一種廢水同步硝化反硝化脫氮方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種廢水同步硝化反硝化脫氮方法及裝 置。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，化工、印染、醫(yī)藥等行業(yè)排放的廢水量越來越大，且水質(zhì)越 來越復雜。特別是國內(nèi)一些較大的發(fā)酵類制藥企業(yè)，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水中包含發(fā)酵殘余的 培養(yǎng)基、絲菌體和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的各種復雜的代謝產(chǎn)物，如碳水化合物、蛋白質(zhì)、有機酸； 還有提取過程中產(chǎn)生的有機溶媒、酸堿、硫酸鹽和少量抗生素等。由于含有生物發(fā)酵代謝產(chǎn) 生的生物難降解有機物質(zhì)，以及少量對微生物具有毒害和抑制作用的抗生素，色度高，成分 復雜，水質(zhì)水量變化大，是一種難處理的高濃度有機廢水。該類廢水采用一般的物化預處理 與生化結合或者僅有的生化處理極難達到處理效果，迫切需要開發(fā)經(jīng)濟有效的金霉素廢水 處理技術。
[0003] 生物脫氮是一種較為成熟可靠的方法，負責脫氮的微生物主要是硝化菌和反硝化 菌。在實際工程應用中，兩種菌體的生長環(huán)境完全不同，因此一般都將硝化和反硝化過程分 開，例如，目前大多數(shù)項目采用缺氧-好氧(A/ο)工藝存在脫氮效果不好、污水處理裝備占地 面積大，投資運行成本高等缺點。
[0004] 近幾年，國內(nèi)外逐漸有研究者將硝化菌和反硝化菌置于同一個反應器內(nèi)混合培 養(yǎng)，同步進行硝化反硝化反應，不僅能克服傳統(tǒng)工藝的不足，提高脫氮效率，還能大大節(jié)省 成本，因此同步硝化反硝化脫氮過程開始成為污水治理領域的熱點。但是該過程結果不盡 人意，實際工程應用尚待驗證。國內(nèi)進行了一些相關的研究工作，專利CN102050521B公開了 一種同步硝化反硝化處理含氨污水的方法，首先培養(yǎng)脫氮顆粒污泥，然后以該脫氮顆粒污 泥采用同步硝化反硝化過程處理含氨污水。這種方法對有機污染物的去除率較高，但是該 方法需要首先馴化、培養(yǎng)硝化顆粒污泥，分離篩選好氧反硝化菌，再將二者混合制備脫氮顆 粒污泥，前期實際操作過程較為復雜，在實際工程應用中存在放大難題。專利CN104609565A 公開了一種含氨廢水的同步硝化反硝化處理方法，該方法中需設置分離膜進行硝化、反硝 化分區(qū)反應，能保證硝化、反硝化反應的各自有效發(fā)生，但是經(jīng)過長時間運行，分離膜易被 懸浮物堵塞，影響效果。
[0005] 盡管目前同步硝化反硝化脫氮技術有了較大的突破，但依然存在去除率低，運行 不穩(wěn)定等缺點，且該技術針對尚濃度的醫(yī)藥廢水脫氣尚未有相關案例報道，并且大多現(xiàn)有 的工藝都單單針對氨氮去除有效，總氮去除依然不理想，嚴重限制了該工藝的實際應用。因 此，采取簡單有效的措施保證硝化和反硝化同步高效且長期穩(wěn)定地進行，對該工藝的工程 應用十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種硝化反硝化同步進行的廢水處 理裝置和方法。
[0007] 具體來說，本發(fā)明采用了以下技術方案： 一種廢水同步硝化反硝化脫氮裝置，包括生物反應器，其特征在于，在生物反應器內(nèi)的 反應池空間中設置隔板，隔板上端作為溢流口，隔板底端連通，隔板兩側的反應池空間分別 形成上升通道和下降通道，從而在生物反應器內(nèi)形成循環(huán)通道，其中在上升通道底部設置 曝氣系統(tǒng)，廢水進水口設置在上升通道底部，進入的廢水經(jīng)曝氣與下降通道過來的水分混 合，從而進行高效硝化反應，上升通道的廢水經(jīng)過溢流口一部分沿著下降通道下降，一部分 經(jīng)設置在反應池下降通道頂部的出水口流出；下降通道中設置玄武巖纖維填料，該填料全 部浸沒在廢水中。玄武巖纖維填料由纖維束構成，該纖維束是由一定直徑的玄武巖纖維單 絲構成，廢水中的大量微生物易粘附在玄武巖纖維上生長繁殖，使硝化細菌和反硝化細菌 在玄武巖纖維上得以富集，下降通道的廢水到達反應池底部，通過隔板底部與上升通道底 部的進水充分混合上升以此進行高速循環(huán)處理。
