公布日：2022.04.22
申請(qǐng)日：2022.01.11
分類號(hào)：C02F3/02(2006.01)I;C02F3/04(2006.01)I;C02F3/10(2006.01)I;C02F3/12(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
一種超低能耗處理農(nóng)村污水的裝置與方法，屬于分散廢水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域。裝置設(shè)有原水水箱、短程硝化‑生物滴濾池、中間水箱、厭氧氨氧化‑升流式活性污泥床和在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。短程硝化生物滴濾池以75％的填充比，通過(guò)投加比表面積為500m2/m3的生物填料富集氨氧化細(xì)菌。短程硝化生物滴濾池內(nèi)，在自然通風(fēng)供氧條件下實(shí)現(xiàn)原水中氨氮到亞硝態(tài)氮的氧化過(guò)程。短程硝化‑生物滴濾池出水與另一部分農(nóng)村污水原水按1.32:1的體積比在中間水箱混合，原水中的氨氮和生物滴濾池內(nèi)短程硝化生成的亞硝態(tài)氮通過(guò)厭氧氨氧化過(guò)程同時(shí)得到去除。本發(fā)明適用于農(nóng)村污水的處理，在無(wú)外加碳源和無(wú)機(jī)械曝氣條件下實(shí)現(xiàn)了分散農(nóng)村廢水的深度處理。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種超低能耗處理農(nóng)村污水的方法，其特征在于，該方法所用裝置包括原水水箱（1）、短程硝化-生物滴濾池（2）、中間水箱（3）、厭氧氨氧化-升流式污泥床（4）和在線監(jiān)測(cè)設(shè)備（5）；所述原水水箱（1）設(shè)有第一出水口（1.1）、第二出水口（1.2）；所述短程硝化-生物滴濾池（2）設(shè)有第一進(jìn)水蠕動(dòng)泵（2.1）、滴灌噴頭（2.2）、第一進(jìn)水口（2.3）、生物填料（2.4）、承托層（2.5）、自然通風(fēng)進(jìn)氣口（2.6）、第三出水口（2.7）；所述中間水箱（3）設(shè)有第二進(jìn)水蠕動(dòng)泵（3.1）、第二進(jìn)水口（3.2）、第四出水口（3.3）；所述厭氧氨氧化-升流式污泥床（4）設(shè)有第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵（4.1）、第三進(jìn)水口（4.2）、三相分離器（4.3）、集氣袋（4.4）、第一回流口（4.5）、第一在線監(jiān)測(cè)裝置（4.6）、第一回流蠕動(dòng)泵（4.7）、第二回流口（4.8）和第五出水口（4.9）；原水水箱（1）的第一出水口通過(guò)第一進(jìn)水蠕動(dòng)泵（2.1）與短程硝化-生物滴濾池（2）滴灌噴頭（2.2）相連接，滴灌噴頭滴灌的原水通過(guò)第一進(jìn)水口（2.3）進(jìn)入短程硝化-生物滴濾池（2），空氣經(jīng)過(guò)自然通風(fēng)進(jìn)氣口（2.6）進(jìn)入短程硝化-生物滴濾池內(nèi)，被生物填料（2.4）表面微生物獲取利用；短程硝化-生物滴濾池第三出水口（2.7）與中間水箱（3）第二進(jìn)水口（3.2）相連接，同時(shí)原水水箱（1）第二出水口（1.2）通過(guò)第二進(jìn)水蠕動(dòng)泵（3.1）與中間水箱（3）第二進(jìn)水口（3.2）相連接；中間水箱第四出水口（3.3）通過(guò)第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵（4.1）與厭氧氨氧化-升流式污泥床（4）第三進(jìn)水口（4.2）相連接；厭氧氨氧化-升流式污泥床（4）第一回流口（4.5）通過(guò)第一回流蠕動(dòng)泵（4.7）與第二回流口（4.8）相連接；滴灌噴頭和第一進(jìn)水口設(shè)置在短程硝化-生物滴濾池（2）的頂部；第三出水口設(shè)置在短程硝化-生物滴濾池（2）的底部；短程硝化-生物滴濾池垂直方向上設(shè)置多層填料；相鄰填料層之間留有間距，自然通風(fēng)進(jìn)氣口設(shè)置在相鄰填料之間的間距處；厭氧氨氧化-升流式污泥床（4）的第一回流口設(shè)置在頂部第二回流口設(shè)置在底部；具體包括以下過(guò)程：1）通過(guò)投加比表面積為500m2/m3的生物填料，實(shí)現(xiàn)短程硝化生物滴濾池75%的填充比，富集氨氧化細(xì)菌；原水水箱中的農(nóng)村廢水首先泵入短程硝化-生物滴濾池，污水經(jīng)過(guò)滴灌噴頭被分散成直徑20-140μm細(xì)小水滴，打開(kāi)自然通風(fēng)進(jìn)氣口，