申请日2017.08.02
公开(公告)日2019.02.26
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种高盐高钙污水低结垢处理装置及处理工艺，属于环境保护技术领域。该工艺由依次排列连接的匀质池、脱氮单元、脱磷单元、脱COD单元组成;所述脱氮单元包括双酸投加装置、反硝化池、硝化池、污泥回流装置、沉降池，反硝化池采用有机酸和无机酸双酸体系;脱磷单元包括絮凝搅拌池和絮凝沉淀池;脱COD单元包括臭氧发生器、催化氧化反应器，催化氧化反应器尾气经臭氧破坏器高温破坏后引入硝化反应池曝气装置。本发明的处理工艺可以有效防止系统结垢现象的发生，使系统可以长时间稳定运行，可以充分利用臭氧尾气，节约能源，节省成本，同时提高了总氮及COD的去除率。
权利要求书
1.一种高盐高钙污水低结垢处理装置，其特征在于：包括匀质池(2)、脱氮单元、脱磷单元和脱COD单元;
所述脱氮单元包括污泥回流装置(4)和依次连接的反硝化池(5)、硝化池(6)和沉降池(7)，污泥回流装置(4)一端与硝化池(6)底部连通，另一端通过提升泵与反硝化池(5)的进水口连通;
所述脱磷单元包括依次连接的絮凝搅拌池(9)和絮凝沉淀池(10)，所述絮凝搅拌池(9)的入水口与脱氮单元中沉降池(7)的出水口连通;
所述脱COD单元包括依次连接的纯氧罐(15)、臭氧发生器和催化氧化反应器(13)，脱磷单元所述絮凝沉淀池(10)的出水口与催化氧化反应器(13)入水口连通;
所述催化氧化反应器(13)的尾气出口与臭氧破坏器(17)进气口连通，臭氧破坏器(17)出气口与硝化池(6)曝气装置进气口连通。
2.根据权利要求1所述的一种高盐高钙污水低结垢处理装置，其特征在于：所述双酸投加装置设置在反硝化池(5)入水口内部，双酸投加装置的个数为1个，双酸投加装置通过管线与酸储罐连通。
3.根据权利要求1所述的一种高盐高钙污水 低结垢处理装置，其特征在于：所述双酸投加装置均匀分布于反硝化池(5)内部，双酸投加装置的个数为2-6个，双酸投加装置通过管线与酸储罐连通。
4.根据权利要求1所述的一种高盐高钙污水低结垢处理装置，其特征在于：所述的反硝化池(5)和硝化池(6)均设置液下搅拌装置。
5.一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
1)高盐高钙污水进入匀质池(2)内混合均匀，水力停留时间为2～4h;
2)匀质池(2)出水进入反硝化池(5)，投加双酸，进行反硝化反应;
3)反硝化池(5)出水进入硝化池(6)进行硝化反应，硝化池(6)末端部分污水作为混合液经污泥回流装置(4)回流提升至反硝化池(5)入水口;
4)硝化池(6)出水进入沉降池(7)进行泥水分离;
5)沉降池(7)出水加入絮凝剂后进入絮凝搅拌池(9)，混合均匀后再进入絮凝沉淀池(10);
6)总磷随泥渣沉降外排，絮凝沉淀池(10)上清液投加氧化剂后进入催化氧化反应器(13)，纯氧罐(15)中的氧经过臭氧发生器(16)变为臭氧，再进入催化氧化反应器(13)，与氧化剂进行催化氧化反应，进行COD去除，出水由出水口排出;
7)催化氧化反应反应器(13)尾气经臭氧破坏器(17)破坏成氧气进入硝化池(6)，以提供溶解氧进行曝气。
6.根据权利要求4所述的一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：所述高盐高钙污水指标为钙含量0～6000mg/L、氨氮0～200mg/L，总氮0～1000mg/L。
7.根据权利要求4所述的一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：所述反硝化池(5)pH值为3.8～4.8。
8.据权利要求4所述的一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：所述有机酸投加量为有机酸提升的COD值为进水总氮的3～5倍。
9.据权利要求4所述的一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：所述污泥回流装置(4)回流比为进水流量的50%～200%。
10.权利要求4所述的一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：步骤2)所述双酸为有机酸和无机酸，有机酸为甲酸或乙酸，无机酸为硫酸或盐酸。
