含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置及方法与流程

环保节能,再生,污水处理设备的制造及其应用技术1.本发明涉及废水生物脱氮处理技术领域，具体而言，涉及一种含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置及方法。背景技术：2.含氨废水生物脱氮处理主要采用传统的硝化反硝化脱氮工艺，属于全程硝化反硝化生物脱技术，由于受工艺内循环率的限制脱氮效率难以进一步提高，同时在硝化阶段需要投加碱液、在反硝化阶段需要投加大量有机碳源，传统的硝化反硝化脱氮技术具有脱氮效率低、能耗大、运行成本高、抗冲击能力差、污泥产率高等缺点。厌氧氨氧化脱氮是一种新型高效生物脱氮技术，已经进入工业化应用阶段。与传统硝化反硝化相比，厌氧氨氧化具有能耗低、成本低、污染低和效率高的特点。根据生物反应机理，厌氧氨氧化工艺单元进水中氨氮与亚硝酸盐比例(nh3-n/no2-‑n)需要控制在特定范围内。但在硝化反应进程中，因硝酸菌的适应能力很强，氨氮硝化反应产物很快由亚硝酸盐转化成硝酸盐，亚硝酸盐积累率低且不稳定，硝化反应进程很难获得适宜的氨氮与亚硝酸盐比例出水，不能满足后续厌氧氨氧化脱氮单元的水质要求，这也是影响厌氧氨氧化工艺脱氮效率难以达到设计水平的关键因素之一。技术实现要素：3.本发明的主要目的在于提供一种含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置及方法，以解决现有技术中的厌氧氨氧化工艺脱氮效率低的问题。4.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置，包括：硝化单元，含氨废水通入至硝化单元进行硝化反应；沉淀分离单元，硝化单元开设有布水孔，硝化单元通过布水孔与沉淀分离单元连通，硝化单元中反应后的混合液由布水孔进入沉淀分离单元进行泥水分离；厌氧氨氧化脱氮单元，厌氧氨氧化脱氮单元位于沉淀分离单元的上部，且在沉淀分离单元分离得到的上清液进入厌氧氨氧化脱氮单元进行厌氧氨氧化脱氮反应，厌氧氨氧化脱氮单元的上方开设有出水口，经由厌氧氨氧化脱氮单元反应后的上清液由出水口排出；硝化单元、沉淀分离单元、厌氧氨氧化脱氮单元集中设置于一个反应装置中。5.进一步地，沉淀分离单元设置在硝化单元的外侧，布水孔开设在硝化单元的顶部侧壁处。6.进一步地，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置还包括回流装置，回流装置包括：回流管，回流管的入口端位于厌氧氨氧化脱氮单元的上方侧壁处，回流管的出口端位于硝化单元内，厌氧氨氧化脱氮单元反应后的上清液的一部分经由回流管回流至硝化单元内；推流泵，推流泵位于回流管的入口端并驱动厌氧氨氧化脱氮反应后的部分清液进入回流管，且推流泵的吸水口的高度低于出水口。7.进一步地，沉淀分离单元的底部设置有污泥回流缝，泥水分离后的浓缩污泥经污泥回流缝回落至硝化单元。8.进一步地，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置还包括：进水管，硝化单元的底部开设有进水口，进水管与进水口连通，并能够将含氨废水通入至硝化单元内；出水管，出水管与出水口连通，经过处理后的清液经由出水管排出。9.进一步地，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置还包括：搅拌机构，搅拌机构伸入至硝化单元内，并能够将硝化单元内的液体进行搅拌；曝气系统，曝气系统由硝化单元的底部伸入至硝化单元内。10.进一步地，厌氧氨氧化脱氮单元包括多组由填充复合组成的填充复合模块。11.