公布日：2023.02.28
申请日：2022.09.27
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F101/16(2023.01)N
摘要
本发明具体涉及一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置及方法，所述脱氮装置包括依次设置的缺氧曝气生物滤池、酸碱度调节池、好氧曝气生物滤池和清水池，污水先进入缺氧曝气生物滤池进行反硝化反应，然后流经酸碱度调节池调节水体碱度，再进入好氧曝气生物滤池进行硝化反应，进一步去除有机污染物和硝态氮，处理后的清水流入至清水池内，并采用反冲洗系统对缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池进行反冲洗。通过本发明所述脱氮装置的设计搭配特定脱氮方法进行污水处理，脱氮效率高、出水水质好，且运行费用低。
权利要求书
1.一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置，其特征在于：包括依次设置的缺氧曝气生物滤池、酸碱度调节池、好氧曝气生物滤池和清水池，所述缺氧曝气生物滤池的下端设置有进水口，所述缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池的顶部均设置有溢流堰，所述酸碱度调节池的下端设置有与好氧曝气生物滤池连通的过水孔；所述好氧曝气生物滤池的底部通过回流管道设置有回流泵，所述回流泵的出水端与缺氧曝气生物滤池的的底部连通，所述清水池的底部设置有反冲洗系统，所述反冲洗系统的出水端分别与好氧曝气生物滤池的底部、缺氧曝气生物滤池的的底部连通。
2.根据权利要求1所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置，其特征在于：所述缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池内均设置有滤料层，所述滤料层是由陶粒、石英砂、无烟煤中的一种或几种组成。
3.根据权利要求1所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置，其特征在于：所述缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池的底部均设置有曝气头，所述曝气头通过曝气管与外部的气泵连接。
4.根据权利要求1所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置，其特征在于：所述酸碱度调节池内设置有PH计和搅拌装置。
5.根据权利要求1所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置，其特征在于：所述好氧曝气生物滤池顶部溢流堰的出水侧设置有水质在线监测系统，所述水质在线监测系统用于对水体中的氨氮和总氮含量进行实时监测。
6.根据权利要求1所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置，其特征在于：所述清水池的一端设置有用于向清水池投加净化药剂的加药泵，所述清水池的底部设置有污泥排放口。
7.一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮方法，其特征在于：所述脱氮方法包括如下步骤：S1、污水由缺氧曝气生物滤池下端的进水口进入缺氧曝气生物滤池进行反硝化反应，并经滤料层截留后的上清液从缺氧曝气生物滤池的溢流堰流出至酸碱度调节池；S2、向酸碱度调节池内投加碱度调节剂，并启动搅拌装置使其混合均匀，PH计监测PH值变化达标后，污水经酸碱度调节池的过水孔流入至好氧曝气生物滤池进行硝化反应；S3、好氧曝气生物滤池内污水流经滤料层截留后的上清液从顶部的溢流堰流出至清水池，其中部分污水通过回流泵和回流管道回流至缺氧曝气生物滤池的底部进行反硝化；S4、清水池内的清水经水质在线监测系统检测达标后由出水口排放，其中部分清水经反冲洗系统输送至缺氧生物滤池和好氧生物滤池进行反冲洗。
8.根据权利要求7所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮方法，其特征在于：在步骤S1中，所述缺氧曝气生物滤池的DO浓度为0.2-0.5mg/L；在步骤S2中，所述好氧曝气生物滤池的DO浓度大于2mg/L。
9.根据权利要求7所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮方法，其特征在于：在步骤S2中，所述碱度调节剂为碳酸盐、碳酸氢盐中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述的一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮方法，其特征在于：所述碱度调节剂的投放量为7.10-7.20kg/kg氨氮。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置及方法，所述脱氮装置的结构简单、流程短且设备成本较低，结合脱氮方法进行污水处理，脱氮效率高、出水水质好且运行费用较低。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现：一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置，包括依次设置的缺氧曝气生物滤池、酸碱度调节池、好氧曝气生物滤池和清水池，所述缺氧曝气生物滤池的下端设置有进水口，所述缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池的顶部均设置有溢流堰，所述酸碱度调节池的下端设置有与好氧曝气生物滤池连通的过水孔；所述好氧曝气生物滤池的底部通过回流管道设置有回流泵，所述回流泵的出水端与缺氧曝气生物滤池的的底部连通，所述清水池的底部设置有反冲洗系统，所述反冲洗系统的出水端分别与好氧曝气生物滤池的底部、缺氧曝气生物滤池的的底部连通。