11. 根据权利要求1所述的一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：所述硝化池(6)溶解氧浓度控制在3～6 mg/L。
说明书
一种高盐高钙污水低结垢处理装置及处理工艺
技术领域
一种高盐高钙污水低结垢处理装置及处理工艺，属于环境保护技术领域。
背景技术
随着污水排放标准的日益严苛，总氮的排放指标越来越严格，国家环保部门规定2017年1月1日起，现有污水处理装置执行总氮≤30mg/L，COD≤50mg/L总磷≤0.5mg/L的排放标准。脱总氮一般采用经济高效生物硝化反硝化工艺，即通过微生物的好氧硝化、厌氧反硝化作用进行总氮去除，可将总氮降至达标水平。去除 COD通常采用生化处理工艺，但当排放指标严苛时，仅靠生化处理难以达到要求往往需要采用高级氧化工艺进行深度处理，总磷的去除一般采用絮凝沉淀的方式。然而对于某些高盐高钙高总氮的废水，如化学制水再生水，由于其高盐、高钙、难生化等水质特点不适合进入污水处理系统与其他污水混合处理，高盐不利于微生物的生存;高钙容易引起污水处理装置的结垢，尤其当由反硝化反应的产碱度过程进行时，结垢非常严重，造成污水处理装置污泥MLVSS/MLSS降低，污泥活性下降甚至失活;搅拌匀质设备、曝气设备结垢严重，清洗频繁，费力费时，提高运行成本，反应构筑物内壁池底被垢附着，检修难度增加的问题，该类污水一般是间歇排放，盐度高且波动大，对生化系统造成冲击大且频繁，系统恢复缓慢。
高盐高钙的特点，限制了此类污水的达标排放处理，若对此类污水生化处理前若进行脱钙处理，则需要一套完整的加碱沉淀装置，将消耗大量的酸碱，同时产生难以处理的碱渣，当水中重碳酸盐碱度低时，酸碱量消耗增加。此类污水回用价值不大，加碱沉淀经济可行性低。邹小兵在高钙高COD高氮明胶废水长期稳定生物脱氮研究中提到脱钙措施来保持运行稳定，措施为向原水中投加碳酸钠促使钙含量沉降，该方法在工业应用中存在运行费用太高、渣量太大的缺点，经济上不合理。
CN104891723A公开了一种高含盐、高含氨氮及COD气田水的处理方法，其特征在于将气田水先脱除钙镁和悬浮物，并调节pH 至10 以上，然后进行分段蒸发，第一段蒸发所得第一段冷凝水通过加入NaClO 经氧化处理脱除氨氮。第二段蒸发排出的盐浆增稠的同时进行饱和盐水洗涤浮选，然后洗涤离心脱水干燥得到盐产品。该发明采用加氢氧化钠、碳酸钠沉淀预先去除钙镁，成本高的同时产生大量碱渣;采用蒸发结晶工艺能耗高，结晶所得的盐产品不纯，废水中的有机污染物即COD转移到结晶盐中，结晶盐不能作为产品销售而是危险废物，处理成本非常高，对环境的潜在危害仍然存在。
CN 106554074A公开了高盐高钙污水BAF深度处理稳定运行方法及其装置，其特征是用乙酸+乙酸钠作共基质抑制因鼓风曝气造成的pH值升高，达到防止碳酸钙垢形成，提高COD处理效率，实现高盐高钙污水BAF深度处理装置的长周期稳定运行的目的。但实际应用时发现，单纯的投加酸性物质对于低碳酸盐、钙含量小于800mg/L，没有反硝化作用的污水有阻垢效果。但污水钙含量高，有反硝化作用时，仍然结垢严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种有效控制结垢，使系统稳定运行的高盐高钙污水低结垢处理装置及处理工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该包括匀质池、脱氮单元、脱磷单元和脱COD单元;
所述脱氮单元包括污泥回流装置和依次连接的反硝化池、硝化池和沉降池，污泥回流装置一端与硝化池底部连通，另一端通过提升泵与反硝化池的进水口连通;
所述脱磷单元包括依次连接的絮凝搅拌池和絮凝沉淀池，所述絮凝搅拌池的入水口与脱氮单元中沉降池的出水口连通;
所述脱COD单元包括依次连接的纯氧罐、臭氧发生器和催化氧化反应器，脱磷单元所述絮凝沉淀池的出水口与催化氧化反应器入水口连通;
所述催化氧化反应器的尾气出口与臭氧破坏器进气口连通，臭氧破坏器出气口与硝化池曝气装置进气口连通。臭氧破坏器将尾气中的臭氧破坏成氧气，用来进行曝气，代替传统的空气进行曝气，避免了空气中的二氧化碳进入硝化池中引起结垢，同时利用了尾气，节约能源。
所述双酸投加装置设置在反硝化池入水口内部，双酸投加装置的个数为1个，双酸投加装置通过管线与酸储罐连通。
所述双酸投加装置均匀分布反硝化池内部，双酸投加装置的个数为2-6个，双酸投加装置通过管线与酸储罐连通，在反硝化池内设置多个双酸投加装置，采取多点投加的方式，结合搅拌装置，可以使有机酸及无机酸与污水及污泥充分混合，保证反硝化反应的进行，并充分中和产生的碱度。
