申请日2015.09.16
公开(公告)日2015.12.02
IPC分类号C02F101/16; C02F9/14
摘要
本发明涉及废水处理技术领域，公开了高浓度氨氮有机废水的处理系统，包括依次相连的进料斗(1)、匀浆池(2)、沼气池(3)、上流式厌氧污泥床反应器(4)、生物接触氧化池(5)、二沉池(11)、微电解反应器(10)、环形曝气生物滤池(6)和臭氧消毒池(7)，沼气池连接有污泥浓缩池(8)。还公开了高浓度氨氮有机废水的处理方法，包括厌氧消化处理、活性污泥法处理、微电解反应、环形曝气生物滤池生化处理、臭氧消毒。本发明工艺简单，反应过程浓度梯度大，不易发生污泥膨胀;抗负荷冲击能力强，处理效果好;通过调整运行周期以及控制各工序时间的长短，同时脱氮、除磷效果明显。
摘要附图
权利要求书
1.高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：包括依次相连的进料斗(1)、 匀浆池(2)、沼气池(3)、上流式厌氧污泥床反应器(4)、生物接触氧化池(5)、 二沉池(11)、微电解反应器(10)、环形曝气生物滤池(6)和臭氧消毒池(7)， 沼气池连接有污泥浓缩池(8);沼气池(3)还连接有沼气净贮供气系统，沼气 净贮供气系统依次包括气水分离器(91)、沼气脱硫装置(92)、第一阻火器(931)、 贮气柜(94)，气水分离器(91)还连接沼气增压装置(95)、第二阻火器(932)、 余热回收装置(96)。
2.根据权利要求1所述的高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：环形 曝气生物滤池(6)包括圆筒形池体(61)，圆筒形池体(61)设有与其同心的圆筒(62) 将圆筒形池体(61)由内到外依次分为第一滤池(63)和第二滤池;第一滤池(63)为 第一厌氧滤池;第二滤池设有隔板(644)，隔板(644)将第二滤池分为缺氧滤池 (641)、第一好氧滤池(642)和第二好氧滤池(643)，第一滤池与进水口(6311)相连， 第一滤池(63)与缺氧滤池(641)相通，缺氧滤池(641)、第一好氧滤池(642)和第二 好氧滤池(643)依次串联，第二好氧滤池(643)设有出口。
3.根据权利要求2所述的高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：第一 滤池(63)顶部敞口，第一滤池(63)自上而下依次设有配水槽(631)、第一填料层(632) 和第一承托层(633)，第一填料层(632)设有厌氧菌，第一滤池(63)底部设有第一 过水孔(634)。
4.根据权利要求2所述的高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：第一 滤池(63)通过第一过水孔(634)与缺氧滤池(641)相通;缺氧滤池(641)顶部设有第 一溢流堰(6411)，缺氧滤池(641)通过第一溢流堰(6411)连接第一好氧滤池(642); 第一好氧滤池(642)设有第二过水孔(6421)，第一好氧滤池(642)通过第二过水孔 (6421)连接第二好氧滤池(643)，第二好氧滤池(643)上侧设有出口槽(6431)。
5.根据权利要求1所述的高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：上流 式厌氧污泥床反应器(4)设有三相分离器。
6.根据权利要求1所述的高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：沼气 池(3)顶部设有回流喷淋系统和出水口，沼气池(3)底部设有搅拌装置和污 泥排放口，污泥排放口连接污泥浓缩池(8)。
7.根据权利要求1所述的高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：沼气 池(3)和上流式厌氧污泥床反应器(4)之间设有调节池(12)。