細(xì)小水滴在下落過(guò)程完成自然富氧過(guò)程，填料表面微生物間接獲取空氣中的氧分，實(shí)現(xiàn)原水中氨氮的氧化過(guò)程；2）監(jiān)測(cè)短程硝化-生物滴濾池的出水水質(zhì)，通過(guò)調(diào)整進(jìn)氣口大小和進(jìn)水流速控制混合液的溶解氧濃度＜0.3mg/L和水力停留時(shí)間為15-24h，一方面確保氨氮被完全氧化為亞硝態(tài)氮，另一方面避免亞硝態(tài)氮進(jìn)一步被氧化為硝態(tài)氮；3）打開(kāi)第二進(jìn)水蠕動(dòng)泵，短程硝化-生物滴濾池出水與另一部分污水原水按體積比為1.32：1比例在中間水箱中混合，為后續(xù)厭氧氨氧化生物過(guò)程創(chuàng)造適宜的反應(yīng)底物基質(zhì)；打開(kāi)第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵將亞硝態(tài)氮與氨氮質(zhì)量濃度比例為1.32的混合廢水泵入?yún)捬醢毖趸?升流式污泥床，控制第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵的流速為0.12L/h；同時(shí)厭氧氨氧化-升流式污泥床（4）內(nèi)廢水由第一回流口通過(guò)第一回流蠕動(dòng)泵泵入第二回流口，第一回流蠕動(dòng)泵流速控制在0.36L/h。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種超低能耗處理農(nóng)村污水的裝置與方法，屬于分散廢水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域。裝置設(shè)有原水水箱、短程硝化-生物滴濾池、中間水箱、厭氧氨氧化-升流式活性污泥床和在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。短程硝化生物滴濾池以75％的填充比，通過(guò)投加比表面積為500m2/m3的生物填料富集氨氧化細(xì)菌。短程硝化生物滴濾池內(nèi)，在自然通風(fēng)供氧條件下實(shí)現(xiàn)原水中氨氮到亞硝態(tài)氮的氧化過(guò)程。短程硝化-生物滴濾池出水與另一部分農(nóng)村污水原水按1.32:1的體積比在中間水箱混合，原水中的氨氮和生物滴濾池內(nèi)短程硝化生成的亞硝態(tài)氮通過(guò)厭氧氨氧化過(guò)程同時(shí)得到去除。本發(fā)明適用于農(nóng)村污水的處理，在無(wú)外加碳源和無(wú)機(jī)械曝氣條件下實(shí)現(xiàn)了分散農(nóng)村廢水的深度處理。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
一種超低能耗處理農(nóng)村污水的裝置，其特征在于，包括原水水箱(1)、短程硝化-生物滴濾池(2)、中間水箱(3)、厭氧氨氧化-升流式活性污泥床(4)和在線監(jiān)測(cè)設(shè)備(5)；
所述原水水箱(1)設(shè)有第一出水口(1.1)、第二出水口(1.2)；所述短程硝化-生物滴濾池(2)設(shè)有第一進(jìn)水蠕動(dòng)泵(2.1)、滴灌噴頭(2.2)、第一進(jìn)水口(2.3)、生物填料(2.4)、承托層(2.5)、自然通風(fēng)進(jìn)氣口(2.6)、第三出水口(2.7)；所述中間水箱(3)設(shè)有第二進(jìn)水蠕動(dòng)泵(3.1)、第二進(jìn)水口(3.2)、第四出水口(3.3)；所述厭氧氨氧化-升流式污泥床(4)設(shè)有第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵(4.1)、第三進(jìn)水口(4.2)、三相分離器(4.3)、集氣袋(4.4)、第一回流口(4.5)、第一在線監(jiān)測(cè)裝置(4.6)、第一回流蠕動(dòng)泵(4.7)、第二回流口(4.8)和第五出水口(4.9)。
原水水箱(1)通過(guò)第一進(jìn)水蠕動(dòng)泵(2.1)與短程硝化-生物滴濾池(2)滴灌噴頭(2.2)相連接，滴灌噴頭滴灌的原水通過(guò)第一進(jìn)水口(2.3)進(jìn)入短程硝化-生物滴濾池(2)，空氣經(jīng)過(guò)自然通風(fēng)進(jìn)氣口(2.6)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，被生物填料(2.4)表面微生物獲取利用；短程硝化-生物滴濾池第三出水口(2.7)與中間水箱(3)第二進(jìn)水口(3.2)相連接，同時(shí)原水水箱(1)第二出水口(1.2)通過(guò)第二進(jìn)水蠕動(dòng)泵(3.1)與中間水箱(3)第二進(jìn)水口(3.2)相連接；中間水箱第四出水口(3.3)通過(guò)第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵(4.1)與厭氧氨氧化-升流式污泥床(4)第三進(jìn)水口(4.2)相連接。厭氧氨氧化-升流式污泥床(4)第一回流口(4.5)通過(guò)第一回流蠕動(dòng)泵(4.7)與第二回流口(4.8)相連接。
