申请日2013.02.08
公开(公告)日2013.05.22
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开一种污水净化处理系统与方法。针对现有技术对高氨氮有机污水净化系统及方法存在脱氮效果差、运行成本高，土地承载力不足等缺陷，本发明提供了一种显著提高污水中有机氨氮去除能力的污水净化处理系统与方法。本方法净化处理系统包括处理原水储存池、矿质过滤池连接、布水管、收水管。矿质过滤池内填装多层矿质过滤介质，矿质过滤介质分为三层，由上至下分别是粗砂层、沸石层、碎石层，沸石层与碎石层厚度相等，粗砂层厚度是沸石层或碎石层厚度的二倍，布水管出水终端是雾化喷水装置。本发明还提供配套的污水处理方法。本发明系统与方法净化处理高氨氮有机污水，出水水质符合国家达标排放标准。系统结构简单、用材经济，配套方法工艺易控、能耗小。
权利要求书
1.一种高氨氮有机污水净化处理系统，包括处理原水储存池(1)，处理 原水储存池(1)通过管道与矿质过滤池(2)连接，矿质过滤池(2) 内填装多层矿质过滤介质，处理原水储存池(1)出水口连接必要的 水泵再连接至布水管(3)，布水管(3)开口在矿质过滤介质层上部， 矿质过滤介质层下部布置收水管(4);其特征在于：所述矿质过滤池 (2)填装的矿质过滤介质分为三层，由上至下分别是粗砂层(21)、 沸石层(22)、碎石层(23)，所述沸石层(22)与碎石层(23)厚度 相等，粗砂层(21)厚度是沸石层(22)或碎石层(23)厚度的二倍; 所述布水管(3)终端布水装置是雾化喷水装置(33)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述粗砂层(21)粒径 0.5mm～2.0mm，沸石层(22)粒径2.0mm～5.0mm，碎石层(23) 粒径10.0mm～30.0mm，碎石粒径由上向下逐渐增大。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述矿质过滤介质层 厚1200mm，其中粗砂层(21)厚600mm，沸石层(22)厚300mm， 碎石层(23)厚300mm。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述布水管(3)包括布 水干管(31)与布水支管(32)，处理原水储存池(1)出水口连接布 水干管(31)，布水干管(31)与矿质过滤池(2)底面平行，所述布 水支管(32)是布管干管(31)的支路，与矿质过滤池(2)底面垂 直，布水支管(32)末端是雾化喷水装置(33);所述收水管(4)纵 横布置在矿质过滤池(2)下层。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述矿质过滤池(2)内 部空间高1400mm，布水干管(31)与收水管(4)高度相差1000mm。
6.一种利用权利要求1或4或5所述的系统实现的高氨氮有机污水净化 处理方法，高氨氮有机污水进入处理原水储存池(1)经厌氧消化处 理形成处理原水，处理原水经布水管(3)进入矿质过滤池(2)内矿 质过滤介质层表面，经矿质过滤介质过滤后再经收水管(4)排出系 统;其特征在于：系统采用干湿交替运转方式处理污水，每天投配处 理原水16次，每隔1.5h投配一次，一个水力负荷周期1.5h，投水时 间10min，落干时间80min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：布水支管(32)末端雾化 布水均匀度≥90%。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：适用的处理原水指标值为 COD≤1000mg/L、BOD≤200mg/L、以N计的氨氮≤500mg/L。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：适用的处理原水指标值为 COD650mg/L～1000mg/L、BOD130mg/L～200mg/L、以N计的氨氮 250mg/L～500mg/L。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：系统运行时冬季氨氮负荷 9.87g/m2·d，夏季氨氮负荷31.60g/m2·d，春、秋季氨氮负荷 20.73g/m2·d。
说明书
一种高氨氮有机污水净化处理系统与方法
技术领域
本发明涉及一种污水净化处理系统与方法，特别是涉及一种以多层 矿物质材料为过滤介质的高氨氮有机污水净化处理系统与方法，属于水、 废水或污水处理技术领域。
背景技术
