公布日：2023.12.22
申请日：2023.11.21
分类号：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种高COD高氨氮废水的生化处理方法，包括以下步骤：（1）废水进入缓冲池进行缓冲调质，然后进入厌氧池，对难降解有机物进行水解酸化作用；（2）厌氧池的出水一部分输入第一级AO装置，另一部分输入第三级AO装置；第一级AO装置、第二级AO装置、第三级AO装置、第四级AO装置和第五级AO装置依次串联连接；（3）第五级AO装置的出水进入沉淀池，进行泥水分离，沉淀池的污泥回流至厌氧池；（4）沉淀池的出水进入反硝化滤池，利用外加碳源，反硝化菌对未脱氮完全的硝酸盐进行脱氮；反硝化滤池的产水达标排放。
权利要求书
1.一种高COD高氨氮废水的生化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）废水进入缓冲池进行缓冲调质，然后进入厌氧池，对难降解有机物进行水解酸化作用；（2）厌氧池的出水一部分输入第一级AO装置，另一部分输入第三级AO装置；第一级AO装置、第二级AO装置、第三级AO装置、第四级AO装置和第五级AO装置依次串联连接；（3）第五级AO装置的出水进入沉淀池，进行泥水分离，沉淀池的污泥回流至厌氧池；（4）沉淀池的出水进入反硝化滤池，利用外加碳源，反硝化菌对未脱氮完全的硝酸盐进行脱氮；反硝化滤池的产水达标排放；步骤（2）中，所述第一级AO装置包括依次连接的第一缺氧池和第一好氧池，第二级AO装置包括依次连接的第二缺氧池和第二好氧池，第三级AO装置包括依次连接的第三缺氧池和第三好氧池，第四级AO装置包括依次连接的第四缺氧池和第四好氧池，第五级AO装置包括依次连接的第五缺氧池和第五好氧池；厌氧池的出水口并联第一缺氧池和第三缺氧池的进水口，上一级好氧池的出水口连接下一级缺氧池的进水口，第三缺氧池的进水口还连接第二好氧池的出水口，第五好氧池的出水口连接沉淀池；所述厌氧池进入第一级AO装置的水量与进入第三级AO装置的水量之比为(4-5):1；废水在厌氧池、各个缺氧池、各个好氧池的停留时间之比为1:(5-6):(12-14)；废水在厌氧池和反硝化滤池的停留时间之比为1:(2-2.5)。
2.根据权利要求1所述的高COD高氨氮废水的生化处理方法，其特征在于，所述缺氧池和好氧池内部均设有填料，所述填料包括由上至下依次排列的若干组可活动的填料，每组填料包括上方的活动填料板和下方的活动填料层；所述活动填料板整体为可拉伸伸缩的框架板式，包括若干个彼此衔接的可拉伸伸缩的镂空的菱形框，每个菱形框的表面覆盖第一网，用于负载微生物以及拦截从活动填料层流失的微生物；所述活动填料层为可拉伸伸缩的框架体，包括若干个彼此衔接的可拉伸伸缩的四棱柱，四棱柱内部装填柔性多孔载体，用于负载微生物。
3.根据权利要求2所述的高COD高氨氮废水的生化处理方法，其特征在于，所述活动填料层的相邻的四棱柱共用柱体和侧边，活动填料层的所有四棱柱的伸缩方向相同，当所有四棱柱压缩时，活动填料层收窄且适当伸长，当所有四棱柱拉伸时，活动填料层放宽且适当缩短；每个四棱柱的顶面、底面和侧面均覆盖有第二网，用于使得四棱柱形成一个封闭腔体，容纳内部的柔性多孔载体。
4.根据权利要求3所述的高COD高氨氮废水的生化处理方法，其特征在于，所述柔性多孔载体为软海绵；所述活动填料层进行启动时，软海绵在装填之前，统一浸入碳源溶液中，能够充分吸收碳源。
5.根据权利要求4所述的高COD高氨氮废水的生化处理方法，其特征在于，所述第二网的网丝表面缠绕丝条状植物，丝条状植物选自草本植物的根茎叶、海带、水草、木本植物的细软的茎和叶。
6.根据权利要求5所述的高COD高氨氮废水的生化处理方法，其特征在于，所述活动填料板的相邻的菱形框共用侧边，活动填料板的所有菱形框的伸缩方向相同，当所有菱形框被压缩时，活动填料板收窄且适当伸长，当所有菱形框被拉伸时，活动填料板放宽且适当缩短；每个菱形框的表面覆盖有第一网，用于使得活动填料板形成一个具有拦截功能的网板。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高COD高氨氮废水的生化处理方法，包括以下步骤：（1）废水进入缓冲池进行缓冲调质，然后进入厌氧池，对难降解有机物进行水解酸化作用；（2）厌氧池的出水一部分输入第一级AO装置，另一部分输入第三级AO装置；第一级AO装置、第二级AO装置、第三级AO装置、第四级AO装置和第五级AO装置依次串联连接；（3）第五级AO装置的出水进入沉淀池，进行泥水分离，沉淀池的污泥回流至厌氧池；（4）沉淀池的出水进入反硝化滤池，利用外加碳源，反硝化菌对未脱氮完全的硝酸盐进行脱氮；反硝化滤池的产水达标排放。
