CN201711053883一种污水厂尾水总氮的去除装置及方法CN107601665A

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201711053883.2(22)申请日2017.10.31(71)申请人沈阳建筑大学地址110168辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号(72)发明人唐婧　苏书宇　任琦　侯哲　李光昊　(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人宁佳(51)Int.Cl.C02F3/28(2006.01)C02F101/16(2006.01)(54)发明名称一种污水厂尾水总氮的去除装置及方法(57)摘要一种污水厂尾水总氮的去除装置及方法，装置包括反应器主体，反应器主体在反冲排水口下方设置筛网，侧壁由上向下依次设安全排放口，反冲排水口，进水口和取样口；底部设出水口；反应器主体上部连接进水箱，底部连有反冲洗水箱，出水口通过导管与反冲洗水箱相连接。去除方法如下：农作物废弃物作为固相缓释碳源预处理；反硝化活性污泥富集培养；固体碳源挂膜与装置启动，总氮去除操作，收集脱氮完成获得清水，以及装置反冲洗。该发明装置简单，方法以农业废弃物为固体碳源，具有生物调控释碳性能，动态满足反硝化脱氮对碳源需求，环保并实现废物利用；出水总氮浓度稳定在1.5mg/L，出水COD满足排放标准，去除装置反冲洗周期长，动力费用较低。权利要求书2页说明书10页附图2页CN107601665A2018.01.19CN107601665A1.一种污水厂尾水总氮的去除装置，其特征在于，包括反应器主体，其中：所述的反应器主体上部侧壁由上向下依次设有安全排放口，反冲排水口，进水口和取样口；所述的反应器主体底部设有出水口，所述的反应器主体在反冲排水口下方设有筛网；其中：所述的反应器主体上部连接有进水箱，所述的进水箱与反应器主体通过进水口相连接；所述的反应器主体底部连接有反冲洗水箱，所述的反冲洗水箱连接有出水管，所述的出水口通过导管与反冲洗水箱相连接，所述的出水管同时与反应器主体底部出水口相连接。2.根据权利要求1所述的污水厂尾水总氮的去除装置，其特征在于，所述的出水管上设有第三电磁阀，所述的出水管连接有防虹吸导管，所述的进水箱连接有计量泵，所述的反冲洗水箱设有反冲水泵，所述的连接出水口与反冲洗水箱的导管上设有第一电磁阀。3.根据权利要求1所述的污水厂尾水总氮的去除装置，其特征在于，所述的反应器主体底部连接有空压机，所述的空压机设有第二电磁阀。4.根据权利要求1或2或3所述的污水厂尾水总氮的去除装置，其特征在于，所述的计量泵，空压机，反冲水泵，第一电磁阀，第二电磁阀与第三电磁阀均连接有时控开关。5.采用权利要求1所述的污水厂尾水总氮的去除装置，进行污水厂尾水总氮去除的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取农作物废弃物进行预处理后，作为固相缓释碳源备用；(2)对反硝化活性污泥进行富集培养；取反硝化活性污泥采用间歇法进行培养，培养至脱氮率达到70％以上，培养完成；(3)挂膜与启动：(3-1)开启污水厂尾水总氮的去除装置，向反应器主体中依次填装级配砾石承托层、滤料层和缓释碳源层，开启进水箱进水，并向反应器主体内投加培养完成的污泥，进行固体碳源挂膜，10～18d后，挂膜完成；(3-2)时刻监测出水口出水总氮浓度，当出水总氮浓度稳定在1.5mg/L以下时，尾水总氮去除装置启动成功，根据需要，持续进行总氮去除操作，完成脱氮处理，收集脱氮完成获得的清水；(4)装置反冲洗：随着尾水总氮去除装置的持续运行，出水效果降低，对滤层进行反冲洗，完成反冲洗，并在反冲洗过程中，通过筛网拦截防止缓释碳源层上浮流出。6.根据权利要求5所述的污水厂尾水总氮去除的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，农作物废弃物为玉米芯、大豆壳和稻秆等中的一种或几种的混合物，所述的农作物废弃物预处理方式采用以下方式中的一种：一，块状切成1～2cm3的方块，秆类切成长度2～3cm的长条，壳类不做外形处理，洗净烘干使用；二，对其进行粉碎造粒，制成颗粒使用。