申请日2019.02.18
公开(公告)日2019.05.21
IPC分类号C02F3/28; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种深度脱氮废水水处理系统，包括反应器、出水母管、废水进水管路、废水出水管路、循环管路、反洗进水管路、反洗出水管路、加药管路、填料投加管路、进水箱、出水箱和控制柜，其中，反应器内设有填料层，能够有效的去除污水中的氮，整个过程无需投加碳源，并通过控制柜对相关管路中配置的电动阀门、泵和检测装置进行联锁控制。进一步，本发明还公开一种深度脱氮污水处理工艺，通过多种反馈调节，实现整个系统的自动控制。本发明通过利用还原态硫作为电子供体的硫自养反硝化对含氮废水进行处理，并能对临界点实现有效的自动控制。
权利要求书
1.一种深度脱氮废水处理系统，其特征在于，包括反应器、出水母管、废水进水管路、废水出水管路、循环管路、反洗进水管路、反洗出水管路、加药管路、填料投加管路、进水箱、出水箱和控制柜，其中：
所述反应器下部设有第一进水口和反洗进水口，上部设有第一出水口和填料投加口，内部配置有填料层，所述填料层的填料为含硫填料，所述反应器还配置有压力传感器和DO测定仪;
所述进水箱具有第二进水口、第二出水口、加药口和循环口，并配置有第一NO3--N测定仪;
所述出水箱具有第三进水口、第三出水口和反洗出水口，并配置第二NO3--N测定仪和pH传感器;
所述反应器的第一进水口通过废水进水管路和进水泵与出水箱的第二出水口连接，所述第一出水口通过出水母管分别与废水出水管路、循环管路、和反洗出水管路连接，所述反洗进水口通过反洗进水管路和反洗水泵与出水箱的反洗出水口连接，所述填料投加口通过填料投加管道与场区填料输送管道连接;所述进水箱的第二进水口与场区含氨废水输送管道连接，所述加药口通过加药管路与场区碱液输送管道连接，所述循环口通过循环管路连接出水母管;所述出水箱的第三进水口通过废水出水管路连接出水母管;
所述废水进水管路配置有第一电动阀门、进水泵和第一电磁流量计，所述出水母管上配置有第二电动阀门，所述废水出水管路配置有第三电动阀门，所述循环管路配置有第四电动阀门，所述反洗进水管路配置有第五电动阀门和反洗水泵，所述反洗出水管路配置有第六电动阀门，所述加药管路配置有第七电动阀门;所述填料投加管路配置有第八电动阀门;
上述进水泵和反洗水泵以及各电动阀门均与所述控制柜电性连接;所述控制柜对pH传感器和和第七电动阀门进行联锁控制，对第二NO3--N测定仪、pH传感器、压力传感器和第八电动阀门进行联锁控制，对压力传感器、反洗水泵、进水泵、第五电动阀门和第六电动阀门进行联锁控制。
2.如权利要求1所述的深度脱氮 废水处理系统，其特征在于，所述填料层被构造为包括自下而上分布的脱氧层和脱氮层，所述DO测定仪布置于脱氧层与脱氮层之间的界面处。
3.如权利要求1所述的深度脱氮废水处理系统，其特征在于，所述反应器下部还配置有布水器和粗砂层，所述粗砂层位于布水器之上，所述压力传感器布置于布水器和反应器底面之间的缓冲区。
4.如权利要求1所述的深度脱氮废水处理系统，其特征在于，所述反应器的第一出水口处设有集水装置。
5.如权利要求1所述的深度脱氮废水处理系统，其特征在于，所述反洗进水管路还配置有第二电磁流量计。
6.如权利要求1所述的深度脱氮废水处理系统，其特征在于，所述进水箱和出水箱均配置有液位计。
7.一种深度脱氮废水处理工艺，其特征在于，基于权利要求1至6任意一项所述的深度脱氮废水处理系统，具体包括：
