申请日2020.02.11
公开(公告)日2020.05.12
IPC分类号C02F9/14; C02F101/14; C02F101/16; C02F101/20; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种酸洗废水高效脱氮处理系统，该处理系统包括预处理系统、脱氮系统、污泥系统和控制系统，所述控制系统的信号输出/入端分别与预处理系统、脱氮系统、污泥系统的信号输入/出端连接;所述脱氮系统包括中间池、脱氮反应器、好氧反应器和二沉池，中间池、脱氮反应器、好氧反应器和二沉池依次连接;所述预处理系统的出水口与中间池的进水口连接;预处理系统、脱氮反应器和二沉池分别与污泥系统连接，污泥系统的出水口连接至预处理系统。本发明处理系统对酸洗废水中污染物去除完全，不仅去除了金属离子和F‑，还对NO3‑N和COD进行了有效的处理，并且脱氮效率高、处理负荷高、占地面积小，污水处理效果显著。
权利要求书
1.一种酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，该处理系统包括预处理系统、脱氮系统、污泥系统和控制系统，所述控制系统的信号输出端分别与预处理系统、脱氮系统、污泥系统的信号输入端连接，所述控制系统的信号输入端分别与预处理系统、脱氮系统、污泥系统的信号输出端连接;所述脱氮系统包括中间池(3)、脱氮反应器(4)、好氧反应器(5)和二沉池(6)，中间池(3)、脱氮反应器(4)、好氧反应器(5)和二沉池(6)依次连接;所述预处理系统的出水口与中间池(3)的进水口连接，预处理系统、脱氮反应器(4)和二沉池(6)分别与污泥系统连接，污泥系统的出水口连接至预处理系统。
2.根据权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述脱氮反应器(4)包括反应器罐体(4-1)和反应器罐体(4-1)顶端的气液分离器(4-2);所述反应器罐体(4-1)内部从下到上依次设置反应区、三相分离区和沉淀出水区;所述三相分离区内设置三相分离器(4-3)，沉淀出水区内从下到上设置斜板/管(4-4)和出水堰(4-5);所述三相分离器(4-3)通过集气管(4-6)连接至气液分离器(4-2)，气液分离器(4-2)底端通过回流管(4-7)通向反应器罐体(4-1)底部;所述反应器罐体(4-1)底端设置进水管(4-8)，所述反应区上方设置收水装置(4-11)，收水装置(4-11)邻近三相分离器(4-3)底端设置，所述收水装置(4-11)的出水端通过循环管(4-9)连接至进水管(4-8);所述循环管(4-9)上设置循环泵4-10。
3.根据权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述中间池(3)中投加酸和碳源，酸用于回调废水的pH值，碳源用于调节废水中的碳氮比;调节后的pH值为3.5～6.5，碳氮比为3.0～5.0。
4.根据权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述好氧反应器(5)内溶解氧的浓度为1.5～4.0mg/L;所述二沉池(6)的表面负荷为0.8～1.5m3/(m2·h)。
5.根据权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括调节池(1)和混凝沉淀池(2)，所述调节池(1)的出水口与混凝沉淀池(2)进水口连接，混凝沉淀池(2)的出水口连接至中间池(3)的进水口。