8.根据权利要求1所述的高浓度氨氮有机废水的处理系统，其特征在于：生物 接触氧化池(5)包括缺氧池和好氧池，缺氧池和好氧池通过管道相连。
9.高浓度氨氮有机废水的处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
A.厌氧消化处理：
高浓度氨氮有机废水通过进料斗(1)进入匀浆池(2)，在匀浆池(2)的 搅拌装置搅拌作用下调配均匀后，通入沼气池(3);
高浓度氨氮有机废水在沼气池(3)内的搅拌装置、回流喷淋系统的作用下， 形成混合状态，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池 (8)，沉渣经过沉淀浓缩后经污泥泵抽走，剩余的高浓度氨氮有机废水接着通 入上流式厌氧污泥床反应器(4);
高浓度氨氮有机废水经过上流式厌氧污泥床反应器(4)中厌氧菌、兼氧菌 和产甲烷菌的共同作用下将剩余的高浓度氨氮有机废水中的有机物分解成甲烷 和二氧化碳，收集产生的甲烷和二氧化碳;
B.生物接触氧化池处理：高浓度氨氮有机废水进入生物接触氧化池(5)降 解有机物，高浓度氨氮有机废水接着进入二沉池(11)，去除部分悬浮物SS;
C.微电解反应：
高浓度氨氮有机废水接着从微电解反应器(10)底部进入微电解反应器 (10)，发生氧化还原反应，将可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作 用沉淀、除去，将大分子物质分解为小分子物质;
D.环形曝气生物滤池生化处理：
经过微电解反应后的高浓度氨氮有机废水进入环形曝气生物滤池(6)，通 过生物氧化降解作用对高浓度氨氮有机废水进行净化，进一步除去COD、SS、 氨氮和磷;
E.臭氧消毒：
高浓度氨氮有机废水经过环形曝气生物滤池生化处理后，出水再经过臭氧 消毒处理，得到净化后的高浓度氨氮有机废水。
说明书
高浓度氨氮有机废水的处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，涉及了高浓度氨氮有机废水的处理系统， 尤其涉及了高浓度氨氮有机废水的处理理方法。
背景技术
高浓度氨氮有机废水的性质和来源不一样，其治理技术也不一样。通常根 据高浓度氨氮有机废水的性质和来源可以分为三大类：第一类为不含有害物质 且易于生物降解的高浓度氨氮有机废水，如食品工业废水;第二类为含有有害 物质且易于生物降解的高浓度氨氮有机废水，如部分化学工业和制药业废水; 第三类为含有有害物质且不易于生物降解的高浓度氨氮有机废水，如有机化学 合成工业和农药废水。针对的是易于生物降解的高浓度氨氮有机废水，如微生 物发酵啤酒生产废水中含有几千到几万的COD，同时氨氮浓度也有几百到几千; 养殖废水氨氮、COD、P都很高;还有一些化工制药废水中都有氨氮和COD同 时都高的特点。这类废水中的污染物主要以固态、溶解态存在的碳水化合物形 式存在，使废水表现出很高的BOD5、CODCr、SS和色度等，污染物可生物降 解性好，此外废水中含有大量的N、P等营养物质。
同时这类水的氨氮很高，常规处理工艺中一般通过吹脱或生物脱氮工艺来 达到脱除氨氮的目的。吹脱工艺是针对的高浓度的氨氮废水，通过吹脱后的废 水其氨氮浓度仍达不到排放标准，且运行成本较高。生物脱氮需要把氨氮和有 机氮氧化成硝酸盐，再通过反硝化的过程去除，这样的过程适用于低浓度的氨 氮且是处理低浓度氨氮的经济工艺，但在处理高浓度氨氮时池容会非常大，且 造成了物资和能源的大量消耗。目前对高氨氮浓度、高COD浓度的有机废水， 采用厌氧可以把COD转变为沼气，可以节省好氧氧化有机物的处理费用，是一 种变废为宝、回收能源的有效措施。沼气具有很好的热值，可以作为锅炉、发 电机的燃料。目前针对高浓度氨氮有机废水的处理系统都比较单一，运行费用 高。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，公开了一种高浓度氨氮有机废水的处理系统， 还公开了该种高浓度氨氮有机废水的处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
