申请日2017.01.18
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F3/30; C02F3/34; C02F101/30; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，通过至少两个曝气池以及和曝气池配合的反应罐的设置和相互配合，将各个曝气池的水反复经循环泵抽引分别进入反应罐再流回到曝气池中，使得反应罐内的微生物载体中的微生物不断将废水进行净化。相对传统污水处理系统，本发明启动快，固定化微生物载体使用寿命长，如有中断使用，微生物进入休眠状态，再运行时恢复快;基本无有机污泥产生，产生的少量污泥容易处理，节省污泥设施投入及污泥处理成本;对COD、NH3‑N、TN去除率高，出水优于传统生物法;出水后无需物理法、化学法处理难降解有机污染物，节省投资和运行成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其特征在于：包括至少两个曝气池以及和曝气池配合的反应罐，反应罐内设有固定化微生物载体，所述固定化微生物载体含有微生物;
所述曝气池包括相互连通的第一曝气池和第二曝气池，所述反应罐包括第一反应罐和第二反应罐;第一曝气池通过连接管道与第二曝气池相连通，第二曝气池通过回流泵和回流管道与第一曝气池相连通;
所述第一曝气池设有废水进水管道，第一曝气池的底部通过循环泵和第一循环管道与第一反应罐的进水口相连，第一反应罐的出水口通过第一出水管道与第一曝气池相连通;
所述第二曝气池设有总出水管道，第二曝气池的底部通过循环泵和第二循环管道与第二反应罐的进水口相连，第二反应罐的出水口通过第二出水管道与第二曝气池相连通。
2.如权利要求1所述的一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其特征在于：所述第一反应罐的进水口设在第一反应罐的底部，第一反应罐的出水口设在第一反应罐的上部，所述第一反应罐的固定化微生物载体内的微生物为碳源菌。
3.如权利要求1所述的一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其特征在于：所述第二反应罐的进水口设在第二反应罐的底部，第二反应罐的出水口设在第二反应罐的上部，所述第二反应罐的固定化微生物载体内的微生物为硝化菌和反硝化菌。
4.如权利要求1所述的一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其特征在于：所述曝气池还包括一个第三曝气池，所述第三曝气池连通第一曝气池和第二曝气池，第一曝气池的底部通过循环泵和第三循环管道与第一反应罐的进水口相连，所述第一反应罐的出水口还通过第三出水管道与第三反应罐相连。
5.如权利要求1所述的一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其特征在于：所述曝气池还包括一个第三曝气池，所述反应罐还包括一个第三反应罐，所述第三曝气池连通第一曝气池和第二曝气池，第一曝气池的底部通过循环泵和第三循环管道与第三反应罐的进水口相连，所述第三反应罐的出水口通过第三出水管道与第三反应罐相连。
6.如权利要求5所述的一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其特征在于：所述第三反应罐的进水口设在第三反应罐的底部，第三反应罐的出水口设在第三反应罐的上部，所述第三反应罐的固定化微生物载体内的微生物为碳源菌。
7.如权利要求1所述的一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其特征在于：所述固定化微生物载体为惰性多孔介质。
8.如权利要求1所述的一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系统，其特征在于：所述一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统可处理的废水水质范围为COD为25mg/L至100000mg/L，NH3-N为5mg/L至5000mg/L。
9.一种应用于上述一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系统的工艺，其特征在于：
(A)去除COD：废水从进水孔进入第一曝气池，第一曝气池通过循环泵将废水自下而上泵入第一反应罐，出水再回至第一曝气池中;第一反应罐内的碳源菌可以不断繁殖出有力的碳源菌，并流入第一曝气池内，通过碳源菌降解有机污染物，通过不断循环达到降低COD;
(B)去除NH3-N：经过(A)处理后的废水通过连接管道流入第二曝气池，第二曝气池通过循环泵将废水自下而上泵入第二反应罐，出水再回流至第二曝气池中;第二反应罐内的硝化菌、反硝化菌，不断繁殖出硝化菌、反硝化菌，并流入第二曝气池内;在第二反应罐和第二曝气池中，硝化菌通过硝化作用将NH3-N转化为硝酸氮，去除NH3-N;
