申请日2018.02.12
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F103/20
摘要
本实用新型公开了一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，属于污水处理领域。处理装置包括吹脱塔，生物固氮塔，废水收集器以及培菌器;吹脱塔的上端通过输气管与生物固氮塔相连接;吹脱塔的下端通过排水管与废水收集器底端连接;生物固氮塔下端通过菌液排放管与培菌器连接，所述生物固氮塔上方设置多孔喷淋管，所述培菌器中产酸微生物的菌液通过菌液输送管输送至多孔喷淋管，培菌器中设置隔墙形成过水孔。本实用新型在运行过程中利用微生物的产酸特性，使用酸性菌液作为氨氮的吸收剂，避免使用硫酸、盐酸等强酸，消除了一定的安全隐患。
权利要求书
1.一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，其特征在于，包括吹脱塔(1)，生物固氮塔(2)，废水收集器(3)以及培菌器(4);所述吹脱塔(1)的上端通过输气管(112)与生物固氮塔(2)相连接;所述吹脱塔(1)的下端通过排水管一(110)与所述废水收集器(3)连接;所述生物固氮塔(2)下端通过菌液排放管(208)与培菌器(4)连接，所述生物固氮塔(2)上方设置多孔喷淋管(204)，所述培菌器(4)中产酸微生物的菌液通过菌液输送管(403)输送至多孔喷淋管(204)。
2.根据权利要求1所述的一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，其特征在于，所述培菌器(4)中设有隔墙(401)，将所述培菌器(4)分隔成两个部分，所述隔墙(401)与培菌器(4)池底间设过水孔(406)，使培菌器(4)在隔墙(401)底部通过过水孔(406)连通。
3.根据权利要求2所述的一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，其特征在于，还包括高氨氮废水的预处理装置，所述预处理装置为pH调节装置，经调节pH后的废水通过进料管(105)输送到吹脱塔(1)内。
4.根据权利要求3所述的一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，其特征在于，所述吹脱塔(1)上部设置多孔布水器(106)，多孔布水器(106)上方设置导出氨氮的输气管(112);所述多孔布水器(106)下设置若干层将废水分散开的填料一(102)，对应的每一层设置格栅一(101)，吹脱塔(1)下侧还设置用于吹脱氨氮的通风机(107);所述多孔喷淋管(204)下方设置若干层将废水分散开的填料二(202)，对应的每一层设置格栅二(203)，底端设置菌液排放管(208)，将菌液排放到培菌器(4)中;所述生物固氮塔(2)顶端设置排气管(210)。
5.根据权利要求4所述的一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，其特征在于，所述吹脱塔(1)吹脱过的废水经排水管一(110)排至废水收集器(3)，经排水泵(301)和排水管二(302)排至后续厌氧好氧处理单元。
6.根据权利要求5所述的一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，其特征在于，采用菌液输送泵(402)将培菌器(4)中的菌液通过菌液输送管(403)输送至多孔喷淋管(204)。
7.根据权利要求6所述的一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，其特征在于，所述培菌器(4)设置营养液输送管(404)供应营养液，设置供气管(405)进行曝气供氧。
说明书
一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置及处理方法。
背景技术
近年来，氨氮污染加剧，含氮污染物排放前处理不够完全，严重危害社会环境和人体健康，过量的氨氮排入水体会导致水体富营养化加剧，水中溶解氧急剧减少，水体自净能力下降，水质恶化。因此，废水排放之前的脱氨工作尤为重要。
氨氮是氨在废水中存在的一种主要形式。氨氮废水来源十分广泛，例如饲料的生产厂家、味精制造厂、炼油厂、化工肥料厂等，以及生猪养殖场、奶牛养殖场等。目前，氨氮已经成为众多水域中最主要的超标污染物。我国最新修改的污染物排放标准中要求所有排污单位出水氨氮含量小于5mg/L，总氮小于15mg/L，并明确要求已建和新建的污水处理厂必须具备相应的污水深度脱氮技术。