6.根据权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述二沉池(6)上设置有污泥回流口，污泥回流口连接至好氧反应器(5)。
7.根据权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述污泥系统包括污泥池(7)和污泥脱水单元(8);所述混凝沉淀池(2)、脱氮反应器(4)和二沉池(6)分别连接至污泥池(7)，污泥池(7)连接至污泥脱水单元(8)，污泥脱水单元(8)的出水口连接至调节池(1)。
8.根据权利要求7所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述污泥脱水单元(8)中设有排泥口。
9.根据权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统，其特征在于，所述控制系统的信号输出/入端分别与调节池(1)、混凝沉淀池(2)、中间池(3)、脱氮反应器(4)、好氧反应器(5)和二沉池(6)、污泥池(7)和污泥脱水单元(8)的信号输入/出端连接。
10.一种权利要求1所述的酸洗废水高效脱氮处理系统进行酸洗废水处理的方法，其特征在于，步骤为：
S1、酸洗废水从调节池的进水口进入调节池，在调节池内完成水质和水量的调节;
S2、调节后的酸洗废水从调节池的出水口进入混凝沉淀池，通过混凝沉淀池中的碱调节pH，离子捕捉剂和絮凝剂去除金属离子和F离子;
S3、去除了金属离子和F离子的酸洗废水从混凝沉淀池的出水口进入中间池，通过中间池中的酸调节pH，碳源调节碳氮比;调节后的pH值为3.5～6.5，C/N比范围为3.0～5.0;
S4、调节pH和碳氮比后的酸洗废水从混凝沉淀池的出水口进入脱氮反应器中，在脱氮反应器中进行反硝化作用，将酸洗废水中的NO3-N还原为N2;
S5、上述脱氮后的酸洗废水从脱氮反应器的出水口进入好氧反应器，在好氧反应器中鼓入空气完成充氧，在好氧微生物的作用下分解酸洗废水中的有机物，降低酸洗废水中COD的浓度;所述好氧反应器中溶解氧的浓度为1.5～4.0mg/L;
S6、上述酸洗废水从好氧反应器的出水口进入二沉池，在二沉池中进行沉淀，上清液从二沉池的出水口排出至外部排水管，污泥从通过二沉池的污泥回流口回流至好氧反应器;
S7、混凝沉淀池、脱氮反应器和二沉池内剩余污泥均通过污泥排放管排入污泥池，污泥池中的污泥经污泥脱水单元脱水处理，脱除的水从污泥脱水单元的出水口回流至调节池中再次进行处理，经污泥脱水单元脱水处理后的污泥从排泥口排出。
说明书
一种酸洗废水高效脱氮处理系统及方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，更具体地，涉及一种酸洗废水高效脱氮处理系统及方法。
背景技术
我国钢铁工业、金属制品业的生产过程中，不可避免地要经过退火、正火、淬火、焊接等加工过程，这就致使表面时常会产生黑色的氧化皮，氧化皮不仅影响不锈钢的外观质量，也会对产品的后续加工产生不利影响，因此，在后续加工前必须采用酸洗、抛光等表面处理方法将黑色氧化皮除去。在酸洗过程中，一般先用硫酸预酸洗除去表面的氧化铁皮，然后用90～160g/L硝酸和50～60g/L氢氟酸混酸进行酸洗。但是，硝酸具有强氧化性，会将金属和金属氧化物中的低价金属离子氧化成高价的金属离子，如Cr3+、Fe3+和Ni2+，经多级漂洗，上述酸液及高价金属离子进入到漂洗水中形成酸洗废水，而酸洗废水中通常含有高价金属离子、F-、高浓度的硝态氮(NO3-N)以及COD。因此，需要对酸洗废水进行处理后才能排放。
