一種氨氮污水處理系統(tǒng)及其處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氨氮污水處理系統(tǒng)(AMOXP)及其處理方法，它通過對生物脫氮的研究和工程實踐相結(jié)合，在工程應(yīng)用中投資低、效果好、效率高、操作簡便、能耗低，實現(xiàn)了氮素的全程無污染循環(huán)。其結(jié)構(gòu)為：包括三個部分，第一單元、第二單元和第三單元，它們串聯(lián)排布，體積比為2:1:3。第一單元與進(jìn)水系統(tǒng)連通，第一單元和第二單元上部由過水洞連通，第二單元和第三單元上部由過水洞連通，第二單元和第三單元底部由回流系統(tǒng)連通；同時第一單元與第三單元底部與曝氣系統(tǒng)相連，曝氣系統(tǒng)與鼓風(fēng)裝置連接，在系統(tǒng)末端的第三單元底部設(shè)有排泥系統(tǒng)；工藝運(yùn)行溫度為常溫。
【專利說明】一種氨氮污水處理系統(tǒng)及其處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氨氮污水處理系統(tǒng)及其處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 水是人類賴以生存的重要資源。然而，污染物特別是氮的大量排放，威脅著水體質(zhì) 量和用水安全。業(yè)已證明，除隊外，所有氮素循環(huán)的中間產(chǎn)物均會對人類和環(huán)境產(chǎn)生不良 影響，其中以氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽的危害最大。傳統(tǒng)生物脫氮工藝是以硝化、反硝化為基 礎(chǔ)的廢水生物脫氮工藝。硝化工藝是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮（亞硝酸鹽氮）的廢水處理方 法，反硝化工藝是將硝酸鹽氮（亞硝酸鹽氮）轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾膹U水處理方法。盡管傳統(tǒng)生物 脫氮工藝在實踐中得到了廣泛的應(yīng)用，然而它們也存在著過程復(fù)雜，基建投資大，運(yùn)行費(fèi)用 高，能耗大，脫氮效率低等缺點(diǎn)；處理效果也存在不足：如反硝化碳源不足、TN難以達(dá)標(biāo)排 放、剩余污泥量多、處理處置難等突出問題。
[0003] 因此，研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能的新型生物脫氮工藝系統(tǒng)成了廢水脫氮中亟待解 決的重大課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種氨氮污水處理系統(tǒng)及其處理方法 (Ammonium Oxidation Process,縮寫為ΑΜ0ΧΡ)，本系統(tǒng)通過對生物脫氮的理論研究和工程 實踐相結(jié)合，在常溫條件下即可實現(xiàn)效果好、操作簡便、運(yùn)行穩(wěn)定的目的。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種氨氮污水處理系統(tǒng)（ΑΜ0ΧΡ)，包括處理池，處理池包括依次連接的第一單元、 第二單元和第三單元，第一單元連接進(jìn)水系統(tǒng)，第一單元與第二單元之間設(shè)有隔斷，第二單 元與第三單元之間設(shè)有隔斷，第一單元與第三單元內(nèi)設(shè)有曝氣系統(tǒng)，第二單元與第三單元 底部通過回流系統(tǒng)連接，第三單元底部設(shè)有排泥系統(tǒng)，第三單元上端設(shè)有排水系統(tǒng)；所述隔 斷上設(shè)有過水洞，所述第一單元、第二單元和第三單元內(nèi)均填充有污泥，且第一單元污泥的 濃度為3500-4500mg/L，第二單元污泥的濃度為2800-3500mg/L，第三單元內(nèi)的污泥的濃度 為 4500-5500mg/L。