氨氮废水处理技术很多，常见的主要有：吹脱法、折点加氯法、化学沉淀法、生物脱氮法、选择性离子交换、电渗析法和液膜法、催化湿式氧化法等。其中空气吹脱法脱氨装置具有设备简单易于操作、效率稳定的优点，对于高浓度氨氮废水的去除效果也不错，但究其实质仅是将氨氮从溶解态的形式转化为气态形式，并没有实际意义上消除氨氮的污染，一般地在吹脱后面再增加酸液吸收废气中的氨，避免吹脱废气直接排空造成大气的二次污染，由于操作过程中需要硫酸，在生产上要求具有较高的安全管理水平，具有明显的安全隐患，也增加了设备抗腐蚀性要求，并要求进一步回收酸液吸收氨氮所产生的硫酸铵，增加了工艺和系统的复杂性。
中国专利申请号201510808804.9，公开号CN201510808804公开了一种高氨氮废水处理工艺，该方法包括以下步骤：高氨氮废水自流入调节池，在调节池内对废水进行水量、水质的调节，然后用泵提升至pH调整池中将废水pH提高到10左右;将废水泵入两级氨氮吹脱塔，利用空气将废水中的高浓度氨氮吹脱到较低浓度，吹脱出的氨氮采用稀硫酸吸收。该工艺不足之处是需要使用硫酸作为氨氮的吸收剂，在生产与管理上增加了很大的安全风险。
中国专利授权公告号CN 102910788 B公开了一种废水深度脱氮工艺，包括以下步骤：(1) 微波辐照混凝沉淀，高浓度氨氮废水加入一定量的NaOH，并调节pH值为11～13，在碱性条件下絮凝剂和混凝剂进行混凝沉淀，沉淀后得上清液;(2)将步骤(1)所得上清液通入吹脱塔;吹脱塔的顶部设置有喷淋器，塔体内中部设有多层填料层，废水经喷淋器形成细液流流经填料层;同时在塔底曝气口通过鼓风机送入空气，使在填料表面进行气液接触;然后让吹脱尾气进入盛有废盐酸或废硫酸吸收液的吸收池，以吸收掉部分氨氮;该专利文献同样是采用无机酸吸收氨氮，同样地，该工艺不足之处仍然是需要使用盐酸或硫酸作为氨氮的吸收剂，在生产与管理上增加了很大的安全风险。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有技术中直接采用无机强酸吸收吹脱出来的含氨废气的问题，本实用新型提供一种新型生物固氮法处理高氨氮废水装置及处理方法，处理装置采用生物固氮塔代替传统硫酸吸收塔，利用产酸微生物的菌液来吸收吹脱出来的含氨废气，降低了系统的复杂性，避免了操作过程中使用硫酸这种安全敏感物，消除了一定的安全隐患。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种新型生物固氮法处理高氨氮废水成套装置，包括吹脱塔，生物固氮塔，废水收集器以及培菌器;所述吹脱塔的上端通过输气管与生物固氮塔相连接;所述吹脱塔的下端通过排水管与所述废水收集器连接;所述生物固氮塔下端通过菌液排放管与培菌器连接，所述生物固氮塔上方设置多孔喷淋管，所述培菌器中产酸微生物的菌液通过菌液输送管输送至多孔喷淋管。
优选地，所述培菌器中设有隔墙，将所述培菌器分隔成两个部分，所述隔墙与培菌器池底间设过水孔，使培菌器在隔墙底部通过过水孔连通。回流来的菌液pH较高，利用营养液培养一段时间后pH逐渐降低，缓慢通过过水孔流入隔墙另一侧较低pH的菌液中，再次通过菌液输送管输送至多孔喷淋管;隔墙和过水孔的设置，有利于使喷淋到吹脱塔中的菌液保持较低的pH值，保证了菌液吸收吹脱塔中废气中的氨氮效率。
优选地，还包括高氨氮废水的预处理装置，所述预处理装置为pH调节装置，废水经去除总悬浮固体(TS)后调节pH至9～11，并调节温度至20～35℃，经调节后的废水，通过进料管输送到吹脱塔内。
优选地，所述吹脱塔上部设置多孔布水器，多孔布水器上方设置导出氨氮的输气管;所述多孔布水器下设置若干层将废水分散开的填料一，所述填料一为鲍尔环;对应的每一层设置格栅一，吹脱塔下侧还设置用于吹脱氨氮的通风机;所述多孔喷淋管下方设置若干层将废水分散开的填料二，所述填料二为鲍尔环，对应的每一层设置格栅二，底端设置菌液排放管，将菌液排放到培菌器中;所述生物固氮塔顶端设置排气管。经预处理后的高氮废水经进料管由顶端被输送到吹脱塔内的布水器后，被填料自上而下分散开，同时，配套的通风机向吹脱塔通风，将废水中的氨氮吹脱出来，含氨氮废气经输气管输送到生物固氮塔底端;吹脱后的废水流至吹脱塔底部，经排水管排至废水收集器;所述多孔喷淋管下方设置若干层将废水分散开的填料二，所述填料二为鲍尔环;对应的每一层设置格栅二，底端设置菌液排放管，将菌液排放到培菌器中;所述生物固氮塔顶端设置排气管;
优选地，所述吹脱塔吹脱过的废水经排水管排至废水收集器，经排水泵和排水管排至后续厌氧好氧处理单元。
优选地，采用菌液输送泵将培菌器中的菌液通过菌液输送管输送至多孔喷淋管。
优选地，所述培菌器设置营养液输送管供应营养液，设置供气管进行曝气供氧。
