申请日2015.09.16
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种适于处理高浓度有机废水的系统，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)、循环式活性污泥生物反应器(5)、微电解反应器(10)、折流曝气生物滤池(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)。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BBAF脱氮、除磷效果明显。
摘要附图
权利要求书
1.适于处理高浓度有机废水的系统，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)、循环式活性污泥生 物反应器(5)、微电解反应器(10)、折流曝气生物滤池(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所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：折流 曝气生物滤池(6)包括两级曝气生物滤池(61)和过水孔(62)，两级曝气生 物滤池(61)通过下侧的过水孔(62)连通;两级曝气生物滤池(61)均设有 填料层和第一曝气管(63)，填料层从上到下依次第一填料层(64)和第二填料 层(65)，第一填料层(64)固定有微生物和/或生物酶。
3.根据权利要求2所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：两级 曝气生物滤池(61)为第一级曝气生物滤池(611)和第二级曝气生物滤池(612)， 第一级曝气生物滤池(611)上侧设有进水管(66)，第二级曝气生物滤池(612) 上侧设有出水管(67)。
4.根据权利要求2所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：第一 填料层(64)为固定有微生物和/或生物酶的聚氨酯生物海绵填料，第二填料层 (65)为沸石和颗粒活性炭。
5.根据权利要求2所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：还设 有罗茨风机，循环式活性污泥生物反应器(5)包括第二曝气管，第一曝气管(64) 和第二曝气管连接同一个罗茨风机。
6.根据权利要求1所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：上流 式厌氧污泥床反应器(4)设有三相分离器。
7.根据权利要求1所述的适于处理高浓度有机废水的系统，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)。
8.根据权利要求1所述的适于处理高浓度有机废水的系统，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(11)。
9.适于处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：包括以下步骤，
A.厌氧消化处理：
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);
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，剩余的有机废水接着通入上流式厌氧污泥床反 应器(4);
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.循环活性污泥法处理：
有机废水进入循环式活性污泥生物反应器(5)，经过以下阶段进行降解： 曝气阶段，由曝气装置向循环式活性污泥生物反应器(5)内充氧，有机污染物 被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3-N; 沉淀阶段，停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，循环式活性 污泥生物反应器(5)逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应; 活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清;
C.微电解反应：
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.折流曝气生物滤池生化：
经过微电解反应后的有机废水进入折流曝气生物滤池(6)，通过生物氧化 降解作用对有机废水进行净化，进一步除去COD、SS、氨氮和磷;
E.臭氧消毒：
废水经过折流曝气生物滤池生化处理后，出水再经过臭氧消毒处理，得到 净化后的养殖废水。
说明书
适于处理高浓度有机废水的系统及其方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，涉及了适于处理高浓度有机废水的系统， 尤其涉及了适于处理高浓度有机废水的方法。
背景技术
不同性质和来源的高浓度有机废水，治理方法也不相同。通常根据高浓度 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 且不易生物降解的高浓度有机废水，如有机化学合成工业和农药废水。针对易 于生物降解的高浓度有机废水，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。此外，现有处理高浓度有机废水的方法还存在以下缺点：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。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，公开了一种适于处理高浓度有机废水的系统， 还公开了适于处理高浓度有机废水的方法。
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：
适于处理高浓度有机废水的系统，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、循环式活性污泥生物反应器、微电解反应器、 折流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。
循环式活性污泥生物反应器，通过周期循环活性污泥法(又称为循环活性 污泥工艺或CASS工艺)降解污水，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR 池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍为连续 进水)，间歇排水。生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积 约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累——再 生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在 主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和 污泥再生。
