公布日：2022.09.23
申請日：2022.07.25
分類號(hào)：C02F3/00(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種低碳氮比廢水的處理系統(tǒng)及處理方法。一種低碳氮比廢水的處理系統(tǒng)，包括順次連接的脫碳單元、除氮單元和氧化單元；所述脫碳單元內(nèi)部填充有第一填料，所述第一填料為負(fù)載有反硝化菌的污泥；所述除氮單元內(nèi)部填充有第二填料，所述第二填料負(fù)載有CANON菌的污泥；所述氧化單元內(nèi)部填充有第三填料，所述第三填料負(fù)載有好氧菌的污泥；所述氧化單元的出水部分回流至所述脫碳單元，且回流比為100～300％。本申請通過設(shè)計(jì)順次連接的脫碳單元、除氮單元和氧化單元，并將氧化單元的出水以100～300％的回流比回流至脫碳單元參與反硝化反應(yīng)，從而保證出水中的氮能達(dá)標(biāo)排放，回流中的氮也能提高碳的去除效率。
權(quán)利要求書
1.一種低碳氮比廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)包括順次連接的脫碳單元、除氮單元和氧化單元；所述脫碳單元內(nèi)部填充有第一填料，所述第一填料為負(fù)載有反硝化菌的污泥；所述除氮單元內(nèi)部填充有第二填料，所述第二填料負(fù)載有CANON菌的污泥；所述氧化單元內(nèi)部填充有第三填料，所述第三填料負(fù)載有好氧菌的污泥；所述氧化單元的出水部分回流至所述脫碳單元，且回流比為100-300％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二填料包括填料本體和負(fù)載在所述填料本體上的含有CANON菌的污泥；所述填料本體包括用于通入沖洗水的剛性管路，以及串在所述剛性管路上的若干碳化硅多孔填料，所述剛性管路上設(shè)置有若干噴水孔，用于向外部噴射沖洗水；且所述剛性管路的噴水孔和所述碳化硅多孔填料被設(shè)計(jì)為噴射水能夠?qū)λ鎏蓟瓒嗫滋盍线M(jìn)行沖洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述剛性管路外部還設(shè)置一能夠沿所述剛性管路長度方向滑動(dòng)的遮擋板，所述遮擋板被設(shè)置為具有2個(gè)位置，第一位置遮擋板遮蔽所述剛性管路的開孔，第二位置遮擋板暴露所述剛性管路的噴水孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述剛性管路的兩端被固定在所述除氮單元填料區(qū)的器壁上，且所述剛性管路被陣列式布置在所述除氮單元的填料區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之一所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述剛性管路連接脈沖式供水裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5之一所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述噴水孔以開孔群組的形式在所述剛性管路上分布，每一個(gè)開孔群組內(nèi)的通孔沿所述剛性管路的管壁360°布局，且沿所述剛性管路的長度方向至少有3圈所述通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述開孔群組內(nèi)沿所述剛性管路的長度方向最遠(yuǎn)距離的通孔的距離小于等于所述碳化硅多孔填料沿所述剛性管路的長度方向的尺寸；且所述碳化硅多孔填料在所述剛性管路上被限位在所述開孔群組所在的位置；優(yōu)選地，所述除氮單元的容器底部設(shè)置有除泥裝置，用于除去除氮單元底部的沉積污泥。