(C)去除TN：第二曝气池通过回流泵将处理后的硝酸氮和反硝化菌等回流至第一曝气池，由于第一曝气池内有机污染物浓度最高，溶解氧消耗量大，废水处于缺氧状态，反硝化菌于此利用有机污染物作为碳源进行反硝化作用，将硝酸氮转化为氮气，去除TN;
(D)出水:经过上述流程(A)(B)(C)不断循环后，第二曝气池水质达标之后即可从第二曝气池的总出水管道出水。
10.如权利要求9所述的一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系工艺，其特征在于：所述流程(C)去除TN中还包括反硝化菌在第一反应罐和第二反应罐内部的缺氧环境中进行反硝化脱氮。
11.如权利要求9所述的一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系工艺，其特征在于：所述流程(A)去除COD中还包括第一曝气池的废水流入第三曝气池，所述第二曝气池的废水通循环泵将废水自下而上泵入第一反应罐，第一反应罐的出水再回至第一曝气池和第三曝气池中;第一反应罐内的碳源菌可以不断繁殖出有力的碳源菌，并流入第一曝气池和第三曝气池内，通过碳源菌降解有机污染物，通过不断循环达到降低COD。
12.如权利要求9所述的一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系工艺，其特征在于：所述流程(A)去除COD还包括第一曝气池的废水流入第三曝气池，所述第二曝气池的废水通过循环泵将废水自下而上泵入第三反应罐，第三反应罐的出水再回至第三曝气池中;第三反应罐内的碳源菌可以不断繁殖出有力的碳源菌，并流入第三曝气池内，通过碳源菌降解有机污染物，通过不断循环达到降低COD。
说明书
一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系统
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别是指一种一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系统。
背景技术
自1970年，活性污泥法及各种形式的生物膜法成为废水处理的标准工艺流程，其工艺流程由一系列好氧池、缺氧池、填料塔组成，以处理有机污染物，主要包括5日生物需氧量、化学需氧量、含氮污染物、有机氮、无机亚硝酸盐、硝酸盐以及总磷，其中，总磷采用生物除磷，除磷菌吸收大量磷后，以污泥的形式被排出，总磷得到处理;工艺流程的末端一般还设有消毒工艺单元，以消灭出水中的致病菌和病毒。
活性污泥法或生物膜出水可达到美利坚联合国的“二级出水标准”，也可直排地表、可作为工业回用水或灌溉水;活性污泥法的核心部分是“活性污泥”，处理池的“活性污泥”需要维持在一定浓度，活性污泥含各种各样的菌种，也称混合液悬浮固体或生物膜;混合液悬浮固体湿重测量单位是毫克每升(mg/L)，干重测量单位是磅;生物膜的测量单位是膜厚(mm);混合液悬浮固体在沉淀池沉淀，而后一部分回流到处理池，一部分作为废弃活性污泥排出。初沉池作废排出的混合液悬浮固体称为废弃固体;废弃活性污泥及废弃固体生成量不固定，但通常是每降1kg5日生物需氧量(干重)，产生0.5-0.8kg废弃活性污泥及废弃固体。
废水的微生物处理法种类繁多，这里就取应用最多的活性污泥法工艺流程作为背景技术来介绍(活性污泥法中，出水沉淀后，从出水中分离出来的混合液悬浮固体浓度在1,500-5,000mg/L之间;生物膜法，从出水中分离出来的混合液浓度则在5,000-10,000mg/L之间)：
活性污泥法工艺单元依次包括但不限于：(1)进水泵房;(2)粗格栅：去除直径大于25mm的固体;(3)细格栅：去除直径大于6-3mm的固体;(4)沉砂池：沉淀沙粒、比较重的固体;(5)初沉池(可选)：进一步去除可沉淀固体颗粒;(6)处理池，或为全好氧池，或由曝气池、厌氧池混合组成，包括不同形式的回流;(7)终沉池(或膜滤池或氧沙滤池)：通过沉淀或过滤，去除出水中的混合液悬浮固;(8)消毒池：排出前，消灭出水中的病原菌或病毒;
辅助工艺单元包括：(9)泥泵：用于去除废弃活性污泥或初沉池的废弃固体;(10)养分添加泵：常用于工业废水处理，工业废水的氮、磷含量通常不足以支撑微生物的生长繁殖;(11)废弃活性污泥的稳定化处理：稳定化方式包括厌氧消化、好氧消化或机械稳定;(12)废弃活性污泥及废弃固体脱水处理：将重量脱水至原来的18%-25%，后运至垃圾填埋场;(13)废弃活性污泥及废弃固体稳定化处理用地，污泥含水率在2%-4%;
活性污泥法很关键的运行参数是处理池的混合液悬浮固体浓度，浓度太低，混合液悬浮固体会漂浮，从终沉池溢出;浓度太高，水力停留时间会延长，出水水质也会受影响;以及，废弃污泥活性污泥及废弃固体的处置费用较高，一般会占到投资成本及运行成本的30%-40%。活性污泥法有很多种应用形式，根据水质、应用形式、出水要求的不同，活性污泥法处理池的水力停留时间在6个小时至3天之间。
