公布日：2023.11.10
申请日：2023.09.11
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;B01J20/20(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;C02F11/13(2019.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F101/
16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统及方法，包括原水箱、升流式厌氧污泥反应器、氧化装置、过硫酸盐投加装置及生物炭投加装置；原水箱的出口与升流式厌氧污泥反应器的底部入口相连通，升流式厌氧污泥反应器的底部设置有曝气装置，升流式厌氧污泥反应器顶部的开口处设置有三相分离器，三相分离器的出水口与氧化装置顶部的入口相连通，过硫酸盐投加装置的出口及生物炭投加装置的出口与氧化装置的加药口相连通，该系统及方法能够高效、稳定、经济地去除废水中的氨氮和抗生素。
权利要求书
1.一种含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，其特征在于，包括原水箱(12)、升流式厌氧污泥反应器(2)、氧化装置(3)、过硫酸盐投加装置(34)及生物炭投加装置(35)；原水箱(12)的出口与升流式厌氧污泥反应器(2)的底部入口相连通，升流式厌氧污泥反应器(2)的底部设置有曝气装置(28)，升流式厌氧污泥反应器(2)顶部的开口处设置有三相分离器(23)，三相分离器(23)的出水口与氧化装置(3)顶部的入口相连通，过硫酸盐投加装置(34)的出口及生物炭投加装置(35)的出口与氧化装置(3)的加药口相连通。
2.根据权利要求1所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，其特征在于，还包括原水管道及原水提升泵(11)；原水管道的出口经原水提升泵(11)与原水箱(12)的入口相连通。
3.根据权利要求1所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，其特征在于，原水箱(12)的出口依次经第一出水管(13)、进水泵(29)及第一进水管(21)与升流式厌氧污泥反应器(2)的底部入口相连通。
4.根据权利要求3所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，其特征在于，三相分离器(23)的回流工质出口经回流管(22)及回流泵(210)与第一进水管(21)相连通。
5.根据权利要求1所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，其特征在于，三相分离器(23)的出水口依次经第二出水管(24)及第二进水管(31)与氧化装置(3)顶部的入口相连通。
6.根据权利要求1所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，其特征在于，所述氧化装置(3)内设置有搅拌器(32)。
7.根据权利要求1所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，其特征在于，还包括第三出水管(33)及达标排放泵(36)，氧化装置(3)底部的出口经第三出水管(33)与达标排放泵(36)相连通。
8.一种含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理方法，其特征在于，基于权利要求1所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，包括以下步骤：原水箱(12)输出的废水经升流式厌氧污泥反应器(2)的底部入口进入到升流式厌氧污泥反应器(2)中，并在升流式厌氧污泥反应器(2)中，采用基于颗粒污泥的生物脱氮工艺，去除废水中的氨氮；升流式厌氧污泥反应器(2)输出的废水经三相分离器(23)分离后进入到氧化装置(3)中，与此同时，通过过硫酸盐投加装置(34)及生物炭投加装置(35)分别向氧化装置(3)中投加过硫酸盐及生物炭，废水在所述氧化装置(3)中，去除废水中的抗生素，然后排出。
9.根据权利要求8所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理方法，其特征在于，升流式厌氧污泥反应器(2)中的污泥颗粒在含有抗生素的进水环境中培养得到；生物炭投加装置(35)输出的生物炭的制备过程为：将污水处理厂污泥经过滤、洗涤及干燥后，在N2气氛下、400℃～500℃下热解1h～2h，得到的生物炭，所述生物炭的比表面积为78m2/g～123m2/g，且含有能够活化过硫酸盐的官能团，活化过硫酸盐产生活性自由基，通过该活性自由基去除抗生素。
