公布日：2023.12.22
申請日：2023.11.21
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發明涉及一種高COD高氨氮廢水的生化處理方法，包括以下步驟：（1）廢水進入緩沖池進行緩沖調質，然后進入厭氧池，對難降解有機物進行水解酸化作用；（2）厭氧池的出水一部分輸入第一級AO裝置，另一部分輸入第三級AO裝置；第一級AO裝置、第二級AO裝置、第三級AO裝置、第四級AO裝置和第五級AO裝置依次串聯連接；（3）第五級AO裝置的出水進入沉淀池，進行泥水分離，沉淀池的污泥回流至厭氧池；（4）沉淀池的出水進入反硝化濾池，利用外加碳源，反硝化菌對未脫氮完全的硝酸鹽進行脫氮；反硝化濾池的產水達標排放。
權利要求書
1.一種高COD高氨氮廢水的生化處理方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）廢水進入緩沖池進行緩沖調質，然后進入厭氧池，對難降解有機物進行水解酸化作用；（2）厭氧池的出水一部分輸入第一級AO裝置，另一部分輸入第三級AO裝置；第一級AO裝置、第二級AO裝置、第三級AO裝置、第四級AO裝置和第五級AO裝置依次串聯連接；（3）第五級AO裝置的出水進入沉淀池，進行泥水分離，沉淀池的污泥回流至厭氧池；（4）沉淀池的出水進入反硝化濾池，利用外加碳源，反硝化菌對未脫氮完全的硝酸鹽進行脫氮；反硝化濾池的產水達標排放；步驟（2）中，所述第一級AO裝置包括依次連接的第一缺氧池和第一好氧池，第二級AO裝置包括依次連接的第二缺氧池和第二好氧池，第三級AO裝置包括依次連接的第三缺氧池和第三好氧池，第四級AO裝置包括依次連接的第四缺氧池和第四好氧池，第五級AO裝置包括依次連接的第五缺氧池和第五好氧池；厭氧池的出水口并聯第一缺氧池和第三缺氧池的進水口，上一級好氧池的出水口連接下一級缺氧池的進水口，第三缺氧池的進水口還連接第二好氧池的出水口，第五好氧池的出水口連接沉淀池；所述厭氧池進入第一級AO裝置的水量與進入第三級AO裝置的水量之比為(4-5):1；廢水在厭氧池、各個缺氧池、各個好氧池的停留時間之比為1:(5-6):(12-14)；廢水在厭氧池和反硝化濾池的停留時間之比為1:(2-2.5)。
2.根據權利要求1所述的高COD高氨氮廢水的生化處理方法，其特征在于，所述缺氧池和好氧池內部均設有填料，所述填料包括由上至下依次排列的若干組可活動的填料，每組填料包括上方的活動填料板和下方的活動填料層；所述活動填料板整體為可拉伸伸縮的框架板式，包括若干個彼此銜接的可拉伸伸縮的鏤空的菱形框，每個菱形框的表面覆蓋第一網，用于負載微生物以及攔截從活動填料層流失的微生物；所述活動填料層為可拉伸伸縮的框架體，包括若干個彼此銜接的可拉伸伸縮的四棱柱，四棱柱內部裝填柔性多孔載體，用于負載微生物。
3.根據權利要求2所述的高COD高氨氮廢水的生化處理方法，其特征在于，所述活動填料層的相鄰的四棱柱共用柱體和側邊，活動填料層的所有四棱柱的伸縮方向相同，當所有四棱柱壓縮時，活動填料層收窄且適當伸長，當所有四棱柱拉伸時，活動填料層放寬且適當縮短；每個四棱柱的頂面、底面和側面均覆蓋有第二網，用于使得四棱柱形成一個封閉腔體，容納內部的柔性多孔載體。