8.一種低碳氮比廢水的處理方法，其特征在于，所述處理方法使用權(quán)利要求1-7之一所述的低碳氮比廢水的處理系統(tǒng)，具體包括如下步驟：(1)啟動(dòng)除氮單元；(2)除氮單元啟動(dòng)后，向所述剛性管路中通入沖洗水，并開啟噴水孔對第二填料的污泥進(jìn)行沖洗，沖洗完畢關(guān)閉剛性管路的水流和噴水孔；(3)向脫碳單元通入廢水，并接通脫碳單元、除氮單元和氧化單元的進(jìn)出水，對廢水進(jìn)行脫碳、除氮和氧化處理；所述氧化單元的出水回流至脫碳單元；(4)處理系統(tǒng)運(yùn)行至使用周期后，關(guān)閉除氮單元的進(jìn)水，向剛性管路通入沖洗水，開啟噴水孔對第二填料進(jìn)行沖洗，沖洗完畢關(guān)閉剛性管路的水流和噴水孔；同時(shí)，關(guān)閉氧化單元的進(jìn)水，對第三填料也進(jìn)行反沖洗；關(guān)閉脫碳單元，對第一填料也進(jìn)行反沖洗；(5)關(guān)閉剛性管路的進(jìn)水，關(guān)閉噴水孔，打開除氮單元的進(jìn)水；關(guān)閉氧化單元的反沖洗，打開氧化單元的進(jìn)水；關(guān)閉脫碳單元的反沖洗，打開脫碳單元的進(jìn)水。
9.如權(quán)利要求8所述的處理方法，其特征在于，步驟(1)所述啟動(dòng)除氮單元包括：(1a)短程硝化污泥的接種與馴化：首先，將未馴化硝化污泥至于除氮單元中，維持水中的DO在0.2mg/L以下，采用自來水和配水批式操作方式運(yùn)行，當(dāng)亞硝化率(NAR)大于90％以后運(yùn)行5-9個(gè)周期，再以廢水處理沉淀池的出水作為原水，連續(xù)運(yùn)行1-4個(gè)周期，獲得第一短程硝化污泥；然后，將未馴化硝化污泥與所述第一短程硝化污泥按照質(zhì)量比(0.9-1.1):(0.9-1.1)的比例混合，至于除氮單元中，維持水中的DO在0.2mg/L以下，采用自來水和配水批式操作方式運(yùn)行，當(dāng)亞硝化率(NAR)大于90％以后運(yùn)行5-9個(gè)周期，再以廢水處理沉淀池的出水作為原水，連續(xù)運(yùn)行1-4個(gè)周期，獲得第二短程硝化污泥；優(yōu)選地，所述批式操作方式為進(jìn)水20-40min，曝氣160-200min，非曝氣10-20min，排水20-40min，閑置5-10min；(1b)CANON污泥的配制：將步驟(1a)獲得的第二短程硝化污泥與ANAMMOX污泥按照1:(1-3)的質(zhì)量比混合后培養(yǎng)，直至污泥濃度為2298-3957mg/L，獲得CANON污泥；優(yōu)選地，所述第二短程硝化污泥VSS/SS約為1-3，呈黃褐色絮體狀；優(yōu)選地，所述ANAMMOX污泥VSS/SS約為0.30-0.50，呈紅色顆粒狀；(1c)CANON工藝啟動(dòng)：向除氮單元中按換水比為70-90％通入模擬廢水，并以進(jìn)水0.2-1.5h，曝氣2-4h，非曝氣0.5-1h，排水0.2-0.9h的條件操作運(yùn)行，同時(shí)控制pH為7.1-8.2，DO控制在0.2mg/L以下，反應(yīng)溫度控制為25-31℃，控制進(jìn)水NH4+-N在200-400mg/L，堿度在600-1000mg/L，曝氣量為0.5-2.6m3/h，曝氣時(shí)間與非曝氣的時(shí)間比為(1-3):1，維持進(jìn)出水，直至總氮的去除率達(dá)到85％以上。
