申請日2015.09.10
公開(公告)日2015.11.25
IPC分類號C02F9/14
摘要
一種精細智能生物混氧反應床及使用其的廢水生化處理工藝，其中精細智能生物混氧反應床，包括主反應系統(tǒng)和輔助系統(tǒng);所述主反應系統(tǒng)包括高負荷碳氧化系統(tǒng)和低負荷硝化系統(tǒng);所述高負荷碳氧化系統(tǒng)包括同步區(qū)、反硝化區(qū)和混氧一區(qū);所述低負荷硝化系統(tǒng)包括生物選擇區(qū)和混氧二區(qū);所述同步區(qū)、所述反硝化區(qū)、所述混氧一區(qū)、所述生物選擇區(qū)和所述混氧二區(qū)依次連通，所述同步區(qū)中設(shè)有進水口，所述混氧二區(qū)中設(shè)有出水口。本發(fā)明能夠有效地凈化工業(yè)廢水，特別是對有毒難降解工業(yè)廢水具有良好的處理效果，是一種新型高效抗沖擊的廢水生化處理工藝。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種精細智能生物混氧反應床，其特征在于：包括主反應系統(tǒng)和輔助系 統(tǒng);
所述主反應系統(tǒng)包括高負荷碳氧化系統(tǒng)和低負荷硝化系統(tǒng);所述高負荷碳 氧化系統(tǒng)包括同步區(qū)、反硝化區(qū)和混氧一區(qū);所述低負荷硝化系統(tǒng)包括生物選 擇區(qū)和混氧二區(qū);所述同步區(qū)、所述反硝化區(qū)、所述混氧一區(qū)、所述生物選擇 區(qū)和所述混氧二區(qū)依次連通，所述同步區(qū)中設(shè)有進水口，所述混氧二區(qū)中設(shè)有 出水口;
所述輔助系統(tǒng)：包括智能中央邏輯監(jiān)控及執(zhí)行系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述同步區(qū)中的同步區(qū)精確布氣系統(tǒng)、同步區(qū)攪拌系統(tǒng)、同 步區(qū)溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)、同步區(qū)復合藥劑投加系統(tǒng)和同步區(qū)智 能指標邏輯預警系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述反硝化區(qū)中的反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、反硝化區(qū)溶解氧 /ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)和智能反饋監(jiān)控系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述混氧一區(qū)中的混氧一區(qū)精確布氣系統(tǒng)、混氧一區(qū)攪拌系 統(tǒng)、混氧一區(qū)溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)和智能溶解氧及攪拌強度分配 邏輯系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述生物選擇區(qū)中的生物選擇區(qū)攪拌系統(tǒng)、生物選擇區(qū)復合 藥劑投加系統(tǒng)和智能流量監(jiān)控系統(tǒng);
還包括設(shè)置在混氧二區(qū)中的混氧二區(qū)精確布氣系統(tǒng)、混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)、 混氧二區(qū)溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)、智能溶解氧及攪拌強度分配邏輯 系統(tǒng)和高效恒液位出水系統(tǒng);
還包括大比例循環(huán)系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng);
所述大比例循環(huán)系統(tǒng)的進口和出口分別連通到所述混氧一區(qū)和所述同步 區(qū);所述混合液回流系統(tǒng)的進口和出口分別連通到所述混氧二區(qū)和所述生物選 擇區(qū);所述出水口通過所述高效恒液位出水系統(tǒng)與所述混氧一區(qū)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精細智能生物混氧反應床，其特征在于：所述同 步區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧一區(qū)攪拌系統(tǒng)和所述生物選 擇區(qū)攪拌系統(tǒng)分別為對稱設(shè)置的一對;所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)為對稱設(shè)置的兩 對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精細智能生物混氧反應床，其特征在于：所述同 步區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧一區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述生物選 擇區(qū)攪拌系統(tǒng)和所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)均為變轉(zhuǎn)速攪拌系統(tǒng)。
4.一種使用權(quán)利要求1-3任意之一所述的精細智能生物混氧反應床的廢水 生化處理工藝，其特征在于包括步驟如下：
第一步，混氧階段：