根据本发明的另一方面，提供了一种含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理方法，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置包括硝化单元、沉淀分离单元和厌氧氨氧化脱氮单元，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理方法包括：含氨废水进入硝化单元进行硝化反应，将含氨废水中的部分氨氮氧化成亚硝酸盐氮，形成同时含有氨氮和亚硝酸盐氮的混合液；硝化反应后的混合液进入沉淀分离单元进行泥水分离，分离后的上清液进入厌氧氨氧化脱氮单元，浓缩污泥回落至硝化单元；进入厌氧氨氧化脱氮单元的上清液进行厌氧氨氧化脱氮反应，去除上清液中的氨氮和亚硝酸盐氮；经过厌氧氨氧化脱氮单元后的清液从上方的出水口排出。12.进一步地，经过厌氧氨氧化脱氮单元后的清液分为两部分，其中，一部分从厌氧氨氧化脱氮单元上方的出水口排出，另一部分经由回流装置的回流管回流至硝化单元内，且回流比r＝50％～300％。13.进一步地，在硝化单元进行硝化反应时，硝化反应的参数为：溶氧量do＝0.3～2.5mg/l，酸碱度ph＝7.8～10，总水力停留时间hrt＝2～4h，生物填料装填率为20％～30％或混合液悬浮物浓度mlss＝2600～4000mg/l，硝化单元的出水中亚硝酸盐氮不低于10mg/l。14.进一步地，厌氧氨氧化脱氮单元包括多组由填充复合组成的填充复合模块，每组填充复合模块的复合填料装填率为60％～80％，溶氧量do≤0.5mg/l，总水力停留时间hrt＝2～4h。15.进一步地，在调整各参数时，按照溶氧量do、回流比r、进水流量、酸碱度ph的顺次进行调整。16.应用本发明的技术方案，通过设置有硝化单元、沉淀分离单元和厌氧氨氧化脱氮单元，且三者设置于一个反应装置中，从而形成一体化设置。使用时，含氨废水首先进入部分硝化单元进行硝化反应，将含氨废水中部分氨氮氧化成亚硝酸盐氮，形成同时含有氨氮和亚硝酸盐氮的混合液，随即进入沉淀分离单元进行泥水分离，分离的上清液进入上部清水区的厌氧氨氧化脱氮单元中进行厌氧氨氧化脱氮反应，去除上清液中的氨氮和亚硝酸盐氮，分离的浓缩污泥回落至硝化单元，完成脱氮反应的上清液即可作为达标处理水外排。通过上述设置方式将硝化反应、沉淀分离、厌氧氨氧化脱氮三种处理功能一体化设计，不需限定硝化单元的出水中氨氮与亚硝酸盐氮的比例，实现了氨氮和总氮的有效去除，提高了脱氮效率。附图说明17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：18.图1示出了本发明的含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置的结构示意图；19.图2示出了本发明的含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理方法的流程图。20.其中，上述附图包括以下附图标记：21.10、硝化单元；20、沉淀分离单元；30、厌氧氨氧化脱氮单元；40、布水孔；50、回流管；60、进水管；70、出水管；80、搅拌机构；90、曝气系统。具体实施方式22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。23.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。24.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。25.为了解决现有技术中的厌氧氨氧化工艺脱氮效率低的问题，本发明提供了一种含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置及方法。26.