一种高盐高钙污水低结垢处理工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
1)高盐高钙污水进入匀质池内混合均匀，水力停留时间为2～4h;
2)匀质池出水进入反硝化池，投加双酸，进行反硝化反应;
3)反硝化池出水进入硝化池进行硝化反应，硝化池末端部分污水作为混合液经污泥回流装置回流提升至反硝化池入水口;
4)硝化池出水进入沉降池进行泥水分离;
5)沉降池出水加入絮凝剂后进入絮凝搅拌池，混合均匀后再进入絮凝沉淀池;
6)总磷随泥渣沉降外排，絮凝沉淀池上清液投加氧化剂后进入催化氧化反应器，纯氧罐中的氧经过臭氧发生器变为臭氧，再进入催化氧化反应器，与氧化剂进行催化氧化反应，进行COD去除，出水由出水口排出;
7)催化氧化反应器尾气经臭氧破坏器破坏成氧气进入硝化池，以提供溶解氧进行曝气。
污水进入匀质池内混合均匀后，匀质池出水投加有机酸进入反硝化池进行硝酸盐氮的反硝化反应，实现脱氮处理，反硝化池出水进入硝化池进行硝化反应转化氨氮为硝酸盐氮，硝化池末端部分污水作为混合液回流提升至反硝化池前端，将硝化池中氨氮转化的硝酸盐氮进行反硝化脱氮处理，硝化池出水进入沉降池进行泥水分离，沉降池出水加入絮凝剂后进入絮凝搅拌池，混合均匀后再进入絮凝沉淀池，总磷随泥渣沉降外排，絮凝沉淀池上清液投加氧化剂后进入催化氧化反应器进行COD去除，出水达标排放，纯氧罐中的氧经过臭氧发生器变为臭氧，再进入催化氧化反应器，与氧化剂进行催化氧化反应，催化氧化反应器内排出尾气经臭氧破坏器后破坏臭氧后进入硝化单元，以提供溶解氧。
所述高盐高钙污水指标为钙含量0～6000mg/L、氨氮0～200mg/L，总氮0～1000mg/L。
所述反硝化池pH值为3.5～6.5，可以保证反硝化细菌的反硝化活性，并且，氢离子可以中和反硝化过程中产生的碱度，防止结垢。本发明通过添加无机酸的量来调节反硝化池的pH值。
所述反硝化池pH值为3.8～4.8。
所述有机酸投加量为有机酸提升的COD值为进水总氮的3～5倍保证有机酸作为碳源能全部进行反硝化，反硝化出水的COD与进水COD相比没有较大幅度的提升。
本发明的处理工艺中乙酸和无机酸的投加量计算方法：乙酸的投加量根据进水污水指标中总氮值计算，乙酸提升的COD是进水污水总氮的3～6倍，1mg/L乙酸提升COD量为1.06mg/L，则乙酸的用量为总氮含量×3～6÷1.06;1mg/L甲酸提升的COD量为0.36 mg/L，则甲酸的用量为总氮含量×3～6÷0.36;由计算结果看，甲酸的用量远远大于乙酸;根据污水的pH值调整无机酸的添加量，添加无机酸使得管道混合器中污水pH值为3.5～6.5。
所述污泥回流装置回流比为进水流量的50%～200%，本发明回流方式为水泵提升回流或空气提升回流，优选水泵提升回流。
步骤2)所述双酸为有机酸和无机酸，有机酸为甲酸或乙酸，优选乙酸，无机酸为硫酸或盐酸，优选硫酸，甲酸和乙酸是常见有机酸，作为有机碳源可以作为电子供体，另外可以产生的氢离子可以中和产生的碱度，防止结垢。
所述硝化池溶解氧控制在3～6 mg/L，反硝化细菌为兼性细菌，溶解氧浓度过低不利于好养菌的生长，溶解氧浓度过高则不利于厌氧菌生长，优选的，所述硝化池溶解氧控制4～5 mg/L。
本发明所述的臭氧发生器，进气为富氧，氧含量大于50%。
本发明催化氧化反应器中氧化剂为臭氧或者臭氧、次氯酸钠混合氧化剂或者臭氧、双氧水混合氧化剂或者臭氧、次氯酸钠、双氧水混合氧化剂。所述臭氧、次氯酸钠、双氧水混合氧化剂，臭氧投加浓度为5～200mg/L，次氯酸钠投加浓度为5～200mg/L，双氧水投加浓度为5～200mg/L。所述臭氧投加浓度为50～100 mg/L;次氯酸钠投加浓度为50～100 mg/L;双氧水投加浓度为50～100 mg/L。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、双酸体系中，有机酸作为碳源，与无机酸结合产生的氢离子中和反硝化过程中产生的碱度，防止结垢，保证系统的正常运行。
2、以臭氧尾气经臭氧破坏器破坏为氧气后为硝化反应提供溶解氧，避免了空气中二氧化碳充氧曝气引起的结垢，同时，充分利用臭氧尾气，节省成本，节约资源。
3、沉降池出水进入絮凝池，既可以除去污水中的磷，还可以沉降污泥，防止沉淀池出水直接进行臭氧催化氧化时，沉淀池出水中的残留污泥额外消耗臭氧，降低氧化效果，增加运行成本。
4、匀质池可有效缓解进水波动对处理流程的冲击，保证反硝化池反硝化细菌活性，提高了总氮的去除率。