申请日2015.09.10
公开(公告)日2017.05.03
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种精细智能生物混氧反应床及使用其的废水生化处理工艺，其中精细智能生物混氧反应床，包括主反应系统和辅助系统;所述主反应系统包括高负荷碳氧化系统和低负荷硝化系统;所述高负荷碳氧化系统包括同步硝化反硝化区、反硝化区和混氧一区;所述低负荷硝化系统包括生物选择区和混氧二区;所述同步硝化反硝化区、所述反硝化区、所述混氧一区、所述生物选择区和所述混氧二区依次连通，所述同步硝化反硝化区中设有进水口，所述混氧二区中设有出水口。本发明能够有效地净化工业废水，特别是对有毒难降解工业废水具有良好的处理效果，是一种新型高效抗冲击的废水生化处理工艺。
摘要附图
权利要求书
1.一种精细智能生物混氧反应床，其特征在于：包括主反应系统和辅助系统;
所述主反应系统包括高负荷碳氧化系统和低负荷硝化系统;所述高负荷碳氧化系统包括同步硝化反硝化区、反硝化区和混氧一区;所述低负荷硝化系统包括生物选择区和混氧二区;所述同步硝化反硝化区、所述反硝化区、所述混氧一区、所述生物选择区和所述混氧二区依次连通，所述同步硝化反硝化区中设有进水口，所述混氧二区中设有出水口;
所述辅助系统：包括智能中央逻辑监控及执行系统;
还包括设置在所述同步硝化反硝化区中的同步硝化反硝化区精确布气系统、同步硝化反硝化区搅拌系统、同步硝化反硝化区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统、同步硝化反硝化区复合药剂投加系统和同步硝化反硝化区智能指标逻辑预警系统;
还包括设置在所述反硝化区中的反硝化区搅拌系统、反硝化区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统和智能反馈监控系统;
还包括设置在所述混氧一区中的混氧一区精确布气系统、混氧一区搅拌系统、混氧一区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统和智能溶解氧及搅拌强度分配逻辑系统;
还包括设置在所述生物选择区中的生物选择区搅拌系统、生物选择区复合药剂投加系统和智能流量监控系统;
还包括设置在混氧二区中的混氧二区精确布气系统、混氧二区搅拌系统、混氧二区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统、智能溶解氧及搅拌强度分配逻辑系统和高效恒液位出水系统;
还包括大比例循环系统和混合液回流系统;
所述大比例循环系统的进口和出口分别连通到所述混氧一区和所述同步硝化反硝化区;所述混合液回流系统的进口和出口分别连通到所述混氧二区和所述生物选择区;所述出水口通过所述高效恒液位出水系统与所述混氧一区连通。
2.根据权利要求1所述的精细智能生物混氧反应床，其特征在于：所述同步硝化反硝化区搅拌系统、所述反硝化区搅拌系统、所述混氧一区搅拌系统和所述生物选择区搅拌系统分别为对称设置的一对;所述混氧二区搅拌系统为对称设置的两对。
3.根据权利要求1所述的精细智能生物混氧反应床，其特征在于：所述同步硝化反硝化区搅拌系统、所述反硝化区搅拌系统、所述混氧一区搅拌系统、所述生物选择区搅拌系统和所述混氧二区搅拌系统均为变转速搅拌系统。
4.一种使用权利要求1-3任意之一所述的精细智能生物混氧反应床的废水生化处理工艺，其特征在于包括步骤如下：
第一步，混氧阶段：
所述进水口开始进水，开启所述大比例循环系统和所述混合液回流系统;并开启所述同步硝化反硝化区搅拌系统、所述反硝化区搅拌系统、所述混氧一区搅拌系统、所述生物选择区搅拌系统、所述混氧二区搅拌系统、所述同步硝化反硝化区精确布气系统、所述混氧一区精确布气系统和所述混氧二区精确布气系统，对进水进行搅拌并混入氧气;
