專利名稱：一種處理高濃度含氮廢水的方法及實現(xiàn)該方法的反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理技術領域，涉及一種處理高濃度含氮廢水的新型反應器。
背景技術：
隨著我國城市化進程的加快，人口的持續(xù)增長，工業(yè)發(fā)展持續(xù)加速，隨之帶來的廢水排放量也呈現(xiàn)日益提高的趨勢。含有高濃度氮元素的工業(yè)廢水或者生活廢水對環(huán)境造成的不利影響有1、水體富營養(yǎng)化，氮元素會引起藻類過度繁殖，惡化水質，破壞水體生態(tài)環(huán)境；2、增加給水處理的成本，水體中的過量氮會增加給水處理時氯的投加量；3、還原態(tài)氮排入水體會發(fā)生硝化作用，消耗水中的溶解氧，引起水質惡化；4、還原態(tài)氮對人及生物有毒害作用；5、農業(yè)灌溉用水總氮含量超過lmg/L時，作物吸收過量的氮，能夠產生貧青倒伏現(xiàn)象。傳統(tǒng)的活性污泥法廢水處理系統(tǒng)，由于水力停留時間、泥齡等原因，導致硝化作用好反硝化作用很不完全，總氮(TN)的去除率僅在10% 30%之間。所以想要進行全程脫氮就必須對原有活性污泥工藝進行改造。傳統(tǒng)的脫氮技術有以下幾種。1.傳統(tǒng)硝化反硝化工藝傳統(tǒng)硝化反硝化工藝脫氮處理過程包括硝化和反硝化兩個階段。在將有機氮轉化為氨氮的基礎上，硝化階段是將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮的過程；反硝化階段是利用外加碳源，將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氮氣的過程。兩個階段相對獨立，都有各自的反應段和沉淀段和污泥回流系統(tǒng)。傳統(tǒng)硝化反硝化工藝能實現(xiàn)脫氮，但構筑物多，投資高管理復雜。同時反硝化利用的碳源均為外加碳源，產生的堿度不能充分利用，運行費用高。2. A/0 工藝也即是缺氧-好氧活性污泥法脫氮工藝，是在80年代初開創(chuàng)的工藝流程，其主要特點是將反硝化反應器放置在系統(tǒng)最前端，所以它又被稱作前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)。該工藝的特點是，原廢水先進入缺氧池，再進入好氧池，并將好氧池的混合液與沉淀池的污泥同時回流到缺氧池。污泥和好氧池回流液的回流保證了缺氧池和好氧池有足夠數量的微生物并使缺氧池得到好氧池中硝化產生的硝酸鹽。原廢水與混合液的直接進入，又為缺氧池反硝化提供了充足的碳源有機物，使反硝化反應能在缺氧池中得以進行。反硝化反應和的出水又可在好氧池中進行BOD5的進一步講解和硝化作用，反硝化中生成的堿度可補償硝化反應消耗的堿度的一半左右。該工藝流程簡單，裝至少，因此，基建費用和運行費用均較低， 但要求廢水中有一定的C/N比。但由于處理出水來自硝化反應器，因此，處理水中含有一定濃度的硝酸鹽，如果沉淀池運行不當，在沉淀池內還會發(fā)生反硝化現(xiàn)象，污泥上浮，處理水質惡化。因此，在高濃度的氨氮廢水中，C/N的比例較低限制了該工藝的運行。3.短程硝化反硝化短程硝化反硝化又稱亞硝化反硝化，把硝化反應過程控制在氨氧化產生NO2-的階段，阻止NO2-進一步氧化，直接以NO2-作為菌體呼吸鏈氫受體進行反硝化。此過程減少了亞硝化鹽氧化成硝酸鹽，然后硝酸鹽在還原成硝酸鹽兩個反應的發(fā)生，降低了需氧量、反硝化過程中有機碳的投入量，降低了能耗和運行費用。實現(xiàn)短程硝化與反硝化的關鍵是抑制硝化菌的活性而使NO2-得到積累。完全的短程硝化反硝化尚處于機理研究階段，由于受控制條件所限，目前我國在應用上尚處于實驗室研究及小試階段，在工程上目前尚無報道。