所述進水口開始進水，開啟所述大比例循環(huán)系統(tǒng)和所述混合液回流系統(tǒng); 并開啟所述同步區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧一區(qū)攪拌系統(tǒng)、 所述生物選擇區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述同步區(qū)精確布氣系統(tǒng)、 所述混氧一區(qū)精確布氣系統(tǒng)和所述混氧二區(qū)精確布氣系統(tǒng)，對進水進行攪拌并 混入氧氣;
所述同步區(qū)維持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg//L，所述混氧一區(qū)維持溶解氧1-2mg/L，所述生物選擇區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg/L，所述混氧二區(qū)維持溶解氧0.3-5mg/L;
所述智能中央邏輯監(jiān)控及執(zhí)行系統(tǒng)控制所述同步區(qū)復合藥劑投加系統(tǒng)和所 述生物選擇區(qū)復合藥劑投加系統(tǒng)分別向所述同步區(qū)和所述生物選擇區(qū)中投加復 合藥劑;
第二步，沉淀潷水階段：
所述進水口停止進水，關(guān)閉所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)和所述混氧二區(qū)精確布 氣系統(tǒng);
所述同步區(qū)維持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg//L，所述混氧一區(qū)維持溶解氧1-2mg/L，所述生物選擇區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg//L，所述混氧二區(qū)維持溶解氧0mg-0.1mg//L;
所述混氧二區(qū)開始沉淀;沉淀完畢后開始潷水，處理后的出水從所述出水 口流出;
潷水完畢后，進入第一步，循環(huán)運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢水生化處理工藝，其特征在于：所述大比例循 環(huán)系統(tǒng)的回水量是所述進水口的進水量的10-30倍;所述混合液回流系統(tǒng)的回 水量是所述進水口的進水量的0.2-3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水生化處理工藝，其特征在于：所述大比例循 環(huán)系統(tǒng)的回水量是所述進水口的進水量的20倍;所述混合液回流系統(tǒng)的回水量 是所述進水口的進水量的2倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢水生化處理工藝，其特征在于：
第一步混氧階段中，所述同步區(qū)維持溶解氧0.28mg/L;
第二步沉淀潷水階段中，所述同步區(qū)也維持溶解氧0.28mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精細智能生物混氧反應床及使用其的廢水生化處 理工藝，其特征在于：所述復合藥劑為硝酸鈉、氯化銨、亞硝酸鈉或尿素。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精細智能生物混氧反應床及使用其的廢水生化處 理工藝，其特征在于：所述復合藥劑為硝酸鈉、氯化銨、亞硝酸鈉或者尿素中 的兩種以上混合而成。
說明書
精細智能生物混氧反應床及使用其的廢水生化處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種精細智能生物混氧反應床 及使用其的廢水生化處理工藝。
背景技術(shù)
生化處理工藝是目前處理廢水尤其是工業(yè)廢水的最經(jīng)濟有效的方法之一， 其主要難點在于廢水中有毒有害物質(zhì)濃度高、很多成分是人工合成的成分，自 然界缺乏對應的高效降解微生物系統(tǒng)，這些都是導致廢水中有機物被微生物降 解不完全的原因，對于有毒難降解廢水，如天然氣化工廢水、石油化工廢水、 煤化工廢水、精細化工廢水、農(nóng)藥廢水、印染廢水等，常規(guī)工藝抗沖擊負荷能 力差，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，出水水質(zhì)差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種新型的精細智能生物混氧反應床及使用其的廢 水生化處理工藝，解決上述問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種精細智能生物混氧反應床，包括主反應系統(tǒng)和輔助系統(tǒng);
所述主反應系統(tǒng)包括高負荷碳氧化系統(tǒng)和低負荷硝化系統(tǒng);所述高負荷碳 氧化系統(tǒng)包括同步區(qū)、反硝化區(qū)和混氧一區(qū);所述低負荷硝化系統(tǒng)包括生物選 擇區(qū)和混氧二區(qū);所述同步區(qū)、所述反硝化區(qū)、所述混氧一區(qū)、所述生物選擇 區(qū)和所述混氧二區(qū)依次連通，所述同步區(qū)中設(shè)有進水口，所述混氧二區(qū)中設(shè)有 出水口;