启动阶段：采用微生物接种培养方式，即：将含氮废水引入进水箱中，同时接种活性污泥;开启进水泵，调节第一电动阀门的开度，使反应进水量的第一电磁流量计示数为临界值A1，开启第二电动阀门和第四电动阀门;循环进水若干天，反应器内填料层的填料表面出现棕黄色生物膜，当第一NO3--N测定仪检测到出水中NO3--N的浓度或去除率达到临界值D1时，判断启动阶段完成，反馈调节第一电动阀门的开度，使第一电磁流量计示数为临界值A2，且临界值A1小于临界值A2;
正常运行阶段：启动阶段完成后进入正常运行阶段，保持或调节第一电动阀门的开度，使第一电磁流量计示数为临界值A2，关闭第四电动阀门，开启第三电动阀门，含氮废水在反应器内进行硫自养反硝化;
当第二NO3--N测定仪检测到出水中NO3—N的浓度大于临界值D2，且pH传感器检测到出水pH值不低于临界值E1，压力传感器检测到反应器内部压力不高于临界值F1时，则开启第八电动阀门，向反应器中投加含硫填料，直到第二NO3--N测定仪检测到出水中NO3—N的浓度在临界值D2以内;
当pH传感器检测到出水pH值低于临界值E1时，则开启第七电动阀门，向进水箱中投加碱液，以调节进水箱中的pH值，直到pH传感器检测到出水pH值在临界值达到E1;
反洗阶段：当压力传感器检测到的压力高于临界值F1时，则通过反馈调节自动关闭进水泵，并自动开启反洗水泵和第六电动阀门，对反应器进行反洗;直至压力传感器检测到的压力小于临界值F2，则通过反馈调节自动关闭反洗水泵和第六电动阀门，并开启进水泵，重新进入正常运行阶段。
8.根据权利要求7所述的深度脱氮废水处理工艺，其特征在于，在启动阶段：或者采用微生物自培养方式，即：将含氮废水引入进水箱中，开启进水泵，调节第一电动阀门的开度，使反应进水量的第一电磁流量计示数为临界值A1，开启第二电动阀门和第四电动阀门，利用污水中自有的微生物来进行培养;循环进水若干天，反应器内填料层的填料表面出现棕黄色生物膜，当第一NO3--N测定仪检测到出水中NO3--N的浓度或去除率达到临界值D1时，判断启动阶段完成，反馈调节第一电动阀门的开度，使第一电磁流量计示数为临界值A2，且临界值A1小于临界值A2。
9.根据权利要求7所述的深度脱氮废水处理工艺，其特征在于，在启动阶段：若DO测定仪检测到DO值大于临界值B，则降低外部污水处理系统中好氧池末端的曝气量。
10.根据权利要求7所述的深度脱氮废水处理工艺，其特征在于，所述流量临界值A1为1m3/h，A1为2.1m3/h;所述压力临界值F1为0.03Mpa，F2为0.01Mpa;所述pH临界值E1为6.3;所述出水中NO3—N的去除率临界值D1为40%，D2为5mg/h;所述DO临界值B为0.3mg/L。
说明书
一种深度脱氮废水处理系统及工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及含氮废水处理技术。
背景技术
随着工农业的快速发展，大量污染物被排放到水体中，其中硝酸盐作为主要污染物质已经普遍存在，并有逐年加剧的趋势。废水中超标的硝酸盐严重影响自然环境以及人体健康，因此如何高效的去除水体中的硝酸盐成为亟待解决的问题。