优选地，所述吹脱塔和生物固氮塔中每一层设置填料进出法兰。通过填料进出法兰更方便地填充填料。
优选地，所述培菌器中的产酸微生物为嗜酸性氧化硫硫杆菌。
由输气管输送的含氨氮废气自生物固氮塔底端进入后向上流动，同时菌液输送泵将培菌器中的菌液通过菌液输送管输送至多孔喷淋管，这样来自吹脱塔的气体自生物固氮塔的底部向上流动过程中，被从多孔喷淋管排放的菌液淋洗，使气体中的氨氮被吸收到菌液中，最终洁净的气体经排气管排向大气。吸收了氨氮的菌液流至生物固氮塔底部，通过法兰经菌液排放管排至培菌器中隔墙一侧进行继续培养生长，同时通过培菌器池底间的过水孔缓慢流入隔墙另一侧，再通过菌液输送管输送至多孔喷淋管再次用于吸收氨氮。
本发明还提供了一种采用上述装置处理高氨氮废水的方法，包括以下步骤：
1)将高氨氮废水pH调节至9.0～11.0，去除总悬浮固体，得到上清液;
2)步骤1)中所述上清液被输送至吹脱塔中的布水器，上清液自上而下被填料分散开，采用通风机向吹脱塔中通风，将废水中的氨氮吹脱出来;吹脱后的废水排至后续厌氧好氧处理单元进行生化处理;
3)步骤2)中吹脱出来的氨氮废气自生物固氮塔底端进入后向上流动，同时产酸微生物菌液从多孔喷淋管向下喷淋，向上流动的氨氮被酸性菌液淋洗，使氨氮废气被吸收到菌液中;
4)步骤3)中吸收氨氮后的菌液回流至培菌器中隔墙一侧，补充营养液继续培养微生物产酸，菌液由过水孔进入隔墙另一侧;由于已经吸收了氨氮，回流来的菌液pH较高，隔墙的设置使此部分菌液与隔墙另一侧菌液不立即发生混合;利用营养液将回流来的较高pH菌液培养一段时间后pH逐渐降低，缓慢通过过水孔流入隔墙另一侧较低pH的菌液中，再次用于吸附氨氮气体;隔墙和过水孔的设置，使用于吸收氨氮的菌液始终保持较低的pH值，保证了菌液对氨氮的吸收效率;
5)步骤4)所述隔墙另一侧菌液经菌液输送管再次进入步骤3)中吸收氨氮步骤。
优选地，步骤3)中产酸微生物菌液pH为1.2～2.0。
优选地，步骤3)中所述的产酸微生物为嗜酸性氧化硫硫杆菌。
培菌器中产酸微生物氧化硫硫杆菌的作用为：向培菌器中加入含单质硫的营养液，培菌器中产酸微生物可将单质硫转化成硫酸，使菌液的pH下降至2.0以下，有效地中和吹脱塔中吹脱出来的氨氮，微生物再利用中和后生成的NH4+进行固氮，之后使用该微生物菌液调理污水处理过程中产生的剩余污泥，经固液分离后微生物菌体中的氮就被固定在泥饼中，达到去除废水中氮素的目的。
3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)采用本实用新型生物固氮装置处理高氨氮废水中吹脱塔中产生的氨氮，利用与培菌器连接的生物固氮塔作为氨氮吸收塔，利用微生物的产酸特性，使用酸性菌液作为氨氮的吸收剂，避免使用硫酸、盐酸等强酸，消除了一定的安全隐患;废水中的氨氮经吹脱后被产酸微生物的酸性菌液吸收，吸收氨氮后的菌液经营养液培养后又可以循环输送至生物固氮塔对氨氮进行吸收;同时，产生的NH4+又可以作为微生物生长的氮素来源，转化到微生物菌体中去，再使用该微生物菌液调理污水处理过程中产生的剩余污泥，经固液分离后微生物菌体中的氮就被固氮在泥饼中，达到去除废水中氮素的目的。
(2)本实用新型在培菌器中间设有隔墙，将培菌器分隔成两个部分，隔墙与培菌器池底间设过水孔，使培菌器的两个部分在隔墙底部连通;回流来的菌液pH较高，设置隔墙使此部分菌液与隔墙另一侧菌液不立即发生混合;利用营养液将回流来的较高pH菌液培养一段时间后pH逐渐降低，缓慢通过过水孔流入隔墙另一侧较低pH的菌液中，再次用于吸附氨氮气体;隔墙和过水孔的设置，使用于吸收氨氮的菌液始终保持较低的pH值，有效提高了菌液在固氮塔中对氨氮的吸收效率;
(3)本实用新型生物固氮装置利用的产酸微生物，生长过程中需要氮素作为营养元素，且菌液pH值在1.2～2.0范围内均可实现对氨氮的吸收，用该产酸微生物的菌液来吸收吹脱出来的含氨废气，与传统吹脱法相比，降低了系统的复杂性，避免了操作过程中使用硫酸这种安全敏感物，消除了一定的安全隐患;
(4)本实用新型采用该微生物菌液除作为氨氮的吸收剂之外，该微生物菌液还可以用作后续污水处理单元产生的剩余污泥的调理，之后经脱水时微生物固定下来的氮最终与泥饼一同带出处理体系;
(5)采用本实用新型装置处理的高氨氮废水，经排水管一110排至废水收集器3的废水中的氮含量减少95%以上;
(6)本实用新型在吹脱塔中设置多层填料层，能够增加废水与通风机吹风的接触面积，使废水中氨氮更多地被吹脱排出;
(7)本实用新型在生物固氮塔中设置多层填料层，能够增加酸性菌液与氨氮的接触时间，使氨氮被吸收更彻底;
(8)本实用新型在生物固氮塔中将菌液循环使用，节约了原料成本。
