一種高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統的制作方法
【專利摘要】一種高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，由一級生化池和一級二沉池組成，分為4個反應區及一個脫氣區，其特征在于，四個反應區包括兩級缺氧區及兩級好氧區，分別是前置反硝化區、好氧區、后置反硝化區、后曝氣區及脫氣區；前置反硝化區接收好氧區的回流混合液和下游二沉池的回流污泥；后置反硝化區設置酸和碳源投加系統；其結構緊湊，占地面積小，針對高毒性，低生物適應性的煤氣化廢水具有高脫氮率，兩級缺氧好氧區的設計靈活，運行穩定，抗沖擊負荷能力強。
【專利說明】
一種高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種工業廢水生物脫氮系統，具體地說是一種煤氣化高氨氮廢水的生物脫氮系統。
【背景技術】
[0002]煤氣化技術在國內的煤化工及化工裝置中得到廣泛應用，煤氣化工藝中產生的大量高污染工業廢水主要是氣化爐在制造煤氣過程中產生的廢水，包括氣化爐排出的氣化黑水和洗滌塔的循環排水經初步沉淀后的混合廢水，其水質成分復雜，廢水中不但存在大量懸浮固體和水溶性無機化合物，還含有高濃度的氨氮，并伴有大量的氰化物，硫化物，酚類化合物等有毒有害物質，屬于較難生物降解的高濃度有機工業廢水。因此，煤氣化廢水的處理一直是國內外廢水處理領域的一大難題。
[0003]目前治理氮素污染，生物脫氮是最經濟有效的氮治理技術，然而針對煤化工廢水的生物脫氮，則存在著有機物含量低，堿度不足，并且水中存在的大量有毒物質，包括氰化物，硫化物，酚類化合物等物質嚴重影響了活性污泥的生存活性，因而直接影響到活性污泥的脫氮效果。
[0004]因此，針對煤化工廢水的生物脫氮措施需要解決的問題是，如何能夠設計出一種有效的工藝，使微生物經過合理的培養及馴化，能夠快速適應煤化工廢水的復雜性和毒性。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種簡單有效，運行穩定，抗毒性能力強的生物脫氮系統和工藝。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是:一種高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，由一級生化池和一級二沉池組成，分為4個反應區及一個脫氣區，其特征在于，四個反應區包括兩級缺氧區及兩級好氧區，分別是前置反硝化區、好氧區、后置反硝化區、后曝氣區及脫氣區；其中反應區和脫氣區為合建結構;前置反硝化區接收好氧區的回流混合液和下游二沉池的回流污泥;后置反硝化區設置酸和碳源投加系統。
[0007]進一步地，前置反硝化區設置磷源和碳源投加系統。
[0008]進一步地，好氧區設置堿投加管路。
[0009]進一步地，前置反硝化區和后置反硝化區中均設置有pH探頭及氧化還原電位探頭。
[0010]進一步地，好氧區和后曝氣區中均設置有pH探頭及浸入式溶解氧在線分析儀。
[0011]進一步地，前置反硝化區和后置反硝化區中均設置有混合攪拌裝置。
[0012]進一步地，好氧區和后曝氣區中均設置有曝氣裝置，其中好氧區中采用VIBRAIR振動式中孔曝氣器。
[0013]進一步地，脫氣區分為三格，第一格中設置混合攪拌裝置提供擾動將后曝氣區的污水中過飽和的溶解氮氣脫出形成氣泡，第二格及第三格提供污水足夠的停留時間。
[0014]進一步地，回流混合液管路上設置有變頻控制可調流量容積式潛水栗；回流污泥管路上設置有變頻控制可調流量容積式栗。
[0015]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:
[0016]結構緊湊，占地面積小。本技術工藝反應器內的污泥濃度較高，位于Al區及A2區內分別設置有外加碳源投加點，與傳統的A2區中利用內源代謝物質進行反硝化的過程相比，可極大提高反應速率，相應的可減少反應區的容積，節約了占地。
[0017]針對高毒性，低生物適應性的煤氣化廢水的高脫氮率。本工藝設置的高回流比(內回流500 %?600 % )可極大降低進水對于微生物的毒害，并有效地稀釋進水的氮濃度，保證了出水的氮去除率。試驗過程中，某煤氣化廢水進水的總氮濃度和氨氮濃度分為500mg/l和488mg/l，啟動過程歷時一個月，總氮去除率基本穩定在95%左右。