4.根據權利要求3所述的高COD高氨氮廢水的生化處理方法，其特征在于，所述柔性多孔載體為軟海綿；所述活動填料層進行啟動時，軟海綿在裝填之前，統一浸入碳源溶液中，能夠充分吸收碳源。
5.根據權利要求4所述的高COD高氨氮廢水的生化處理方法，其特征在于，所述第二網的網絲表面纏繞絲條狀植物，絲條狀植物選自草本植物的根莖葉、海帶、水草、木本植物的細軟的莖和葉。
6.根據權利要求5所述的高COD高氨氮廢水的生化處理方法，其特征在于，所述活動填料板的相鄰的菱形框共用側邊，活動填料板的所有菱形框的伸縮方向相同，當所有菱形框被壓縮時，活動填料板收窄且適當伸長，當所有菱形框被拉伸時，活動填料板放寬且適當縮短；每個菱形框的表面覆蓋有第一網，用于使得活動填料板形成一個具有攔截功能的網板。
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種高COD高氨氮廢水的生化處理方法，包括以下步驟：（1）廢水進入緩沖池進行緩沖調質，然后進入厭氧池，對難降解有機物進行水解酸化作用；（2）厭氧池的出水一部分輸入第一級AO裝置，另一部分輸入第三級AO裝置；第一級AO裝置、第二級AO裝置、第三級AO裝置、第四級AO裝置和第五級AO裝置依次串聯連接；（3）第五級AO裝置的出水進入沉淀池，進行泥水分離，沉淀池的污泥回流至厭氧池；（4）沉淀池的出水進入反硝化濾池，利用外加碳源，反硝化菌對未脫氮完全的硝酸鹽進行脫氮；反硝化濾池的產水達標排放。
可選的，步驟（2）中，所述第一級AO裝置包括依次連接的第一缺氧池和第一好氧池，第二級AO裝置包括依次連接的第二缺氧池和第二好氧池，第三級AO裝置包括依次連接的第三缺氧池和第三好氧池，第四級AO裝置包括依次連接的第四缺氧池和第四好氧池，第五級AO裝置包括依次連接的第五缺氧池和第五好氧池；厭氧池的出水口并聯第一缺氧池和第三缺氧池的進水口，上一級好氧池的出水口連接下一級缺氧池的進水口，第三缺氧池的進水口還連接第二好氧池的出水口，第五好氧池的出水口連接沉淀池。
本發明中，廢水緩沖調質后進入厭氧池，主要是對難降解的有機物進行水解酸化作用。厭氧池的出水多點進入后續的AO單元，能夠合理分配碳源，供反硝化菌結合有機物質完成反硝化作用。具體的，厭氧池的出水分為兩部分，分別進入第一級AO裝置的第一缺氧池和第三級AO裝置的第三缺氧池；第一部分出水依次經過五級AO裝置，完成反硝化-硝化作用；第二部分出水直接進入第三級AO裝置，主要是為第三級及之后的AO裝置補充碳源，保證反硝化菌有充足可利用的碳源。
前兩級AO裝置主要作用是去除廢水的COD，以降低后續AO裝置的好氧池的COD負荷，使后續好氧池的COD容積負荷降低，為硝化菌生長提供有利條件，使AO系統更高效地進行硝化反應。后三個好氧池在較低的COD負荷下，高效地進行硝化作用，以去除氨氮，為反硝化反應提供硝酸鹽。第一缺氧池利用廢水中的有機物及硝酸鹽、亞硝酸鹽進行反硝化作用，產生堿度，補充后續硝化反應所需。后續的四個缺氧池主要是進行反硝化脫氮作用，將好氧池產生的硝酸鹽轉化為氮氣。
進一步可選的，所述厭氧池進入第一級AO裝置的水量與進入第三級AO裝置的水量之比為(4-5):1。