發(fā)明內容
針對高濃度含氮廢水處理處置困難的問題，本發(fā)明提供了一種新型的組合式折流板反應器，能實現(xiàn)較好的總氮和總有機物去除率，具有構造簡單，管理方便，運行和建設成本較低的特點。本發(fā)明采用的解決方案是一種處理高濃度含氮廢水的方法，將高濃度含氮廢水依次通過缺氧段、厭氧段及好氧段，處理過程整體上呈現(xiàn)推流式。實現(xiàn)所述方法的反應器，由六個串聯(lián)的段組成，分別為缺氧段-厭氧段-好氧段-缺氧段-厭氧段-好氧段。所述的厭氧段是密封的；所述的好氧段的底部設有曝氣裝置。所述缺氧段、厭氧段及好氧段的體積比例為2 5 3。所述的每一段至少包括一豎向分隔擋板，該分隔擋板的上端高度低于反應器所容納廢水的水面界線，該分隔擋板的底部與反應器底部連接使得廢水只能從分隔擋板上部流過而無法從分隔擋板底部流過；在由豎向分隔擋板分隔構成的單元中再設置至少一豎向導流擋板，將該單元分隔成為兩個更小的空間。所述導流擋板的上端高于反應器所容納廢水的水面界線使得廢水無法從導流擋板上端通過，所述導流擋板的底端沿水流方向朝外呈35-55° (優(yōu)選45° )彎曲并設置過水斷面，使得廢水能從導流擋板的底部通過，將一個單元分隔為水流由隔室下部向上流動的上流隔室和水流由隔室上部向下流動的下流隔室。所述導流擋板的彎曲部分的長度不超過總長度的20%。上流隔室與下流隔室以豎向導流擋板的底部所在的豎直斷面劃分，下流隔室與上流隔室的體積比為1 3。使用所述反應器處理高濃度含氮廢水的方法，使廢水進入第一個缺氧段后依次折流通過后面的五個段，與反應器中六個段所培養(yǎng)的具有不同功能的微生物發(fā)生反應，得到處理，第二個好氧段的出水部分回流至第一個缺氧段進行反硝化脫氮。進一步包括1)將高濃度含氮廢水和從第二個好氧段回流過來的回流液進入第一個缺氧段，在缺氧微生物的作用下發(fā)生反硝化反應，混合回流液中的硝態(tài)氮被還原為氮氣，而廢水中的有機物為反硝化反應提供碳源，同時部分有機氮分解為氨氮；2)從第一個缺氧段出來的廢水進入到第一個厭氧段后，在厭氧微生物的作用下， 大部分有機物被降解，大分子物質被分解為小分子物質，進而分解為甲烷等氣體排出反應器，同時大部分有機氮分解為氨氮；3)廢水經過第一個厭氧段處理后進入第一個好氧段之后，在好氧污泥的作用下， 剩余有機物被微生物進一步降解，水中的氨氮在硝化細菌的作用下先轉化為亞硝態(tài)氮，再進一步轉變?yōu)橄鯌B(tài)氮；4)廢水經過第一個好氧段處理之后，水中的有機物含量已經較少，硝態(tài)氮濃度卻很高，進入第二個缺氧段后，投加一定量碳源，在反硝化細菌的作用下，硝態(tài)氮被還原為氮氣排出反應器；5)廢水進入第二個厭氧段之后，有機物被厭氧微生物分解；6)從第二個厭氧段處理之后的廢水在第二個好氧段進行更進一步的降解，殘余的有機物和氨氮得到去除，最后再將第二個好氧段的出水一部分回流至第一個缺氧段，另一部分通過出水口排出反應器；回流比為進水流量的100-200%。本發(fā)明的組合式折流板反應器處理過程整體上呈現(xiàn)推流式，每個單元內部為混流式，運行時，污水在折流板的作用下逐級通過各個反應室內的污泥床層，并通過水流和產氣的攪拌作用，使進水中的污染物與微生物進行充分接觸而得以降解去除。各個反應室的微生物相是隨流程逐級遞變的，其規(guī)律與污染物的降解過程一致，確保相應的微生物具有最佳的反應活性，從而使系統(tǒng)擁有更優(yōu)的出水水質，運行也更加穩(wěn)定，對沖擊負荷和環(huán)境變化如PH和溫度變化，以及進水中的有毒物質具有更好的緩沖適應能力，為微生物在各個單元內的生長提供了有利的環(huán)境條件，對高濃度含氮廢水具有較理想的去除效果。