[0018]兩級缺氧好氧區的設計靈活，運行穩定，抗沖擊負荷能力強。
[0019]后置的脫氣區可有效去除活性污泥所夾帶的氮氣泡，從而改善了二沉池的污泥沉淀性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是高氨氮煤氣化廢水生物脫氮工藝流程圖
[0021]圖2是高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統結構圖
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖1和2對本實用新型作進一步描述，應當理解，此處所描述的內容僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]本實用新型的一種針對高氨氮煤氣化廢水的生物脫氮工藝，主要構筑物由一級生化池和一級二沉池(F區)組成。生化池是生物脫氮的核心，分為4個反應區及一個脫氣區，四個反應區包括兩級缺氧區及兩級好氧區。分別是前置反硝化區(Al區)，好氧區(01區)，后置反硝化區(A2區)，后曝氣區(02區)及脫氣區(D區)。反應區和脫氣區為合建結構。
[0024]Al區:前置反硝化，充分利用原水中可被快速吸收的有機碳源，發生反硝化反應，接收OI區的回流混合液和下游二沉池的回流污泥，去除有機物和硝態氮；
[0025]01區:好氧區，鼓風曝氣，發生碳化反應和硝化反應，原水中的有機物將在此區域去除，原水中的氨氮全部轉化為硝態氮。
[0026]A2區:后置反硝化，外加甲醇等碳源，發生反硝化反應，去除剩余硝態氮，降低出水總氮；
[0027]02區:后曝氣區，鼓風曝氣，發生碳化反應，去除多余外加碳源，保證出水水質。
[0028]脫氣區:機械攪拌，釋放水中溶解的N2，保證后續二沉池良好的固液分離效果。
[0029]污水首先進入Al缺氧區，與二沉池的回流污泥和01區回流的混合液混合，利用原水中容易降解的有機物和外加碳源進行反硝化反應，去除回流混合液中的硝態氮，同時去除原水中反硝化未利用的有機物；
[0030]01出水進入A2區，主要利用外加碳源進行后置反硝化反應，去除A1/01區剩余的硝酸鹽，保證出水總氮合格，02區則去除A2區中未消耗完全的有機物，保證出水C0D、B0D達標；隨后污水經過D區脫除生化池內產生的過飽和氮氣，以避免對之后二沉池的泥水澄清過程產生干擾。
[0031]經過生物脫氮后的出水，經過后續的二沉池進行重力沉降后，通過污泥回流至Al區，以保證系統足夠的污泥濃度。
[0032]由于進水中磷含量不足，為保證微生物良好的生長所需營養物質，污水進入生化池前需投加磷源。
[0033]本實用新型中采用的主要工藝為:
[0034]除碳:來自二沉池的回流污泥和脫氮系統產生的一定量的生物污泥在生物系統內與污水緊密接觸，污泥中已同化的高效微生物首先吸附水中的污染物，隨后利用氧進行好氧生物降解，將污染物轉化為水、二氧化碳，產生新的微生物，以達到水質凈化的目的。其中，除前置反硝化過程消耗一部分原水中容易生物降解的有機物外，原水中的有機物主要在01區被降解。
[0035]除氮:
[0036]原污水在第一缺氧池中與第一好氧池的回流液混合，回流混合液中的N03-N在反硝化菌作用下利用原污水中含碳有機物作為碳源在第一缺氧區中進行反硝化反應。出水進入第一好氧池進行含氮有機物的氨化及氨氮的硝化反應，第一缺氧池反硝化過程中產生的氮氣也在第一好氧池通過曝氣吹脫出。出水進入第二缺氧池，反硝化菌利用外加碳源進一步反硝化。
[0037]整個生物脫氮系統的運行控制系統及過程說明如下:
[0038]污水首先進入Al區，與二沉池的回流污泥和01區回流的混合液混合，硝化液回流包括回流栗1.4及相應的管路，回流栗1.4為變頻控制可調流量容積式潛水栗，二沉池污泥回流包括回流栗6及相應的管路，回流栗6為變頻控制可調流量容積式栗;其中Al區設置有pH探頭1.2及氧化還原電位(ORP)探頭1.3，通過pH及氧化還原電位來監測反應區的缺氧狀態;混合攪拌裝置1.1保證Al區的活性污泥均勻混合并處于懸浮狀態，混合攪拌裝置為潛水渦輪式。另外，Al區設置有磷酸投加點a及甲醇投加點b，分別補充Al區反硝化所需的磷源及碳源。
