公布日：2022.11.25
申请日：2022.06.30
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置及方法，包括厌氧反应器、MBR膜池、反硝化生物滤池、一体式厌氧氨氧化反应器、曝气风机和若干管道，第一厌氧反应器、第二厌氧反应器、MBR膜池、反硝化生物滤池和一体式厌氧氨氧化反应器通过管道依次连接；一体式厌氧氨氧化反应器包括短程硝化区域和厌氧氨氧化区域，短程硝化区域上设有进水口，厌氧氨氧化区域设有出水口，短程硝化区域底部设有曝气头，短程硝化区域底部的曝气头和MBR膜池底部的曝气头均通过管道与曝气风机连接，短程硝化区域和厌氧氨氧化区域内均设有若干填料。以简化工艺流程，降低渗滤液处理运行成本，达到稳定高效脱氮的目的。
权利要求书
1.一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：两个厌氧反应器、MBR膜池（5）、反硝化生物滤池（9）、一体式厌氧氨氧化反应器（11）、曝气风机（7）和若干管道（1）；两个厌氧反应器分别为第一厌氧反应器和第二厌氧反应器（3），两个厌氧反应器均设有进水口、出水口和沼气出口（2），沼气出口（2）设置于厌氧反应器顶部，第一厌氧反应器的出水口与第二厌氧反应器（3）的进水口通过管道（1）连接；MBR膜池（5）内部设有浸没式超滤膜组件（6），底部设有曝气头（13），MBR膜池（5）上还设有进水口、出水口和排泥口，MBR膜池（5）的进水口与第二厌氧反应器（3）的出水口通过管道（1）连接；反硝化生物滤池（9）内部设有陶粒填料（22），反硝化生物滤池（9）上设有进水口和出水口，反硝化生物滤池（9）的进水口与MBR膜池（5）的出水口通过管道（1）连接，反硝化生物滤池（9）的进水口与MBR膜池（5）的出水口连接的管道（1）上设有超滤膜出水泵（8）；一体式厌氧氨氧化反应器（11）包括短程硝化区域和厌氧氨氧化区域，短程硝化区域上设有进水口，厌氧氨氧化区域设有出水口，短程硝化区域的进水口与反硝化生物滤池（9）的出水口通过管道（1）连接，短程硝化区域底部设有曝气头（13），短程硝化区域底部的曝气头（13）和MBR膜池（5）底部的曝气头（13）均通过管道（1）与曝气风机（7）连接，短程硝化区域和厌氧氨氧化区域内均设有若干填料（21），短程硝化区域内的填料（21）上附着有短程硝化菌，厌氧氨氧化区域内的填料（21）上附着有厌氧氨氧化菌。
2.根据权利要求1所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：还包括排水口（20），反硝化生物滤池（9）和短程硝化区域上均设有内回流进水口（10），厌氧氨氧化区域的出水口通过管道（1）分别与反硝化生物滤池（9）的内回流进水口（10）、短程硝化区域的内回流进水口（10）和排水口（20）连接。
3.根据权利要求1所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：短程硝化区域为装填K3型填料的移动床生物膜反应器，填料填充率为30%—50%；厌氧氨氧化区域为装填K3型填料的固定床生物膜反应器。
4.根据权利要求1所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：还包括折流挡板（15）和板插阀（12），短程硝化区域和厌氧氨氧化区域通过折流挡板（15）和插板阀（12）分隔，折流挡板（15）向短程硝化区域倾斜，折流挡板（15）的倾斜角度为斜向上45°—60°。
5.根据权利要求1所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：短程硝化区和厌氧氨氧化区体积比为2：1-3：1。
6.根据权利要求4所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：厌氧氨氧化区域还包括填料斜斗（16），厌氧氨氧化区域的填料设置于填料斜斗（16）上方，填料斜斗（16）向短程硝化区域倾斜，填料斜斗（16）的倾斜角度为斜向下45°—60°。
7.根据权利要求1所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：厌氧氨氧化区域还包括出水筛板（17），填料设置于出水筛板（17）的上方，出水筛板（17）的孔径小于填料的直径。
