申请日20200623
公开(公告)日20200901
IPC分类号C02F3/28; C02F101/16; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器及处理方法，反应器，包括：反应器壳体，为立式结构;污泥膨胀流化床反应区，设置于反应器壳体的下部，其底部设置有布水器，布水器与进水管道连通，该反应区内生长有反硝化菌和产甲烷菌;均布板，为板体结构，设置于污泥膨胀流化床反应区的上方，其上开设有若干通孔，每个通孔上对应安装有固液分离元件;曝气层，设置于均布板的上方;三相分离区，位于反应器壳体的上部;循环管道，其一端与三相分离区顶部连通，另一端与布水器连通。
权利要求书
1.一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：包括：
反应器壳体，为立式结构;
污泥膨胀流化床反应区，设置于反应器壳体的下部，其底部设置有布水器，布水器与进水管道连通，该反应区内生长有反硝化菌和产甲烷菌;
均布板，为板体结构，设置于污泥膨胀流化床反应区的上方，其上开设有若干通孔，每个通孔上对应安装有固液分离元件;
曝气层，设置于均布板的上方;
三相分离区，位于反应器壳体的上部;
循环管道，其一端与三相分离区顶部连通，另一端与布水器连通。
2.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：所述固液分离元件包括本体和折流部，本体为顶部开设通孔的锥形件，锥形件的大径端环绕均布板的通孔四周设置，折流部为折板，折板的一端固定设置于本体顶部的一侧，另一端位于本体顶部的另一侧，且向本体的底部延伸，形成折流通道。
3.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：反应器壳体的顶部设置有汽水分离器，其上部通过汽水上升管与三相分离区的顶部连通，其底部通过沉降管与布水器连通。
4.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：三相分离区的顶部设置有出水管，出水管上设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：还包括取样装置，取样装置包括取样总管、若干取样支管以及排水管，取样总管固定于反应器壳体的侧壁上，若干取样支管分布于取样总管的不同高度处，排水管设置于取样总管的最低端，且穿过反应器壳体向外延伸。
6.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：反应器壳体的底部直角处设置有导流板。
7.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：所述导流板为环形，且倾斜设置。
8.一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除方法，其特征在于：包括如下步骤：
将高有机碳、高硝氮工业废水输送至布水器中，在污泥膨胀流化床反应区内布水;
废水中的有机碳经过水解发酵、产氢产小分子酸，并在产甲烷菌的作用下产甲烷;废水中的硝氮在反硝化菌的作用下，发生反硝化作用，消耗小分子酸;
废水通过污泥膨胀流化床反应区后，污泥被均布板和固液分离器拦截，废水进入反应器的上方，通过三相分离区的分离后，废水循环回污泥膨胀流化床继续反应，直至达标后排放。
9.根据权利要求8所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除方法，其特征在于：进入污泥膨胀流化床反应区内的废水的温度为30-33℃，pH值为6-8。
10.根据权利要求8所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除方法，其特征在于：还包括向流经均布板后的废水中曝气的步骤，通过曝气，将废水中的氨氮转化为硝氮，该部分费用循环回污泥膨胀流化床反应区继续反应。
说明书
工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器及处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体地说是一种工艺废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器及处理方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
工业废水具有高有机碳、高硝氮的水质特点，而且部分工业废水中还会存在一定量的氨氮。对于高有机碳成分存在微生物降解性差、降解周期较长和浓度较高的特点，而传统工艺存在占地面积大、污泥产量大导致处置费用高的问题。
现有的工业废水处理工艺中，采用IC厌氧反应器，在高浓度污泥的作用下，将废水中的有机碳转化为沼气，进而去除有机碳，然后将去除有机碳的废水输送至下一环节，通过硝化-反硝化去除废水中的氨氮和硝氮。发明人发现，该种工艺存在以下问题：
1、工业废水中在IC厌氧反应器中的水解发酵段、产氢产乙酸段会将长链碳源转化为小分子链、易降解的碳-小分子酸，小分子酸的产生速度小于小分子酸被产甲烷菌代谢产生甲烷的速度，进而会造成体系中小分子酸的积累，较高浓度的小分子酸会对产甲烷菌产生一定的冲击作用，影响产甲烷菌的活性，进而影响沼气产生效率和废水处理效率。
2、工业废水经过IC厌氧反应器产甲烷后，大量易于反硝化(反硝化过程需要消耗有机碳)碳源的过程产物会被消耗掉，造成出水碳源难以满足后续反硝化碳源的需求，须定量补充碳源而增加运行费用;
3、高硝氮废水需要保证足量的碳源以保证总氮的去除效果，而工业污水虽然总有机碳含量较高，但反硝化去除总氮的过程中对于碳源的种类相对苛刻，直接补充工业原水难以保证总氮的去除精度;
4、工业废水中总氮(硝氮+氨氮)的去除需要经过硝化(将氨氮转化为硝氮)-反硝化(去除硝氮)的过程，由于硝化作用是在好氧条件下进行，反硝化作用是在厌氧条件下进行，所以，工业废水中的总氮难以在同一反应器中去除。
5、缺氧反硝化絮状微生物的过程产泥量会高于厌氧反硝化，导致污泥处置成本增加。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器及处理方法。
为实现上述发明目的，本发明的一个或多个实施例公开了以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，包括：
反应器壳体，为立式结构;
污泥膨胀流化床反应区，设置于反应器壳体的下部，其底部设置有布水器，布水器与进水管道连通，该反应区内生长有反硝化菌和产甲烷菌;
均布板，为板体结构，设置于污泥膨胀流化床反应区的上方，其上开设有若干通孔，每个通孔上对应安装有固液分离元件;
曝气层，设置于均布板的上方;
三相分离区，位于反应器壳体的上部;
循环管道，其一端与三相分离区顶部连通，另一端与布水器连通。
第二方面，本发明提供了一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除方法，包括如下步骤：
将高有机碳、高硝氮工业废水输送至布水器中，在污泥膨胀流化床反应区内布水;
废水中的有机碳经过水解发酵、产氢产小分子酸，并在产甲烷菌的作用下产甲烷;废水中的硝氮在反硝化菌的作用下，发生反硝化作用，消耗小分子酸;
废水通过污泥膨胀流化床反应区后，污泥被均布板和固液分离元件拦截，废水进入反应器的上方，通过三相分离区的分离后，废水循环回污泥膨胀流化床继续反应，直至达标后排放。
与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
1、在污泥膨胀流化床反应区内生长有反硝化菌和产甲烷菌，在厌氧条件下，同时发生有机碳的水解发酵以及硝氮的反硝化反应，工业废水中的有机碳发酵产生的小分子酸一部分被反硝化过程消耗，可以较好地缓解对产甲烷菌造成的压力，进而可以有效保持产甲烷菌的活性，进而可以有效提高有机碳的去除效果，保证该工艺段的稳定运行。
同时，有机碳发酵产生的小分子酸比较适合反硝化过程，可以有效保证反硝化的进行，进而可以保证硝氮的去除效率。
2、在反应器均布板的上方设置曝气层，可以向废水中通入一定浓度的氧气，可以将废水中的氨氮转化为硝氮，转化后的硝氮循环至污泥膨胀流化床反应区内进行反硝化去除。所以，采用同一反应器可以实现废水中有机碳、硝氮和氨氮的去除，具有占地面积小、处理负荷高等优势。
3、污泥膨胀流化床反应区内是厌氧环境，基本不产泥，可以有效降低污泥的处置费用。（发明人刘帅;孙迎超;高达伟;高美丽;朱杰高）