所述同步硝化反硝化区维持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化区维持溶解氧0mg-0.1mg//L，所述混氧一区维持溶解氧1-2mg/L，所述生物选择区维持溶解氧0mg-0.1mg/L，所述混氧二区维持溶解氧0.3-5mg/L;
所述智能中央逻辑监控及执行系统控制所述同步硝化反硝化区复合药剂投加系统和所述生物选择区复合药剂投加系统分别向所述同步硝化反硝化区和所述生物选择区中投加复合药剂;
第二步，沉淀滗水阶段：
所述进水口停止进水，关闭所述混氧二区搅拌系统和所述混氧二区精确布气系统;
所述同步硝化反硝化区维持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化区维持溶解氧0mg-0.1mg//L，所述混氧一区维持溶解氧1-2mg/L，所述生物选择区维持溶解氧0mg-0.1mg//L，所述混氧二区维持溶解氧0mg-0.1mg//L;
所述混氧二区开始沉淀;沉淀完毕后开始滗水，处理后的出水从所述出水口流出;
滗水完毕后，进入第一步，循环运行。
5.根据权利要求4所述的废水生化处理工艺，其特征在于：所述大比例循环系统的回水量是所述进水口的进水量的10-30倍;所述混合液回流系统的回水量是所述进水口的进水量的0.2-3倍。
6.根据权利要求5所述的废水生化处理工艺，其特征在于：所述大比例循环系统的回水量是所述进水口的进水量的20倍;所述混合液回流系统的回水量是所述进水口的进水量的2倍。
7.根据权利要求4所述的废水生化处理工艺，其特征在于：
第一步混氧阶段中，所述同步硝化反硝化区维持溶解氧0.28mg/L;
第二步沉淀滗水阶段中，所述同步硝化反硝化区也维持溶解氧0.28mg/L。
8.根据权利要求4所述的废水生化处理工艺，其特征在于：所述复合药剂为硝酸钠、氯化铵、亚硝酸钠或者尿素中的两种以上混合而成。
说明书
精细智能生物混氧反应床及使用其的废水生化处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种精细智能生物混氧反应床及使用其的废水生化处理工艺。
背景技术
生化处理工艺是目前处理废水尤其是工业废水的最经济有效的方法之一，其主要难点在于废水中有毒有害物质浓度高、很多成分是人工合成的成分，自然界缺乏对应的高效降解微生物系统，这些都是导致废水中有机物被微生物降解不完全的原因，对于有毒难降解废水，如天然气化工废水、石油化工废水、煤化工废水、精细化工废水、农药废水、印染废水等，常规工艺抗冲击负荷能力差，系统运行不稳定，出水水质差。
发明内容
本发明的目的在于设计一种新型的精细智能生物混氧反应床及使用其的废水生化处理工艺，解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种精细智能生物混氧反应床，包括主反应系统和辅助系统;
所述主反应系统包括高负荷碳氧化系统和低负荷硝化系统;所述高负荷碳氧化系统包括同步硝化反硝化区、反硝化区和混氧一区;所述低负荷硝化系统包括生物选择区和混氧二区;所述同步硝化反硝化区、所述反硝化区、所述混氧一区、所述生物选择区和所述混氧二区依次连通，所述同步硝化反硝化区中设有进水口，所述混氧二区中设有出水口;
所述辅助系统：包括智能中央逻辑监控及执行系统;
还包括设置在所述同步硝化反硝化区中的同步硝化反硝化区精确布气系统、同步硝化反硝化区搅拌系统、同步硝化反硝化区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统、同步硝化反硝化区复合药剂投加系统和同步硝化反硝化区智能指标逻辑预警系统;
还包括设置在所述反硝化区中的反硝化区搅拌系统、反硝化区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统和智能反馈监控系统;
