申请日2016.11.22
公开(公告)日2017.02.15
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种高效废水处理装置及处理方法，属于水处理技术领域。该装置依次由MBBR反应区、固相碳源区、反硝化滤池区及缓冲区一体化构建而成。其中，各反应区呈多级推流式构造，增强了系统的抗冲击负荷能力。装置上设有进水口、出水口和排气口，进水口与MBBR反应区相连;出水口和排气口与缓冲区连通;固相碳源区中依次填充生物质酒糟层和丝瓜络层;反硝化滤池区可对废水进行高效深度处理。本发明把MBBR技术与反硝化滤池技术同时组合在一个反应装置内，利用天然生物质固相碳源，通过控制运行条件对废水进行高效处理，与传统的处理工艺相比，具有脱氮除碳效率高、维护管理方便、能耗低的优点。
权利要求书
1.一种高效废水处理装置，包括MBBR反应区(2)、固相碳源区(5)、反硝化滤池区(8)和缓冲区(14)，其特征在于：所述MBBR反应区(2)中设有导流装置(3)，所述MBBR反应区(2)内部以悬浮形式填充有机生物膜载体，所述MBBR反应区(2)与进水口(1)连通;所述的固相碳源区(5)内部依次填充酒糟层(6)和丝瓜络层(7)，在所述酒糟层(6)与丝瓜络层(7)之间还设有多孔载体承托层(4);所述反硝化滤池区(8)与所述固相碳源区(5)相连接，所述的反硝化滤池区(8)从上往下依次包括含水层(9)、石英砂填料层(11)、承托层(12)和滤砖(13)。所述缓冲区(14)与所述反硝化滤池区(8)相连接，所述缓冲区(14)外连接排气口(10)及出水口(15);在所述缓冲区(14)与反硝化滤池区(8)之间设有反冲洗泵(16)，所述反硝化滤池区(8)外连接有曝气泵一(17)，所述MBBR反应区(2)外连接有曝气泵二(18)。
2.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置，其特征在于：所述导流装置(3)是中间内缩，两头外扩的平滑型类圆柱管道。
3.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置，其特征在于：所述MBBR反应区(2)中的悬浮载体填充比为40-60%、外径15-35mm，密度为0.94-0.98g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置，其特征在于：所述酒糟层(6)中高粱酒糟占40%-60%、小麦酒糟占20%-30%、外加剂占1-2.5%、余量为玉米酒糟，所述外加剂为草浆纤维。
5.根据权利要求4所述的一种高效废水处理装置，其特征在于：所述草浆纤维是由芦苇或甘蔗渣制成。
6.根据权利要求1所述的一种高效废水处理装置，其特征在于：所述丝瓜络层(7)是由丝瓜络切成类圆柱状，高5-10cm、外径3-7cm堆积而成。
7.根据权利要求6所述的一种高效废水处理装置，其特征在于：所述丝瓜络是经过改性处理的丝瓜络。其改性处理方法为：将成熟的丝瓜果实去皮去核，清洗烘干后，采用质量浓度为1-1.6%的过碳酸钠溶液浸泡1-10h，控制温度为35-40℃，取出反复清洗至pH为7.0;再使用质量浓度为3-3.6%的壳聚糖溶液进行水浴处理，浴比为1∶20～1∶30，水浴处理初始温度为42-45℃，以3℃/min的升温速度升温至80-85℃，保持该温度水浴处理1-1.5h，取出冷却至室温，用水洗涤1-3次后烘干;在其上均匀地喷洒阳离子淀粉和醋酸丁酯的乳化混合液，然后在60-70℃下烘干。
8.根据权利要求6所述的一种高效废水处理装置，其特征在于：所述阳离子淀粉的取代度为0.28-0.32。
9.根据权利要求1-7所述的一种高效废水处理装置的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：污水通过进水泵由进水口(1)进入到MBBR反应区(2)，其内部有机生物膜载体上富集具有好氧菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌等好氧微生物，利用生物作用将COD等污染物去除以及将氨氮氧化为硝酸盐。
步骤二：调节曝气泵(18)降低溶解氧浓度，经过MBBR反应区(2)处理后的废水通过导流装置(3)进入固相碳源区(5)，酒糟层(6)作为一种固体生物质缓释碳源，丝瓜络层(7)在提供碳源的同时还能富集异养反硝化菌，在此反应区中，溶解氧进一步降低，废水中C/N比显著提高。
步骤三：经过固相碳源区(5)的废水进入到反硝化滤池区(8)，通过石英砂填料层(11)，其表面生物膜上富集的异养反硝化菌进行脱氮作用.