8.根据权利要求2所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，其特征在于：反硝化生物滤池（9）的内回流进水口（10）的回流比为100—200%，短程硝化区域的内回流进水口（10）的回流比为300—500%。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的方法，其特征在于：步骤（1）：渗滤液在第一厌氧反应器处理后流入第二厌氧反应器（3），在第二厌氧反应器（3）中将来水中有机物进一步降解，并同时将来水中的难降解有机物转化为可降解有机物；第二厌氧反应器（3）的停留时间4-6天，第二厌氧反应器（3）中投加厌氧颗粒污泥，在提高有机物去除率的同时降低出水污泥浓度，第二厌氧反应器（3）产生的沼气经沼气出口（2）排出，与第一厌氧产生的沼气一同收集并回收利用；步骤（2）：第二厌氧反应器（3）出水进入MBR膜池（5），MBR膜池（5）进一步去除污水中的有机物，同时改善污泥性状，提高超滤膜的泥水分离效果，在MBR膜池（5）停留时间为4-8h，浸没式超滤膜组件（6）结合超滤膜出水泵（8）对该单元进行泥水分离，当污泥浓度达到8000mg/L后，通过MBR膜池的排泥口（23）进行排泥；步骤（3）：超滤产水由MBR膜池（5）进入反硝化生物滤池（9），一体式厌氧氨氧化反应器（11）产生的硝态氮也通过管道（1）回流至反硝化生物滤池（9）中，反硝化生物滤池（9）内有反硝化菌，反硝化菌利用进水中的碳源将硝态氮转化为氮气，经陶粒滤料层的过滤；步骤（4）：反硝化生物滤池（9）出水进入一体式厌氧氨氧化反应器（11），一体式厌氧氨氧化反应器（11）内部分为左侧的短程硝化区域和右侧的厌氧氨氧化区域两个功能区，短程硝化区域底部设有曝气头（13），反硝化生物滤池（9）出水进入一体式厌氧氨氧化反应器（11）后，氨氮在短程硝化区域被部分亚硝化，然后进入厌氧氨氧化区域，在厌氧氨氧化区域中厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝氮转化为氮气，实现厌氧氨氧化对氮的去除；出水经过出水筛板（17）部分回流至该反应器前端，回流比300-500％，提高反应器内混合效果，同时降低进水氨氮浓度；部分回流至反硝化生物滤池（9），回流比为100-200％，为反硝化反应提供硝态氮；剩余部分以出水的形式排出系统之外。
10.根据权利要求9所述的一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的方法，其特征在于：还包括步骤（5）：当系统运行一段时间后，固定床填料的厌氧氨氧化区域存在填料污堵，填料上生物膜老化的问题，系统需要在间隔20-30天对填料进行一次冲洗，此时需要打开插板阀（12），在水流和气体的作用下，厌氧氨氧化区域的填料被排入左侧的短程硝化区域，此时增大曝气量及回流量，对填料进行一次反冲，反冲洗时间为10-30min，然后关闭插板阀（12），在水流的作用下，填料会自动装满右侧的厌氧氨氧化区，进入下一个反应周期。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，本发明提出一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置及方法，本发明适用于处理高浓度有机及氨氮废水，以期降低现有厌氧氨氧化处理工艺的流程，提高系统运行稳定性及系统脱氮除碳的效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的装置，两个厌氧反应器、MBR膜池、反硝化生物滤池、一体式厌氧氨氧化反应器、曝气风机和若干管道；两个厌氧反应器分别为第一厌氧反应器和第二厌氧反应器，两个厌氧反应器均设有进水口、出水口和沼气出口，沼气出口设置于厌氧反应器顶部，第一厌氧反应器的出水口与第二厌氧反应器的进水口通过管道连接；MBR膜池内部设有浸没式超滤膜组件，底部设有曝气头，MBR膜池上还设有进水口、出水口和排泥口，MBR膜池的进水口与第二厌氧反应器的出水口通过管道连接；反硝化生物滤池内部设有陶粒填料，反硝化生物滤池上设有进水口和出水口，反硝化生物滤池的进水口与MBR膜池的出水口通过管道连接，反硝化生物滤池的进水口与MBR膜池的出水口连接的管道上设有超滤膜出水泵；一体式厌氧氨氧化反应器包括短程硝化区域和厌氧氨氧化区域，短程硝化区域上设有进水口，厌氧氨氧化区域设有出水口，短程硝化区域的进水口与反硝化生物滤池的出水口通过管道连接，短程硝化区域底部设有曝气头，短程硝化区域底部的曝气头和MBR膜池底部的曝气头均通过管道与曝气风机连接，短程硝化区域和厌氧氨氧化区域内均设有若干填料，短程硝化区域内的填料上附着有短程硝化菌，厌氧氨氧化区域内的填料上附着有厌氧氨氧化菌。