10.如權(quán)利要求8或9所述的處理方法，其特征在于，所述沖洗水為脈沖式供水；優(yōu)選地，所述脈沖式供水的流速為3-15L/(m2•s)，脈沖式供水的時(shí)間為30-120s。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請的目的之一是提供一種低碳氮比廢水的處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括順次連接的脫碳單元、除氮單元和氧化單元；
所述脫碳單元內(nèi)部填充有第一填料，所述第一填料為負(fù)載有反硝化菌的污泥；
所述除氮單元內(nèi)部填充有第二填料，所述第二填料負(fù)載有CANON菌的污泥；
所述氧化單元內(nèi)部填充有第三填料，所述第三填料負(fù)載有好氧菌的污泥；
所述氧化單元的出水部分回流至所述脫碳單元，且回流比為100-300％。
本申請通過設(shè)計(jì)順次連接的脫碳單元、除氮單元和氧化單元，并將氧化單元的出水以100-300％的回流比回流至脫碳單元參與反硝化反應(yīng)，從而保證出水中的氮能達(dá)標(biāo)排放，回流中的氮也能提高碳的去除效率。
優(yōu)選地，所述第二填料包括填料本體和負(fù)載在所述填料本體上的含有CANON菌的污泥；所述填料本體包括用于通入沖洗水的剛性管路，以及串在所述剛性管路上的若干碳化硅多孔填料，所述剛性管路上設(shè)置有若干噴水孔，用于向外部噴射沖洗水；且所述剛性管路的噴水孔和所述碳化硅多孔填料被設(shè)計(jì)為噴射水能夠?qū)λ鎏蓟瓒嗫滋盍线M(jìn)行沖洗。
所述碳化硅多孔填料的外形不做具體限定，可以是球形、方形或其它形狀的碳化硅填料。所述碳化硅多孔填料可以通過將碳化硅粉末、造孔劑和粘結(jié)劑混合成漿料，通過擠出成型工藝制備成任何被設(shè)計(jì)的形狀。碳化硅多孔填料因?yàn)閮?nèi)部孔洞是通過造孔劑形成的，內(nèi)部孔道為非規(guī)則孔道，在噴水孔噴射沖洗水時(shí)，內(nèi)部孔道的污泥可以被沖至松動(dòng)或掉落，但仍然會(huì)有部分污泥因?yàn)榭椎赖姆且?guī)則性而保留在碳化硅多孔填料內(nèi)部，以幫助CANON菌的再次生長繁殖。
優(yōu)選地，所述碳化硅多孔填料的孔徑90％以上分布在0.4-0.8μm之間，孔隙率為40-43％。碳化硅合適的孔徑分布和孔隙率與剛性管路的噴水孔配合，能夠獲得合適的污泥沖洗效果，不會(huì)因?yàn)闆_洗過于干凈，影響污泥生長進(jìn)而影響處理效率和處理效果，也不會(huì)因?yàn)闆_洗力度過小，使得碳化硅多孔填料的空隙得不到有效清洗，進(jìn)而無法將反應(yīng)完的污泥替換為活化污泥，影響污泥生長，進(jìn)而影響處理效率和處理效果。
示例性地，所述碳化硅多孔填料通過如下方法制備得到：
(1)將碳化硅、造孔劑、粘結(jié)劑和燒結(jié)助劑按照質(zhì)量比5.7-6.5:1.5-2:1-1.5:0.5-1混合，攪拌成漿料，并進(jìn)行噴霧干燥獲得噴霧顆粒；
(2)將噴霧顆粒與塑化劑混合，混煉后得到泥料，然后擠出成球形，并在中間開通孔形成中空通道，獲得碳化硅多孔填料的坯料；
(3)將所述碳化硅多孔填料的坯料在1400-1600℃下燒結(jié)1.5-3h，然后升溫至2100-2130℃下燒結(jié)5-7h，形成能夠穿入剛性管路的球形，即為碳化硅多孔填料。
所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇、聚乙二醇和水的混合物(質(zhì)量比1.5-2:1.5-2:1)，所述造孔劑為三氧化二鐵，所述燒結(jié)助劑為碳化硼。
每100重量份噴霧顆粒按比例與塑化劑混合，所述塑化劑由6-7重量份的羥乙基纖維素、3.3-3.8重量份的甘油、1.5-2.5重量份的聚乙二醇、2.5-3.3重量份的聚乙烯醇、4-4.8重量份的油酸和18-19重量份的水組成。