高浓度氨氮有机废水的处理系统，包括依次相连的进料斗、匀浆池、沼气 池、上流式厌氧污泥床反应器、生物接触氧化池、二沉池、微电解反应器、环 形曝气生物滤池和臭氧消毒池，沼气池连接有污泥浓缩池;沼气池还连接有沼 气净贮供气系统，沼气净贮供气系统依次包括气水分离器、沼气脱硫装置、第 一阻火器、贮气柜，气水分离器还连接沼气增压装置、第二阻火器、余热回收 装置。
高浓度氨氮有机废水进入生物接触氧化池继续有机物的降解，生物接触氧 化池由缺氧池(A池)和好氧池(O池)组成，然后高浓度氨氮有机废水进入 二沉池，去除部分悬浮物SS，减少后续处理的负荷，二沉池出水进入微电解反 应器。
沼气净贮供气系统采用低压脱硫和高压脱水技术，可广泛应用于沼气、天 然气的收集、贮存和应用，能实现可调恒压供气、容易控制、方便使用，用气 效果稳定。
通过臭氧消毒池消毒后再将水排放，其能有效杀灭水中的大量微生物和细 菌，提升了高浓度氨氮有机废水净化强度。
微电解反应器底部设有进水口，上侧设有出水口，微电解反应器采用底部 进水、上部出水方式，池子内部填充铁和碳。微电解是利用铁、炭具有微电池 反应、絮凝作用，对降低COD的含量和脱色效果明显。
作为优选，环形曝气生物滤池包括圆筒形池体，圆筒形池体设有与其同心 的圆筒将圆筒形池体由内到外依次分为第一滤池和第二滤池;第一滤池为第一 厌氧滤池;第二滤池设有隔板，隔板将第二滤池分为缺氧滤池、第一好氧滤池 和第二好氧滤池，第一滤池与进水口相连，第一滤池与缺氧滤池相通，缺氧滤 池、第一好氧滤池和第二好氧滤池依次串联，第二好氧滤池设有出口。环形曝 气生物滤池将厌氧、缺氧和好氧三级曝气生物滤池集成到一个双层圆筒池体内， 厌氧区主要分解有机物，去除大部分COD、BOD;同时降低出水的氨氮含量。 但由于滤池在空间上属于厌氧、缺氧和好氧环境同时存在，且还可以调节曝气 量培养好氧反硝化菌和异养硝化菌，实现同步硝化反硝化。
缺氧滤池、第一好氧滤池和第二好氧滤池水流方向依次是上向流式、下向 流式和上向流式。运行时，水流下、上向交替流动，与填料表面的生物膜充分 接触，将废水中的悬浮物、有机物和氮磷等营养元素截留、吸附、氧化分解或 转化处理，得到符合排放标准的出水。整个设备适用范围广、处理效果好，操 作管理方便，剩余污泥量少，占地小，投资小，运转费用低，对周围环境的影 响小。
作为优选，第一滤池顶部敞口，第一滤池自上而下依次设有配水槽、第一 填料层和第一承托层，第一填料层设有厌氧菌，第一滤池底部设有第一过水孔。 为了避免生物滤池易于堵塞，缩短压力周期的问题，设备里层的厌氧区可以截 留部分固体悬浮物，减少进入曝气生物滤池好氧段的SS，延长反应器的运行周 期;同时，利用厌氧区滤料表面的厌氧微生物，可将难降解的高分子有机物水 解成易降解的小分子有机物，提高废水的可生化性。
作为优选，第一滤池通过第一过水孔与缺氧滤池相通;缺氧滤池顶部设有 第一溢流堰，缺氧滤池通过第一溢流堰连接第一好氧滤池;第一好氧滤池设有 第二过水孔，第一好氧滤池通过第二过水孔连接第二好氧滤池，第二好氧滤池 上侧设有出口槽。
第二滤池包括第二填料层、设在第二填料层上侧的拦截网、设在第二填料 层下侧的第二承托层;第一好氧滤池和第二好氧滤池的第二填料层上均负载好 氧微生物;第一好氧滤池和第二好氧滤池的第二承托层内均设有曝气管。
作为优选，上流式厌氧污泥床反应器设有三相分离器。上流式厌氧污泥床 反应器设有三相分离器，底部进水、上部出水，高浓度氨氮有机废水中有机物 与厌氧微生物充分接触，有利于有机物的分解，高浓度氨氮有机废水进入继续 有机物的降解。
