[發明專利]一種處理低碳氮比廢水的一體化裝置及其運行方法

有效

• 申請號: 201810644687.0
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108946940B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 黃輝;彭沖;任洪強;張徐祥;耿金菊
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 潘衛鋒

1.一種處理低碳氮比廢水的一體化裝置，其特征在于，包括進水池(1)、短程硝化生物濾池(13)、異養-硫自養反硝化生物濾池(14)、出水池(11)、進水泵(7)、氣泵與曝氣裝置(5)、出水泵兼回流泵(8)、反沖洗泵(12)、PLC控制器(16)以及相關控制閥門，所述進水泵(7)與所述進水池(1)和短程硝化生物濾池(13)通過管道連接，所述短程硝化生物濾池(13)為方形結構，從下往上排列為進水區與曝氣區(9)、第三填料層(6)以及溢流堰(4)，短程硝化生物濾池(13)連接有氣泵與曝氣裝置(5)，所述氣泵與曝氣裝置(5)為與氣泵相連通往底部的微型曝氣裝置；所述異養-硫自養反硝化生物濾池(14)為方形結構，上部為一可拆卸的帶排氣口的圓盤狀封蓋，中間填料層由上到下分別為第二填料層(3)和第一填料層(2)，底部為承托層與出水區(10),出水泵兼回流泵(8)與一體化裝置和出水池(11)通過管道相連接，所述反沖洗泵(12)進行反沖洗處理，處理過程中由PLC控制器(16)聯合氣泵與曝氣裝置(5)控制裝置內污水溶解氧的濃度在1.0mg/L，在短程硝化生物濾池(13)中進行短程硝化反應，增加亞硝酸鹽的累積，在異養-硫自養反硝化生物濾池(14)中進行異養與硫自養耦合反硝化脫氮，同時進行有機物的去除，出水池中一部分出水作為反沖洗水經由反沖洗泵(12)對一體化裝置內填料進行反沖洗，反沖洗后廢水進入進水池。

2.根據權利要求1所述的一種處理低碳氮比廢水的一體化裝置，其特征在于，所述第三填料層(6)為陶粒填料層，直徑為3-5mm，所述第二填料層(3)為硫顆粒填料層，直徑為2-4mm，所述第一填料層(2)為陶粒填料層，直徑為3-5mm。

3.根據權利要求1所述的一種處理低碳氮比廢水的一體化裝置，其特征在于，所述短程硝化生物濾池(13)內發生短程硝化，控制短程硝化生物濾池(13)中溶解氧的濃度在1.0mg/L，有利于亞硝酸鹽的累積，在裝置啟動20-30天后，在進水中添加100-150mg/L的Na₂S-S，且出水回流至短程硝化生物濾池(13)與所述異養-硫自養反硝化生物濾池(14)，循環處理24-48小時，直至污水中硫化物絕大部分轉化為硫酸鹽，對短程硝化生物濾池中的硝酸菌(NOB)進行連續活性抑制,使氨氧化細菌(AOB)逐漸成為優勢種群。

4.根據權利要求2所述的一種處理低碳氮比廢水的一體化裝置，其特征在于，所述異養-硫自養反硝化生物濾池(14)上部分硫顆粒表面主要進行硫自養反硝化，下部分陶粒表面主要進行異養反硝化，控制濾速，保證相應的停留時間，啟動20-30天，培養出硫自養型生物膜。

5.應用權利要求2或4所述的裝置處理低碳氮比廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在兩個生物濾池中按照高度比例投加填料，其中短程硝化生物濾池(13)中投加陶粒填料至裝置總高度的70％，進行好氧硝化活性污泥接種，控制污泥濃度在2000-3300mg/L，進水階段為15-30min，然后進行超聲波振蕩處理，控制超聲波頻率為30-50kHz，先曝氣超聲波振蕩20-30min，再缺氧超聲波振蕩10-15min，期間曝氣/缺氧的循環時間為25min，保證曝氣超聲波振蕩的溶解氧的濃度保持在0.8-1.5mg/L，當曝氣超聲波振蕩時的溶解氧濃度在2min內上升至1.7mg/L以上停止曝氣，調節超聲波頻率為55kHz，處理時間為45min，排水20min；異養-硫自養反硝化生物濾池(14)下部分的第一填料層(2)投加陶粒填料至裝置總高度的40％，上部分的第二填料層(3)投加硫顆粒占裝置總高度的30％，進行缺氧反硝化污泥接種，控制污泥濃度在2500-3000mg/L，控制超聲波頻率為25-35kHz，超聲振蕩處理周期為3-5h，接種后，一體化裝置由進水泵(7)通入低碳氮比廢水馴化20-30天；

S2：向進水中添加100-150mg/L的Na₂S-S，出水等量地經出水泵兼回流泵(8)與回流閥門(20)回流至短程硝化生物濾池(13)與異養-硫自養反硝化生物濾池(14)中，控制出水泵兼回流泵(8)以3L/min的速度進行出水和回流，水力的停留時間為20-30min，控制短程硝化生物濾池(13)溫度為30-50℃，異養-硫自養反硝化生物濾池(14)溫度為25-45℃，均使用微波進行加溫處理，調節兩池的pH值為7-9，循環處理24-48小時，利用其中的硫離子進行自養反硝化脫氮，硫離子基本反應完全后由出水閥(19)排放至出水池(11)；

S3：裝置的正常運行：經過硫化物處理后，短程硝化生物濾池(13)中氨氧化細菌(AOB)占優勢地位，實現亞硝酸鹽累積，經過溢流堰(4)出水進入異養-硫自養反硝化生物濾池(14)中，控制溫度為25-45℃，溶解氧的濃度為0.3-0.6mg/L，主要進行亞硝態氮在異養與自養條件下的反硝化過程，并進行有機物的去除，對于未處理達標的廢水，仍由出水泵兼回流泵(8)與回流閥門(20)進行回流；

S4：運行一段時間后，由PLC控制器控制反沖洗泵(12)、第一反沖洗閥門(17)和第二反沖洗閥門(18)分別對一體化裝置中的短程硝化生物濾池(13)以及異養-硫自養反硝化生物濾池(14)進行反沖洗，進行反沖洗時，對短程硝化生物濾池(13)和異養-硫自養反硝化生物濾池(14)內的廢水進行排出，保證含水量為15％，先進行氣沖洗，氣沖洗持續時間為6min，氣沖強度為25m/h，再進行水沖洗，水沖洗分為兩個階段，第一階段水沖強度為30m/h，持續時間為5min，第二階段水沖強度為15m/h，持續時間為4min，期間控制溫度為30-35℃，反沖洗水排入進水池，以上過程中泵和閥門的開閉均由PLC控制器(16)進行控制。