[0007] 所述曝氣系統(tǒng)通過管道連接鼓風(fēng)機(jī)。
[0008] 所述第一單元、第二單元和第三單元的體積比為2:1:3。
[0009] 基于上述氨氮污水處理系統(tǒng)（ΑΜ0ΧΡ)的處理方法，包括以下步驟：
[0010] (1)污水全部通過進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入第一單元，控制溶解氧濃度范圍為〇. 5?1. 5mg/ L，pH范圍為7?8,亞硝酸濃度范圍為10?150mg/L，該單元水力停留時間為6. 5-9h，初步 處理過的污水通過過水洞流進(jìn)第二單元；其原理為：氨氮在第一單元的污泥中的好氧氨氧 化細(xì)菌的作用下被氧化成亞硝酸氮，然后由污泥中的厭氧氨氧化細(xì)菌以氨氮為電子供體， 對產(chǎn)生的亞硝酸氮進(jìn)行還原；
[0011] (2)初步處理過的污水與第二單元的污泥進(jìn)行作用，無需添加有機(jī)碳源作為還 原劑，保證溶解氧濃度范圍為0. 2?0. 5mg/L，pH值為7?8,該單元水力停留時間為 3. 5-5. 5h，二次處理后的污水通過過水洞流進(jìn)第三單元；其原理為：初步處理過的污水反 應(yīng)后剩余的亞硝酸根、反應(yīng)產(chǎn)生的少量副產(chǎn)物硝酸根和形成的硝酸根，被污泥中的異養(yǎng)反 硝化細(xì)菌利用，轉(zhuǎn)化為無污染的氮?dú)馀懦觯?br> [0012] (3)二次處理后的污水進(jìn)入第三單元與污泥進(jìn)行作用，第三單元內(nèi)無需外加堿 中和劑，保證溶解氧濃度范圍為0. 5?2mg/L，pH值為7?8,該單元水力停留時間為 10. 5-13h，部分污水回流到第二單元進(jìn)行反硝化處理，處理后的污水通過排水系統(tǒng)排出整 個處理池，過剩的污泥則通過排泥系統(tǒng)排出第三單元；其原理為：二次處理后的污水中極 少量的氨氮和少量亞硝酸氮在污泥中硝酸菌的作用下，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。
[0013] 本發(fā)明的有益效果為：
[0014] (1)與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝相比，氨氮污水處理系統(tǒng)（ΑΜ0ΧΡ)可減少氧氣消耗約 60%以上，降低供氧能耗；無需外源添加有機(jī)碳源作為還原劑，降低運(yùn)行成本；適合高濃度 高氨氮的廢水；容積氨氮負(fù)荷和容積去除率高；剩余污泥產(chǎn)量少；池容減少50%以上，減少 基建投資；
[0015] (2)污水在整個工藝系統(tǒng)中，通過第一單元、第二單元和第三單元的有機(jī)結(jié)合，再 輔助少量回流作用，將污水中的氨氮和有機(jī)物等去除，通過污泥中厭氧氨氧化細(xì)菌的氧化 作用，大幅度降低外部鼓風(fēng)的動力消耗，在不添加外部碳源的情況下，有效的去除水中的氨 氮和有機(jī)物；
[0016] (3)能耗低，比傳統(tǒng)A/Ο工藝節(jié)省氧耗60%以上；效率高，效果好；基建投資低，運(yùn) 行費(fèi)用省；廣泛適用于各種高氨氮含量廢水，如淀粉廢水、味精廢水、酶制劑廢水、大豆蛋白 廢水等工業(yè)廢水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 其中，1、進(jìn)水系統(tǒng)，2、過水洞，3、排水系統(tǒng)，4、曝氣系統(tǒng)，5、回流系統(tǒng)，6、第一單元， 7、第二單元，8、第三單元，9、排泥系統(tǒng)，10、管道。

【具體實施方式】：
[0019] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020] 如圖1所示，它包括第一單元6、第二單元7和第三單元8,它們串聯(lián)排布，其中第 一單元6與第二單元7通過過水洞2連通，第二單元7與第三單元8上部通過過水洞2連 通，底部通過回流系統(tǒng)5連通，曝氣系統(tǒng)4與鼓風(fēng)裝置連接，在系統(tǒng)末端的第三單元底部設(shè) 有排泥系統(tǒng)9,處理后的廢水經(jīng)過排水系統(tǒng)3排出系統(tǒng)。