还包括设置在所述混氧一区中的混氧一区精确布气系统、混氧一区搅拌系统、混氧一区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统和智能溶解氧及搅拌强度分配逻辑系统;
还包括设置在所述生物选择区中的生物选择区搅拌系统、生物选择区复合药剂投加系统和智能流量监控系统;
还包括设置在混氧二区中的混氧二区精确布气系统、混氧二区搅拌系统、混氧二区溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统、智能溶解氧及搅拌强度分配逻辑系统和高效恒液位出水系统;
还包括大比例循环系统和混合液回流系统;
所述大比例循环系统的进口和出口分别连通到所述混氧一区和所述同步硝化反硝化区;所述混合液回流系统的进口和出口分别连通到所述混氧二区和所述生物选择区;所述出水口通过所述高效恒液位出水系统与所述混氧一区连通。
所述同步硝化反硝化区搅拌系统、所述反硝化区搅拌系统、所述混氧一区搅拌系统和所述生物选择区搅拌系统分别为对称设置的一对;所述混氧二区搅拌系统为对称设置的两对。
所述同步硝化反硝化区搅拌系统、所述反硝化区搅拌系统、所述混氧一区搅拌系统、所述生物选择区搅拌系统和所述混氧二区搅拌系统均为变转速搅拌系统。
一种使用所述的精细智能生物混氧反应床的废水生化处理工艺，包括步骤如下：
第一步，混氧阶段：
所述进水口开始进水，开启所述大比例循环系统和所述混合液回流系统;并开启所述同步硝化反硝化区搅拌系统、所述反硝化区搅拌系统、所述混氧一区搅拌系统、所述生物选择区搅拌系统、所述混氧二区搅拌系统、所述同步硝化反硝化区精确布气系统、所述混氧一区精确布气系统和所述混氧二区精确布气系统，对进水进行搅拌并混入氧气;
所述同步硝化反硝化区维持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化区维持溶解氧0mg-0.1mg//L，所述混氧一区维持溶解氧1-2mg/L，所述生物选择区维持溶解氧0mg-0.1mg/L，所述混氧二区维持溶解氧0.3-5mg/L;
所述智能中央逻辑监控及执行系统控制所述同步硝化反硝化区复合药剂投加系统和所述生物选择区复合药剂投加系统分别向所述同步硝化反硝化区和所述生物选择区中投加复合药剂;
第二步，沉淀滗水阶段：
所述进水口停止进水，关闭所述混氧二区搅拌系统和所述混氧二区精确布气系统;
所述同步硝化反硝化区维持溶解氧0.26mg-0.30mg/L，所述反硝化区维持溶解氧0mg-0.1mg//L，所述混氧一区维持溶解氧1-2mg/L，所述生物选择区维持溶解氧0mg-0.1mg//L，所述混氧二区维持溶解氧0mg-0.1mg//L;
所述混氧二区开始沉淀;沉淀完毕后开始滗水，处理后的出水从所述出水口流出;
滗水完毕后，进入第一步，循环运行。
所述大比例循环系统的回水量是所述进水口的进水量的10-30倍;所述混合液回流系统的回水量是所述进水口的进水量的0.2-3倍。
所述大比例循环系统的回水量是所述进水口的进水量的20倍;所述混合液回流系统的回水量是所述进水口的进水量的2倍。
第一步混氧阶段中，所述同步硝化反硝化区维持溶解氧0.28mg/L;
第二步沉淀滗水阶段中，所述同步硝化反硝化区也维持溶解氧0.28mg/L。
所述复合药剂为硝酸钠、氯化铵、亚硝酸钠或尿素。
所述复合药剂为硝酸钠、氯化铵、亚硝酸钠或者尿素中的两种以上混合而成。
本发明中的ORP，是指氧化还原电位，简称ORP(是英文Oxidation-ReductionPotential的缩写)或Eh。ORP作为介质(包括土壤、天然水、培养基等)环境条件的一个综合性指标，已沿用很久，它表征介质氧化性或还原性的相对程度。