所述噴霧顆粒的含水量為2-4wt％。噴霧顆粒的2-4wt％的含水量能夠與造孔劑配合，獲得合適的孔道；與塑化劑配合，獲得合適硬度的泥料，提高坯料的成型率。
所述碳化硅多孔填料的外徑為10-12cm；所述中空通道直徑為2-3cm，剛性管路外徑較中空通道直徑小0.5-0.8cm。
坯料在1400-1600℃下燒結(jié)
1.5-3h，然后升溫至2100-2130℃下燒結(jié)5-7h的程序能夠?qū)⒖讖娇刂圃诤线m的范圍，并提高孔徑的均勻性，進(jìn)而在沖洗水沖洗時(shí)能夠更合適的將污泥沖洗掉。
優(yōu)選地，所述剛性管路外部還設(shè)置一能夠沿所述剛性管路長度方向滑動(dòng)的遮擋板，所述遮擋板被設(shè)置為具有2個(gè)位置，第一位置遮擋板遮蔽所述剛性管路的開孔，第二位置遮擋板暴露所述剛性管路的噴水孔。
遮擋板的作用是防止污泥堵塞噴水孔，影響沖洗水的沖洗效果。
優(yōu)選地，所述剛性管路的兩端被固定在所述除氮單元填料區(qū)的器壁上，且所述剛性管路被陣列式布置在所述除氮單元的填料區(qū)。
優(yōu)選地，所述剛性管路連接脈沖式供水裝置。脈沖式供水使得沖洗效率更高。
優(yōu)選地，所述噴水孔以開孔群組的形式在所述剛性管路上分布，每一個(gè)開孔群組內(nèi)的通孔沿所述剛性管路的管壁360°布局，且沿所述剛性管路的長度方向至少有3圈所述通孔。
優(yōu)選地，所述開孔群組內(nèi)沿所述剛性管路的長度方向最遠(yuǎn)距離的通孔的距離小于等于所述碳化硅多孔填料；且所述碳化硅多孔填料在所述剛性管路上被限位在所述開孔群組所在的位置。這一設(shè)置在沖洗水的沖洗過程中，能夠使所述碳化硅多孔填料以合適的程度進(jìn)行沖洗，即能將部分污泥進(jìn)行沖洗或打散，又能在碳化硅多孔填料上保留一部分污泥，以后續(xù)進(jìn)行脫氮反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述除氮單元的容器底部設(shè)置有除泥裝置，用于除去除氮單元底部的沉積污泥。
本申請目的之二是提供一種低碳氮比廢水的處理方法，所述處理方法使用目的之一所述的低碳氮比廢水的處理系統(tǒng)，具體包括如下步驟：
(1)啟動(dòng)除氮單元；
(2)除氮單元啟動(dòng)后，向所述剛性管路中通入沖洗水，并開啟噴水孔對第二填料的污泥進(jìn)行沖洗，沖洗完畢關(guān)閉剛性管路的水流和噴水孔；
(3)向脫碳單元通入廢水，并接通脫碳單元、除氮單元和氧化單元的進(jìn)出水，對廢水進(jìn)行脫碳、除氮和氧化處理；所述氧化單元的出水回流至脫碳單元；
(4)處理系統(tǒng)運(yùn)行至使用周期后，關(guān)閉除氮單元的進(jìn)水，向剛性管路通入沖洗水，開啟噴水孔對第二填料進(jìn)行沖洗，沖洗完畢關(guān)閉剛性管路的水流和噴水孔；同時(shí)，關(guān)閉氧化單元的進(jìn)水，對第三填料也進(jìn)行反沖洗；關(guān)閉脫碳單元，對第一填料也進(jìn)行反沖洗；
(5)關(guān)閉剛性管路的進(jìn)水，關(guān)閉噴水孔，打開除氮單元的進(jìn)水；關(guān)閉氧化單元的反沖洗，打開氧化單元的進(jìn)水；關(guān)閉脫碳單元的反沖洗，打開脫碳單元的進(jìn)水。
本申請?zhí)峁┑牡吞嫉葟U水的處理方法中，氧化單元的出水回流至脫碳單元，能夠保證出水的氮能達(dá)標(biāo)，并且能夠進(jìn)一步降低除氮單元進(jìn)水的碳含量。此外，除氮單元的啟動(dòng)時(shí)間一般較長，CANON菌污泥沉積緩慢，導(dǎo)致污泥沉積較為頑固，并堵塞填料的空隙，影響處理效率，因此需要在除氮單元啟動(dòng)后就進(jìn)行一次對填料的沖洗，以將污泥進(jìn)行部分去除，并同時(shí)將沉積的污泥進(jìn)行打散，以方便除氮單元在運(yùn)行過程中進(jìn)行有效的氮元素的去除。