10.根据权利要求8所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理方法，其特征在于，所述升流式厌氧污泥反应器(2)上设有在线监控装置(211)，其中，所述在线监控装置(211)包括在线溶解氧仪及在线液体流量计，通过在线溶解氧仪实时监测废水的溶解氧浓度Oc，通过在线液体流量计实时监测升流式厌氧污泥反应器(2)的进水流量Qi及回流水量Qr；计算回流比R为：
设定回流比的上限值Rmax及下限值Rmix，当Rmix＜R＜Rmax时，则维持回流水量Qr不变；当R＞Rmax时，调小回流水量Qr，直至R＜Rmax；当R＜Rmix时，则调大回流水量Qr，直至R＞Rmix；计算总供风量Q为：
其中，ε为曝气设备的氧利用率；设定溶解氧的上限值Omax及下限值Omix，通过式(2)相应计算总供风量上限值Qmax及下限值Qmin，当Omix＜Oc＜Omax时，则维持曝气装置(28)的总供风量Q不变；当Oc＞Omax时，则调小曝气装置(28)的总供风量Q，当Oc＜Omix时，则调大曝气装置(28)总供风量Q，直至Qmix＜Q＜Qmax。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统及方法，该系统及方法能够高效、稳定、经济地去除废水中的氨氮和抗生素。
为达到上述目的，本发明公开了一种含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统，包括原水箱、升流式厌氧污泥反应器、氧化装置、过硫酸盐投加装置及生物炭投加装置；
原水箱的出口与升流式厌氧污泥反应器的底部入口相连通，升流式厌氧污泥反应器的底部设置有曝气装置，升流式厌氧污泥反应器顶部的开口处设置有三相分离器，三相分离器的出水口与氧化装置顶部的入口相连通，过硫酸盐投加装置的出口及生物炭投加装置的出口与氧化装置的加药口相连通。
还包括原水管道及原水提升泵；原水管道的出口经原水提升泵与原水箱的入口相连通。
原水箱的出口依次经第一出水管、进水泵及第一进水管与升流式厌氧污泥反应器的底部入口相连通。
三相分离器的回流工质出口经回流管及回流泵与第一进水管相连通。
三相分离器的出水口依次经第二出水管及第二进水管与氧化装置顶部的入口相连通。
所述氧化装置内设置有搅拌器。
还包括第三出水管及达标排放泵，氧化装置底部的出口经第三出水管与达标排放泵相连通。
本发明公开了一种含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理方法，包括以下步骤：
原水箱输出的废水经升流式厌氧污泥反应器的底部入口进入到升流式厌氧污泥反应器中，并在升流式厌氧污泥反应器中，采用基于颗粒污泥的生物脱氮工艺，去除废水中的氨氮；
升流式厌氧污泥反应器输出的废水经三相分离器分离后进入到氧化装置中，与此同时，通过过硫酸盐投加装置及生物炭投加装置分别向氧化装置中投加过硫酸盐及生物炭，废水在所述氧化装置中，去除废水中的抗生素，然后排出。
升流式厌氧污泥反应器中的污泥颗粒在含有抗生素的进水环境中培养得到。
生物炭投加装置输出的生物炭的制备过程为：
将污水处理厂污泥经过滤、洗涤及干燥后，在N2气氛下、400℃～500℃下热解1h～2h，得到的生物炭，所述生物炭的比表面积为78m2/g～123m2/g，且含有能够活化过硫酸盐的官能团，活化过硫酸盐产生活性自由基，通过该活性自由基去除抗生素。
升流式厌氧污泥反应器设有在线监控装置，其中，所述在线监控装置包括在线溶解氧仪及在线液体流量计，通过在线溶解氧仪实时监测废水的溶解氧浓度Oc，通过在线液体流量计实时监测升流式厌氧污泥反应器的进水流量Qi及回流水量Qr；
计算回流比R为：
设定回流比的上限值Rmax及下限值Rmix，当Rmix＜R＜Rmax时，则维持回流水量Qr不变；当R＞Rmax时，调小回流水量Qr，直至R＜Rmax；当R＜Rmix时，则调大回流水量Qr，直至R＞Rmix；
计算总供风量Q为：
其中，0.28为标准状态下每立方米空气中含氧量；ε为曝气设备的氧利用率；
设定溶解氧的上限值Omax及下限值Omix，通过式(2)相应计算总供风量上限值Qmax及下限值Qmin，当Omix＜Oc＜Omax时，则维持曝气装置的总供风量Q不变；当Oc＞Omax时，则调小曝气装置的总供风量Q，当Oc＜Omix时，则调大曝气装置总供风量Q，直至Qmix＜Q＜Qmax。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的含抗生素、低C/N废水的生化-氧化耦合处理系统及方法在具体操作时，升流式厌氧污泥反应器的底部设置有曝气装置，通过控制曝气装置，从而在升流式厌氧污泥反应器内部形成微好氧-厌氧环境，解决硝化菌与反硝化菌在培养条件方面的不同需求，在一个反应器内同步实现硝化、反硝化脱氮；另外，本发明采用基于颗粒污泥的生物脱氮工艺，去除废水中的氨氮，使脱氮高效稳定运行，与此同时，本发明采用过硫酸盐作为氧化剂，价格低廉，高效稳定；生物炭制备方法简单，以污泥固废为来源，实现废物资源化利用，对过硫酸盐的活化效果良好，处理效率高，能够高效、稳定、经济地去除废水中的氨氮和抗生素。
（发明人：王璟;姜琪;苏艳;张成;高峰;宋雪;杨阳;姜广辉;闫佩;黄倩）