如图1所示的一种含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置，包括硝化单元10、沉淀分离单元20和厌氧氨氧化脱氮单元30，含氨废水通入至硝化单元10进行硝化反应；硝化单元10开设有布水孔40，硝化单元10通过布水孔40与沉淀分离单元20连通，硝化单元10中反应后的混合液由布水孔40进入沉淀分离单元20进行泥水分离；厌氧氨氧化脱氮单元30位于沉淀分离单元20的上部，且在沉淀分离单元20分离得到的上清液进入厌氧氨氧化脱氮单元30进行厌氧氨氧化脱氮反应，厌氧氨氧化脱氮单元30的上方开设有出水口，经由厌氧氨氧化脱氮单元30反应后的上清液由出水口排出；硝化单元10、沉淀分离单元20、厌氧氨氧化脱氮单元30集中设置于一个反应装置中。27.本实施例通过设置有硝化单元10、沉淀分离单元20和厌氧氨氧化脱氮单元30，且三者设置于一个反应装置中，从而形成一体化设置。使用时，含氨废水首先进入部分硝化单元10进行硝化反应，将含氨废水中部分氨氮氧化成亚硝酸盐氮，形成同时含有氨氮和亚硝酸盐氮的混合液，随即进入沉淀分离单元20进行泥水分离，分离的上清液进入上部清水区的厌氧氨氧化脱氮单元30中进行厌氧氨氧化脱氮反应，去除上清液中的氨氮和亚硝酸盐氮，分离的浓缩污泥回落至硝化单元10，完成脱氮反应的上清液即可作为达标处理水外排。通过上述设置方式将硝化反应、沉淀分离、厌氧氨氧化脱氮三种处理功能一体化设计，不需限定硝化单元10的出水中氨氮与亚硝酸盐氮的比例，实现了氨氮和总氮的有效去除，提高了脱氮效率。28.在本实施例中，硝化单元10位于中心处，沉淀分离单元20周向设置在硝化单元10的外侧，并且布水孔40开设在硝化单元10的顶部侧壁处。这样，随着不断向硝化单元10通入含氨废水，硝化单元10中进行硝化反应后的混合液液面上升，直到达到布水孔40的高度后，从布水孔40流入到沉淀分离单元20，在沉淀分离单元20中进行泥水分离。29.在本实施例中，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置还包括回流装置，回流装置包括回流管50和推流泵，回流管50的入口端位于厌氧氨氧化脱氮单元30的上方侧壁处，回流管50的出口端位于硝化单元10内，推流泵位于回流管50的入口端并驱动厌氧氨氧化脱氮反应后的部分清液进入回流管50，且推流泵的吸水口的高度低于出水口。经过厌氧氨氧化脱氮单元30反应后的上清液分为两部分，一部分在推流泵的吸力作用下进入到回流管50，经由回流管50回流至硝化单元10内继续进行硝化反应，另一部分经由出水口排出。30.与回流装置相似，本实施例在沉淀分离单元20的底部设置有污泥回流缝，泥水分离后的浓缩污泥经污泥回流缝回落至硝化单元10。31.在本实施例中，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置还包括进水管60和出水管70，硝化单元10的底部开设有进水口，进水管60与进水口连通，并能够将含氨废水通入至硝化单元10内；出水管70与出水口连通，经过处理后的清液经由出水管70排出。32.在本实施例中，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置还包括搅拌机构80和曝气系统90，搅拌机构80伸入至硝化单元10内，并能够将硝化单元10内的液体进行搅拌；曝气系统90由硝化单元10的底部伸入至硝化单元10内，搅拌机构80和曝气系统90分别起到搅拌和曝气作用，以辅助促进硝化反应。33.在本实施例中，厌氧氨氧化脱氮单元30包括多组由填充复合组成的填充复合模块。34.如图2所示，本实施例还提供了一种含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理方法，其采用上述的含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置，具体包括硝化单元10、沉淀分离单元20和厌氧氨氧化脱氮单元30等部分，含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理方法包括：含氨废水进入硝化单元10进行硝化反应，将含氨废水中的部分氨氮氧化成亚硝酸盐氮，形成同时含有氨氮和亚硝酸盐氮的混合液；硝化反应后的混合液进入沉淀分离单元20进行泥水分离，分离后的上清液进入厌氧氨氧化脱氮单元30，浓缩污泥回落至硝化单元10；进入厌氧氨氧化脱氮单元30的上清液进行厌氧氨氧化脱氮反应，去除上清液中的氨氮和亚硝酸盐氮；经过厌氧氨氧化脱氮单元30后的清液从上方的出水口排出。