圖1是本發(fā)明實施例組合式折流板反應器的俯視圖。其中，Θ表示水流方向為垂直紙面向外； 表示水流方向為垂直紙面向內。圖2是圖1所示組合式折流板反應器的A-A剖面圖。圖3是圖1所示組合式折流板反應器的B-B剖面圖。
具體實施例方式請參閱圖1-3，所示實施例反應器為長方體，在長方體內設置若干豎向分隔擋板 22(圖1中簡稱“隔板”)，分隔擋板22將長方體分割為若干小單元，分隔擋板22上端高度低于廢水水面，分隔擋板的底部與長方體底部連接。廢水只能從分隔擋板22上部流過，無法從分隔擋板底部流過。在每個小長方體單元中再設置豎向導流擋板21 (圖1中簡稱“擋板”)，將這些小長方體分隔成為兩個更小的長方體。豎向導流擋板21的上端要高于水面使得廢水無法從導流擋板21上端通過，豎向導流擋板21的底部211沿水流方向朝外呈45°彎曲并設置過水斷面，使得廢水能從豎向導流擋板21的底部通過，這樣將一個單元分隔為上流隔室和下流隔室。上流隔室內水流由底部向上流動，下流隔室內水流由上部向下流動。上流隔室與下流隔室以豎向導流擋板21的底部211所在的豎直斷面劃分，下流隔室與上流隔室的較佳體積比約為1 3。將這些隔室分別設置成為缺氧段，不設置曝氣裝置，也不需要密封；厭氧段，不設置曝氣裝置而且還要加以密封；好氧段，內設置底部曝氣裝置。整個反應器由六個串聯(lián)的段組成，分別為缺氧段-厭氧段-好氧段-缺氧段-厭氧段-好氧段，缺氧段厭氧段好氧段較為合適的體積比例為2 5 3。廢水進入反應器的第一個缺氧段后，依次折流通過這六個反應段，與隔室中的微生物接觸混合后，廢水得到凈化，由最后一個好氧段排出，同時
6部分出水回流至第一個缺氧段進行反硝化脫氮。圖中，1、2單元和10、11單元為缺氧段，沒有進行密封但也沒有安裝曝氣裝置；3、 4、5、6、12、13、14、15單元分別是厭氧段，上面加蓋23進行了密封；7、8、9、16、17、18單元是好氧段，沒有加蓋，在這些隔室的底部安裝了曝氣裝置20。該實施例反應器總體積為61. 2升，采用有機玻璃粘合而成。每個單元內部液面高度為30cm，寬度為8cm (內部尺寸)，長150cm (內部尺寸)，每個單元大小相同，上升段與下降段的幾何比例為3 1 ；每個好氧段的底部均設有曝氣裝置。本實驗通過對進水、出水 COD、TN的測定考察反應器的去除效果。試驗進水為含有較高濃度有機氮的工業(yè)廢水與生活廢水的混合廢水。進水COD平均值為1350mg/L，總氮為420mg/L，反應器水力停留時間為 24小時，回流比為100%。經過2個月的穩(wěn)定運行后，出水COD平均為60mg/L，有機物的去除率達到96%，總氮去除率達到85%，出水水質穩(wěn)定，這表明該組合式折流板對高濃度含氮廢水具有良好的處理效果。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種處理高濃度含氮廢水的方法，其特征在于將高濃度含氮廢水依次通過缺氧段、厭氧段及好氧段，處理過程整體上呈現(xiàn)推流式。
2.實現(xiàn)權利要求1所述方法的反應器，其特征在于由六個串聯(lián)的段組成，分別為缺氧段-厭氧段-好氧段-缺氧段-厭氧段-好氧段。
3.根據權利要求2所述的反應器，其特征在于所述的厭氧段是密封的；所述的好氧段的底部設有曝氣裝置。
4.根據權利要求2所述的反應器，其特征在于所述缺氧段、厭氧段及好氧段的體積比例為2:5:3。