進一步可選的，廢水在厭氧池、各個缺氧池、各個好氧池的停留時間之比為1:(5-6):(12-14)。
進一步可選的，廢水在厭氧池和反硝化濾池的停留時間之比為1:(2-2.5)。
進一步可選的，各個缺氧池和好氧池內均設有曝氣裝置，缺氧池內用于氣動攪拌，缺氧池的溶氧量為0.2-0.4mg/L，好氧池的溶氧量為5.0-6.0mg/L。
可選的，步驟（3）中，所述沉淀池的底部設有泥斗和污泥泵，使得污泥回流至厭氧池的前端，補充生化系統的污泥，污泥回流比為200%。
可選的，步驟（4）中，所述沉淀池與反硝化濾池之間設有中間水池，沉淀池的上清液輸入中間水池，進行靜置沉淀分離以及水體的暫存；中間水池的出水口連接反硝化濾池的進水口；中間水池底部的污泥全部回流至厭氧池。
可選的，步驟（4）中，所述反硝化濾池的出水口連接產水池，用于暫存產水，產水可作為回用水使用，例如用于反洗反硝化濾池、各級AO裝置。
可選的，所述缺氧池和好氧池內部均設有填料，所述填料包括由上至下依次排列的若干組可活動的填料，每組填料包括上方的活動填料板和下方的活動填料層；所述活動填料板整體為可拉伸伸縮的框架板式，包括若干個彼此銜接的可拉伸伸縮的鏤空的菱形框，每個菱形框的表面覆蓋第一網，用于負載微生物以及攔截從活動填料層流失的微生物；所述活動填料層為可拉伸伸縮的框架體，包括若干個彼此銜接的可拉伸伸縮的四棱柱，四棱柱內部裝填柔性多孔載體，用于負載微生物。
進一步可選的，所述活動填料層的相鄰的四棱柱共用柱體和側邊，活動填料層的所有四棱柱的伸縮方向相同，例如，四棱柱的四個頂點按順時針方向為第一頂點、第二頂點、第三頂點和第四頂點，第二頂點和第四頂點在外力作用下，能向著靠近或遠離彼此的方向移動，第一頂點和第三頂點配合四棱柱的縮放而移動位置；當所有四棱柱壓縮時，活動填料層收窄且適當伸長，當所有四棱柱拉伸時，活動填料層放寬且適當縮短；每個四棱柱的頂面、底面和側面均覆蓋有第二網，用于使得四棱柱形成一個封閉腔體，容納內部的柔性多孔載體。
進一步可選的，所述第二網完全展開的面積不小于四棱柱對應的頂面、底面和側面的面積，避免四棱柱在伸展或收縮時第二網破裂。
進一步可選的，所述柔性多孔載體為軟海綿，軟海綿具有豐富的孔隙結構，比表面積較大，吸水性強，是理想的微生物載體；所述活動填料層進行啟動時，軟海綿在裝填之前，統一浸入碳源溶液中，能夠充分吸收碳源。
由于軟海綿的強度較低，并不是傳統的微生物填料或載體的最佳選擇，所以基本沒有應用。本發明人設計了所述活動填料層的四棱柱框體結構，再配合第二網，形成了良好的載體容納腔體，與軟海綿配合使用，能獲得較大的微生物負載量。
進一步可選的，所述第二網的網絲表面纏繞絲條狀植物，絲條狀植物選自草本植物的根莖葉、海帶、水草、木本植物的細軟的莖和葉，絲條狀植物的細長條形狀容易纏繞在網絲上，且不規則纏繞時還能覆蓋部分網孔面積，在為微生物提供養料的同時，還能發揮微生物載體的作用，又能阻止四棱柱內部的軟海綿、微生物流失。