目前普遍的硝酸盐处理技术是生物反硝化技术。传统的异养反硝化技术需投加大量的有机碳源，且存在成本高、后续有二次污染、产泥量大等问题。而自养反硝化法可用无机物作为电子供体，不需要外加有机物，因而出水不会残留有机物。利用还原态硫作为电子供体的硫自养反硝化研究受到广泛关注，其中硫单质微溶于水，具有来源广泛、价格低廉等优点，因此，硫自养反硝化技术凭借脱氮效率高、操作简单、经济节能和应用性广泛等优势逐渐成为深度脱氮技术研究的热点。但影响硫自养反硝化过程的因素较多，临界点的控制对整个系统的脱氮效果有很大的影响。因此，需要开发一套自动化程度高、脱氮效果好的工业级深度脱氮废水处理系统。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提出一种新型的深度脱氮废水处理系统及工艺，可通过利用还原态硫作为电子供体的硫自养反硝化对含氮废水进行处理，并能对临界点实现有效的自动控制，实现稳定、连续的运行，具有操作简单、集成化程度高、脱氮效率高的优点。
方案一：本发明公开一种深度脱氮废水处理系统，包括反应器、出水母管、废水进水管路、废水出水管路、循环管路、反洗进水管路、反洗出水管路、加药管路、填料投加管路、进水箱、出水箱和控制柜，其中：所述反应器下部设有第一进水口和反洗进水口，上部设有第一出水口和填料投加口，内部配置有填料层，所述填料层的填料为含硫填料，所述反应器还配置有压力传感器和DO测定仪;所述进水箱具有第二进水口、第二出水口、加药口和循环口，并配置有第一NO3--N测定仪;所述出水箱具有第三进水口、第三出水口和反洗出水口，并配置第二NO3--N测定仪和pH传感器;所述反应器的第一进水口通过废水进水管路和进水泵与出水箱的第二出水口连接，所述第一出水口通过出水母管分别与废水出水管路、循环管路、和反洗出水管路连接，所述反洗进水口通过反洗进水管路和反洗水泵与出水箱的反洗出水口连接，所述填料投加口通过填料投加管道与场区填料输送管道连接;所述进水箱的第二进水口与场区含氨废水输送管道连接，所述加药口通过加药管路与场区碱液输送管道连接，所述循环口通过循环管路连接出水母管;所述出水箱的第三进水口通过废水出水管路连接出水母管;所述废水进水管路配置有第一电动阀门、进水泵和第一电磁流量计，所述出水母管上配置有第二电动阀门，所述废水出水管路配置有第三电动阀门，所述循环管路配置有第四电动阀门，所述反洗进水管路配置有第五电动阀门和反洗水泵，所述反洗出水管路配置有第六电动阀门，所述加药管路配置有第七电动阀门;所述填料投加管路配置有第八电动阀门;上述进水泵和反洗水泵以及各电动阀门均与所述控制柜电性连接;所述控制柜对pH传感器和和第七电动阀门进行联锁控制，对第二NO3--N测定仪、pH传感器、压力传感器和第八电动阀门进行联锁控制，对压力传感器、反洗水泵、进水泵、第五电动阀门和第六电动阀门进行联锁控制。
作为一种优选方案，所述填料层被构造为包括自下而上分布的脱氧层和脱氮层，所述DO测定仪布置于脱氧层与脱氮层之间的界面处。
作为一种优选方案，所述反应器下部还配置有布水器和粗砂层，所述粗砂层位于布水器之上，所述压力传感器布置于布水器和反应器底面之间的缓冲区。
作为一种优选方案，所述反应器的第一出水口处设有集水装置。
作为一种优选方案，所述反洗进水管路还配置有第二电磁流量计。
作为一种优选方案，所述进水箱和出水箱均配置有液位计。
方案二：一种深度脱氮废水处理工艺，其特征在于，基于方案一所述的深度脱氮废水处理系统，具体包括：
