專利名稱：高濃度廢水cod和n同池同步降解工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢水處理工藝及裝置，主要是一種高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝及裝置。
背景技術：
構成廢水有機物有C、N、P等元素，其中C是COD的主要成分，N包括氨氮、總氮等，水污染的重點問題是COD和氨氮的污染，因此有機廢水處理必須去除COD和N。COD降解主要是微生物在有氧環境中發生的氧化反應，微生物的酶和廢水中的氧協同作用，將C氧化成CO2。N的降解過程先是有機氮在好氧或缺氧環境中，氨化成無機氮， 再在有氧環境中發生硝化反應，后在缺氧環境中發生還原反應生成氮氣。因此足夠的溶解氧是廢水COD生物降解的必要條件，合適的溶解氧是生物脫氮的控制性條件。同步硝化反硝化理論(SND)和低溶氧控制技術給生物脫氮提供了新的理論基礎和技術手段，上世紀九十年代荷蘭和比利時等國家研發了相應的CANON工藝和OLAND工藝。其工藝的核心是控制生化池低溶解氧環境，在同一反應器內實現短程硝化和厭氧氨氧化、好氧硝化和好氧反硝化等生化反應，即同池同步脫氮。生物同步脫氮工藝與傳統的工藝相比，具有明顯的優勢，一是工藝簡捷、占地面積小、管理方便；二是運行費用低，無需加堿、補碳，污泥排量少，電耗低；三是總氮去除效率高。但隨著工程化應用，在高濃度COD和N并存的工業廢水處理時，發明人發現生物同步脫氮工藝有待完善一是工藝設定曝氣區的“低溶氧”范圍比較窄(取值O. Γ0. 5mg/L)，供氧總量不足，對高濃度COD的氧化不夠充分，COD降解效率低，需要延長生化停留時間或增加生化池容量，導致工程經濟性下降；二是低溶氧控制不夠穩定，由于生化池為低溶氧曝氣，曝氣量小，常規的條形曝氣方式，曝氣不均勻，生化池四周池邊和轉角出現曝氣死角，污泥容易沉底，導致“廢水氧氣污泥”的三相傳質效果不佳和COD降解效率下降；三是混合液回流比設定只考慮以COD的稀釋來改善進水條件，沒有結合廢水性質綜合考慮B/C比、C/N比和毒害性等指標，回流比過大導致能耗增加，回流比過小導致高濃度廢水對微生物產生抑制作用，COD降解效率下降；四是工藝設定的污泥濃度高，泥水分離難度大，當MLSS大于7500mg/L時，采用斜管和斜板澄清的方法，出水帶泥現象比較嚴重，COD達標不穩定。
發明內容
本發明的目的在于克服現有工藝和技術存在的不足，提供一種高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝，工藝既有同步脫氮的優勢，又具有COD降解的功能，應用領域更加廣泛。本發明的另一個目的是提供一種高濃度廢水COD和N同池同步降解的裝置，通過改進曝氣方式和泥水分離的方法，裝置即可同步脫氮，又可提高COD降解效率，實現COD和N在一個裝置內同步降解。本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。這種高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝步驟如下(I)、本發明工藝的生化池采用低溶氧控制，通過功能性隔墻將該生化池分隔為不同溶解氧控制的第一格曝氣區和第二格曝氣區，曝氣區底部設置高密度回環型曝氣裝置；(2)、廢水與回流液在第一格曝氣區進水端混合并曝氣，第一格曝氣區末端混合液流入第二格曝氣區并曝氣，在第一格曝氣區和第二格曝氣區進行COD和N的降解。第二格曝氣區末端的混合液一部分回流至第一格曝氣區進水端，另一部分進入泥水分離裝置，泥水分離后的清水排放。
所述工藝的第一格曝氣區溶解氧控制范圍O. Γ0. 5mg/L，其作用是發生同步脫氮反應和部分COD降解，第一格曝氣區發生反硝化作用相對重要，其生化停留時間須滿足反硝化工藝的要求，因此通過改變功能性隔墻的位置以保證第一格曝氣區生化停留時間> 6小時，優選的生化停留時間6 12小時。生化池總停留時間根據廢水處理要求設計。所述工藝的第二格曝氣區在低溶氧水平下，根據不同的廢水性質適當提高溶解氧，在同步脫氮的同時，可以提高對COD的降解。優選的第二格曝氣區溶解氧控制范圍O. Γ1. 8mg/L，表明微生物處于“兼氧”和“好氧”的臨界環境中，微生物種群豐富，對有機物的降解機理更多元化。“兼氧”環境中，兼氧異養菌將有機碳和蛋白質等大分子水解成小分子、缺氧反硝化菌將N02_和N03_還原成N2、厭氧氨氧化菌將氨氧化成N2 好氧”環境中，好氧異養菌將有機碳氧化成CO2、好氧硝化菌將氨氧化成NO2-和少量N03-、好氧反硝化菌將氨氧化成N2。