公布日：2022.11.25

申請(qǐng)日：2022.06.30

分類號(hào)：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置及方法，包括厭氧反應(yīng)器、MBR膜池、反硝化生物濾池、一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器、曝氣風(fēng)機(jī)和若干管道，第一厭氧反應(yīng)器、第二厭氧反應(yīng)器、MBR膜池、反硝化生物濾池和一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器通過管道依次連接；一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器包括短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域，短程硝化區(qū)域上設(shè)有進(jìn)水口，厭氧氨氧化區(qū)域設(shè)有出水口，短程硝化區(qū)域底部設(shè)有曝氣頭，短程硝化區(qū)域底部的曝氣頭和MBR膜池底部的曝氣頭均通過管道與曝氣風(fēng)機(jī)連接，短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域內(nèi)均設(shè)有若干填料。以簡(jiǎn)化工藝流程，降低滲濾液處理運(yùn)行成本，達(dá)到穩(wěn)定高效脫氮的目的。

權(quán)利要求書

1.一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：兩個(gè)厭氧反應(yīng)器、MBR膜池（5）、反硝化生物濾池（9）、一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器（11）、曝氣風(fēng)機(jī)（7）和若干管道（1）；兩個(gè)厭氧反應(yīng)器分別為第一厭氧反應(yīng)器和第二厭氧反應(yīng)器（3），兩個(gè)厭氧反應(yīng)器均設(shè)有進(jìn)水口、出水口和沼氣出口（2），沼氣出口（2）設(shè)置于厭氧反應(yīng)器頂部，第一厭氧反應(yīng)器的出水口與第二厭氧反應(yīng)器（3）的進(jìn)水口通過管道（1）連接；MBR膜池（5）內(nèi)部設(shè)有浸沒式超濾膜組件（6），底部設(shè)有曝氣頭（13），MBR膜池（5）上還設(shè)有進(jìn)水口、出水口和排泥口，MBR膜池（5）的進(jìn)水口與第二厭氧反應(yīng)器（3）的出水口通過管道（1）連接；反硝化生物濾池（9）內(nèi)部設(shè)有陶粒填料（22），反硝化生物濾池（9）上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，反硝化生物濾池（9）的進(jìn)水口與MBR膜池（5）的出水口通過管道（1）連接，反硝化生物濾池（9）的進(jìn)水口與MBR膜池（5）的出水口連接的管道（1）上設(shè)有超濾膜出水泵（8）；一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器（11）包括短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域，短程硝化區(qū)域上設(shè)有進(jìn)水口，厭氧氨氧化區(qū)域設(shè)有出水口，短程硝化區(qū)域的進(jìn)水口與反硝化生物濾池（9）的出水口通過管道（1）連接，短程硝化區(qū)域底部設(shè)有曝氣頭（13），短程硝化區(qū)域底部的曝氣頭（13）和MBR膜池（5）底部的曝氣頭（13）均通過管道（1）與曝氣風(fēng)機(jī)（7）連接，短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域內(nèi)均設(shè)有若干填料（21），短程硝化區(qū)域內(nèi)的填料（21）上附著有短程硝化菌，厭氧氨氧化區(qū)域內(nèi)的填料（21）上附著有厭氧氨氧化菌。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：還包括排水口（20），反硝化生物濾池（9）和短程硝化區(qū)域上均設(shè)有內(nèi)回流進(jìn)水口（10），厭氧氨氧化區(qū)域的出水口通過管道（1）分別與反硝化生物濾池（9）的內(nèi)回流進(jìn)水口（10）、短程硝化區(qū)域的內(nèi)回流進(jìn)水口（10）和排水口（20）連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：短程硝化區(qū)域?yàn)檠b填K3型填料的移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器，填料填充率為30%—50%；厭氧氨氧化區(qū)域?yàn)檠b填K3型填料的固定床生物膜反應(yīng)器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：還包括折流擋板（15）和板插閥（12），短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域通過折流擋板（15）和插板閥（12）分隔，折流擋板（15）向短程硝化區(qū)域傾斜，折流擋板（15）的傾斜角度為斜向上45°—60°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：短程硝化區(qū)和厭氧氨氧化區(qū)體積比為2：1-3：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：厭氧氨氧化區(qū)域還包括填料斜斗（16），厭氧氨氧化區(qū)域的填料設(shè)置于填料斜斗（16）上方，填料斜斗（16）向短程硝化區(qū)域傾斜，填料斜斗（16）的傾斜角度為斜向下45°—60°。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：厭氧氨氧化區(qū)域還包括出水篩板（17），填料設(shè)置于出水篩板（17）的上方，出水篩板（17）的孔徑小于填料的直徑。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：反硝化生物濾池（9）的內(nèi)回流進(jìn)水口（10）的回流比為100—200%，短程硝化區(qū)域的內(nèi)回流進(jìn)水口（10）的回流比為300—500%。