優(yōu)選地，步驟(1)所述啟動(dòng)除氮單元包括：
(1a)短程硝化污泥的接種與馴化：
首先，將未馴化硝化污泥至于除氮單元中，維持水中的DO在0.2mg/L以下，采用自來水和配水批式操作方式運(yùn)行，當(dāng)亞硝化率(NAR)大于90％以后運(yùn)行5-9個(gè)周期，再以廢水處理沉淀池的出水作為原水，連續(xù)運(yùn)行1-4個(gè)周期，獲得第一短程硝化污泥；
然后，將未馴化硝化污泥與所述第一短程硝化污泥按照質(zhì)量比(0.9-1.1):(0.9-1.1)的比例混合，至于除氮單元中，維持水中的DO在0.2mg/L以下，采用自來水和配水批式操作方式運(yùn)行，當(dāng)亞硝化率(NAR)大于90％以后運(yùn)行5-9個(gè)周期，再以廢水處理沉淀池的出水作為原水，連續(xù)運(yùn)行1-4個(gè)周期，獲得第二短程硝化污泥；
優(yōu)選地，所述批式操作方式為進(jìn)水20-40min，曝氣160-200min，沉淀10-20min，排水20-40min，閑置5-10min；
(1b)CANON污泥的配制：
將步驟(1a)獲得的第二短程硝化污泥與ANAMMOX污泥按照1:(1-3)的質(zhì)量比混合后培養(yǎng)，直至污泥濃度為2298-3957mg/L，獲得CANON污泥；
優(yōu)選地，所述第二短程硝化污泥VSS/SS約為1-3，呈黃褐色絮體狀；
優(yōu)選地，所述ANAMMOX污泥VSS/SS約為0.30-0.50，呈紅色顆粒狀；
(1c)CANON工藝啟動(dòng)：
向除氮單元中按換水比為70-90％通入模擬廢水，并以進(jìn)水0.2-1.5h，曝氣2-4h，非曝氣0.5-1h，排水0.2-0.9h的條件操作運(yùn)行，同時(shí)控制pH為7.1-8.2，DO控制在0.2mg/L以下，反應(yīng)溫度控制為25-31℃，控制進(jìn)水NH4+-N在200-400mg/L，堿度在600-1000mg/L，曝氣量為0.5-2.6m3/h，曝氣時(shí)間與非曝氣的時(shí)間比為(1-3):1，維持進(jìn)出水，直至總氮的去除率達(dá)到85％以上。
上述除氮單元的啟動(dòng)過程，能夠在除氮單元培養(yǎng)出比例合適的短程硝化菌和ANAMMOX菌，同時(shí)使碳源等污泥生長所需的物質(zhì)處于合適比例，能夠高效的處理除碳單元的出水。
優(yōu)選地，所述沖洗水為脈沖式供水。
優(yōu)選地，所述脈沖式供水的流速為3-15L/(m2•s)，脈沖式供水的時(shí)間為30-120s。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有如下有益效果：
(1)本申請通過設(shè)計(jì)順次連接的脫碳單元、除氮單元和氧化單元，并將氧化單元的出水以100-300％的回流比回流至脫碳單元參與反硝化反應(yīng)，從而保證出水中的氮能達(dá)標(biāo)排放，回流中的氮也能提高碳的去除效率。
(2)本申請?zhí)峁┑牡吞嫉葟U水的處理方法中，除氮單元的啟動(dòng)時(shí)間較長，CANON菌污泥沉積緩慢，導(dǎo)致污泥沉積較為頑固，并堵塞填料的空隙，影響處理效率，因此需要在除氮單元啟動(dòng)后就進(jìn)行一次對填料的沖洗，以將污泥進(jìn)行部分去除，并同時(shí)將沉積的污泥進(jìn)行打散，以方便除氮單元在運(yùn)行過程中進(jìn)行有效的氮元素的去除。
（發(fā)明人：劉智慧;張傳兵;徐亞慧;王慧芳;郭麗娟;劉寧宇;高維超;周東博;陸兆華;成鋒;任曉敏;樊軍亮）
