反硝化反應(yīng)是指在無氧或氧濃度較低的環(huán)境下，硝酸鹽或亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮?dú)鈴乃幸莩觥?/P>
目前，已存在將好氧硝化反應(yīng)工藝與反硝化反應(yīng)工藝合二為一的同步硝化反硝化反應(yīng)器技術(shù)，如公開號為CN 106554129 A的專利，該專利申請?zhí)岢隽艘环N一體化污水處理裝置，其通過多孔或微孔曝氣的方式，創(chuàng)造好氧條件，可以有效處理含氮廢水，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于一體化的設(shè)計(jì)，可節(jié)省占地，便于移動，管理簡單。但該系統(tǒng)存在脫氮速率慢，需要外接曝氣風(fēng)機(jī)并由此產(chǎn)生大量能耗的問題，且由于在曝氣的過程中微生物膜接觸氧氣的均勻度難以控制，廢水處理的效率和穩(wěn)定性難以保證，對于高濃度含氮廢水的處理能力有限。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的前述問題，本發(fā)明提供一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有脫氮速率快，占地面積小，無需曝氣、節(jié)省能耗、掛膜過程操作簡單及廢水處理效率高、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：
一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，其包括：
一個立式箱體，所述立式箱體上端設(shè)有進(jìn)液孔，所述立式箱體下端設(shè)有出液孔，所述立式箱體內(nèi)為空腔，所述進(jìn)液孔與所述出液孔與所述空腔連通;
所述空腔內(nèi)設(shè)有填料支架，使所述空腔形成自上而下的折流式水流通道;
所述填料支架的表面鋪設(shè)有多孔填料，所述多孔填料的表面附著有微生物膜，所述微生物膜包含外層的硝化細(xì)菌微生物膜和內(nèi)層的反硝化細(xì)菌微生物膜。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述填料支架為Z字形或S字形支架或“<”形支架，所述填料支架可拆卸地安裝于所述立式箱體內(nèi)。
優(yōu)選的，所述填料支架包括2層或2層以上，每一層是一個由邊框和位于邊框中間的開口所組成的框架結(jié)構(gòu)，或者每一層是一個網(wǎng)格板結(jié)構(gòu)。此外，還可以設(shè)為任何一種可放置柔性纖維填料并允許水流滲透通過的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述立式箱體的上端設(shè)有一個布水臺，所述進(jìn)液孔連接所述布水臺，所述布水臺延伸出一個布水板，所述布水板上分布若干個布水孔。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述布水臺設(shè)有一個取樣槽，以供取樣檢測。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述立式箱體設(shè)有至少一個與外界連通的、便于提供氧氣和排出氮?dú)獾耐L(fēng)口。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述通風(fēng)口的數(shù)量為成對設(shè)置，所述每對通風(fēng)口相向設(shè)置，使所述立式箱體的空腔內(nèi)形成空氣對流。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述多孔填料為柔性纖維填料、分子篩或多孔陶瓷板，優(yōu)選為柔性纖維填料。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述立式箱體由第一箱體和第二箱體在高度方向上疊置組合而成，所述第一箱體設(shè)于上部，所述第二箱體設(shè)于下部，所述第一箱體的空腔與所述第二箱體的空腔連通，所述第一箱體的上端設(shè)有所述進(jìn)液孔，所述第二箱體的下端設(shè)有所述出液孔;所述第一箱體與所述第二箱體可拆卸地組合在一起。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述填料支架包括設(shè)于所述第一箱體的第一填料支架和設(shè)于所述第二箱體的第二填料支架。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述第一箱體設(shè)有一對所述通風(fēng)口，所述第二箱體設(shè)有一對所述通風(fēng)口。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述立式箱體由三個或三個以上的小箱體在高度方向上疊置組合而成，所述各小箱體的空腔相互連通，位于最上部的小箱體的上端設(shè)有所述進(jìn)液孔，位于最下部的小箱體的下端設(shè)有出液孔，所述多個小箱體可拆卸地組合在一起。
本發(fā)明還提供了一種非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理方法，運(yùn)用前述任一實(shí)施方案的非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)。
在本發(fā)明一個可行的實(shí)施例中，所述處理方法，包括如下步驟：
1)將含N廢水從所述進(jìn)液孔通入所述立式箱體內(nèi)，沿著所述折流式水流通道流動，在流動過程中與所述多孔填料上的微生物膜接觸，并在重力和所述多孔填料毛細(xì)作用下，向所述多孔填料滲透;
2)在滲透過程中，廢水與外層的硝化細(xì)菌微生物膜接觸，在好氧環(huán)境下，廢水中氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽;
3)接著，廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽與內(nèi)層的反硝化細(xì)菌微生物膜接觸，在厭氧環(huán)境下，硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，從水中溢出從而�?shí)現(xiàn)廢水脫氮。
如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟2)中，外層的硝化細(xì)菌微生物膜通過所述通風(fēng)口與外界環(huán)境相連，為所述硝化細(xì)菌微生物膜提供氧源，并幫助反硝化細(xì)菌微生物膜產(chǎn)生的氮?dú)饪焖僖莩觥?/P>
如上所述的方法，所述反硝化細(xì)菌是一種能引起反硝化作用的細(xì)菌，如反硝化桿菌、斯氏桿菌、螢氣極毛桿菌等;所述硝化細(xì)菌包括亞硝酸菌屬(nitrosomonas)及硝酸菌屬(nitrobacter)，在氧化過程中均以氧作為最終電子受體。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的非曝氣折流式同步硝化反硝化的廢水處理系統(tǒng)，將硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)集成到一個處理系統(tǒng)中，廢水在重力作用和多孔填料毛細(xì)結(jié)構(gòu)的共同作用下向多孔填料不斷滲透，首先與外層的硝化細(xì)菌微生物膜接觸并在好氧環(huán)境下將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，然后與內(nèi)層的反硝化細(xì)菌微生物膜接觸并在厭氧環(huán)境下，使廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，并從水中逸出從而�?shí)現(xiàn)廢水脫氮。
(2)本發(fā)明通過設(shè)置立式箱體，并在立式箱體內(nèi)形成折流式水流通道，延長廢水行走的路徑和單位提交廢水的移動時間，實(shí)現(xiàn)廢水的“延展和攤薄”化處理，擴(kuò)大微生物膜與廢水的接觸面積，提高脫氮速率，系統(tǒng)的處理效率和穩(wěn)定性，特別對于高濃度的含氮廢水具有很強(qiáng)處理能力。
(3)本發(fā)明將多孔填料和微生物膜設(shè)置于一個自上而下的折流式水流通道內(nèi)，在豎直方向上呈彎折迂回延伸狀，極大地降低了處理系統(tǒng)的占地面積，提高了含氮廢水的處理速度與處理效果，有助于降低前期的設(shè)備投入和運(yùn)行成本。
(4)廢水從進(jìn)液孔進(jìn)入所述立式箱體的空腔后，水流的流動都是在重力的作用下自行流動，無需外界加壓;而由于外層的硝化細(xì)菌生物膜可以有很大的表面積與廢水接觸，又通過所述通風(fēng)口提供了充足的有氧環(huán)境，因此免去了曝氣裝置、節(jié)省了系統(tǒng)硬件成本和運(yùn)行能耗成本。且由于沒有曝氣過程，因此多孔填料表面的微生物膜不會受到曝氣攪動的影響而變得不均勻，提高了微生物膜與氧氣接觸的均勻程度。