利用所述裝置進(jìn)行超低能耗處理農(nóng)村污水，包括以下過(guò)程：
1)原水水箱中的農(nóng)村廢水首先泵入短程硝化-生物滴濾池，污水經(jīng)過(guò)滴灌噴頭被分散成直徑20-140μm細(xì)小水滴，打開(kāi)自然通風(fēng)進(jìn)氣口，細(xì)小水滴在下落過(guò)程完成自然富氧過(guò)程，填料表面微生物間接獲取空氣中的氧分，實(shí)現(xiàn)原水中氨氮的氧化過(guò)程；
2)監(jiān)測(cè)短程硝化-生物滴濾池的出水水質(zhì)，通過(guò)調(diào)整進(jìn)氣口大小和進(jìn)水流速(28.8-45.2L/d)，進(jìn)而控制混合液的溶解氧濃度(＜0.3mg/L)和水力停留時(shí)間(15-24h)，一方面確保氨氮被完全氧化為亞硝態(tài)氮，另一方面避免亞硝態(tài)氮進(jìn)一步被氧化為硝態(tài)氮；
3)打開(kāi)第二進(jìn)水蠕動(dòng)泵，短程硝化-生物滴濾池出水與另一部分污水原水按體積比為1.32：1比例在中間水箱中混合，為后續(xù)厭氧氨氧化生物過(guò)程創(chuàng)造適宜的反應(yīng)底物基質(zhì)。打開(kāi)第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵將質(zhì)量濃度比例為1.32(亞硝態(tài)氮):1(氨氮)的混合廢水泵入?yún)捬醢毖趸?升流式污泥床，控制第三進(jìn)水蠕動(dòng)泵的流速為0.12L/h。同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)廢水由第一回流口通過(guò)第一回流蠕動(dòng)泵泵入第二回流口，一方面消除短流的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面確保功能微生物與底物基質(zhì)完全混合，第一回流蠕動(dòng)泵流速控制在0.36L/h。
超低能耗處理農(nóng)村污水的裝置與方法，屬于分散廢水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域。短程硝化生物滴濾池以75％的填充比，通過(guò)投加比表面積為500m2/m3的生物填料富集氨氧化細(xì)菌。短程硝化生物滴濾池內(nèi)，污水經(jīng)過(guò)滴灌噴頭被分散成直徑20-140μm細(xì)小水滴，打開(kāi)自然通風(fēng)進(jìn)氣口，細(xì)小水滴在下落過(guò)程完成自然富氧過(guò)程，填料表面微生物間接獲取空氣中的氧分，實(shí)現(xiàn)原水中氨氮的氧化過(guò)程。短程硝化-生物滴濾池出水與另一部分農(nóng)村污水原水按1.32:1的體積比在中間水箱混合，原水中的氨氮和生物滴濾池內(nèi)短程硝化生成的亞硝態(tài)氮通過(guò)厭氧氨氧化過(guò)程同時(shí)得到去除。本發(fā)明適用于農(nóng)村污水的處理，在無(wú)外加碳源和無(wú)機(jī)械曝氣條件下實(shí)現(xiàn)了分散農(nóng)村廢水的深度處理。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)短程硝化生物滴濾池內(nèi)，通過(guò)滴灌噴頭形成的細(xì)小水滴在下落過(guò)程完成自然富氧過(guò)程，填料表面微生物從而間接獲取空氣中的氧分，實(shí)現(xiàn)污水中氨氮的氧化過(guò)程。通過(guò)調(diào)整進(jìn)水流速控制水力停留時(shí)間，確保氨氮的氧化停留在亞硝態(tài)氮階段，實(shí)現(xiàn)零曝氣和零機(jī)械攪拌條件下的短程硝化過(guò)程。
2)厭氧氨氧化-升流式污泥床內(nèi)，厭氧氨氧化過(guò)程以短程硝化生成的亞硝態(tài)氮為電子受體，氧化剩余農(nóng)村廢水中的氨氮，最終生成氮?dú)馔瓿晌廴疚锏拇x。作為化能自養(yǎng)過(guò)程，厭氧氨氧化可以在無(wú)外碳源投加的條件下同時(shí)去除氨氮和亞硝態(tài)氮兩種含氮污染物。
3)與傳統(tǒng)硝化-反硝化生物過(guò)程相比(NH4+→NO3-→N2)，短程硝化生物滴濾池-厭氧氨氧化升流式污泥床的組合工藝在零曝氣+零碳源投加的超低能耗條件下，實(shí)現(xiàn)了分散農(nóng)村污水的深度處理。
（發(fā)明人：張方齋;趙鋰;劉永旺;盧興超;趙德天）