9.一種基于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：步驟（1）：滲濾液在第一厭氧反應(yīng)器處理后流入第二厭氧反應(yīng)器（3），在第二厭氧反應(yīng)器（3）中將來水中有機(jī)物進(jìn)一步降解，并同時(shí)將來水中的難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可降解有機(jī)物；第二厭氧反應(yīng)器（3）的停留時(shí)間4-6天，第二厭氧反應(yīng)器（3）中投加厭氧顆粒污泥，在提高有機(jī)物去除率的同時(shí)降低出水污泥濃度，第二厭氧反應(yīng)器（3）產(chǎn)生的沼氣經(jīng)沼氣出口（2）排出，與第一厭氧產(chǎn)生的沼氣一同收集并回收利用；步驟（2）：第二厭氧反應(yīng)器（3）出水進(jìn)入MBR膜池（5），MBR膜池（5）進(jìn)一步去除污水中的有機(jī)物，同時(shí)改善污泥性狀，提高超濾膜的泥水分離效果，在MBR膜池（5）停留時(shí)間為4-8h，浸沒式超濾膜組件（6）結(jié)合超濾膜出水泵（8）對(duì)該單元進(jìn)行泥水分離，當(dāng)污泥濃度達(dá)到8000mg/L后，通過MBR膜池的排泥口（23）進(jìn)行排泥；步驟（3）：超濾產(chǎn)水由MBR膜池（5）進(jìn)入反硝化生物濾池（9），一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器（11）產(chǎn)生的硝態(tài)氮也通過管道（1）回流至反硝化生物濾池（9）中，反硝化生物濾池（9）內(nèi)有反硝化菌，反硝化菌利用進(jìn)水中的碳源將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，�?jīng)陶粒濾料層的過濾；步驟（4）：反硝化生物濾池（9）出水進(jìn)入一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器（11），一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器（11）內(nèi)部分為左側(cè)的短程硝化區(qū)域和右側(cè)的厭氧氨氧化區(qū)域兩個(gè)功能區(qū)，短程硝化區(qū)域底部設(shè)有曝氣頭（13），反硝化生物濾池（9）出水進(jìn)入一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器（11）后，氨氮在短程硝化區(qū)域被部分亞硝化，然后進(jìn)入?yún)捬醢毖趸瘏^(qū)域，在厭氧氨氧化區(qū)域中厭氧氨氧化菌將氨氮和亞硝氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，�?shí)現(xiàn)厭氧氨氧化對(duì)氮的去除；出水經(jīng)過出水篩板（17）部分回流至該反應(yīng)器前端，回流比300-500％，提高反應(yīng)器內(nèi)混合效果，同時(shí)降低進(jìn)水氨氮濃度；部分回流至反硝化生物濾池（9），回流比為100-200％，為反硝化反應(yīng)提供硝態(tài)氮；剩余部分以出水的形式排出系統(tǒng)之外。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：還包括步驟（5）：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，固定床填料的厭氧氨氧化區(qū)域存在填料污堵，填料上生物膜老化的問題，系統(tǒng)需要在間隔20-30天對(duì)填料進(jìn)行一次沖洗，此時(shí)需要打開插板閥（12），在水流和氣體的作用下，厭氧氨氧化區(qū)域的填料被排入左側(cè)的短程硝化區(qū)域，此時(shí)增大曝氣量及回流量，對(duì)填料進(jìn)行一次反沖，反沖洗時(shí)間為10-30min，然后關(guān)閉插板閥（12），在水流的作用下，填料會(huì)自動(dòng)裝滿右側(cè)的厭氧氨氧化區(qū)，進(jìn)入下一個(gè)反應(yīng)周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置及方法，本發(fā)明適用于處理高濃度有機(jī)及氨氮廢水，以期降低現(xiàn)有厭氧氨氧化處理工藝的流程，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性及系統(tǒng)脫氮除碳的效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的裝置，兩個(gè)厭氧反應(yīng)器、MBR膜池、反硝化生物濾池、一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器、曝氣風(fēng)機(jī)和若干管道；兩個(gè)厭氧反應(yīng)器分別為第一厭氧反應(yīng)器和第二厭氧反應(yīng)器，兩個(gè)厭氧反應(yīng)器均設(shè)有進(jìn)水口、出水口和沼氣出口，沼氣出口設(shè)置于厭氧反應(yīng)器頂部，第一厭氧反應(yīng)器的出水口與第二厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水口通過管道連接；MBR膜池內(nèi)部設(shè)有浸沒式超濾膜組件，底部設(shè)有曝氣頭，MBR膜池上還設(shè)有進(jìn)水口、出水口和排泥口，MBR膜池的進(jìn)水口與第二厭氧反應(yīng)器的出水口通過管道連接；反硝化生物濾池內(nèi)部設(shè)有陶粒填料，反硝化生物濾池上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，反硝化生物濾池的進(jìn)水口與MBR膜池的出水口通過管道連接，反硝化生物濾池的進(jìn)水口與MBR膜池的出水口連接的管道上設(shè)有超濾膜出水泵；一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器包括短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域，短程硝化區(qū)域上設(shè)有進(jìn)水口，厭氧氨氧化區(qū)域設(shè)有出水口，短程硝化區(qū)域的進(jìn)水口與反硝化生物濾池的出水口通過管道連接，短程硝化區(qū)域底部設(shè)有曝氣頭，短程硝化區(qū)域底部的曝氣頭和MBR膜池底部的曝氣頭均通過管道與曝氣風(fēng)機(jī)連接，短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域內(nèi)均設(shè)有若干填料，短程硝化區(qū)域內(nèi)的填料上附著有短程硝化菌，厭氧氨氧化區(qū)域內(nèi)的填料上附著有厭氧氨氧化菌。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，還包括排水口，反硝化生物濾池和短程硝化區(qū)域上均設(shè)有內(nèi)回流進(jìn)水口，厭氧氨氧化區(qū)域的出水口通過管道分別與反硝化生物濾池的內(nèi)回流進(jìn)水口、短程硝化區(qū)域的內(nèi)回流進(jìn)水口和排水口連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，短程硝化區(qū)域?yàn)檠b填K3型填料的移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器，填料填充率為30%—50%；厭氧氨氧化區(qū)域?yàn)檠b填K3型固定床生物膜反應(yīng)器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，短程硝化區(qū)域和厭氧氨氧化區(qū)域通過折流擋板和插板閥分隔，折流擋板向短程硝化區(qū)域傾斜，折流擋板的傾斜角度為斜向上45°—60°。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，短程硝化區(qū)和厭氧氨氧化區(qū)體積比為2：1-3：1。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，厭氧氨氧化區(qū)域還包括填料斜斗，厭氧氨氧化區(qū)域的填料設(shè)置于填料斜斗上，填料斜斗向短程硝化區(qū)域傾斜，填料斜斗的傾斜角度為斜向下45°—60°。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，厭氧氨氧化區(qū)域還包括出水篩板，填料設(shè)置于出水篩板的上方，出水篩板的孔徑小于填料的直徑。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，反硝化生物濾池的內(nèi)回流進(jìn)水口的回流比為100—200%，短程硝化區(qū)域的內(nèi)回流進(jìn)水口的回流比為300—500%。