[0021] 其中，鼓風(fēng)裝置為鼓風(fēng)機(jī)。進(jìn)水系統(tǒng)1為進(jìn)水管，進(jìn)水管與水泵連接。排泥系統(tǒng)9 為排泥管。曝氣系統(tǒng)4為曝氣管，通過管道10連接鼓風(fēng)機(jī)。
[0022] 氨氧化生物脫氮工藝系統(tǒng)（ΑΜ0ΧΡ)，它的工藝過程為：
[0023] 1)高氨氮含量的污水與回流污泥進(jìn)入第一單元6,氨氮在第一單元的污泥中的好 氧氨氧化細(xì)菌的作用下被氧化成亞硝酸氮，然后由污泥中的厭氧氨氧化細(xì)菌以氨氮為電子 供體，對產(chǎn)生的亞硝酸氮進(jìn)行還原，生成無污染的氮?dú)馀懦鏊w；
[0024] 2)前一級第一單元6的水通過過水洞進(jìn)入到下一級的第二單元7,在第二單元7 內(nèi)，反應(yīng)后剩余的亞硝酸根、反應(yīng)產(chǎn)生的少量副產(chǎn)物硝酸根和第一單元中形成的硝酸根，被 污泥中異養(yǎng)反硝化細(xì)菌利用，轉(zhuǎn)化為無污染的氮?dú)馀懦鏊w。在第二單元內(nèi)，無需曝氣充 氧。
[0025] 3)前一級第二單元7的水通過過水洞進(jìn)入到下一級的第三單元，在第三單元內(nèi)， 水中極少量的氨氮和少量亞硝酸氮在污泥中硝酸菌的作用下，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；好氧過程中 產(chǎn)生的硝態(tài)氮，部分回流到第二單元進(jìn)行反硝化。
[0026] 4)污水經(jīng)過處理后通過排水系統(tǒng)排出整個工藝段，系統(tǒng)中過剩的污泥則通過排泥 系統(tǒng)5排出工藝段。
[0027] -種氨氧化生物脫氮工藝系統(tǒng)（ΑΜ0ΧΡ)，其流程是：
[0028] 高濃度高氨氮含量的污水全部進(jìn)入第一單元。
[0029] 在第一單元內(nèi)，水中的氨氮在污泥中的好氧氨氧化細(xì)菌的作用下被氧化成亞硝酸 氮，然后由污泥中的厭氧氨氧化細(xì)菌以氨氮為電子供體，對產(chǎn)生的亞硝酸氮進(jìn)行還原，生成 無污染的氮?dú)馀懦鏊w。第一單元運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵在于維持污泥中的好氧氨氧化細(xì)菌和厭 氧氨氧化細(xì)菌共生于同一個系統(tǒng)中，控制溶解氧濃度在〇. 5?1. 5mg/L之間，pH在7?8之 間，亞硝酸濃度在10?150mg/L。在第一單元內(nèi)，與傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝相比，由于污泥 中的厭氧氨氧化細(xì)菌的作用，僅需氧化一半的氨氮至亞硝酸氮，可減少氧氣消耗約60%以 上，降低供氧能耗，很大程度上減少了運(yùn)行費(fèi)用，該單元水力停留時間為3. 5-5. 5h，。
[0030] 前一級第一單元的水通過過水洞2進(jìn)入到下一級的缺氧段-第二單元7。
[0031] 在第二單元內(nèi)，第一單元反應(yīng)后剩余的亞硝酸根、反應(yīng)產(chǎn)生的少量副產(chǎn)物硝酸根 和第一單元形成的硝酸根，被污泥中的異養(yǎng)反硝化細(xì)菌利用，轉(zhuǎn)化為無污染的氮?dú)馀懦鏊?體。在第二單元內(nèi)，無需曝氣充氧，由于大部分氮素已在第一單元分解，無需添加有機(jī)碳源 作為還原劑，降低運(yùn)行成本。溶解氧濃度在0. 2?0. 5mg/L，pH在7?8之間，該單元水力 停留時間為3. 5-5. 5h。
[0032] 前一級第二單元的水通過過水洞進(jìn)入到下一級的第三單元。