通過上述系列生化反應，實現COD和N同池同步降解。作為優選，所述工藝的第二格曝氣區為低溶氧曝氣，溶解氧計算公式為C=Cc^rXKXe_x，其中溶解氧底值Ctl是在最低曝氣量下，保證生化池呈兼氧態同時又防止污泥沉底的溶解氧值，優選的O.1 "O. 3mg/L ；曝氣系數r是曝氣系統硬件的可調范圍，優選的O. 75^1. 25 ；污泥系數K反映污泥濃度大小對曝氣強度的需求不同，優選的O. 7^1. 3 ；廢水性質調整系數X，即為行業或工廠系數，它表示不同行業、工廠的廢水組成成分和濃度并不相同，其低溶解氧控制也有所不同，且成指數關系，優選的O. Γ1. 2。本發明第二格曝氣區的溶解氧計算數學模型，可以快速而精確地計算不同廢水的溶解氧值，使溶解氧控制范圍更準確地適應廢水特性，有助于COD降解。優選的溶解氧控制下，COD和N同池同步降解效率最為理想。發明人多個行業和工廠的廢水處理實踐，第二格曝氣區的溶解氧范圍各不相同。活性印花廢水C0D& 5000mg/L，總氮 500mg/L，B/C比 O. 25，溶解氧范圍O. 2 O. 9mg/L ;豆制品廢水C0D& 10000mg/L，總氮 500mg/L，B/C比 O. 55，溶解氧范圍O. 3 1. 2mg/L ;皮革廢水C0D& 3000mg/L，總氮 300mg/L，B/C比 O. 35，含有Fe2+和S2等還原性的物質，溶解氧范圍 O. 3 1. 6mg/L。作為優選，所述工藝的高密度回環型曝氣裝置。高密度回環型曝氣裝置安裝方式有固定式和可提式，優選的可提式安裝，確保曝氣系統的檢修不影響生產；高密度回環型曝氣裝置的曝氣管為高密度鋪設，曝氣管間距8(T350mm，優選的10(T200mm，池底曝氣管密度l(Tl3m/m2，氣泡上升流速O. 2^0. 6m/s,氣泡無功散發減少，可以提高溶氧效率，降低電耗，同時可以避免強曝氣對微生物絮體的剪切，污泥凝聚性好、絮體大、密實度適中；高密度回環型曝氣裝置的曝氣管布置有回形布置和環形布置二種，形狀有矩形環通、圓形環通、菱形環通和其它多邊形環通，優選的矩形環通，曝氣管鋪設從條形改成回環型，曝氣管可以攤鋪到池邊四周和轉角，同時回環型內部可以布置多點進氣，池底曝氣更均勻、不會出現生化池四周和轉角的曝氣死區以及污泥沉積，有利于穩定低溶氧環境；高密度回環型曝氣裝置的曝氣管為塑料管和其它材質管，直徑5(T80mm,優選的微氣泡塑料軟管,直徑5(T65mm,軟管上開孔直徑小，單位長度開孔數多，上升氣泡直徑小(Φ2 4πιπι)，在絮體表面粘附著的小氣泡有利于有氧呼吸和碳、氮的氧化，而絮體內部的溶解氧不足和碳源的充足有利于反硝化作用的發生，提高COD和N的降解效率。作為優選，所述工藝第二格曝氣區末端混合液回流到第一格曝氣區的進水端，回流比計算公式為
權利要求
1.一種高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝，其特征在于該工藝步驟如下 (1)、在一個生化池(3)底部設置二套曝氣裝置，并通過功能性隔墻(5)將該生化池分隔為不同溶解氧控制的第一格曝氣區(4)和第二格曝氣區(7); (2)、廢水與回流液在第一格曝氣區(4)進水端混合并曝氣，第一格曝氣區(4)末端混合液流入第二格曝氣區(7)并曝氣，在第一格曝氣區(4)和第二格曝氣區(7)進行COD和N的降解，第二格曝氣區(7)末端的混合液一部分回流至第一格曝氣區(4)進水端，另一部分進入泥水分離裝置(8)，泥水分離后的清水排放； (3)、第一格曝氣區(4)溶解氧控制范圍O.Γ0. 5mg/L，通過改變功能性隔墻(5)的位置來控制第一格曝氣區(4)生化停留時間，第一格曝氣區(4)生化停留時間大于6小時，第二格曝氣區(7)溶解氧根據廢水性質控制范圍O. Γ1. 8mg/L。
2.根據權利要求1所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝，其特征在于所述的第二格曝氣區(7)溶解氧的計算數學公式為C=Cc^rXKXe'其中C-第二格溶解氧范圍值，mg/L ；C0-生化池溶解氧底值，O.1 O. 3mg/L ；r-曝氣系數，O. 75 1. 25 ；K-污泥系數，O.7 1. 3 ；χ-廢水性質調整系數，O. Γ1. 2。
3.根據權利要求1所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝，其特征在于所述的曝氣裝置采用高密度回環形曝氣管布置方式，回環形曝氣管有矩形環通、圓形環通、菱形環通或多邊形環通。