前述活性污泥法依靠废水中微生物的生长繁殖，形成一定规模菌群，通过菌群对污染物的摄食，完成废水的净化。但如果废水为有毒废水，或含有有毒污染物，微生物的生长过程会受到干扰;废水中的有毒物质包括但不限于：a.过高的溶解性固体或盐度(>5,000mg/L);b.石油烃;c.碳氢化合物;d.挥发性及半挥发性化合物;e.工业废水组分;f.木榴油或五氯苯酚等木工厂使用的化学药剂。
因此，需要研究出一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其对有机物、氨氮、总氮去除率高，有机污泥产生少。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统，其包括至少两个曝气池以及和曝气池配合的反应罐，反应罐内设有固定化微生物载体，所述固定化微生物载体含有微生物;所述曝气池包括相互连通的第一曝气池和第二曝气池，所述反应罐包括第一反应罐和第二反应罐;第一曝气池通过连接管道与第二曝气池相连通，第二曝气池通过回流泵和回流管道与第一曝气池相连通;所述第一曝气池设有废水进水管道，第一曝气池的底部通过循环泵和第一循环管道与第一反应罐的进水口相连，第一反应罐的出水口通过第一出水管道与第一曝气池相连通;所述第二曝气池设有总出水管道，第二曝气池的底部通过循环泵和第二循环管道与第二反应罐的进水口相连，第二反应罐的出水口通过第二出水管道与第二曝气池相连通。
所述第一反应罐的进水口设在第一反应罐的底部，第一反应罐的出水口设在第一反应罐的上部，所述第一反应罐的固定化微生物载体内的微生物为碳源菌。
所述第二反应罐的进水口设在第二反应罐的底部，第二反应罐的出水口设在第二反应罐的上部，所述第二反应罐的固定化微生物载体内的微生物为硝化菌和反硝化菌。
所述曝气池还包括一个第三曝气池，所述第三曝气池连通第一曝气池和第二曝气池，第一曝气池的底部通过循环泵和第三循环管道与第一反应罐的进水口相连，所述第一反应罐的出水口还通过一第三出水管道与第三反应罐相连。
所述曝气池还包括一个第三曝气池，所述反应罐还包括一第三反应罐，所述第三曝气池连通第一曝气池和第二曝气池，第一曝气池的底部通过循环泵和第三循环管道与第三反应罐的进水口相连，所述第三反应罐的出水口通过一第三出水管道与第三反应罐相连。
所述第三反应罐的进水口设在第三反应罐的底部，第三反应罐的出水口设在第三反应罐的上部，所述第三反应罐的固定化微生物载体内的微生物为碳源菌。
所述固定化微生物载体为惰性多孔介质。
所述一种固定化微生物处理高浓度氨氮及有机废水系统可处理的废水水质范围为COD为25mg/L至100000mg/L，NH3-N为5mg/L至5000mg/L。
一种应用于上述一种固定化微生物处理高氨氮及有机废水系统的工艺，包括：
(A)去除COD：废水从进水孔进入第一曝气池，第一曝气池通过循环泵将废水自下而上泵入第一反应罐，出水再回至第一曝气池中;第一反应罐内的碳源菌可以不断繁殖出有力的碳源菌，并流入第一曝气池内，通过碳源菌降解有机污染物，通过不断循环达到降低COD;
(B)去除NH3-N：经过(A)处理后的废水通过连接管道流入第二曝气池，第二曝气池通过循环泵将废水自下而上泵入第二反应罐，出水再回流至第二曝气池中;第二反应罐内内的硝化菌、反硝化菌，不断繁殖出硝化菌、反硝化菌，并流入第二曝气池内。在第二反应罐和第二曝气池中，硝化菌通过硝化作用将NH3-N转化为硝酸氮，去除NH3-N;
(C)去除TN：第二曝气池通过回流泵将处理后的硝酸氮和反硝化菌等回流至第一曝气池，由于第一曝气池内有机污染物浓度最高，溶解氧消耗量大，废水处于缺氧状态，反硝化菌于此利用有机污染物作为碳源进行反硝化作用，将硝酸氮转化为氮气，去除TN;
(D)出水：经过上述流程(A)(B)(C)不断循环后，第二曝气池水质达标之后即可从第二曝气池的总出水管道出水。
所述流程(C)去除TN中还包括反硝化菌在第一反应罐和第二反应罐内部的缺氧环境中进行反硝化脱氮。
所述流程(A)去除COD中还包括第一曝气池的废水流入第三曝气池，所述第二曝气池的废水通循环泵将废水自下而上泵入第一反应罐，第一反应罐的出水再回至第一曝气池和第三曝气池中;第一反应罐内的碳源菌可以不断繁殖出有力的碳源菌，并流入第一曝气池和第三曝气池内，通过碳源菌降解有机污染物，通过不断循环达到降低COD。
所述流程(A)去除COD还包括第一曝气池的废水流入第三曝气池，所述第二曝气池的废水通过循环泵将废水自下而上泵入第三反应罐，第三反应罐的出水再回至第三曝气池中;第三反应罐内的碳源菌可以不断繁殖出有力的碳源菌，并流入第三曝气池内，通过碳源菌降解有机污染物，通过不断循环达到降低COD。
采用上述结构后，本发明通过曝气池、反应罐的设置及相互配合，将各个曝气池的水反复经循环泵抽引分别进入反应罐再流回到曝气池中，使废水不断得到净化，具有以下优点：
(1)本发明启动快，固定化微生物载体使用寿命长，如有中断使用，微生物进入休眠状态，再运行时恢复快;
(2)基本无有机污泥产生，产生的少量污泥容易处理，节省污泥设施投入及污泥处理成本;
(3)对COD、NH3-N、TN去除率高，出水优于传统生物法(如各种活性污泥法、生物膜法);
(4)后续无需物理法、化学法处理难降解有机污染物，节省投资和运行成本。