[0008] 在上述裝置中，所述玄武巖纖維填料采用纖維束垂直懸掛的方式，或者采用纖維 束環(huán)繞固定芯材布置的方式構成。
[0009] 優(yōu)選地，所述玄武巖纖維填料是固定在隔板上的下降通道一側。
[0010] 本發(fā)明還公開了一種廢水同步硝化反硝化脫氮方法，其特征在于，所述方法包括 將廢水輸送入生物反應器的反應池中，其中所述反應池的空間中設置隔板，隔板上端作為 溢流口，隔板底端連通，隔板兩側的反應池空間分別形成上升通道和下降通道，從而在生物 反應器內(nèi)形成循環(huán)通道;在上升通道底部設置曝氣系統(tǒng)，廢水進水口設置在上升通道底部， 通過進水口進入的廢水經(jīng)過曝氣與下降通道過來水充分混合從而進行高效硝化反應，反應 池的出水口設置在下降通道頂部，上升通道的廢水經(jīng)過溢流口 一部分沿著下降通道下降， 一部分經(jīng)設置在反應池下降通道頂部的出水口流出；在下降通道中懸掛了玄武巖纖維填 料，該填料全部浸沒在廢水中。玄武巖纖維填料由纖維束構成，該纖維束是由一定直徑的玄 武巖纖維單絲構成，廢水中的大量微生物易粘附在玄武巖纖維上生長繁殖，使硝化細菌和 反硝化細菌在玄武巖纖維上得以富集，下降的廢水經(jīng)過富集有硝化細菌和反硝化菌的玄武 巖纖維，同時進行硝化和反硝化反應;廢水在經(jīng)過同步硝化反硝化處理后到達反應池底部， 與上升通道底部的進水充分混合上升，以此進行高速循環(huán)處理。
[0011] 在以上裝置和方法中，優(yōu)選地，玄武巖纖維填料單絲直徑為10~20μπι。
[0012] 優(yōu)選地，在曝氣過程中，通過曝氣系統(tǒng)控制使得反應器曝氣區(qū)的溶解氧濃度為1.0 ~5·0mg/L〇
[0013] 在另一優(yōu)選方案中，控制反應器的反應溫度為20~35°C，pH值為6~9。
[0014]另一方面，控制反應器內(nèi)游離的污泥濃度為2.0~6.Og/L，其中通過設置沉淀池污 泥回流的方式保證反應器內(nèi)污泥濃度的穩(wěn)定，控制污泥回流比范圍為50%~100%。
[0015]作為一個優(yōu)選實施方案，待處理廢水的氨氮濃度為280~470mg/L，總氮濃度為400~ 650mg/L，C0D 濃度為 2000~3000mg/L。
[0016] 還優(yōu)選，按照碳氮質(zhì)量比為4:1~10:1補加所需有機碳源，有機碳源是甲醇、乙醇、 乙酸鈉、葡萄糖、面粉等中的一種。
[0017] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下突出特點： 1、反應器中設置玄武巖纖維，活性污泥易粘附在玄武巖纖維上，纖維上的污泥長期聚 集，反應器中設置了曝氣裝置使得污泥表面呈好氧狀態(tài)，聚集大量的硝化菌，污泥內(nèi)部因供 氧不足呈厭氧或缺氧狀態(tài)，富集反硝化細菌。因此，通過控制合適的溶氧量，反應器內(nèi)同時 進行硝化反應和反硝化反應，即同步硝化反硝化反應。硝化菌利用廢水中的氨氮進行硝化 反應，產(chǎn)生的硝氮或亞硝氮可以進入污泥內(nèi)部作為反硝化菌的營養(yǎng)物質(zhì)，將硝氮或亞硝氮 轉化成氮氣。由于產(chǎn)物抑制作用的削減，有助于提高硝化反應的效果，硝化反硝化互相促 進，實現(xiàn)了總氮的高效脫除。因此，與傳統(tǒng)的脫氮工藝相比，硝化反應與反硝化作用可于同 一個反應器中進行，降低了分設硝化池和反硝化池的復雜程度，縮減了設備的占地面積，節(jié) 約了投資成本。此外，同步硝化反硝化可明顯縮短水力停留時間，提高污水的處理效率，也 大大提高了裝置的運行效率。