可选的，步骤（2）中，所述第一级AO装置包括依次连接的第一缺氧池和第一好氧池，第二级AO装置包括依次连接的第二缺氧池和第二好氧池，第三级AO装置包括依次连接的第三缺氧池和第三好氧池，第四级AO装置包括依次连接的第四缺氧池和第四好氧池，第五级AO装置包括依次连接的第五缺氧池和第五好氧池；厌氧池的出水口并联第一缺氧池和第三缺氧池的进水口，上一级好氧池的出水口连接下一级缺氧池的进水口，第三缺氧池的进水口还连接第二好氧池的出水口，第五好氧池的出水口连接沉淀池。
本发明中，废水缓冲调质后进入厌氧池，主要是对难降解的有机物进行水解酸化作用。厌氧池的出水多点进入后续的AO单元，能够合理分配碳源，供反硝化菌结合有机物质完成反硝化作用。具体的，厌氧池的出水分为两部分，分别进入第一级AO装置的第一缺氧池和第三级AO装置的第三缺氧池；第一部分出水依次经过五级AO装置，完成反硝化-硝化作用；第二部分出水直接进入第三级AO装置，主要是为第三级及之后的AO装置补充碳源，保证反硝化菌有充足可利用的碳源。
前两级AO装置主要作用是去除废水的COD，以降低后续AO装置的好氧池的COD负荷，使后续好氧池的COD容积负荷降低，为硝化菌生长提供有利条件，使AO系统更高效地进行硝化反应。后三个好氧池在较低的COD负荷下，高效地进行硝化作用，以去除氨氮，为反硝化反应提供硝酸盐。第一缺氧池利用废水中的有机物及硝酸盐、亚硝酸盐进行反硝化作用，产生碱度，补充后续硝化反应所需。后续的四个缺氧池主要是进行反硝化脱氮作用，将好氧池产生的硝酸盐转化为氮气。
进一步可选的，所述厌氧池进入第一级AO装置的水量与进入第三级AO装置的水量之比为(4-5):1。
进一步可选的，废水在厌氧池、各个缺氧池、各个好氧池的停留时间之比为1:(5-6):(12-14)。
进一步可选的，废水在厌氧池和反硝化滤池的停留时间之比为1:(2-2.5)。
进一步可选的，各个缺氧池和好氧池内均设有曝气装置，缺氧池内用于气动搅拌，缺氧池的溶氧量为0.2-0.4mg/L，好氧池的溶氧量为5.0-6.0mg/L。
可选的，步骤（3）中，所述沉淀池的底部设有泥斗和污泥泵，使得污泥回流至厌氧池的前端，补充生化系统的污泥，污泥回流比为200%。
可选的，步骤（4）中，所述沉淀池与反硝化滤池之间设有中间水池，沉淀池的上清液输入中间水池，进行静置沉淀分离以及水体的暂存；中间水池的出水口连接反硝化滤池的进水口；中间水池底部的污泥全部回流至厌氧池。
可选的，步骤（4）中，所述反硝化滤池的出水口连接产水池，用于暂存产水，产水可作为回用水使用，例如用于反洗反硝化滤池、各级AO装置。
可选的，所述缺氧池和好氧池内部均设有填料，所述填料包括由上至下依次排列的若干组可活动的填料，每组填料包括上方的活动填料板和下方的活动填料层；所述活动填料板整体为可拉伸伸缩的框架板式，包括若干个彼此衔接的可拉伸伸缩的镂空的菱形框，每个菱形框的表面覆盖第一网，用于负载微生物以及拦截从活动填料层流失的微生物；所述活动填料层为可拉伸伸缩的框架体，包括若干个彼此衔接的可拉伸伸缩的四棱柱，四棱柱内部装填柔性多孔载体，用于负载微生物。
进一步可选的，所述活动填料层的相邻的四棱柱共用柱体和侧边，活动填料层的所有四棱柱的伸缩方向相同，例如，四棱柱的四个顶点按顺时针方向为第一顶点、第二顶点、第三顶点和第四顶点，第二顶点和第四顶点在外力作用下，能向着靠近或远离彼此的方向移动，第一顶点和第三顶点配合四棱柱的缩放而移动位置；当所有四棱柱压缩时，活动填料层收窄且适当伸长，当所有四棱柱拉伸时，活动填料层放宽且适当缩短；每个四棱柱的顶面、底面和侧面均覆盖有第二网，用于使得四棱柱形成一个封闭腔体，容纳内部的柔性多孔载体。
进一步可选的，所述第二网完全展开的面积不小于四棱柱对应的顶面、底面和侧面的面积，避免四棱柱在伸展或收缩时第二网破裂。