通过上述处理方法，使得含氨废水依次经过硝化单元10、沉淀分离单元20和厌氧氨氧化脱氮单元30进行硝化反应、泥水分离和厌氧氨氧化脱氮反应，从而氨氮和总氮的有效去除。35.在本实施例中，经过厌氧氨氧化脱氮单元30后的清液分为两部分，其中，一部分作为达标处理水从厌氧氨氧化脱氮单元30上方的出水口排出，另一部分经由回流装置的回流管50回流至硝化单元10内，且回流比r＝50％～300％。之所以设置回流是考虑到在硝化反应过程中氨氮始终处于相对过剩水平，因此通过回流装置回流部分处理水，以不断去除降低其中的氨氮水平，直至达到排放标准。36.与回流装置的回流相似，沉淀分离单元20分离后的浓缩污泥通过污泥回流缝回落至硝化单元10。具体而言，沉淀分离单元20分为上部的清水区和下部呈漏斗状的污泥区，污泥经污泥斗浓缩后沿污泥回流缝回流至硝化单元10，处于“饥饿”状态的浓缩污泥与含氨废水充分接触、吸附，一方面利于硝化反应进行，一方面无需污泥回流系统实现了污泥回流，同时也避免污泥的淤积。混合液中的溶解氧随沉淀过程中的后续硝化反应逐渐被消耗，减小了溶解氧对后续厌氧氨氧化脱氮反应的影响。37.在本实施例中，在硝化单元10进行硝化反应时，通过调控溶解氧、酸碱度及流量等参数形成利于硝化反应进行的环境条件。具体而言，硝化反应的优选参数为：溶氧量do＝0.3～2.5mg/l，酸碱度ph＝7.8～10，总水力停留时间hrt＝2～4h，生物填料装填率为20％～30％或混合液悬浮物浓度mlss＝2600～4000mg/l，硝化单元10的出水中亚硝酸盐氮不低于10mg/l。并且不需限定硝化单元10的出水中氨氮与亚硝酸盐氮的比例范围。38.在本实施例中，厌氧氨氧化脱氮单元30包括多组由填充复合组成的填充复合模块，浸没于沉淀分离单元20上部的清水区，澄清混合液进入清水区的厌氧氨氧化脱氮单元30进行厌氧氨氧化脱氮反应，去除清水中的亚硝酸盐氮和氨氮。根据厌氧氨氧化生物反应式：39.nh4++1.32no2－+0.066hco3－+0.13h+→1.02n2+0.26no3－+0.066ch2o0.5n0.15+2.03h2o40.在厌氧氨氧化脱氮反应过程中伴随亚硝酸盐氮去除同时，有部分氨氮也得到去除。41.优选地，每组填充复合模块的复合填料装填率为60％～80％，溶氧量do≤0.5mg/l，总水力停留时间hrt＝2～4h。42.优选地，针对含氨废水水质、水量变化情况及排放标准要求，在调整各参数时，按照溶氧量do、回流比r、进水流量、酸碱度ph的顺次进行调整，以适应不同水质、水量的脱氮处理需求。43.以下列举两个具体的实施例：44.实施例一45.本实施例采用高氨氮稀土含氨废水作为原水，氨氮浓度95～110mg/l，酸碱度ph＝3.2～6.5，化学需氧量cod＝10～30mg/l。含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置的控制条件：硝化单元10：do＝0.3～1.2mg/l、hrt＝2～3h，沉淀分离单元20：hrt＝2h，厌氧氨氧化脱氮单元30：do≤0.5mg/l、hrt＝3～4h、温度t＝25～35℃。46.含氨废水进入硝化单元10进行硝化反应，调节硝化单元10内的do在0.5～0.8mg/l、ph在8.0～8.5、hrt在2.5～3h范围内，当回流比r＝0时，约(26±3)％的氨氮转化为亚硝酸盐氮，形成含氨氮和亚硝酸盐氮的硝化混合液经厌氧氨氧化脱氮单元30的厌氧氨氧化脱氮反应去除亚硝酸盐氮(96％以上)和部分氨氮(20％左右)。当r＝50％时，约(37±5)％的氨氮转化为亚硝酸盐氮，形成含氨氮和亚硝酸盐氮的硝化混合液经厌氧氨氧化脱氮单元30的厌氧氨氧化脱氮反应去除亚硝酸盐氮(94％以上)和部分氨氮(38％左右)。