作为优选，沼气池顶部设有回流喷淋系统和出水口，沼气池底部设有搅拌 装置和污泥排放口，污泥排放口连接污泥浓缩池。沼气池底部设有搅拌装置， 使高浓度氨氮有机废水在厌氧发酵系统前槽形成完全混合的状态，以达到较好 的去除效果。沼气池顶部设有回流喷淋系统，以达到内循环搅拌及防止浮渣结 壳。沼气池顶部设有出水口，底部设有污泥排放口，厌氧消化过程中产生的沉 渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池，沉淀浓缩后经污泥泵抽走。
作为优选，沼气池和上流式厌氧污泥床反应器之间设有调节池。
作为优选，生物接触氧化池包括缺氧池和好氧池，缺氧池和好氧池通过管 道相连。在缺氧池主要是进行磷的释放，使废水中磷的浓度升高，溶解性的有 机物被细胞吸收而使废水中的BOD浓度下降;另外部分NH3-N因细胞的合成 得以去除，使废水中的NH3-N浓度下降。在好氧池中，有机物被微生物生化氧 化，而继续下降;有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着 硝化过程使NO3-N浓度增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取，也已较快的速率下 降。所以，A2/O工艺可以同时完成有机物的去除、反硝化的脱氮、过量摄取去 除磷等功能，脱氮的前提是NH3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能。
高浓度氨氮有机废水的处理方法，包括以下步骤，
A.厌氧消化处理：
高浓度氨氮有机废水通过进料斗进入匀浆池，在匀浆池的搅拌装置搅拌作 用下调配均匀后，通入沼气池;
高浓度氨氮有机废水在沼气池内的搅拌装置、回流喷淋系统的作用下，形 成混合状态，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池，沉 渣经过沉淀浓缩后经污泥泵抽走，剩余的高浓度氨氮有机废水接着通入上流式 厌氧污泥床反应器;搅拌装置使高浓度氨氮有机废水在前槽形成完全混合的状 态，以达到较好的去除效果。回流喷淋系统，以达到内循环搅拌及防止浮渣结 壳。
高浓度氨氮有机废水经过上流式厌氧污泥床反应器中厌氧菌、兼氧菌和产 甲烷菌的共同作用下将剩余的高浓度氨氮有机废水中的有机物分解成甲烷和二 氧化碳，收集产生的甲烷和二氧化碳;上流式厌氧污泥床反应器为中负荷区， 采用UASB反应器。上流式厌氧污泥床反应器设有三相分离器，底部进水、上 部出水，高浓度氨氮有机废水经过缺氧池中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产 甲烷共同作用下将有机物分解成甲烷和二氧化碳(沼气主要成分)，通过厌氧处 理提高高浓度氨氮有机废水的B/C值，改善高浓度氨氮有机废水的可生化性， 产生的甲烷和二氧化碳通过气体收集装置收集得沼气。
B.生物接触氧化池处理：
高浓度氨氮有机废水进入生物接触氧化池降解有机物，高浓度氨氮有机废 水接着进入二沉池，去除部分悬浮物SS，减少后续处理的负荷。在缺氧池主要 是进行磷的释放，使废水中磷的浓度升高，溶解性的有机物被细胞吸收而使废 水中的BOD浓度下降;另外部分NH3-N因细胞的合成得以去除，使废水中的 NH3-N浓度下降。在好氧池中，有机物被微生物生化氧化，而继续下降;有机 氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N浓度 增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取，也已较快的速率下降。所以，生物接触氧 化池可以同时完成有机物的去除、反硝化的脱氮、过量摄取去除磷等功能，脱 氮的前提是NH3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能。
C.微电解反应：
高浓度氨氮有机废水接着从微电解反应器底部进入微电解反应器，发生氧 化还原反应，将可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀、除去; 将大分子物质分解为小分子物质;