4.根據權利要求1所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝，其特征在于所述第二格曝氣區(7)末端混合液回流到第一格曝氣區(4)的進水端，回流比計算數學公式為Mj= (Cjo-Cji) /KX 100% ;Μ= 士Ιχ，其中CjQ -進水某水質濃度，mg/L ^jl對應的出水某水質濃度，mg/L ；K -工藝設定系數，80120 ；Mj -根據某水質指標確定的回流比，％，優選的單項回流比為某水質進出水濃度差的O. 008、. 013倍;M系統回流比，％。
5.根據權利要求1所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝，其特征在于所述的第二格曝氣區(7)末端混合液回流采用氣動提升裝置(12)。
6.根據權利要求1所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝，其特征在于所述的第二格曝氣區(7)末端混合液的泥水分離裝置(8)采用超濾膜，膜濃縮液大部分回流到第一格曝氣區(4)進水端，小部分作為污泥外排，超濾膜清水達標排放。
7.一種實現如權利要求1所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝的裝置，其特征在于該裝置主要包括生化池(3)，在該生化池(3)底部設置有第一格高密度回環型曝氣裝置(10)和第二格高密度回環型曝氣裝置(11)，第一格高密度回環型曝氣裝置(10)和第二格高密度回環型曝氣裝置(11)分別與第一風機(15)和第二風機(19)相連接，該生化池(3)內設置功能性隔墻(5)將生化池(3)分隔為第一格曝氣區(4)和第二格曝氣區(7)，在功能性隔墻(5)的底部設置有連通第一格曝氣區(4)和第二格曝氣區(7)功能性隔墻的孔洞(6);在第二格曝氣區(7)設置有混合液回流的氣動提升裝置(12)，用于將第二格曝氣區(8)末端的混合液一部分回流至第一格曝氣區(4)進水端；第二格曝氣區(7)通過水泵與泥水分離裝置(8)相連通。
8.根據權利要求7所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解裝置，其特征在于所述的第一格高密度回環型曝氣裝置(10)和第二格高密度回環型曝氣裝置(11)的曝氣管(27)選用高密度回形布置，底部二條交叉連通的底部風管(26)與四邊型鋼組成回型曝氣管框架，底部風管(26)邊角上的豎向進風管(25)與風機相連通，底部風管(26)上間隔設置若干個高密度回型曝氣裝置接駁器(28)，與底部風管(26)中心等距的四個高密度回型曝氣裝置接駁器(28)組成回形的轉角，高密度回型曝氣裝置接駁器(28) —端與底部風管(26)連通，二端連接曝氣管(27)，用接駁器抱箍(34)固定，并形成回形曝氣圈結構。
9.根據權利要求7所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解裝置，其特征在于所述的第一格高密度回環型曝氣裝置(10)和第二格高密度回環型曝氣裝置(11)的曝氣管(27)選用高密度環形布置，底部二條交叉型鋼與四邊型鋼組成環形曝氣管框架，環形曝氣圈轉角處為進氣點，進氣點安裝接駁器(29、30)，接駁器(29、30)的一端焊接豎向進風管(25)，另二端連接曝氣管(27)，用接駁器抱箍(34)固定。
10.根據權利要求8或9所述的高濃度廢水COD和N同池同步降解裝置，其特征在于所述的曝氣管(27)上設置有曝氣管壓條(33)，曝氣管壓條(33) 二端與曝氣管框架的四邊相連。
全文摘要
本發明涉及一種高濃度廢水COD和N同池同步降解工藝及裝置，在一個生化池底部設置二套曝氣裝置，并通過功能性隔墻將該生化池分隔為不同溶解氧控制的第一格曝氣區和第二格曝氣區；廢水與回流液在第一格曝氣區進水端混合并曝氣，第一格曝氣區末端混合液流入第二格曝氣區并曝氣，在第一格曝氣區和第二格曝氣區進行COD和N的降解，第二格曝氣區末端的混合液一部分回流至第一格曝氣區進水端，另一部分進入泥水分離裝置，泥水分離后的清水排放；第一格曝氣區溶解氧控制范圍0.1~0.5mg/L，第二格曝氣區溶解氧根據廢水性質控制范圍0.1～1.8mg/L。本發明的有益效果為本發明提高了生物同步脫氮工藝的COD去除效率，實現COD和N同池同步降解，工藝可用于生活污水處理，更適用于高濃度COD和N并存的工業廢水處理。
文檔編號C02F3/30GK103011410SQ201210528798
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者奕錦偉, 陸志鴻, 張森佳 申請人:杭州綠色環保技術開發有限公司, 奕錦偉