进一步的，所述缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池内均设置有滤料层，所述滤料层是由陶粒、石英砂、无烟煤中的一种或几种组成。
进一步的，所述缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池的底部均设置有曝气头，所述曝气头通过曝气管与外部的气泵连接。通过曝气头将气体输送至缺氧曝气生物滤池及好氧曝气生物滤池的底部实现鼓风曝气，使水气混合均匀。在缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池之间设置酸碱度调节池，相当于增设了一个酸碱度缓冲系统，能够避免污水局部碱度过高影响硝化反应，有助于提高该脱氮装置的脱氮效率。
进一步的，所述酸碱度调节池内设置有PH计和搅拌装置。在脱氮装置运行时，向酸碱度调节池内投加碱度调节剂，并开启搅拌装置使污水与碱度调节剂混合均匀，避免局部碱度过高对硝化菌造成影响，所述PH计用于监测水体的PH变化。在本发明中，所述搅拌装置为机械搅拌器或气体搅拌器。
进一步的，所述好氧曝气生物滤池顶部溢流堰的出水侧设置有水质在线监测系统，所述水质在线监测系统用于对水体中的氨氮和总氮含量进行实时监测。
进一步的，所述清水池的一端设置有用于向清水池投加净化药剂的加药泵，所述清水池的底部设置有污泥排放口。
在发明中，根据脱氮装置的实际运行情况设定水体的氨氮值和总氮值范围，当测得水体的氨氮值或氨氮值超出设定范围时，则加药泵开启将净化药剂加入至清水池中，利用净化药剂的强氧化作用，去除污水中氨氮、总氮等污染物质。同时该请清水池内也设置有搅拌装置，启动搅拌装置进行搅拌，使净化药剂在水中充分混合。当测得的水体氨氮值和总氮值在设定范围内，脱氮装置正常正常运行。在运行一段时间后需要进行排污泥时，所述清水池内的水体静置沉淀后的污泥通过污泥排放口排出，降低了清水池内污泥上浮的几率，提高出水水质。通过上述水质在线监测系统的设置提高系统运行的自动化程度控制，减少人为误判，提高投药的准确性。
进一步的，所述反冲洗系统包括反冲洗管道以及设置于反冲洗管道上的反冲洗泵，所述反冲洗管道的一端与清水池连通，所述反冲洗管道的另一端分别与好氧曝气生物滤池的底部及缺氧曝气生物滤池的的底部连通。通过反冲洗系统的设置对好氧曝气生物滤池和缺氧曝气生物滤池进行反冲洗，并使得滤料层得到适度的清洁，提高反应活性。
一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮方法，所述脱氮方法包括如下步骤：
S1、污水由缺氧曝气生物滤池下端的进水口进入缺氧曝气生物滤池进行反硝化反应，并经滤料层截留后的上清液从缺氧曝气生物滤池的溢流堰流出至酸碱度调节池；
S2、向酸碱度调节池内投加碱度调节剂，并启动搅拌装置使其混合均匀，PH计监测PH值变化达标后，污水经酸碱度调节池的过水孔流入至好氧曝气生物滤池进行硝化反应；
S3、好氧曝气生物滤池内污水流经滤料层截留后的上清液从顶部的溢流堰流出至清水池，其中部分污水通过回流泵和回流管道回流至缺氧曝气生物滤池的底部进行反硝化；
S4、清水池内的清水经水质在线监测系统检测达标后由出水口排放，其中部分清水经反冲洗系统输送至缺氧生物滤池和好氧生物滤池进行反冲洗。
进一步的，所述脱氮方法还包括步骤S5，当水质在线监测系统测得水体中的氨氮值和总氮值超出设定范围时，启动加药泵将净化药剂投加至清水池内去除水体中的氨氮、总氮等污染物质。
进一步的，所述缺氧曝气生物滤池的DO浓度为0.2-0.5mg/L，所述好氧曝气生物滤池的DO浓度大于2mg/L。
进一步的，在步骤S2中，所述碱度调节剂为碳酸盐、碳酸氢盐中的一种或几种。
进一步的，所述碱度调节剂的投放量为7.10-7.20kg/kg氨氮。
在本发明中，通过向酸碱度调节池内投放碱度调节剂起到调节碱度的作用，碱度变化能够通过监测酸碱度调节池内水体PH得到实时监控。由于硝化细菌对碱度变化非常敏感，因而水体的碱度变化对好氧生物滤池内硝化细菌的活性影响很大，进而影响到硝化反应过程。本发明通过设置酸碱度调节池精准调节适宜的水体碱度，显著提升好氧曝气生物滤池的硝化反应速率，进而提高脱氮效率。
进一步的，在步骤S3中，好氧曝气生物滤池部分污水回流至缺氧曝气生物滤池的回流比为30％-50％，通过准确控制回流比能够保证缺氧曝气生物滤池的反硝化细菌稳定生长，反硝化速率适宜。
进一步的，在步骤S4中，所述净化药剂为活性氯药剂。
在本发明中，所述活性氯药剂优选为次氯酸钠、漂白粉、液氯或二氧化氯。通过向清水池内投加活性氯药剂，利用活性氯的强氧化作用去除水体中的污染物质，起到净化、消毒的作用，提高出水水质。
进一步的，所述脱氮方法还包括在步骤S4中，调节清水池内水体的PH值为8-10，再加入絮凝剂进行絮凝沉淀，并通过机械搅拌后静置沉淀将沉淀于清水池底部的污泥由污泥排放口排出。
在本发明中，所述絮凝剂优选为PAC、PAM+、PAM-中的一种或两种。静置沉淀的时间为2-4h。当清水池内水体的水质较差时，通过上述絮凝沉淀-静置沉淀的方式能够显著减少水体中的污染物质，提高出水水质。
在本发明中，反冲洗水量为清水池总水量的2％-4％，反冲水洗强度为5-6L/(㎡·s)。在本发明中，利用清水池内的清水对缺氧曝气生物滤池和好氧曝气生物滤池进行反冲洗，减少了额外的用水量，能够节约能耗和降低运行费用。通过反冲洗系统的设计使滤料层得到适度的清洗，能够提高反硝化反应和硝化反应的速率，提高该脱氮方法的脱氮效率。
本发明的有益效果在于：本发明公开了一种两级曝气生物滤池锂电废水脱氮装置及方法，该装置通过在好氧曝气生物滤池和缺氧曝气生物滤池之间设置酸碱度调节池，能够显著提高硝化反应速率。该装置的结构简单、流程短、设备成本较低且自动化程度高。通过搭配本发明的脱氮方法进行污水处理，污水处理效果好，脱氮效率高，出水水质把控严格，能够同时达到《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)、《广东省污水综合排放标准》(0DB4426-2001)和《无机化学工业污染物排放标准》(GB31573-2013)三大排放标准。同时具有运行费用低、水力停留时间短、处理效率高的特点。
（发明人：钟永光;戴双建;张玉岩;秦晶）