高氨氮(NH4-N)有机污水是当前我国主要污染物种类之一，来源 包括味精污水、食品加工污水、禽畜养殖污水、垃圾渗滤液等，这类污 水中氨氮含量通常大于等于300ml/L。高氨氮有机污水的净化处理办法一 般首先采用沼气发酵工艺进行厌氧消化去除绝大部分有机污染物，同时 回收能源沼气。厌氧消化后的厌氧消化液(处理原水)在无法完全用作 农田肥料的条件下，需经进一步处理后达标排放。但是，高氨氮有机污 水厌氧消化液(处理原水)后置处理过程中存在脱氮效果差、运行成本 高，土地承载力不足等问题，大量厌氧消化液(处理原水)无法达标排 放往往引起二次污染。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种显著提高污水中 有机氨氮去除能力的污水净化处理系统与方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种高氨氮有机污水净化处理系统，包括处理原水储存池，处理原 水储存池通过管道与矿质过滤池连接，矿质过滤池内填装多层矿质过滤 介质，处理原水储存池出水口连接必要的水泵再连接至布水管，布水管 开口在矿质过滤介质层上部，矿质过滤介质层下部布置收水管;其特征 在于：所述矿质过滤池填装的矿质过滤介质分为三层，由上至下分别是 粗砂层、沸石层、碎石层，所述沸石层与碎石层厚度相等，粗砂层厚度 是沸石层或碎石层厚度的二倍;所述布水管出水终端是雾化喷水装置。
上述高氨氮有机污水净化处理系统采用普通矿质材料作为过滤介 质，过滤介质的选择与布置考虑到三点技术原理：
一、多层矿质过滤介质由上至下分为三层，当处理原水(即厌氧消 化液)进入本发明净化处理系统，从上往下逐层经过各矿质过滤介质层， 在粗砂层为亚硝化区，通过强化布水均匀度提高了渗滤层中溶解氧氧浓 度。在系统填料层中粗砂层进行好氧反应，在该好氧段，由于溶解氧的 氧化作用，氨氮经亚硝化反应转化为亚硝态氮，因此相应亚硝态氮浓度 持续增加;在沸石层与碎石层为厌氧氨氧化区，亚硝态氮通过厌氧氨氧 化作用，亚硝态氮与剩余氨氮转化为氮气。
二、污水净化系统净化效率的一个关键技术是严格控制净化反应中 各阶段的反应程度与反应时间，本发明系统通过控制各矿质过滤介质层 厚度显著提升系统污水净化效率。其中，沸石层与碎石层厚度相等可能 提供氨氮与亚硝氮在厌氧氨氧化区有足够反应时间，富集足够的功能菌 种;粗砂层厚度是沸石层或碎石层厚度的二倍可以控制污水中含氧量， 将流径粗砂层的污水中的氨氮控制在亚硝化反应阶段，实现处理原水进 入本系统流经粗砂层后氨氮转化率达到50%;在优化设计下，粗砂层厚 度设计为600mm，可以进一步保证氨氮转化率达到50%。
三、进一步设计过滤介质的规格，具体是粗砂层粒径0.5mm～ 2.0mm，沸石层粒径2.0mm～5.0mm，碎石层粒径10.0mm～30.0mm，碎 石层的碎石粒径由上向下逐渐增大，其作用主要是提供生化反应区并作 为承托层承托上层的粗砂层与沸石层。通过对过滤介质材料选择、过滤 介质层厚度设计以及过滤介质规格控制，能够保证进入系统的处理原水 经各矿质过滤介质层过滤后无堵塞，并顺利完成各阶段生化反应。
上述系统的布水管终端的布水装置采用雾化喷水装置。雾化喷水是 园林灌溉中常用的灌溉方式，其主要作用是通过高频震荡将水分子雾化 为超微粒子(如1μm～5μm)，并借助通过风动装置将水雾扩散到空气中， 既增加水超微粒子与土壤、植物、空气的接触面积，又增加水分在中空 气中的沉降时间，长时间保护环境空气湿润，由此达到节水灌溉的目的。 在本系统中，采用无堵塞雾化喷水装置作为终端布水装置主要为实现五 个技术目的，一、防止原水杂质堵塞喷头，二、均匀增加处理原水与过 滤介质层的接触面积，三、降低原水微粒在过滤介质层中的过滤速度、 延长过滤时间，四、增加原水与空气接触面积、延长水分在空气中的沉 降时间，从而增加处理原水曝氧时间、提高过滤介质层中溶解氧，避免 了净化处理系统中出现净化死区;五、可以省略现有净化系统中专门的 曝氧装置。
以上述高氨氮有机污水净化处理系统为基础，本发明还提供一种利 用该系统实现的高氨氮有机污水净化处理方法，具体技术方案如下：
一种利用上述污水净化处理系统实现的高氨氮有机污水净化处理方 法，高氨氮有机污水进入处理原水储存池，经厌氧消化处理形成处理原 水，处理原水经布水管进入矿质过滤池内矿质过滤介质层表面，经矿质 过滤介质过滤后再经收水管排出系统;其特征在于：系统采用干湿交替 运转方式处理污水，每天投配处理原水16次，每隔1.5h投配一次，一 个水力负荷周期1.5h，投水时间10min，落干时间80min。
上述方法通过控制处理原水投配频度与时间，减小湿干比，增加系 统复氧能力，控制系统处于合理的生化反应阶段，最终可有效控制布水 均匀度，最高可达95%。
本发明污水净化系统与方法适用的处理原水指标值为COD≤ 1000mg/L、BOD≤200mg/L、以N计的氨氮≤500mg/L;优选为 COD650mg/L～1000mg/L、BOD130mg/L～200mg/L、以N计的氨氮 250mg/L～500mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一、本高氨氮有机污水净 化系统与方法能够有效净化处理高氨氮处理原水，在处理原水氨氮含量 为250mg/L～350mg/L，COD650mg/L～1000mg/L的条件下氨氮去除率 84.5%～90.4%;COD去除率89.5%～91.4%，符合达标排放国家标准; 二、本系统与方法也适用于净化处理氨氮含量较低的常规微污染处理原 水、农村生活污水或城市二级出水再处理，处理后水质符合达标排放国 家标准;三、净化处理系统结构简单、用材低廉、投资建设成本经济、 运行费用低、维护管理方便，净化处理方法工艺易控、能耗小。