本发明中的PH，是指氢离子浓度指数(英语hydrogen ion concentration)，指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比;它的数值俗称“pH值”。为表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用对数的负值。
本发明所谓的大比例循环系统，是指循环量大于进水量的10倍以上。
本发明公开了一种处理有毒难降解工业废水的生化处理工艺，包括主反应系统和辅助系统。
主反应系统：
主反应区主要包括一个大循环比的高负荷碳氧化系统和一个推流区的低负荷硝化系统。高负荷碳氧化系统主要包括：同步硝化反硝化区，反硝化区，混氧一区。低负荷硝化系统主要包括：生物选择区，混氧二区。
辅助系统：
同步硝化反硝化区：精确布气系统，变转速搅拌系统，溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统，智能指标逻辑预警系统
反硝化区：变转速搅拌系统，溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统，智能反馈监控系统
混氧一区：精确布气系统，变转速搅拌系统，溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统，大比例循环系统，智能溶解氧及搅拌强度分配逻辑系统
生物选择区：变转速搅拌系统，复合药剂投加系统，智能流量监控系统
混氧二区：精确布气系统，变转速搅拌系统，溶解氧/ORP/PH/温度在线监控系统，混合液回流系统，智能溶解氧及搅拌强度分配逻辑系统，高效恒液位出水系统
智能中央逻辑监控及执行系统
复合药剂主要组成：硝酸钠、氯化铵、亚硝酸钠、尿素、磷酸二氢钠、碳酸钠等药剂中的一种或几种复配而成。
主要运行模式：
废水经提升泵周期性进入高负荷碳氧化系统，高负荷碳氧化系统是一个大比例回流的生物反应器，其中包含三个区：同步硝化反硝化区、反硝化区、混氧一区，按照溶解氧的高低与时间上的关系分区，同步硝化反硝化区溶解氧控制在0.28mg/L以下，反硝化区溶解氧在0mg/L，混氧一区溶解氧控制在1-3mg/L，从混氧一区大比例混合液回流至同步硝化反硝化区，形成大比例循环圈，对来水进行10倍到30倍左右的稀释，均化来水中有毒物质。同步硝化反硝化区：在投加复合药剂的前提下，通过同步硝化反硝化机理，去除废水中大部分有机物，对后续的降解创造良好的条件，反硝化区主要利用药剂中的复合氮源，利用反硝化和亚硝化代谢机理对废水中的难降解物质进行开环断链，提高废水的可生化性，混氧一区为系统主要的COD去除区，主要利用好氧微生物的代谢，将经过同步及反硝化预处理的有机物进行进一步的代谢，废水中大部分有机物都是在此池中得到有效去除，为后续处理创造良好的负荷环境及成分环境。
从高负荷碳氧化区的出水进入后续低负荷硝化区，低负荷硝化区受周期性变溶解氧控制，每个周期分为2个阶段：混氧段，沉淀排水段。
混氧段：在精确控制精确布气系统中的鼓风机供氧的情况下，通过调整进水负荷和鼓风机的风量，精确控制废水中的溶解氧，实现精细混氧，混氧的目的是实现溶解氧在0.3-5mg/L，精确可控，在复合药剂的催化作用下，废水中难降解杂环类物质实现有效降解，并彻底去除废水中的氨氮和总氮。
沉淀排水段：在关闭鼓风机和搅拌系统的情况下，泥水分离，通过专有滗水设备将上清液排出系统，系统进入下一个周期循环。
混氧的核心机理：在精确控制溶解氧的前提下，通过在一个周期的不同时间点创造不同的溶解氧环境，在时间序列上创造氧的混合，满足不同微生物对氧的需求，在复合药剂的协同降解作用下，实现单一微生物反应床对有机物的最大化降解，满足单一废水不同阶段对生化溶解氧的需求。
本专利的外形和大小可依据处理水量规模的不同而调整，但内部结构及原理不变。
本发明的有益效果可以总结如下：
本专利能够有效地净化工业废水，特别是对有毒难降解工业废水具有良好的处理效果，是一种新型高效抗冲击的废水生化处理工艺。