7.根据权利要求5所述的污水厂尾水总氮去除的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的反硝化活性污泥为城市污水厂的二沉池回流污泥，浓度为1200～5000mg/L；所述的反硝化活性污泥富集培养过程为：取城市污水厂的二沉池回流污泥，闷曝之后，撇去1/4上清液，并加入等量的待处理废水，以后循环进行闷曝、静沉、倒出和进水四个过程；且逐步增权　利　要　求　书1/2页2CN107601665A2大每次倒出的上清液量，缩短每次的闷曝时间，待污泥颜色变为棕黄色，脱氮率达到70％以上，培养完成。8.根据权利要求5所述的污水厂尾水总氮去除的方法，其特征在于，所述的步骤(3-1)中，缓释碳源层、滤料层和砾石承托层各层高度比例为(15～7):(10～5):(3～1)，缓释碳源层投加高度不低于0.7m。9.根据权利要求5所述的污水厂尾水总氮去除的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，所述的反冲洗的进行以出水总氮浓度为控制指标，当出水总氮浓度超过1.5mg/L时，进行反冲洗，所述的反冲洗采用气冲和水冲相结合的方式进行。10.采用权利要求6所述的污水厂尾水总氮去除的方法，其特征在于，脱氮完成的污水厂尾水总氮去除率达到90％以上，在处理水力负荷≤7.64m3/m2·d条件下，出水总氮浓度能够保持在1.5mg/L以下。权　利　要　求　书2/2页3CN107601665A3一种污水厂尾水总氮的去除装置及方法技术领域：[0001]本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种污水厂尾水总氮的去除装置及方法。背景技术：[0002]目前，污水处理厂二级生物处理对总氮去除效果不稳定，出水总氮指标难以满足一级A排放标准(GB18918-2002)的要求。污水厂二级处理后出水的COD已降低到50mg/L以下，碳氮比低于5，反硝化反应碳源严重不足，造成反硝化效果不理想，必须通过外加碳源以保证生物脱氮的进行。[0003]现有反硝化滤池工艺通常采用甲醇、乙酸等液体外加碳源，其投加量不易控制，过量会导致出水COD的增加，造成出水有机物的二次污染；不足又会引起亚硝氮积累，影响水环境安全。现有的固体缓释碳源大体上又可分为三大类：以纤维素为主的天然材料、可生物降解的高分子材料和以混合物为主的新型材料。其中采用高分子缓释碳源材料的填充床、流化床工艺，上流式出水SS偏高，而下流式易发生床层堵塞，同时固碳材料化学成分单一，往往需要投加微量元素才能满足微生物的生长需求，并且释碳速率恒定，无法适应实际废水的污染负荷波动，碳源材料昂贵，运行成本高。[0004]我国是农业大国，也是农业资源最丰富的国家之一。相关数据表明，目前每年产生的农业废弃物达到7.0亿吨，占全世界总量的30％左右。农业废弃物的主要组分是可降解的粗纤维素，我国的农业废弃物直接还田31.8％，堆沤还田9.1％，过腹还田21.4％，烧灰还田24.1％，剩下的13.5％作为废弃物堆弃在田间地头进行露天焚烧，严重污染了大气环境，特别是在冬季造成严重的雾霾污染。对于农业废弃物急需妥善的处理处置和综合利用技术。发明内容：[0005]本发明的目的是为克服现有技术的不足，针对污水厂低碳氮比尾水对总氮去除的要求，以广泛存在、价格低廉并且具有生物调节释碳能力的农业废弃物为固体碳源，构建一种污水厂尾水总氮的去除装置及方法，既强化低碳氮比污水的反硝化脱氮，减小有机物投加不当引起的二次污染风险，又降低运行成本，实现农业废弃物的资源化利用。