申请日2017.11.10
公开(公告)日2018.01.19
IPC分类号C02F3/30; C02F3/34; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统及处理方法，包括立式箱体，其上下端分别设有进液孔和出液孔，立式箱体内设有填料支架，使立式箱体内部形成自上而下的折流式水流通道。填料支架表面铺设多孔填料，多孔填料表面附着有由外层硝化细菌微生物膜和内层反硝化细菌微生物膜组成的微生物膜。本发明将硝化反应和反硝化反应集成到一个处理系统中，废水在重力和多孔填料毛细结构的共同作用下向多孔填料渗透，并先与外层硝化细菌微生物膜接触且在好氧环境下将废水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，然后与内层反硝化细菌微生物膜接触并在厌氧环境下使废水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，并从水中逸出从而实现废水脱氮。
摘要附图
权利要求书
1.一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，包括：
一个立式箱体，所述立式箱体上端设有进液孔，所述立式箱体下端设有出液孔，所述立式箱体内为空腔，所述进液孔及出液孔与所述空腔连通;
所述空腔内设有填料支架，使所述空腔内形成自上而下的折流式水流通道;
所述填料支架的表面铺设有多孔填料，所述多孔填料的表面附着有微生物膜，所述微生物膜包含外层的硝化细菌微生物膜和内层的反硝化细菌微生物膜。
2.根据权利要求1所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述填料支架为Z字形或S字形支架或“<”形支架，所述填料支架可拆卸地安装于所述立式箱体内。
3.根据权利要求1或2所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述立式箱体的上端设有一个布水台，所述进液孔连接所述布水台，所述布水台延伸出一个布水板，所述布水板上分布若干个布水孔。
4.根据权利要求3所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述布水台设有一个取样槽。
5.根据权利要求1或2所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述立式箱体设有至少一个与外界连通的、便于提供氧气和排出氮气的通风口。
6.根据权利要求5所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述通风口的数量为成对设置，所述每对通风口相向设置，使所述立式箱体的空腔内形成空气对流。
7.根据权利要求1或2所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述多孔填料为柔性纤维填料、分子筛或多孔陶瓷板。
8.根据权利要求1或2所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述立式箱体由第一箱体和第二箱体在高度方向上叠置组合而成，所述第一箱体设于上部，所述第二箱体设于下部，所述第一箱体的空腔与所述第二箱体的空腔连通，所述第一箱体的上端设有所述进液孔，所述第二箱体的下端设有所述出液孔;所述第一箱体与所述第二箱体可拆卸地组合在一起。
9.根据权利要求8所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述填料支架包括设于所述第一箱体的第一填料支架和设于所述第二箱体的第二填料支架。
10.根据权利要求9所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述第一箱体设有一对所述通风口，所述第二箱体设有一对所述通风口。
11.根据权利要求1或2所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其特征在于，所述立式箱体由三个或三个以上的小箱体在高度方向上叠置组合而成，所述各小箱体的空腔相互连通，位于最上部的小箱体的上端设有所述进液孔，位于最下部的小箱体的下端设有出液孔，所述多个小箱体可拆卸地组合在一起。
12.一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理方法，其特征是运用权利要求1-11任一项所述的非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统。
13.根据权利要求12所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将含氮废水从所述进液孔通入所述立式箱体内，沿着所述折流式水流通道流动，在流动过程中与所述多孔填料上的微生物膜接触，并在重力和所述多孔填料毛细作用下，向所述多孔填料渗透;
2)在渗透过程中，废水与外层的硝化细菌微生物膜接触，在好氧环境下，废水中氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐;
3)接着废水中的硝酸盐和亚硝酸盐与内层的反硝化细菌微生物膜接触，在厌氧环境下，硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，从水中溢出从而实现废水脱氮。
14.根据权利要求13所述的一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理方法，其特征在于，所述步骤2)中，外层的硝化细菌微生物膜通过所述通风口与外界环境相连，为所述硝化细菌微生物膜提供氧源，并帮助反硝化细菌微生物膜产生的氮气逸出。
说明书
非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种非曝气同步硝化反硝化的废水处理系统及方法。
背景技术
随着我国工业化的迅速发展及城市规模的不断扩大，每年排放的大量含氮化合物已成为水体环境的重要污染物之一，大量的氮化合物进入水体环境,造成水体质量恶化,影响渔业、农业和城镇环境质量,进而影响人体健康。
目前生物处理作为废水处理厂的主体技术可用于处理含氮废水，其工艺过程主要为硝化阶段的好氧生物反应器和反硝化阶段的厌氧生物反应器串联。好氧和厌氧的串联工艺可以达到较好的脱氮效果，但存在一些缺陷，主要体现在系统复杂且占地面积大;硝化阶段需要曝气，产生较大能耗,且运行管理不便。其中硝化反应主要是指在氧气供应的条件下，水中有机物在微生物作用下氧化成二氧化碳，水中的氨在微生物的作用下发生硝化反应氧化生成硝酸盐或亚硝酸盐。反硝化反应是指在无氧或氧浓度较低的环境下，硝酸盐或亚硝酸盐转化成氮气从水中逸出。