一種一體式厭氧氨氧化處理高氨氮廢水的方法，步驟（1）：滲濾液在第一厭氧反應(yīng)器處理后流入第二厭氧反應(yīng)器，在第二厭氧反應(yīng)器中將來水中有機(jī)物進(jìn)一步降解，并同時(shí)將來水中的難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可降解有機(jī)物；第二厭氧反應(yīng)器的停留時(shí)間4-6天，第二厭氧反應(yīng)器中投加厭氧顆粒污泥，在提高有機(jī)物去除率的同時(shí)降低出水污泥濃度，第二厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣經(jīng)沼氣出口排出，與第一厭氧產(chǎn)生的沼氣一同收集并回收利用；步驟（2）：第二厭氧反應(yīng)器出水進(jìn)入MBR膜池，MBR膜池進(jìn)一步去除污水中的有機(jī)物，同時(shí)改善污泥性狀，提高超濾膜的泥水分離效果，在MBR膜池停留時(shí)間為4-8h，浸沒式超濾膜組件結(jié)合超濾膜出水泵對(duì)該單元進(jìn)行泥水分離，當(dāng)污泥濃度達(dá)到8000mg/L后，通過MBR膜池的排泥口進(jìn)行排泥；步驟（3）：超濾產(chǎn)水由MBR膜池進(jìn)入反硝化生物濾池，一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器產(chǎn)生的硝態(tài)氮也通過管道回流至反硝化生物濾池中，反硝化生物濾池內(nèi)有反硝化菌，反硝化菌利用進(jìn)水中的碳源將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，�?jīng)陶粒濾料層的過濾；步驟（4）：反硝化生物濾池出水進(jìn)入一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器，一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器內(nèi)部分為左側(cè)的短程硝化區(qū)域和右側(cè)的厭氧氨氧化區(qū)域兩個(gè)功能區(qū)，短程硝化區(qū)域底部設(shè)有曝氣頭，反硝化生物濾池出水進(jìn)入一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器后，氨氮在短程硝化區(qū)域被部分亞硝化，然后進(jìn)入?yún)捬醢毖趸瘏^(qū)域，在厭氧氨氧化區(qū)域中厭氧氨氧化菌將氨氮和亞硝氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，�?shí)現(xiàn)厭氧氨氧化對(duì)氮的去除；出水經(jīng)過出水篩板部分回流至該反應(yīng)器前端，回流比300-500％，提高反應(yīng)器內(nèi)混合效果，同時(shí)降低進(jìn)水氨氮濃度；部分回流至反硝化生物濾池，回流比為100-200％，為反硝化反應(yīng)提供硝態(tài)氮；剩余部分以出水的形式排出系統(tǒng)之外。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，還包括步驟（5）：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，固定床填料的厭氧氨氧化區(qū)域存在填料污堵，填料上生物膜老化的問題，系統(tǒng)需要在間隔20-30天對(duì)填料進(jìn)行一次沖洗，此時(shí)需要打開插板閥，在水流和氣體的作用下，厭氧氨氧化區(qū)域的填料被排入左側(cè)的短程硝化區(qū)域，此時(shí)增大曝氣量及回流量，對(duì)填料進(jìn)行一次反沖，反沖洗時(shí)間為10-30min，然后關(guān)閉插板閥，在水流的作用下，填料會(huì)自動(dòng)裝滿右側(cè)的厭氧氨氧化區(qū)，進(jìn)入下一個(gè)反應(yīng)周期。