5.根據權利要求2所述的反應器，其特征在于所述的每一段至少包括一豎向分隔擋板，該分隔擋板的上端高度低于反應器所容納廢水的水面界線，該分隔擋板的底部與反應器底部連接使得廢水只能從分隔擋板上部流過而無法從分隔擋板底部流過；在由豎向分隔擋板分隔構成的單元中再設置至少一豎向導流擋板，將該單元分隔成為兩個更小的空間。
6.根據權利要求5所述的反應器，其特征在于所述導流擋板的上端高于反應器所容納廢水的水面界線使得廢水無法從導流擋板上端通過，所述導流擋板的底端沿水流方向朝外呈35-55°彎曲并設置過水斷面，使得廢水能從導流擋板的底部通過，將一個單元分隔為水流由隔室下部向上流動的上流隔室和水流由隔室上部向下流動的下流隔室。
7.根據權利要求6所述的反應器，其特征在于所述導流擋板的彎曲部分的長度不超過總長度的20%。
8.根據權利要求6所述的反應器，其特征在于上流隔室與下流隔室以豎向導流擋板的底部所在的豎直斷面劃分，下流隔室與上流隔室的體積比為1 3。
9.使用權利要求2-8中任一所述反應器處理高濃度含氮廢水的方法，其特征在于使廢水進入第一個缺氧段后依次折流通過后面的五個段，與反應器中六個段所培養(yǎng)的具有不同功能的微生物發(fā)生反應，得到處理，第二個好氧段的出水部分回流至第一個缺氧段進行反硝化脫氮。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于包括a)將高濃度含氮廢水和從第二個好氧段回流過來的回流液進入第一個缺氧段，在缺氧微生物的作用下發(fā)生反硝化反應，混合回流液中的硝態(tài)氮被還原為氮氣，而廢水中的有機物為反硝化反應提供碳源，同時部分有機氮分解為氨氮；b)從第一個缺氧段出來的廢水進入到第一個厭氧段后，在厭氧微生物的作用下，大部分有機物被降解，大分子物質被分解為小分子物質，進而分解為甲烷等氣體排出反應器，同時大部分有機氮分解為氨氮；c)廢水經過第一個厭氧段處理后進入第一個好氧段之后，在好氧污泥的作用下，剩余有機物被微生物進一步降解，水中的氨氮在硝化細菌的作用下先轉化為亞硝態(tài)氮，再進一步轉變?yōu)橄鯌B(tài)氮；d)廢水經過第一個好氧段處理之后，水中的有機物含量已經較少，硝態(tài)氮濃度卻很高， 進入第二個缺氧段后，投加一定量碳源，在反硝化細菌的作用下，硝態(tài)氮被還原為氮氣排出反應器；e)廢水進入第二個厭氧段之后，有機物被厭氧微生物分解；f)從第二個厭氧段處理之后的廢水在第二個好氧段進行更進一步的降解，殘余的有機物和氨氮得到去除，最后再將第二個好氧段的出水一部分回流至第一個缺氧段，另一部分通過出水口排出反應器；回流比為進水流量的100-200%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理高濃度含氮廢水的方法，將高濃度含氮廢水依次通過缺氧段、厭氧段及好氧段，處理過程整體上呈現(xiàn)推流式。實現(xiàn)所述方法的反應器，由六個串聯(lián)的段組成，分別為缺氧段-厭氧段-好氧段-缺氧段-厭氧段-好氧段；所述的厭氧段是密封的；所述的好氧段的底部設有曝氣裝置；所述缺氧段、厭氧段及好氧段的體積比例為2∶5∶3。使用本發(fā)明可以獲得更優(yōu)的出水水質，運行也更加穩(wěn)定，對沖擊負荷和環(huán)境變化如pH和溫度變化，以及進水中的有毒物質具有更好的緩沖適應能力，為微生物在各個單元內的生長提供了有利的環(huán)境條件，對高濃度含氮廢水具有較理想的去除效果。
文檔編號C02F9/14GK102424503SQ201110330368
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權日2011年10月26日
發(fā)明者周雪飛, 熊瑊, 袁志文 申請人:同濟大學