目前，已存在将好氧硝化反应工艺与反硝化反应工艺合二为一的同步硝化反硝化反应器技术，如公开号为CN 106554129 A的专利，该专利申请提出了一种一体化污水处理装置，其通过多孔或微孔曝气的方式，创造好氧条件，可以有效处理含氮废水，该系统的优点在于一体化的设计，可节省占地，便于移动，管理简单。但该系统存在脱氮速率慢，需要外接曝气风机并由此产生大量能耗的问题，且由于在曝气的过程中微生物膜接触氧气的均匀度难以控制，废水处理的效率和稳定性难以保证，对于高浓度含氮废水的处理能力有限。
发明内容
为了解决现有技术所存在的前述问题，本发明提供一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，该系统具有脱氮速率快，占地面积小，无需曝气、节省能耗、挂膜过程操作简单及废水处理效率高、运行管理方便等特点。
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，其包括：
一个立式箱体，所述立式箱体上端设有进液孔，所述立式箱体下端设有出液孔，所述立式箱体内为空腔，所述进液孔与所述出液孔与所述空腔连通;
所述空腔内设有填料支架，使所述空腔形成自上而下的折流式水流通道;
所述填料支架的表面铺设有多孔填料，所述多孔填料的表面附着有微生物膜，所述微生物膜包含外层的硝化细菌微生物膜和内层的反硝化细菌微生物膜。
在本发明一个可行的实施例中，所述填料支架为Z字形或S字形支架或“<”形支架，所述填料支架可拆卸地安装于所述立式箱体内。
优选的，所述填料支架包括2层或2层以上，每一层是一个由边框和位于边框中间的开口所组成的框架结构，或者每一层是一个网格板结构。此外，还可以设为任何一种可放置柔性纤维填料并允许水流渗透通过的结构。
在本发明一个可行的实施例中，所述立式箱体的上端设有一个布水台，所述进液孔连接所述布水台，所述布水台延伸出一个布水板，所述布水板上分布若干个布水孔。
在本发明一个可行的实施例中，所述布水台设有一个取样槽，以供取样检测。
在本发明一个可行的实施例中，所述立式箱体设有至少一个与外界连通的、便于提供氧气和排出氮气的通风口。
在本发明一个可行的实施例中，所述通风口的数量为成对设置，所述每对通风口相向设置，使所述立式箱体的空腔内形成空气对流。
在本发明一个可行的实施例中，所述多孔填料为柔性纤维填料、分子筛或多孔陶瓷板，优选为柔性纤维填料。
在本发明一个可行的实施例中，所述立式箱体由第一箱体和第二箱体在高度方向上叠置组合而成，所述第一箱体设于上部，所述第二箱体设于下部，所述第一箱体的空腔与所述第二箱体的空腔连通，所述第一箱体的上端设有所述进液孔，所述第二箱体的下端设有所述出液孔;所述第一箱体与所述第二箱体可拆卸地组合在一起。
在本发明一个可行的实施例中，所述填料支架包括设于所述第一箱体的第一填料支架和设于所述第二箱体的第二填料支架。
在本发明一个可行的实施例中，所述第一箱体设有一对所述通风口，所述第二箱体设有一对所述通风口。
在本发明一个可行的实施例中，所述立式箱体由三个或三个以上的小箱体在高度方向上叠置组合而成，所述各小箱体的空腔相互连通，位于最上部的小箱体的上端设有所述进液孔，位于最下部的小箱体的下端设有出液孔，所述多个小箱体可拆卸地组合在一起。
本发明还提供了一种非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理方法，运用前述任一实施方案的非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统。
在本发明一个可行的实施例中，所述处理方法，包括如下步骤：
1)将含N废水从所述进液孔通入所述立式箱体内，沿着所述折流式水流通道流动，在流动过程中与所述多孔填料上的微生物膜接触，并在重力和所述多孔填料毛细作用下，向所述多孔填料渗透;
2)在渗透过程中，废水与外层的硝化细菌微生物膜接触，在好氧环境下，废水中氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐;
3)接着，废水中的硝酸盐和亚硝酸盐与内层的反硝化细菌微生物膜接触，在厌氧环境下，硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，从水中溢出从而实现废水脱氮。
如上所述的方法，优选地，所述步骤2)中，外层的硝化细菌微生物膜通过所述通风口与外界环境相连，为所述硝化细菌微生物膜提供氧源，并帮助反硝化细菌微生物膜产生的氮气快速逸出。
如上所述的方法，所述反硝化细菌是一种能引起反硝化作用的细菌，如反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌等;所述硝化细菌包括亚硝酸菌属(nitrosomonas)及硝酸菌属(nitrobacter)，在氧化过程中均以氧作为最终电子受体。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的非曝气折流式同步硝化反硝化的废水处理系统，将硝化反应和反硝化反应集成到一个处理系统中，废水在重力作用和多孔填料毛细结构的共同作用下向多孔填料不断渗透，首先与外层的硝化细菌微生物膜接触并在好氧环境下将废水中的氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，然后与内层的反硝化细菌微生物膜接触并在厌氧环境下，使废水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，并从水中逸出从而实现废水脱氮。
(2)本发明通过设置立式箱体，并在立式箱体内形成折流式水流通道，延长废水行走的路径和单位提交废水的移动时间，实现废水的“延展和摊薄”化处理，扩大微生物膜与废水的接触面积，提高脱氮速率，系统的处理效率和稳定性，特别对于高浓度的含氮废水具有很强处理能力。
(3)本发明将多孔填料和微生物膜设置于一个自上而下的折流式水流通道内，在竖直方向上呈弯折迂回延伸状，极大地降低了处理系统的占地面积，提高了含氮废水的处理速度与处理效果，有助于降低前期的设备投入和运行成本。
(4)废水从进液孔进入所述立式箱体的空腔后，水流的流动都是在重力的作用下自行流动，无需外界加压;而由于外层的硝化细菌生物膜可以有很大的表面积与废水接触，又通过所述通风口提供了充足的有氧环境，因此免去了曝气装置、节省了系统硬件成本和运行能耗成本。且由于没有曝气过程，因此多孔填料表面的微生物膜不会受到曝气搅动的影响而变得不均匀，提高了微生物膜与氧气接触的均匀程度。