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，折流曝气生物滤池包括两级曝气生物滤池和过水孔，两级曝气 生物滤池通过下侧的过水孔连通;两级曝气生物滤池均设有填料层和第一曝气 管，填料层从上到下依次第一填料层和第二填料层，第一填料层固定有微生物 和/或生物酶。本发明在同一曝气生物滤池内完成硝化和反硝化作用，实现了 COD、SS、NH3-N和TN的同步去除。两级曝气生物滤池还包括设在填料层上 侧的拦截网、设在填料层下侧的承托层;设在承托层下侧的滤板，承托层和滤 板之间设有曝气管。承托层和滤板之间设有曝气管，采用穿孔管布气，通过装 置均匀布气，解决了偏流、填料不均、气管容易堵塞的问题。拦截网上侧为保 护层。还包括反冲洗系统，反冲洗系统包括曝气管、反冲洗管、反冲洗集水槽、 反冲洗排水管，反冲洗管设在承托层中，第一级曝气生物滤池和第二级曝气生 物滤池的底部还通过反冲洗管连通，反冲洗集水槽设在第一级曝气生物滤池的 上侧，反冲洗排水管设在第二级曝气生物滤池的上侧。
作为优选，两级曝气生物滤池为第一级曝气生物滤池和第二级曝气生物滤 池，第一级曝气生物滤池上侧设有进水管，第二级曝气生物滤池上侧设有出水 管。
作为优选，第一填料层为固定有微生物和/或生物酶的聚氨酯生物海绵填料， 第二填料层为沸石和颗粒活性炭。本发明通过不同滤料的组合，强化了对多种 污染物同步去除效果，提高了系统抗冲击负荷能力，大大降低了板结发生的可 能性。a.沸石具有选择性吸附氨氮的特点，同时其表面也可形成生物膜(成为生 物沸石)而使氨氮的去除能力得到提高。沸石和颗粒活性炭结合，延长了沸石的 工作周期，使颗粒活性炭上的生物生长良好，当未有长期高浓度氨氮冲击时可 保证沸石的长期运行而无需再生，经济可靠。b.聚氨酯生物海绵填料中固定有微 生物和/或生物酶，放在上侧的填料层中(即第一填料层)，以进一步去除SS和 其他污染物。固定微生物和/或生物酶后，聚氨酯生物海绵填料载体密度接近于 水的密度，具有较大的比表面积、挂膜容易，因而生物负载量大，比现有的污 水净化方法高出5倍以上;而且生物膜(即微生物和/或生物酶)更新比较快， 因而微生物(即微生物和/或生物酶)具有较高的活性，大大提高了处理效率和 污水处理效果。c.由于多介质填料的组合，使滤料层呈现出半固定半流动的状态， 流动载体不断与气泡进行接触并不断切割，因而其充氧效率高，有利于加快有 机物的氧化速度。
作为优选，还设有罗茨风机，循环式活性污泥生物反应器包括第二曝气管， 第一曝气管和第二曝气管连接同一个罗茨风机。
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，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，有机废水进入循环式活性污泥生物反应器继续 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， 使高浓度的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。
适于处理高浓度有机废水的方法，包括以下步骤，
A.厌氧消化处理：
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;
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 装置使高浓度的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。
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，废水经过厌氧 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)，通过厌氧处理提高废水的B/C值，改善废水的可生 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.循环活性污泥法处理：
有机废水进入循环式活性污泥生物反应器，经过以下阶段进行降解：曝气 阶段，由曝气装置向循环式活性污泥生物反应器内充氧，有机污染物被微生物 氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3-N;沉淀阶 段，停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，循环式活性污泥生 物反应器逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应;活性污泥逐 渐沉到池底，上层水变清;有机废水进入循环式活性污泥生物反应器继续有机 物的降解，循环式活性污泥生物反应器利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化 作用，以分解去除废水中的有机污染物。
C.微电解反应：
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，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 高废水的可生化性的同时色度也得到降低。
D.折流曝气生物滤池生化：
经过微电解反应后的有机废水进入折流曝气生物滤池，通过生物氧化降解 作用对有机废水进行净化，进一步除去COD、SS、氨氮和磷;折流曝气生物滤 池(BBAF)充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、SBR 法、AB法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法等 10者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、定期反冲于一 体。
E.臭氧消毒：
废水经过折流曝气生物滤池生化处理后，出水再经过臭氧消毒处理，得到 净化后的养殖废水。
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，降低废水处理成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
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，使高浓度的有机废水在厌氧发 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，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，有机废水进入循环式活性污泥生物反应器继续有机物的 降解。活性污泥反应池一般分为以下几个步骤：曝气阶段，由曝气装置向反应 池内充氧，有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N在微生物的硝 化作用转化为NO3-N。沉淀阶段，此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO 进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。 活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。滗水阶段，沉淀结束后，置于反应池末 端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液，然后上清液流入微电解反应 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。接着进入折流曝气生物滤池(BBAF)，折流曝气生物滤池(BBAF)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，处理后的污水优于排放标准， 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、循环式活性污泥生物反应器、微电解反应器、折流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BBAF脱氮、除磷效果明显，且不需额外增加反应器。