进一步可选的，所述柔性多孔载体为软海绵，软海绵具有丰富的孔隙结构，比表面积较大，吸水性强，是理想的微生物载体；所述活动填料层进行启动时，软海绵在装填之前，统一浸入碳源溶液中，能够充分吸收碳源。
由于软海绵的强度较低，并不是传统的微生物填料或载体的最佳选择，所以基本没有应用。本发明人设计了所述活动填料层的四棱柱框体结构，再配合第二网，形成了良好的载体容纳腔体，与软海绵配合使用，能获得较大的微生物负载量。
进一步可选的，所述第二网的网丝表面缠绕丝条状植物，丝条状植物选自草本植物的根茎叶、海带、水草、木本植物的细软的茎和叶，丝条状植物的细长条形状容易缠绕在网丝上，且不规则缠绕时还能覆盖部分网孔面积，在为微生物提供养料的同时，还能发挥微生物载体的作用，又能阻止四棱柱内部的软海绵、微生物流失。
进一步可选的，所述活动填料板的相邻的菱形框共用侧边，活动填料板的所有菱形框的伸缩方向相同，例如，菱形框的四个顶点按顺时针方向为第一点、第二点、第三点和第四点，第二点和第四点在外力作用下，能向着靠近或远离彼此的方向移动，第一点和第三点配合菱形框的缩放而移动位置；当所有菱形框被压缩时，活动填料板收窄且适当伸长，当所有菱形框被拉伸时，活动填料板放宽且适当缩短；每个菱形框的表面覆盖有第一网，用于使得活动填料板形成一个具有拦截功能的网板。
进一步可选的，所述第一网完全展开的面积不小于菱形框镂空表面的面积，避免菱形框在伸展或收缩时第一网破裂。
进一步可选的，所述第一网的网丝表面也缠绕所述丝条状植物，用于拦截从活动填料层流失的微生物、软海绵，并第一网能负载一定数量的微生物。
缺氧池的填料负载缺氧微生物，好氧池的填料负载好氧微生物。对于传统的塑料环状或球状填料，表面光滑，表面积有限，需要较长时间来形成生物膜，即启动时间较长，在后续的生化处理中，塑料填料表面的生物膜容易被水流冲掉，损失生物量。本发明设计了上述活动填料层，四棱柱框体内填充小块状的软海绵，并被第二网拦截，软海绵的孔隙丰富，为负载微生物提供充足的空间，且软海绵的吸湿性很好，能在启动之前充分吸收碳源溶液，形成丰富的微反应腔，将碳源长时间的锁在海绵内部，促进微生物增殖生长，缩短启动时间。
本发明的前两级AO装置所承接的废水的COD浓度较高，虽然使用了常规的经过驯化的耐盐缺氧和好氧微生物，但微生物的死亡率较高，是本领域无法解决的难题。本发明从另一个角度出发，使用所述活动填料层，当缺氧池或好氧池运行时间较长，且软海绵内的微生物死亡较多时，死亡的微生物会产生毒素，同时侵占活性微生物的生存空间，而软海绵越靠近外侧的部位，越优先接触废水，死亡微生物越多。所述活动填料层的四棱柱在外力驱动下，同时向相同方向移动，例如上述的第二顶点和第四顶点向着靠近彼此的方向移动，第一顶点和第三顶点配合四棱柱的收缩而移动位置，此时所有四棱柱压缩，活动填料层收窄且适当伸长。软海绵被挤压，靠近软海绵外侧的部分杂质和死亡微生物优先被挤压出来，同时可能伴随极少量的活性微生物，并被流动的废水冲走。然后，第二顶点和第四顶点向着远离彼此的方向移动，第一顶点和第三顶点配合四棱柱的舒展而移动位置，此时所有四棱柱被拉伸，活动填料层放宽且适当缩短，此时软海绵膨胀吸水，再次进行生化处理。上述的软海绵被挤压的过程，也能彻底更新海绵内部的水体反应环境，避免海绵内部腐败。若经过多次挤压后，活动填料层的活性微生物无法满足废水处理要求，则替换已经在其它池体中完成启动的活动填料层。
当活动填料层收缩并挤压海绵时，内部的污物被挤出，上方的活动填料板舒展，即第二点和第四点在外力作用下，向着远离彼此的方向移动，第一点和第三点配合菱形框的舒展而移动位置，此时所有菱形框被拉伸，活动填料板放宽且适当缩短。第一网拦截上方或下方的活动填料层挤压出来的杂质和微生物，其中的活性微生物负载在第一网上，死亡微生物和杂质没有附着力，在水流的作用下会很快流失；也能由于活动填料板收缩，第一网也收缩下垂，在水流的作用下流失死亡微生物和杂质。
后三级AO装置内也能安装所述活动填料层和活动填料板，灵活调整填料形态，挤压脱除死亡微生物和杂质，提供生化处理效率。
（发明人：莫碧琴;曹长;许大勇;陈红继;董章鹏;范奕君;李天培;单升益;万齐敏;李亚男;连新晓;赵曙光;星国龙;陆海军）