目前，对酸洗废水的处理通常采用“中和+混凝沉淀”的工艺，但是这种方法仅对金属离子及F-有去除效果，并没有对NO3-N和COD进行处理。因此，采用传统的“中和+混凝沉淀”工艺已不能满足日益严格的纳管(排放)标准的要求，为了达到对酸洗废水中污染物的综合处理，不仅需要对废水中的金属离子和F-进行处理，还需要对废水进行脱氮处理。
对于废水脱氮处理，生物法反硝化脱氮是最经济彻底的治理技术，目前应用较广的是脱氮工艺为A/O(硝化反硝化)工艺，但是，常规的A/O工艺存在污泥浓度低、处理负荷偏低、脱氮效率低的技术问题，尤其对含高浓度NO3-N的废水，不能够较好较完全的进行脱氮，除此之外，常规的A/O系统还存在占地面积大的技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出一种酸洗废水高效脱氮处理系统及方法。本发明处理系统对酸洗废水中污染物去除完全，不仅去除了金属离子和F-，还对NO3-N和COD进行了有效的处理，并且脱氮效率高、处理负荷高、占地面积小，本发明处理系统能够处理成分复杂的酸洗废水，对含高浓度NO3-N的酸洗废水也能够进行较完全的脱氮，污水处理效果显著。
本发明的技术方案是：
本发明提供一种酸洗废水高效脱氮处理系统，该处理系统包括预处理系统、脱氮系统、污泥系统和控制系统，所述控制系统的信号输出端分别与预处理系统、脱氮系统、污泥系统的信号输入端连接，所述控制系统的信号输入端分别与预处理系统、脱氮系统、污泥系统的信号输出端连接;所述脱氮系统包括中间池、脱氮反应器、好氧反应器和二沉池，中间池、脱氮反应器、好氧反应器和二沉池依次连接;所述预处理系统的出水口与中间池的进水口连接，经预处理系统处理后的酸洗废水依次经中间池、脱氮反应器和好氧反应器脱氮处理后，从二沉池的出水口排出;预处理系统、脱氮反应器和二沉池分别与污泥系统连接，污泥系统的出水口连接至预处理系统。
进一步地，所述脱氮反应器包括反应器罐体和反应器罐体顶端的气液分离器;所述反应器罐体内部从下到上依次设置反应区、三相分离区和沉淀出水区;所述三相分离区内设置三相分离器，沉淀出水区内从下到上设置斜板/管和出水堰;所述三相分离器通过集气管连接至气液分离器，气液分离器底端通过回流管通向反应器罐体底部;所述反应器罐体底端设置进水管，酸洗废水通过进水管进入反应器罐体内脱氮，脱氮后的水从出水堰流出;所述反应区上方设置收水装置，收水装置邻近三相分离器底端设置，所述收水装置的出水端通过循环管连接至进水管;所述循环管上设置循环泵。所述反应区体积为反应器罐体体积的60～90%;所述三相分离器和斜板/管面积均为反应器罐体截面面积的40～100%。所述脱氮反应器内容积负荷为1.0～5.0kgNO3-N/(m3·d)，污泥负荷为0.1～0.3kgBOD/(MLSS·d);脱氮反应器内温度为30～35℃;脱氮反应器的内循环区域上升流速为1.0～3.0m/h。
进一步地，所述中间池中投加酸和碳源，酸用于回调废水的pH值，碳源用于调节废水中的碳氮比;调节后的pH值为3.5～6.5，碳氮比为3.0～5.0。
进一步地，所述好氧反应器内溶解氧的浓度为1.5～4.0mg/L;所述二沉池的表面负荷为0.8～1.5m3/(m2·h)。
进一步地，所述预处理系统包括调节池和混凝沉淀池，所述调节池的进水口连接至酸洗废水收集装置，调节池的出水口与混凝沉淀池进水口连接，混凝沉淀池的出水口连接至中间池的进水口。
进一步地，所述混凝沉淀池中投加碱、离子捕捉剂和絮凝剂;所述离子捕捉剂为能够与污染物离子络合沉淀的物质;所述絮凝剂为PAC或/和PAM。
进一步地，所述二沉池上设置有污泥回流口，污泥回流口连接至好氧反应器，二沉池中的污泥通过污泥回流口回流至好氧反应器。