[0039]混合液經過Al區反硝化出水進入01區，01區設置有曝氣裝置2.1，鼓風機提供好氧區所需的氧，鑒于此類污水中含有較高硬度造成結垢的危險，采用VIBRAIR振動式中孔曝氣器(專利CN202785793)，氧輸送效率高、能耗低、使用壽命長、無堵塞風險。同時，在01區設置有pH探頭2.3，并安裝一個浸入式溶解氧在線分析儀2.2，隨時監測并控制調整01區的溶解氧狀態，根據碳氧化硝化實際需氧量來調整曝氣設備的供氧能力。01區設置氫氧化鈉投加點c，補充01區硝化反應所需的堿度。
[0040]01出水進入A2區，主要利用外加碳源進行后置反硝化反應，去除A1/01區剩余的硝酸鹽，保證出水總氮合格，設置硫酸投加點d和甲醇投加點e，保證提供足夠的外加碳源；由于后置反硝化過程產生的堿度將會在A2區持續累積，因此A2區需投加酸以中和反硝化過程產生的堿度，以保證適宜的pH值。A2區設置有pH探頭3.2及ORP探頭3.3。
[0041 ] 02區則去除A2區中未消耗完全的有機物，保證出水COD、BOD達標;曝氣裝置4.1提供好氧區所需溶解氧，設置有PH探頭4.3及浸入式溶解氧在線分析儀4.2，對此區的溶解氧及PH進行連續監測。控制調整曝氣設備4.1的供氧能力。
[0042]隨后污水經過D區(脫氣區)脫除生化池內產生的過飽和氮氣氣泡，以避免對之后二沉池的泥水澄清過程產生干擾。此區分為三格，第一格通過設置的攪拌器5.1提供擾動將02區的污水中過飽和的溶解氮氣脫出形成氣泡，第二格及第三格提供足夠的停留時間使氣泡釋放出。
[0043]整個系統的運行過程需要注意的是:
[0044]1、控制曝氣量，使好氧池的溶解氧含量需維持在2mg/l左右。
[0045]2、控制缺氧池攪拌強度，是缺氧池的氧化還原電位維持不高于150mv左右。
[0046]3、控制回流比，使硝化液回流比約500 %?600 %，由于隨著季節變化進水水溫改變，導致硝化和反硝化速率變化，混合液回流比也需及時通過回流栗1.4進行相應調整，保證脫氮效果。污泥回流比100%，保證系統有足夠的污泥濃度(>3500mg/l)。
[0047]4、根據進水水質COD及BOD監測，控制Al區及A2區的碳源投加量，保證兩區反硝化所需碳源。
[0048]最后應說明的是:以上所述僅為本實用新型的解釋，并不用于限制本實用新型，盡管對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，由一級生化池和一級二沉池組成，分為4個反應區及一個脫氣區，其特征在于，四個反應區包括兩級缺氧區及兩級好氧區，分別是前置反硝化區、好氧區、后置反硝化區、后曝氣區及脫氣區；其中反應區和脫氣區為合建結構;前置反硝化區接收好氧區的回流混合液和下游二沉池的回流污泥;后置反硝化區設置酸和碳源投加系統。2.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，前置反硝化區設置磷源和碳源投加系統。3.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，好氧區設置堿投加管路。4.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，前置反硝化區和后置反硝化區中均設置有PH探頭及氧化還原電位探頭。5.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，好氧區和后曝氣區中均設置有PH探頭及浸入式溶解氧在線分析儀。6.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，前置反硝化區和后置反硝化區中均設置有混合攪拌裝置。7.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，好氧區和后曝氣區中均設置有曝氣裝置，其中好氧區中采用VIBRAIR振動式中孔曝氣器。8.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，脫氣區分為三格，第一格中設置混合攪拌裝置提供擾動將后曝氣區的污水中過飽和的溶解氮氣脫出形成氣泡，第二格及第三格提供污水足夠的停留時間。9.根據權利要求1所述的高氨氮煤氣化廢水生物脫氮系統，其特征在于，回流混合液管路上設置有變頻控制可調流量容積式潛水栗；回流污泥管路上設置有變頻控制可調流量容積式栗。
【文檔編號】C02F9/14GK205528301SQ201620308443
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月14日
【發明人】楊燕華, 劉青巖
【申請人】得利滿水處理系統(北京)有限公司