[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：[0007]一种污水厂尾水总氮的去除装置，包括反应器主体，其中：[0008]所述的反应器主体上部侧壁由上向下依次设有安全排放口，反冲排水口，进水口和取样口；所述的反应器主体底部设有出水口，所述的反应器主体在反冲排水口下方设有筛网，防止反冲洗过程中固体碳源颗粒的溢出；[0009]其中：[0010]所述的反应器主体上部连接有进水箱，所述的进水箱与反应器主体通过进水口相连接；[0011]所述的反应器主体底部连接有反冲洗水箱，所述的反冲洗水箱连接有出水管，所说　明　书1/10页4CN107601665A4述的出水口通过导管与反冲洗水箱相连接，所述的出水管同时与反应器主体底部出水口相连接。[0012]所述的出水管上设有第三电磁阀，所述的出水管连接有防虹吸导管。[0013]所述的进水箱连接有计量泵，所述的反冲洗水箱设有反冲水泵。[0014]所述的连接出水口与反冲洗水箱的导管上设有第一电磁阀。[0015]所述的反应器主体底部连接有空压机，所述的空压机设有第二电磁阀。[0016]所述的计量泵，空压机，反冲水泵，第一电磁阀，第二电磁阀与第三电磁阀均连接有时控开关。[0017]采用所述的污水厂尾水总氮的去除装置，进行污水厂尾水总氮去除的方法，包括以下步骤：[0018](1)取农作物废弃物进行预处理后，作为固相缓释碳源备用；[0019](2)对反硝化活性污泥进行富集培养；[0020]取反硝化活性污泥采用间歇法进行培养，培养至脱氮率达到70％以上，培养完成；[0021](3)挂膜与启动：[0022](3-1)开启污水厂尾水总氮的去除装置，向反应器主体中依次填装级配砾石承托层、滤料层和缓释碳源层，开启进水箱进水，并向反应器主体内投加培养完成的污泥，进行固体碳源挂膜，10～18d后，挂膜完成；[0023](3-2)时刻监测出水口出水总氮浓度，当出水总氮浓度稳定在1.5mg/L以下时，尾水总氮去除装置启动成功，根据需要，持续进行总氮去除操作，完成脱氮处理，收集脱氮完成获得的清水；[0024](4)装置反冲洗：[0025]随着尾水总氮去除装置的持续运行，出水效果降低，对滤层进行反冲洗，完成反冲洗，并在反冲洗过程中，通过筛网拦截防止缓释碳源层上浮流出。[0026]所述的步骤(1)中，农作物废弃物为玉米芯、大豆壳和稻秆等中的一种或几种的混合物。[0027]所述的步骤(1)中，农作物废弃物的预处理方式采用以下方式中的一种：一，块状切成1～2cm3的方块，秆类切成长度2～3cm的长条，壳类不做外形处理，洗净烘干使用；二，对其进行粉碎造粒，制成颗粒使用。[0028]所述的步骤(2)中，所述的反硝化活性污泥为城市污水厂的二沉池回流污泥，浓度为1200～5000mg/L；[0029]所述的步骤(2)中，所述的反硝化活性污泥富集培养过程为：取城市污水厂的二沉池回流污泥，闷曝之后，撇去1/4上清液，并加入等量的待处理废水，以后循环进行闷曝、静沉、倒出和进水四个过程；且逐步增大每次倒出的上清液量，缩短每次的闷曝时间，待污泥颜色变为棕黄色，脱氮率达到70％以上，培养完成。[0030]所述的步骤(3-1)中，缓释碳源层、滤料层和砾石承托层各层高度比例为(15～7):(10～5):(3～1)，缓释碳源层投加高度不低于0.7m。[0031]所述的步骤(3-1)中，进水采用下向流进水，进水依次通过缓释碳源层、滤料层和砾石承托层。[0032]所述的步骤(3-2)中，脱氮完成获得的清水由出水口进入反冲洗水箱，用于进行反说　明　书2/10页5CN107601665A5冲洗。[0033]所述的步骤(4)中，所述的反冲洗的进行以出水总氮浓度为控制指标，当出水总氮浓度超过1.5mg/L时，进行反冲洗。[0034]所述的步骤(4)中，所述的反冲洗采用气冲和水冲相结合的方式进行。[0035]所述的步骤(4)中，反冲洗后形成的反冲洗水通过反冲排水口排出反冲洗水，通过安全排放口排出超过安全水位的反冲洗水。[0036]采用所述的污水厂尾水总氮去除的方法，脱氮完成的污水厂尾水总氮去除率达到90％以上，在处理水力负荷≤7.64m3/m2·d条件下，出水总氮浓度能够保持在1.5mg/L以下。[0037]本发明的有益效果：[0038](1)本发明的污水厂尾水总氮去除方法，以农作物废弃物作为固体碳源，具有生物调控释碳性能，动态满足反硝化脱氮对碳源需求，出水总氮浓度稳定在1.5mg/L，同时保证出水COD满足一级A排放标准；[0039](2)本发明的污水厂尾水总氮去除装置在低温(8℃～17℃)条件下，