[0033] 在第三單元內(nèi)，水中極少量的氨氮和少量亞硝酸氮在污泥中的硝酸菌的作用下， 轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；好氧過程中產(chǎn)生的硝態(tài)氮，部分回流到第二單元進(jìn)行反硝化。此段無需外 加堿中和劑，減少運(yùn)行費(fèi)用。由于大部分氮素已在第一單元分解，第二單元和第三單元的容 積與傳統(tǒng)的A/0工藝相比，大幅度減小，因此大大減少了基建投資。溶解氧濃度在2mg/L左 右，pH在7?8之間，該單元水力停留時間為10. 5-13h。
[0034] 污水經(jīng)過處理后通過排水系統(tǒng)排出整個工藝段，系統(tǒng)中過剩的污泥則通過排泥系 統(tǒng)排出工藝段。
[0035] 本發(fā)明適合處理高濃度高氨氮有機(jī)廢水，廢水的B/C值大于3, C/N值大于2的有 機(jī)廢水，出水控制項目氮可達(dá)到《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo) 準(zhǔn)》（GB18918-2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)，總氮（以N計）彡15mg/L，氨氮（以氮計）彡5mg/L。
[0036] 本發(fā)明運(yùn)行的工藝段分為三個部分，分別是第一單元、第二單元和第三單元。進(jìn)水 與回流污泥進(jìn)入第一單元，大部分氮在此段被氧化成氮?dú)馀懦鏊w；從第三單元回流的污 水進(jìn)入第二單元，進(jìn)行反硝化反應(yīng)，硝酸氮和亞硝酸氮被還原成氮?dú)馀懦鏊w。與傳統(tǒng)的 生物脫氮工藝相比，氨氮污水處理系統(tǒng)（ΑΜ0ΧΡ)可減少氧氣消耗約60%以上，降低供氧能 耗；無需外源添加有機(jī)碳源作為還原劑，降低運(yùn)行成本；適合高濃度高氨氮的廢水；容積氨 氮負(fù)荷和容積去除率高；剩余污泥產(chǎn)量少；池容減少50%以上，減少基建投資。
[0037] 高氨氮含量的污水通過進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入，出水通過過水洞進(jìn)入下一級的第二單元， 第二單元出水經(jīng)過過水洞進(jìn)入第三單元。污水在整個工藝系統(tǒng)中，通過第一單元、第二單元 和第三單元的有機(jī)結(jié)合，再輔助少量回流作用，將污水中的氨氮和有機(jī)物等去除，通過污泥 中的厭氧氨氧化細(xì)菌的氧化作用，大幅度降低外部鼓風(fēng)的動力消耗，在不添加外部碳源的 情況下，有效的去除水中的氨氮和有機(jī)物。污水經(jīng)過處理后通過排水系統(tǒng)排出整個工藝系 統(tǒng)。鼓風(fēng)機(jī)通過曝氣系統(tǒng)對第一單元和第三單元進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣。第三單元的部分含硝態(tài)氮 的污水通過動力回流系統(tǒng)回流到第二單元，使其中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)變成氮?dú)馀懦鏊w，降低水 體中總氮含量，實現(xiàn)氮素的無害化循環(huán)。系統(tǒng)中過剩的污泥則通過排泥系統(tǒng)排出工藝段。
[0038] 實施案例一：
[0039] 某味精廢水，原工藝為兩級A/0,出水CODcr約150mg/L，總氮TN > 100mg/L。現(xiàn) 水量為l〇〇〇〇m3/d，池體采用長方體鋼砼結(jié)構(gòu)，氨氧化生物脫氮工藝系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)CODcr為 750 ?1000mg/L，B0D5 為 300 ?500mg/L，氨氮 400 ?550mg/L ;出水 CDOcr 約 80mg/L，去除 率約為90%，B0D5為20mg/L，去除率95%以上，氨氮彡5mg/L，去除率98%以上，TN彡15mg/ L，達(dá)到《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002)中一 級A標(biāo)準(zhǔn)。能耗比原工藝節(jié)省50%以上，出水水質(zhì)穩(wěn)定。