微电解反应器采用底部进水上部出水方式，池子内部填充铁和碳。微电解 技术是利用铁、炭具有微电池反应、絮凝作用。微电解反应器中反应产物具有 很高的化学活性，在阳极，产生的新生态Fe2+;在阴极，产生的活性[H]，利用 两极产生的电位差，高浓度氨氮有机废水中许多污染物组份发生氧化还原反应， 使可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀除去;使大分子物质 分解为小分子物质;使某些难生化降解的物质转变成容易处理的物质，提高高 浓度氨氮有机废水可生化性的同时色度也得到降低。
D.环形曝气生物滤池生化处理：
经过微电解反应后的高浓度氨氮有机废水进入环形曝气生物滤池，通过生 物氧化降解作用对高浓度氨氮有机废水进行净化，进一步除去COD、SS、氨氮 和磷;
E.臭氧消毒：
高浓度氨氮有机废水经过环形曝气生物滤池生化处理后，出水再经过臭氧 消毒处理，得到净化后的高浓度氨氮有机废水。废水经过环形曝气生物滤池生 化处理后，出水再经过臭氧消毒处理，能有效杀灭水中的大量微生物和细菌， 可进一步去除色度。
F.沼气净贮供气系统：在厌氧消化阶段会产生大量的沼气，统一收集后通过 管道接入沼气净贮供气系统，该系统包括沼气气水分离器、沼气脱硫装置、贮 气柜、沼气增压装置、沼气阻火器、余热回收装置等。沼气净化采用低压脱硫 和高压脱水技术，整套系统集中了低压湿式柜和干式贮气柜的优点，可广泛应 用于沼气、天然气的收集、贮存和应用，能实现可调恒压供气、容易控制、方 便使用，用气效果稳定。可以降沼气用来发电，降低高浓度氨氮有机废水处理 成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
高浓度氨氮有机废水通过进料斗进入匀浆池中，在搅拌作用下调配均匀后 打入厌氧发酵系统，沼气池和上流式厌氧污泥床反应器统称为厌氧发酵系统采 取前槽，厌氧发酵系统采取前槽(即沼气池)和后槽(即上流式厌氧污泥床反 应器)设计。沼气池为高负荷区。沼气池底部设有搅拌装置，使高浓度氨氮有 机废水在厌氧发酵系统前槽形成完全混合的状态，以达到较好的去除效果。沼 气池顶部设有回流喷淋系统，以达到内循环搅拌及防止浮渣结壳。沼气池顶部 设有出水口，底部设有污泥排放口，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放 口排到污泥浓缩池，沉淀浓缩后经污泥泵抽走。上流式厌氧污泥床反应器为中 负荷区，设有三相分离器，底部进水、上部出水，高浓度氨氮有机废水中有机 物与厌氧微生物充分接触，有利于有机物的分解，高浓度氨氮有机废水接着从 微电解反应器底部进入微电解反应器，发生氧化还原反应，将可溶的物质转化 成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀、除去;将大分子物质分解为小分子物 质;然后高浓度氨氮有机废水进入生物接触氧化池，完成有机物的去除、反硝 化的脱氮、过量摄取去除磷等功能，再进入微电解反应器，微电解反应器采用 底部进水、上部出水方式，池子内部填充铁和碳。微电解是利用铁、炭具有微 电池反应、絮凝作用，对降低COD的含量和脱色效果明显。接着进入环形曝气 生物滤池(CBAF)，环形曝气生物滤池(CBAF)集曝气、快速过滤、悬浮物截 留、两曝两沉、定期反冲于一体，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物 床的环流脱氮除磷反应器，处理后的废水优于排放标准，可实现中水回用。
本发明包括依次相连的进料斗、匀浆池、沼气池、上流式厌氧污泥床反应 器、生物接触氧化池、二沉池、微电解反应器、环形曝气生物滤池和臭氧消毒 池，沼气池连接有污泥浓缩池，工艺简单，反应过程浓度梯度大，不易发生污 泥膨胀;抗负荷冲击能力强，处理效果好;通过调整运行周期以及控制各工序 时间的长短，同时脱氮、除磷效果明显，且不需额外增加反应器。