進一步可選的，所述活動填料板的相鄰的菱形框共用側邊，活動填料板的所有菱形框的伸縮方向相同，例如，菱形框的四個頂點按順時針方向為第一點、第二點、第三點和第四點，第二點和第四點在外力作用下，能向著靠近或遠離彼此的方向移動，第一點和第三點配合菱形框的縮放而移動位置；當所有菱形框被壓縮時，活動填料板收窄且適當伸長，當所有菱形框被拉伸時，活動填料板放寬且適當縮短；每個菱形框的表面覆蓋有第一網，用于使得活動填料板形成一個具有攔截功能的網板。
進一步可選的，所述第一網完全展開的面積不小于菱形框鏤空表面的面積，避免菱形框在伸展或收縮時第一網破裂。
進一步可選的，所述第一網的網絲表面也纏繞所述絲條狀植物，用于攔截從活動填料層流失的微生物、軟海綿，并第一網能負載一定數量的微生物。
缺氧池的填料負載缺氧微生物，好氧池的填料負載好氧微生物。對于傳統的塑料環狀或球狀填料，表面光滑，表面積有限，需要較長時間來形成生物膜，即啟動時間較長，在后續的生化處理中，塑料填料表面的生物膜容易被水流沖掉，損失生物量。本發明設計了上述活動填料層，四棱柱框體內填充小塊狀的軟海綿，并被第二網攔截，軟海綿的孔隙豐富，為負載微生物提供充足的空間，且軟海綿的吸濕性很好，能在啟動之前充分吸收碳源溶液，形成豐富的微反應腔，將碳源長時間的鎖在海綿內部，促進微生物增殖生長，縮短啟動時間。
本發明的前兩級AO裝置所承接的廢水的COD濃度較高，雖然使用了常規的經過馴化的耐鹽缺氧和好氧微生物，但微生物的死亡率較高，是本領域無法解決的難題。本發明從另一個角度出發，使用所述活動填料層，當缺氧池或好氧池運行時間較長，且軟海綿內的微生物死亡較多時，死亡的微生物會產生毒素，同時侵占活性微生物的生存空間，而軟海綿越靠近外側的部位，越優先接觸廢水，死亡微生物越多。所述活動填料層的四棱柱在外力驅動下，同時向相同方向移動，例如上述的第二頂點和第四頂點向著靠近彼此的方向移動，第一頂點和第三頂點配合四棱柱的收縮而移動位置，此時所有四棱柱壓縮，活動填料層收窄且適當伸長。軟海綿被擠壓，靠近軟海綿外側的部分雜質和死亡微生物優先被擠壓出來，同時可能伴隨極少量的活性微生物，并被流動的廢水沖走。然后，第二頂點和第四頂點向著遠離彼此的方向移動，第一頂點和第三頂點配合四棱柱的舒展而移動位置，此時所有四棱柱被拉伸，活動填料層放寬且適當縮短，此時軟海綿膨脹吸水，再次進行生化處理。上述的軟海綿被擠壓的過程，也能徹底更新海綿內部的水體反應環境，避免海綿內部腐敗。若經過多次擠壓后，活動填料層的活性微生物無法滿足廢水處理要求，則替換已經在其它池體中完成啟動的活動填料層。
當活動填料層收縮并擠壓海綿時，內部的污物被擠出，上方的活動填料板舒展，即第二點和第四點在外力作用下，向著遠離彼此的方向移動，第一點和第三點配合菱形框的舒展而移動位置，此時所有菱形框被拉伸，活動填料板放寬且適當縮短。第一網攔截上方或下方的活動填料層擠壓出來的雜質和微生物，其中的活性微生物負載在第一網上，死亡微生物和雜質沒有附著力，在水流的作用下會很快流失；也能由于活動填料板收縮，第一網也收縮下垂，在水流的作用下流失死亡微生物和雜質。
后三級AO裝置內也能安裝所述活動填料層和活動填料板，靈活調整填料形態，擠壓脫除死亡微生物和雜質，提供生化處理效率。
（發明人：莫碧琴;曹長;許大勇;陳紅繼;董章鵬;范奕君;李天培;單升益;萬齊敏;李亞男;連新曉;趙曙光;星國龍;陸海軍）