[0040] 第一單元、第二單元和第三單元內(nèi)裝有污泥，該污泥購買自當(dāng)?shù)匚鬯尽?br> [0041] 實施例二：
[0042] 某酶制劑廢水，水量為500m3/d，氨氧化生物脫氮工藝系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)CODcr為 900 ?1250mg/L，B0D5 為 400 ?550mg/L，氨氮 400 ?550mg/L，出水 CODcr 彡 100mg/L，去 除率約為90%，B0D5彡30mg/L，去除率為92%以上，氨氮彡5mg/L，去除率約為98%以上， TN < 15mg/L，其中CODcr和B0D5達(dá)到《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002)中二級標(biāo)準(zhǔn)，氨氮和總氮達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。
[〇〇43] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種氨氮污水處理系統(tǒng)，其特征是：包括處理池，處理池包括依次連接的第一單元、 第二單元和第三單元，第一單元連接進(jìn)水系統(tǒng)，第一單元與第二單元之間設(shè)有隔斷，第二單 元與第三單元之間設(shè)有隔斷，第一單元與第三單元內(nèi)設(shè)有曝氣系統(tǒng)，第二單元與第三單元 底部通過回流系統(tǒng)連接，第三單元底部設(shè)有排泥系統(tǒng)，第三單元上端設(shè)有排水系統(tǒng)；所述隔 斷上設(shè)有過水洞，所述第一單元、第二單元和第三單元內(nèi)均填充有污泥，且第一單元污泥的 濃度為3500-4500mg/L，第二單元污泥的濃度為2800-3500mg/L，第三單元內(nèi)的污泥的濃度 為 4500-5500mg/L。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種氨氮污水處理系統(tǒng)，其特征是：所述曝氣系統(tǒng)通過管道連 接鼓風(fēng)機(jī)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種氨氮污水處理系統(tǒng)，其特征是：所述第一單元、第二單元和 第三單元的體積比為2:1:3。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項所述氨氮污水處理系統(tǒng)的處理方法，其特征是：包括以下 步驟： (1) 污水全部通過進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入第一單元，控制溶解氧濃度范圍為0. 5?1. 5mg/L, pH 范圍為7?8,亞硝酸濃度范圍為10?150mg/L，該單元水力停留時間為6. 5-9h，初步處理 過的污水通過過水洞流進(jìn)第二單元； (2) 初步處理過的污水與第二單元的污泥進(jìn)行作用，無需添加有機(jī)碳源作為還原劑，保 證溶解氧濃度范圍為0. 2?0. 5mg/L，pH值為7?8,該單元水力停留時間為3. 5-5. 5h，二 次處理后的污水通過過水洞流進(jìn)第三單元； (3) 二次處理后的污水進(jìn)入第三單元與污泥進(jìn)行作用，第三單元內(nèi)無需外加堿中和劑， 保證溶解氧濃度范圍為0. 5?2mg/L，pH值為7?8,該單元水力停留時間為10. 5-13h，部 分污水回流到第二單元進(jìn)行反硝化處理，處理后的污水通過排水系統(tǒng)排出整個處理池，過 剩的污泥則通過排泥系統(tǒng)排出第三單元。
【文檔編號】C02F3/34GK104058505SQ201410318924
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】喬壯明, 郭偉初, 楊永和 申請人:喬壯明, 郭偉初, 楊永和