步骤四：经过反硝化滤池区(8)处理过程，硝酸盐还原成氮气从排气口(10)排出，最终处理后的废水从出水口(15)排出。
说明书
一种高效废水处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体是涉及一种高效废水处理装置及处理方法。
背景技术
废水中碳和氮的经济、高效去除是废水处理工程中的共性关键问题。移动床生物膜反应器(MBBR)是一种高效的废水生物处理工艺，能有效去除废水中的COD、氨氮等污染物，近年来受到广泛应用。然而，经过MBBR工艺处理后的出水往往含有较高浓度的硝酸盐，难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准中对于总氮的要求，需要对出水的硝酸盐进行深度脱除，因此开发一种基于MBBR的高效废水处理装置及处理方法显得尤为重要。
中国发明专利201110188972.4公开了用于工业废水处理的一体化处理装置，该装置通过把初沉池、水解酸化池和好氧池集为一体，解决了传统处理系统占地面积大的缺点，但是该装置仍无法对废水中的硝酸盐进行深度处理。中国发明专利200510044033.7公开了一种一体化废水处理装置及处理方法，该装置通过将电化学处理和生物处理有机结合，电化学作为前处理，可对生物有害物质以及难降解物质进行去除，提高废水B/C比的同时促进了后序的膜生物处理，但是该装置应用电化学工艺，需要额外增加电能成本，同时由于产生热量，反应难以控制。
因此，本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种高效废水处理装置及处理方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有MBBR工艺出水硝酸盐含量高的现状，提供了一种高效废水处理装置及处理方法。本发明创新地集MBBR技术与反硝化滤池技术为一体进行废水处理，通过添加酒糟及丝瓜络生物固相碳源，有效补充废水中碳源，增强了异养反硝化脱氮处理效果。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种高效废水处理装置，包括MBBR反应区、固相碳源区、反硝化滤池区和缓冲区，所述MBBR反应区中设有导流装置，所述MBBR反应区内部以悬浮形式填充有机生物膜载体，所述MBBR反应区与进水口连通;所述的固相碳源区内部依次填充酒糟层和丝瓜络层，在所述酒糟层与丝瓜络层之间还设有多孔载体承托层;所述反硝化滤池区与所述固相碳源区相连接，所述的反硝化滤池区从上往下依次包括含水层、石英砂填料层、承托层和滤砖;所述缓冲区与所述反硝化滤池区相连接，所述缓冲区外连接排气口及出水口;在所述缓冲区与反硝化滤池区之间设有反冲洗泵，所述反硝化滤池区外连接有曝气泵一，所述MBBR反应区外连接有曝气泵二。
进一步地，在上述方案中，所述导流装置是中间内缩，两头外扩的平滑型类圆柱管道。
进一步地，在上述方案中，所述MBBR反应区中的悬浮载体填充比为40-60%、外径15-35mm，密度为0.94-0.98g/cm3。
进一步地，在上述方案中，所述酒糟层中高粱酒糟占40%-60%、小麦酒糟占20%-30%、外加剂占1-2.5%、余量为玉米酒糟，所述外加剂为草浆纤维。
更进一步地，所述草浆纤维是由芦苇或甘蔗渣制成。
进一步地，在上述方案中，所述丝瓜络层是由丝瓜络切成类圆柱状，高5-10cm、外径3-7cm堆积而成。
更进一步地，所述丝瓜络是经过改性处理的丝瓜络，其改性处理方法为：将成熟的丝瓜果实去皮去核，清洗烘干后，采用质量浓度为1-1.6%的过碳酸钠溶液浸泡1-10h，控制温度为35-40℃，取出反复清洗至pH为7.0;再使用质量浓度为3-3.6%的壳聚糖溶液进行水浴处理，浴比为1∶20～1∶30，水浴处理初始温度为42-45℃，以3℃/min的升温速度升温至80-85℃，保持该温度水浴处理1-1.5h，取出冷却至室温，用水洗涤1-3次后烘干;在其上均匀地喷洒阳离子淀粉和醋酸丁酯的乳化混合液，然后在60-70℃下烘干。所述乳化混合液用量为干态丝瓜络质量的0.2%～3%，所述阳离子淀粉和醋酸丁酯的混合液的制备方法为：将阳离子淀粉、醋酸丁酯和纯水按照1:3:10的重量比混合，再加入0.1-0.3%的乳化油，升温至85-90℃搅拌至完全溶解，即成。
更进一步地，所述阳离子淀粉的取代度为0.28-0.32。
一种高效废水处理装置的废水处理方法，包括以下步骤：
步骤一：污水通过进水泵由进水口进入到MBBR反应区，其内部有机生物膜载体上富集具有好氧菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌等好氧微生物，利用生物作用将COD等污染物去除以及将氨氮氧化为硝酸盐;
步骤二：调节曝气泵降低溶解氧浓度，经过MBBR反应区处理后的废水通过导流装置进入固相碳源区，酒糟层作为一种固体生物质缓释碳源，丝瓜络层在提供碳源的同时还能富集异养反硝化菌，在此反应区中，溶解氧进一步降低，废水中C/N比显著提高;
步骤三：经过固相碳源区的废水进入到反硝化滤池区，通过石英砂填料层，其表面生物膜上富集的异养反硝化菌进行脱氮作用;
步骤四：经过反硝化滤池区处理过程，硝酸盐还原成氮气从排气口排出，最终处理后的废水从出水口排出。
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种高效废水处理装置及处理方法，通过添加酒糟及丝瓜络生物废料固相碳源，提高了废水C/N比，同时强化了异养反硝化菌的富集，进而增强了脱氮效果，以废治废，经济效益良好。
(2)本发明的一种高效废水处理装置及处理方法，创新地耦合MBBR和反硝化滤池技术，废水COD和TN去除率高，成本降低30%以上。