进一步地，所述污泥系统包括污泥池和污泥脱水单元;所述混凝沉淀池、脱氮反应器和二沉池分别通过污泥排放管连接至污泥池，污泥池连接至污泥脱水单元，污泥脱水单元的出水口连接至调节池;污泥池中的污泥经污泥脱水单元脱水处理，脱除的水从污泥脱水单元的出水口回流至调节池中。
进一步地，所述污泥脱水单元中设有排泥口，经污泥脱水单元脱水处理后的污泥从排泥口排出。
进一步地，所述控制系统的信号输出/入端分别与调节池、混凝沉淀池、中间池、脱氮反应器、好氧反应器和二沉池、污泥池和污泥脱水单元的信号输入/出端连接。
所述的酸洗废水高效脱氮处理系统进行酸洗废水处理的方法，步骤为：
S1、酸洗废水从调节池的进水口进入调节池，在调节池内完成水质和水量的调节;
S2、调节后的酸洗废水从调节池的出水口进入混凝沉淀池，通过混凝沉淀池中的碱调节pH，离子捕捉剂和絮凝剂去除金属离子和F离子;
S3、去除了金属离子和F离子的酸洗废水从混凝沉淀池的出水口进入中间池，通过中间池中的酸调节pH，碳源调节碳氮比;调节后的pH值为3.5～6.5，C/N比范围为3.0～5.0;
S4、调节pH和碳氮比后的酸洗废水从混凝沉淀池的出水口进入脱氮反应器中，在脱氮反应器中进行反硝化作用，将酸洗废水中的NO3-N还原为N;
S5、上述脱氮后的酸洗废水从脱氮反应器的出水口进入好氧反应器，在好氧反应器中鼓入空气完成充氧，在好氧微生物的作用下分解酸洗废水中的有机物，降低酸洗废水中COD的浓度;所述好氧反应器中溶解氧的浓度为1.5～4.0mg/L;
S6、上述酸洗废水从好氧反应器的出水口进入二沉池，在二沉池中进行沉淀，上清液从二沉池的出水口排出至外部排水管，污泥从通过二沉池的污泥回流口回流至好氧反应器;
S7、混凝沉淀池、脱氮反应器和二沉池内剩余污泥均通过污泥排放管排入污泥池，污泥池中的污泥经污泥脱水单元脱水处理，脱除的水从污泥脱水单元的出水口回流至调节池中再次进行处理，经污泥脱水单元脱水处理后的污泥从排泥口排出。
本发明的有益效果：
(1)本发明处理系统对酸洗废水中污染物去除完全，不仅去除了金属离子和F-，还对NO3-N和COD进行了有效的处理，并且脱氮效率高、处理负荷高、占地面积小，本发明处理系统能够处理成分复杂的酸洗废水，对含高浓度NO3-N的酸洗废水也能够进行较好的脱氮，污水处理效果显著。
(2)本发明脱氮系统工艺流程简洁、合理、高效，由中间池、脱氮反应器、好氧反应器和二沉池依次连接构成，通过中间池调节水质pH、碳氮比、温度等条件，保证进入脱氮反应器的水质参数条件最优化，有利于脱氮反应器高效脱氮;脱氮后的废水再通过好氧反应器去除了剩余COD，保证了出水COD浓度达标，最后再通过二沉池对处理后的废水进行泥水分离使出水水质澄清，最终出水达到排放标准。
(3)本发明脱氮反应器中设置的三相分离器和斜板/管对活性污泥有较好的截留作用，在废水处理过程中，有效避免了活性污泥和反硝化菌种的流失，使反硝化菌长期处于稳定的工作环境内，有利于反硝化菌的生长繁殖，有利于提高反硝化脱氮效率。本发明脱氮反应器处理废水时，在反硝化过程中产生的氮气(N2)对反应器罐体内废水的扰动、气液分离器作用下的内回流，以及循环泵的三重作用下，无需潜水式搅拌设备，反应器罐体中就能够达到均质化的目的，且混合效果较好，当进水管中进入的废水与从气液分离器经回流管流下的水稀释后，能大大提升反应器的抗冲击负荷，有利于提高反硝化效率。
(4)本发明处理系统容积负荷为常规工艺的5～10倍，能极大节省占地面积，本发明处理系统具有工艺流程短，处理效果好，系统运行稳定，易于维护管理。（发明人马祥;刘雪洁;胡玖坤）