启动阶段：采用微生物接种培养方式，即：将含氮废水引入进水箱中，同时接种活性污泥;开启进水泵，调节第一电动阀门的开度，使反应进水量的第一电磁流量计示数为临界值A1，开启第二电动阀门和第四电动阀门;循环进水若干天，反应器内填料层的填料表面出现棕黄色生物膜，当第一NO3--N测定仪检测到出水中NO3--N的浓度或去除率达到临界值D1时，判断启动阶段完成，反馈调节第一电动阀门的开度，使第一电磁流量计示数为临界值A2，且临界值A1小于临界值A2;
正常运行阶段：启动阶段完成后进入正常运行阶段，保持或调节第一电动阀门的开度，使第一电磁流量计示数为临界值A2，关闭第四电动阀门，开启第三电动阀门，含氮废水在反应器内进行硫自养反硝化;
当第二NO3--N测定仪检测到出水中NO3—N的浓度大于临界值D2，且pH传感器检测到出水pH值不低于临界值E1，压力传感器检测到反应器内部压力不高于临界值F1时，则开启第八电动阀门，向反应器中投加含硫填料，直到第二NO3--N测定仪检测到出水中NO3—N的浓度在临界值D2以内;
当pH传感器检测到出水pH值低于临界值E1时，则开启第七电动阀门，向进水箱中投加碱液，以调节进水箱中的pH值，直到pH传感器检测到出水pH值在临界值达到E1;
反洗阶段：当压力传感器检测到的压力高于临界值F1时，则通过反馈调节自动关闭进水泵，并自动开启反洗水泵和第六电动阀门，对反应器进行反洗;直至压力传感器检测到的压力小于临界值F2，则通过反馈调节自动关闭反洗水泵和第六电动阀门，并开启进水泵，重新进入正常运行阶段。
作为一种可选方案，在启动阶段：或者采用微生物自培养方式，即：将含氮废水引入进水箱中，开启进水泵，调节第一电动阀门的开度，使反应进水量的第一电磁流量计示数为临界值A1，开启第二电动阀门和第四电动阀门，利用污水中自有的微生物来进行培养;循环进水若干天，反应器内填料层的填料表面出现棕黄色生物膜，当第一NO3--N测定仪检测到出水中NO3--N的浓度或去除率达到临界值D1时，判断启动阶段完成，反馈调节第一电动阀门的开度，使第一电磁流量计示数为临界值A2，且临界值A1小于临界值A2;
作为一种优选方案，在启动阶段：若DO测定仪检测到DO值大于临界值B，则降低外部污水处理系统中好氧池末端的曝气量。
作为一种优选方案，所述流量临界值A1为1m3/h，A1为2.1m3/h;所述压力临界值F1为0.03Mpa，F2为0.01Mpa;所述pH临界值E1为6.3;所述出水中NO3—N的去除率临界值D1为40%，D2为5mg/h;所述DO临界值B为0.3mg/L。
整个过程无需投加碳源，并通过控制柜对相关管路中配置的电动阀门、泵和检测装置进行联锁控制。进一步，本发明还公开一种深度脱氮污水处理工艺，通过多种反馈调节，实现整个系统的自动控制。本发明通过利用还原态硫作为电子供体的硫自养反硝化对含氮废水进行处理，并能对临界点实现有效的自动控制。
本发明具有以下有益效果：
(1)采用硫自养反硝化技术，运行成本低。硫自养反硝化是一种新型的生物脱氮技术，在整个反应过程中无需投加有机碳源，利用填料层中的含硫填料作为电子供体、无机碳为碳源，即可实现硝态氮的有效去除，且最高去除率可达到100%。
(2)自动化程度高、操作简单。本发明采用了合理的自控方案，通过控制柜对电动阀门、泵和检测仪进行联锁，对系统中的临界点进行了有效的控制，可以实现稳定、连续的进水、出水，形成一套完整的自动化工业控制系统。
(3)剩余污泥量少，占地面积小。相比于传统的脱氮工艺，硫自养反硝化工艺简单，所需设备数量少，投入成本大大降低。
(4)该系统及工艺是解决了实际工业中对含氮污水处理问题，可广泛适用于大型含氮污水处理厂，能够连续稳定的进行含氮废水的深度处理。