当r＝100％时，约(56±3)％的氨氮转化为亚硝酸盐氮，形成含氨氮和亚硝酸盐氮的硝化混合液经厌氧氨氧化脱氮单元30的厌氧氨氧化脱氮反应去除亚硝酸盐氮(91％以上)和部分氨氮(46％左右)。出水氨氮≤12mg/l、总氮≤30mg/l，达到《稀土工业污染物排放标准》(gb26451-2011)的要求。47.实施例二48.本实施例仍采用高氨氮稀土含氨废水作为原水，氨氮浓度95～110mg/l，酸碱度ph＝3.2～6.5，化学需氧量cod＝10～30mg/l。含氨废水厌氧氨氧化脱氮处理一体化装置的控制条件：硝化单元10：do＝0.3～1.2mg/l、hrt＝2.5～3h，沉淀分离单元20：hrt＝2h，厌氧氨氧化脱氮单元30：do≤0.5mg/l、hrt＝3～4h、温度t＝25～35℃。49.含氨废水进入硝化单元10进行硝化反应，调节硝化单元10内的ph在8.0～8.5、r在75％～100％、hrt在3.5～4h范围内，当do＝0.3～0.5mg/l时，约(38±4)％的氨氮转化为亚硝酸盐氮，形成含氨氮和亚硝酸盐氮的硝化混合液经厌氧氨氧化脱氮单元30的厌氧氨氧化脱氮反应去除亚硝酸盐氮(96％以上)和部分氨氮(20％左右)。当do＝0.5～0.8mg/l时，约(52±5)％的氨氮转化为亚硝酸盐氮，形成含氨氮和亚硝酸盐氮的硝化混合液经厌氧氨氧化脱氮单元30的厌氧氨氧化脱氮反应去除亚硝酸盐氮(94％以上)和部分氨氮(38％左右)。当do＝0.8～1.2mg/l时，约(64±3)％的氨氮转化为亚硝酸盐氮，形成含氨氮和亚硝酸盐氮的硝化混合液经厌氧氨氧化脱氮单元30的厌氧氨氧化脱氮反应去除亚硝酸盐氮(81％以上)和剩余的氨氮(36％左右)。出水氨氮≤12mg/l、总氮≤30mg/l，达到《稀土工业污染物排放标准》(gb26451-2011)的要求。50.本实施例装置和方法采用硝化、沉淀分离、厌氧氨氧化脱氮处理含氨废水，在适宜do、ph、hrt条件下，无需将硝化单元10的出水中氨氮与亚硝酸盐氮严格控制在特定比例范围内，实现了氨氮和总氮的有效去除，而且，厌氧氨氧化脱氮反应属于产碱反应，随处理水回流可以补充前端硝化反应消耗的碱量，具有运行成本低的特点。可以通过调节溶氧量do、回流比r、酸碱度ph和流量，有效缓解含氨废水水质、水量的冲击负荷，实现工艺装置稳定运行，对波动性大的含氨废水处理具有较强的适应性，具有高效节能、调控灵活等优点。51.需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。52.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：53.1、解决了现有技术中的厌氧氨氧化工艺脱氮效率低的问题；54.2、硝化反应、沉淀分离、厌氧氨氧化脱氮三种处理功能一体化设计，不需限定硝化单元的出水中氨氮与亚硝酸盐氮的比例，实现了氨氮和总氮的有效去除；55.3、厌氧氨氧化脱氮反应属于产碱反应，随处理水回流可以补充前端硝化反应消耗的碱量，具有运行成本低的特点；56.4、可以通过调节溶氧量do、回流比r、酸碱度ph和流量，有效缓解含氨废水水质、水量的冲击负荷，实现工艺装置稳定运行，对波动性大的含氨废水处理具有较强的适应性，具有高效节能、调控灵活等优点。57.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。58.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。59.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。60.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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