所述輔助系統(tǒng)：包括智能中央邏輯監(jiān)控及執(zhí)行系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述同步區(qū)中的同步區(qū)精確布氣系統(tǒng)、同步區(qū)攪拌系統(tǒng)、同 步區(qū)溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)、同步區(qū)復合藥劑投加系統(tǒng)和同步區(qū)智 能指標邏輯預警系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述反硝化區(qū)中的反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、反硝化區(qū)溶解氧 /ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)和智能反饋監(jiān)控系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述混氧一區(qū)中的混氧一區(qū)精確布氣系統(tǒng)、混氧一區(qū)攪拌系 統(tǒng)、混氧一區(qū)溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)和智能溶解氧及攪拌強度分配 邏輯系統(tǒng);
還包括設(shè)置在所述生物選擇區(qū)中的生物選擇區(qū)攪拌系統(tǒng)、生物選擇區(qū)復合 藥劑投加系統(tǒng)和智能流量監(jiān)控系統(tǒng);
還包括設(shè)置在混氧二區(qū)中的混氧二區(qū)精確布氣系統(tǒng)、混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)、 混氧二區(qū)溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)、智能溶解氧及攪拌強度分配邏輯 系統(tǒng)和高效恒液位出水系統(tǒng);
還包括大比例循環(huán)系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng);
所述大比例循環(huán)系統(tǒng)的進口和出口分別連通到所述混氧一區(qū)和所述同步 區(qū);所述混合液回流系統(tǒng)的進口和出口分別連通到所述混氧二區(qū)和所述生物選 擇區(qū);所述出水口通過所述高效恒液位出水系統(tǒng)與所述混氧一區(qū)連通。
所述同步區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧一區(qū)攪拌系統(tǒng)和 所述生物選擇區(qū)攪拌系統(tǒng)分別為對稱設(shè)置的一對;所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)為對 稱設(shè)置的兩對。
所述同步區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧一區(qū)攪拌系統(tǒng)、 所述生物選擇區(qū)攪拌系統(tǒng)和所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)均為變轉(zhuǎn)速攪拌系統(tǒng)。
一種使用所述的精細智能生物混氧反應床的廢水生化處理工藝，包括步驟 如下：
第一步，混氧階段：
所述進水口開始進水，開啟所述大比例循環(huán)系統(tǒng)和所述混合液回流系統(tǒng); 并開啟所述同步區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述反硝化區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧一區(qū)攪拌系統(tǒng)、 所述生物選擇區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)、所述同步區(qū)精確布氣系統(tǒng)、 所述混氧一區(qū)精確布氣系統(tǒng)和所述混氧二區(qū)精確布氣系統(tǒng)，對進水進行攪拌并 混入氧氣;
所述同步區(qū)維持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg//L，所述混氧一區(qū)維持溶解氧1-2mg/L，所述生物選擇區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg/L，所述混氧二區(qū)維持溶解氧0.3-5mg/L;
所述智能中央邏輯監(jiān)控及執(zhí)行系統(tǒng)控制所述同步區(qū)復合藥劑投加系統(tǒng)和所 述生物選擇區(qū)復合藥劑投加系統(tǒng)分別向所述同步區(qū)和所述生物選擇區(qū)中投加復 合藥劑;
第二步，沉淀潷水階段：
所述進水口停止進水，關(guān)閉所述混氧二區(qū)攪拌系統(tǒng)和所述混氧二區(qū)精確布 氣系統(tǒng);
所述同步區(qū)維持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg//L，所述混氧一區(qū)維持溶解氧1-2mg/L，所述生物選擇區(qū)維持溶解氧 0mg-0.1mg//L，所述混氧二區(qū)維持溶解氧0mg-0.1mg//L;
所述混氧二區(qū)開始沉淀;沉淀完畢后開始潷水，處理后的出水從所述出水 口流出;
潷水完畢后，進入第一步，循環(huán)運行。
所述大比例循環(huán)系統(tǒng)的回水量是所述進水口的進水量的10-30倍;所述混 合液回流系統(tǒng)的回水量是所述進水口的進水量的0.2-3倍。
所述大比例循環(huán)系統(tǒng)的回水量是所述進水口的進水量的20倍;所述混合液 回流系統(tǒng)的回水量是所述進水口的進水量的2倍。
第一步混氧階段中，所述同步區(qū)維持溶解氧0.28mg/L;
第二步沉淀潷水階段中，所述同步區(qū)也維持溶解氧0.28mg/L。
所述復合藥劑為硝酸鈉、氯化銨、亞硝酸鈉或尿素。
所述復合藥劑為硝酸鈉、氯化銨、亞硝酸鈉或者尿素中的兩種以上混合而 成。