作为本发明的进一步优选，还包括排水口，反硝化生物滤池和短程硝化区域上均设有内回流进水口，厌氧氨氧化区域的出水口通过管道分别与反硝化生物滤池的内回流进水口、短程硝化区域的内回流进水口和排水口连接。
作为本发明的进一步优选，短程硝化区域为装填K3型填料的移动床生物膜反应器，填料填充率为30%—50%；厌氧氨氧化区域为装填K3型固定床生物膜反应器。
作为本发明的进一步优选，短程硝化区域和厌氧氨氧化区域通过折流挡板和插板阀分隔，折流挡板向短程硝化区域倾斜，折流挡板的倾斜角度为斜向上45°—60°。
作为本发明的进一步优选，短程硝化区和厌氧氨氧化区体积比为2：1-3：1。
作为本发明的进一步优选，厌氧氨氧化区域还包括填料斜斗，厌氧氨氧化区域的填料设置于填料斜斗上，填料斜斗向短程硝化区域倾斜，填料斜斗的倾斜角度为斜向下45°—60°。
作为本发明的进一步优选，厌氧氨氧化区域还包括出水筛板，填料设置于出水筛板的上方，出水筛板的孔径小于填料的直径。
作为本发明的进一步优选，反硝化生物滤池的内回流进水口的回流比为100—200%，短程硝化区域的内回流进水口的回流比为300—500%。
一种一体式厌氧氨氧化处理高氨氮废水的方法，步骤（1）：渗滤液在第一厌氧反应器处理后流入第二厌氧反应器，在第二厌氧反应器中将来水中有机物进一步降解，并同时将来水中的难降解有机物转化为可降解有机物；第二厌氧反应器的停留时间4-6天，第二厌氧反应器中投加厌氧颗粒污泥，在提高有机物去除率的同时降低出水污泥浓度，第二厌氧反应器产生的沼气经沼气出口排出，与第一厌氧产生的沼气一同收集并回收利用；步骤（2）：第二厌氧反应器出水进入MBR膜池，MBR膜池进一步去除污水中的有机物，同时改善污泥性状，提高超滤膜的泥水分离效果，在MBR膜池停留时间为4-8h，浸没式超滤膜组件结合超滤膜出水泵对该单元进行泥水分离，当污泥浓度达到8000mg/L后，通过MBR膜池的排泥口进行排泥；步骤（3）：超滤产水由MBR膜池进入反硝化生物滤池，一体式厌氧氨氧化反应器产生的硝态氮也通过管道回流至反硝化生物滤池中，反硝化生物滤池内有反硝化菌，反硝化菌利用进水中的碳源将硝态氮转化为氮气，经陶粒滤料层的过滤；步骤（4）：反硝化生物滤池出水进入一体式厌氧氨氧化反应器，一体式厌氧氨氧化反应器内部分为左侧的短程硝化区域和右侧的厌氧氨氧化区域两个功能区，短程硝化区域底部设有曝气头，反硝化生物滤池出水进入一体式厌氧氨氧化反应器后，氨氮在短程硝化区域被部分亚硝化，然后进入厌氧氨氧化区域，在厌氧氨氧化区域中厌氧氨氧化菌将氨氮和亚硝氮转化为氮气，实现厌氧氨氧化对氮的去除；出水经过出水筛板部分回流至该反应器前端，回流比300-500％，提高反应器内混合效果，同时降低进水氨氮浓度；部分回流至反硝化生物滤池，回流比为100-200％，为反硝化反应提供硝态氮；剩余部分以出水的形式排出系统之外。
作为本发明的进一步优选，还包括步骤（5）：当系统运行一段时间后，固定床填料的厌氧氨氧化区域存在填料污堵，填料上生物膜老化的问题，系统需要在间隔20-30天对填料进行一次冲洗，此时需要打开插板阀，在水流和气体的作用下，厌氧氨氧化区域的填料被排入左侧的短程硝化区域，此时增大曝气量及回流量，对填料进行一次反冲，反冲洗时间为10-30min，然后关闭插板阀，在水流的作用下，填料会自动装满右侧的厌氧氨氧化区，进入下一个反应周期。
本发明具有如下有益效果：1、采用两级厌氧的方式，可以显著提高渗滤液等高有机废水COD的去除率，降低厌氧出水COD和SS，同时提高沼气产量。
2、将第二级厌氧出水后设置浸没式超滤膜池，不但能够利用膜池的曝气系统，进一步降低污水中有机物含量，还能改善污泥性状，增大超滤膜的通量，提高超滤的处理效率。
3、反硝化系统采用固定床填料的生物滤池，采用纯生物膜形式，省去泥水分离单元，即二沉池，避免污泥浓度对后续一体式厌氧氨氧化反应器的影响。
4、短程硝化区和厌氧氨氧化区集成于一个反应器内，且分别采用移动床和固定床填料的生物膜反应器，可省去沉淀池，缩短工艺链长度，节省占地和投资。
5、该反应器将短程硝化和厌氧氨氧化功能分区，提高短程硝化和厌氧氨氧化的处理效率，同时利用插板阀的开启及对固定填料的定时冲洗，降低填料堵塞结垢的风险。
6、该工艺仅有一次超滤出水的提升，利用反应器高度，自流进入后续处理单元，避免多次水力提升，降低设备投资和运行电耗。
7.将短程硝化和厌氧氨氧化集成于一个反应器，节省占地。
（发明人：曾宪勇;邢梦娇;邓凯文;何敏霞;樊星;李佳琦;谢勇）