本發(fā)明具有如下有益效果：1、采用兩級(jí)厭氧的方式，可以顯著提高滲濾液等高有機(jī)廢水COD的去除率，降低厭氧出水COD和SS，同時(shí)提高沼氣產(chǎn)量。

2、將第二級(jí)厭氧出水后設(shè)置浸沒式超濾膜池，不但能夠利用膜池的曝氣系統(tǒng)，進(jìn)一步降低污水中有機(jī)物含量，還能改善污泥性狀，增大超濾膜的通量，提高超濾的處理效率。

3、反硝化系統(tǒng)采用固定床填料的生物濾池，采用純生物膜形式，省去泥水分離單元，即二沉池，避免污泥濃度對(duì)后續(xù)一體式厭氧氨氧化反應(yīng)器的影響。

4、短程硝化區(qū)和厭氧氨氧化區(qū)集成于一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，且分別采用移動(dòng)床和固定床填料的生物膜反應(yīng)器，可省去沉淀池，縮短工藝鏈長度，節(jié)省占地和投資。

5、該反應(yīng)器將短程硝化和厭氧氨氧化功能分區(qū)，提高短程硝化和厭氧氨氧化的處理效率，同時(shí)利用插板閥的開啟及對(duì)固定填料的定時(shí)沖洗，降低填料堵塞結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。

6、該工藝僅有一次超濾出水的提升，利用反應(yīng)器高度，自流進(jìn)入后續(xù)處理單元，避免多次水力提升，降低設(shè)備投資和運(yùn)行電耗。

7.將短程硝化和厭氧氨氧化集成于一個(gè)反應(yīng)器，節(jié)省占地。

（發(fā)明人：曾憲勇;邢夢(mèng)嬌;鄧凱文;何敏霞;樊星;李佳琦;謝勇）