本發(fā)明中的ORP，是指氧化還原電位，簡稱ORP(是英文 Oxidation-ReductionPotential的縮寫)或Eh。ORP作為介質(zhì)(包括土壤、天 然水、培養(yǎng)基等)環(huán)境條件的一個綜合性指標，已沿用很久，它表征介質(zhì)氧化 性或還原性的相對程度。
本發(fā)明中的PH，是指氫離子濃度指數(shù)(英語hydrogenionconcentration)， 指溶液中氫離子的總數(shù)和總物質(zhì)的量的比;它的數(shù)值俗稱“pH值”。為表示溶液 酸性或堿性程度的數(shù)值，即所含氫離子濃度的常用對數(shù)的負值。
本發(fā)明所謂的大比例循環(huán)系統(tǒng)，是指循環(huán)量大于進水量的10倍以上。
本發(fā)明公開了一種處理有毒難降解工業(yè)廢水的生化處理工藝，包括主反應 系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。
主反應系統(tǒng)：
主反應區(qū)主要包括一個大循環(huán)比的高負荷碳氧化系統(tǒng)和一個推流區(qū)的低負 荷硝化系統(tǒng)。高負荷碳氧化系統(tǒng)主要包括：同步區(qū)，反硝化區(qū)，混氧一區(qū)。低 負荷硝化系統(tǒng)主要包括：生物選擇區(qū)，混氧二區(qū)。
輔助系統(tǒng)：
同步區(qū)：精確布氣系統(tǒng)，變轉(zhuǎn)速攪拌系統(tǒng)，溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控 系統(tǒng)，智能指標邏輯預警系統(tǒng)
反硝化區(qū)：變轉(zhuǎn)速攪拌系統(tǒng)，溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，智能反 饋監(jiān)控系統(tǒng)
混氧一區(qū)：精確布氣系統(tǒng)，變轉(zhuǎn)速攪拌系統(tǒng)，溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān) 控系統(tǒng)，大比例循環(huán)系統(tǒng)，智能溶解氧及攪拌強度分配邏輯系統(tǒng)
生物選擇區(qū)：變轉(zhuǎn)速攪拌系統(tǒng)，復合藥劑投加系統(tǒng)，智能流量監(jiān)控系統(tǒng)
混氧二區(qū)：精確布氣系統(tǒng)，變轉(zhuǎn)速攪拌系統(tǒng)，溶解氧/ORP/PH/溫度在線監(jiān) 控系統(tǒng)，混合液回流系統(tǒng)，智能溶解氧及攪拌強度分配邏輯系統(tǒng)，高效恒液位 出水系統(tǒng)
智能中央邏輯監(jiān)控及執(zhí)行系統(tǒng)
復合藥劑主要組成：硝酸鈉、氯化銨、亞硝酸鈉、尿素、磷酸二氫鈉、碳 酸鈉等藥劑中的一種或幾種復配而成。
主要運行模式：
廢水經(jīng)提升泵周期性進入高負荷碳氧化系統(tǒng)，高負荷碳氧化系統(tǒng)是一個大 比例回流的生物反應器，其中包含三個區(qū)：同步區(qū)、反硝化區(qū)、混氧一區(qū)，按 照溶解氧的高低與時間上的關(guān)系分區(qū)，同步區(qū)溶解氧控制在0.28mg/L以下，反 硝化區(qū)溶解氧在0mg/L，混氧一區(qū)溶解氧控制在1-3mg/L，從混氧一區(qū)大比例混 合液回流至同步區(qū)，形成大比例循環(huán)圈，對來水進行10倍到30倍左右的稀釋， 均化來水中有毒物質(zhì)。同步區(qū)：在投加復合藥劑的前提下，通過同步硝化反硝 化機理，去除廢水中大部分有機物，對后續(xù)的降解創(chuàng)造良好的條件，反硝化區(qū) 主要利用藥劑中的復合氮源，利用反硝化和亞硝化代謝機理對廢水中的難降解 物質(zhì)進行開環(huán)斷鏈，提高廢水的可生化性，混氧一區(qū)為系統(tǒng)主要的COD去除區(qū)， 主要利用好氧微生物的代謝，將經(jīng)過同步及反硝化預處理的有機物進行進一步 的代謝，廢水中大部分有機物都是在此池中得到有效去除，為后續(xù)處理創(chuàng)造良 好的負荷環(huán)境及成分環(huán)境。
從高負荷碳氧化區(qū)的出水進入后續(xù)低負荷硝化區(qū)，低負荷硝化區(qū)受周期性 變?nèi)芙庋蹩刂�，每個周期分為2個階段：混氧段，沉淀排水段。
混氧段：在精確控制精確布氣系統(tǒng)中的鼓風機供氧的情況下，通過調(diào)整進 水負荷和鼓風機的風量，精確控制廢水中的溶解氧，實現(xiàn)精細混氧，混氧的目 的是實現(xiàn)溶解氧在0.3-5mg/L，精確可控，在復合藥劑的催化作用下，廢水中難 降解雜環(huán)類物質(zhì)實現(xiàn)有效降解，并徹底去除廢水中的氨氮和總氮。
沉淀排水段：在關(guān)閉鼓風機和攪拌系統(tǒng)的情況下，泥水分離，通過專有潷 水設(shè)備將上清液排出系統(tǒng)，系統(tǒng)進入下一個周期循環(huán)。
混氧的核心機理：在精確控制溶解氧的前提下，通過在一個周期的不同時 間點創(chuàng)造不同的溶解氧環(huán)境，在時間序列上創(chuàng)造氧的混合，滿足不同微生物對 氧的需求，在復合藥劑的協(xié)同降解作用下，實現(xiàn)單一微生物反應床對有機物的 最大化降解，滿足單一廢水不同階段對生化溶解氧的需求。
本專利的外形和大小可依據(jù)處理水量規(guī)模的不同而調(diào)整，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原 理不變。
本發(fā)明的有益效果可以總結(jié)如下：
本專利能夠有效地凈化工業(yè)廢水，特別是對有毒難降解工業(yè)廢水具有良好 的處理效果，是一種新型高效抗沖擊的廢水生化處理工藝。