[0018] 2、硝化反應發(fā)生時會消耗堿度，所以通常需要添加堿液維持適宜硝化菌生長的環(huán) 境，而當硝化反硝化同步在一個反應器進行時，反硝化反應會產(chǎn)生堿度，彌補部分硝化反應 所需的堿度，減少外加堿液的消耗，節(jié)省運行成本。
[0019] 3、反應器內(nèi)填充的纖維材料呈束狀，與污水的接觸面積大。對于一般的廢水而言， 除了氨氮，還含有其他難以降解的懸浮物質(zhì)，這些利用常規(guī)的生化法難以去除的物質(zhì)可能 隨著廢水的循環(huán)流動被吸附固定在玄武巖纖維上，可一定程度地降低剩余污泥的產(chǎn)生量。
[0020] 4、反應器設置隔板，玄武巖纖維兩端固定，擋板底端連通，上端作為溢流口，污水 進入反應器在曝氣的作用下充分流動混合，從通道上升至溢流口溢出，部分污水沿著通道 下降，即在反應池內(nèi)進行快速循環(huán)流動，活性污泥顆粒粒徑比常規(guī)硝化池內(nèi)得到的活性污 泥粒徑大，反應器內(nèi)污水的黏度不會隨著污泥濃度的升高而過分增大，使溶解氧得到有效 利用。此外，這種高速流動不僅保證了硝化反應的高效率，而且還會引起玄武巖纖維的搖 擺，當玄武巖纖維的微生物負荷過高時，表層部分富集硝化菌的污泥脫落，進入反應器曝氣 區(qū)，硝化細菌數(shù)量增加，從而提升了曝氣區(qū)的硝化反應效率。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明廢水同步硝化反硝化脫氮反應器裝置的結構示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明廢水同步硝化反硝化脫氮反應器中玄武巖纖維束的一種結構。
[0023] 圖3為在玄武巖纖維上硝化反硝化菌膜形成的橫截面示意圖。
[0024] 在圖中：1_生物反應器;2-玄武巖纖維；3-曝氣區(qū)；4-填料區(qū)下降通道;5-曝氣系 統(tǒng);6-進水口； 7-補堿液口； 8-補碳源口； 9-出水口； 10-隔板；11-芯材；12-玄武巖纖維束； 13-玄武巖纖維；14-缺氧區(qū)；15-好氧區(qū)。
【具體實施方式】
[0025] 本發(fā)明提供了一種新型的廢水同步硝化反硝化脫氮方法及裝置，利用玄武巖纖維 填料，在其斷面上由外至內(nèi)形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)，對廢水中氮進行高效去除處理，達到廢水 中總氮指標優(yōu)于發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標準的要求，實現(xiàn)了在同一反應池中進行硝 化反硝化反應，從而克服了現(xiàn)有技術中存在的不足。本發(fā)明的技術特別適用于發(fā)酵類制藥 企業(yè)的廢水處理，尤其是用于金霉素生產(chǎn)過程中的廢水脫氮處理。
[0026] 本發(fā)明的廢水同步硝化反硝化脫氮裝置，包括如下內(nèi)容:在曝氣生物反應器中設 置隔板，兩端固定玄武巖纖維，擋板底端連通，上端作為溢流口，玄武巖纖維全部浸沒在廢 水中，反應池底部設置曝氣系統(tǒng)，廢水以一定的流量連續(xù)進入反應器，曝氣混合進行硝化反 應，部分廢水經(jīng)溢流口沿著通道下降，廢水中大量微生物易粘附在玄武巖纖維上生長，特別 是富集大量的硝化細菌和反硝化細菌，下降的廢水到達裝置底部經(jīng)曝氣混合后又通過上升 通道向上流，經(jīng)過擋板溢流，一部分出水，一部分進入下降通道，如此進行高速循環(huán)處理。
[0027]本發(fā)明中，所用的玄武巖纖維采用垂直懸掛或螺旋環(huán)繞于固定芯材的方式。
[0028]本發(fā)明中，利用曝氣系統(tǒng)控制反應器曝氣區(qū)域溶解氧濃度為1.0~5.Omg/L，優(yōu)選范 圍為2.0~4.0 mg/L。曝氣裝