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        厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水方法

        發布時間:2020-4-10 9:20:49  中國污水處理工程網

          申請日2019.11.28

          公開(公告)日2020.02.14

          IPC分類號C02F3/30

          摘要

          一種厭氧‑好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法包括:有機廢物經過破碎和篩選后,將濾得的漿液投入厭氧反應單元內,厭氧發酵得到沼氣和沼液;厭氧出水通入固液分離單元進行固液分離,分離的沼渣通過污泥回流泵返回厭氧反應單元內;分離出的沼液進入好氧反應單元,經過同步硝化反硝化過程,除氮;好氧反應單元的出水部分回流至厭氧反應單元,與有機廢物原漿液充分稀釋混合,進行厭氧反應,另一部分出水進入下一處理工藝或達標排放。本發明厭氧出水進入固液分離單元,分離出懸浮物,出水進入好氧單元,控制好氧單元水體內的DO值,完成脫氮,之后好氧出水控制回流比再次回到厭氧單元,循環反應,提高厭氧沼氣產氣率,同時好氧出水水質更高。

          權利要求書

          1.一種厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,包括厭氧處理單元和好氧處理單元耦合使用,其特征在于:所述厭氧-好氧深度耦合處理方法包括如下步驟:

          a、有機廢物經過破碎和篩選后,固體廢物收集另行處理,將濾得的漿液投入厭氧反應單元(1)內,與預先加入厭氧反應單元內的厭氧污泥充分混合、厭氧發酵得到沼氣和沼液;

          b、將厭氧發酵的出水沼液通入固液分離單元(2)進行固液分離,分離的沼渣通過污泥回流泵(4)返回所述厭氧反應單元(1)內;

          c、分離出的沼液進入好氧反應單元(3),經過同步硝化反硝化過程,除氮;

          d、將好氧反應單元(3)的出水部分回流至厭氧反應單元,與有機廢物原漿液充分稀釋混合,進行厭氧反應,另一部分出水進入下一處理工藝或達標排放。

          2.根據權利要求1所述的厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,其特征在于:所述好氧反應單元(3)為一體化反應器,好氧反應的過程包括如下步驟:

          S1、將經過所述固液分離單元(2)分離的沼液通過進水點進入所述好氧反應器主體(3-1)底部的進水預混區(3-2)內,進水點(3-3)設置在所述進水預混區(3-2)的前端,通過進水預混區底部的微孔曝氣系統控制進水預混區內沼液內的溶解氧濃度,沼液之后流入主曝氣區(3-4)內,通過主曝氣區內間歇曝氣控制主曝氣區內溶解氧濃度,進行同步硝化反硝化反應降解污染物;

          S2、主曝氣區內的降解后的循環水在尾端經氣提區(3-5)推流,氣提區設置在進水點同側,氣提區之后設置配水設施(3-6),氣提推流后的泥水混合液經過配水設施(3-6)分流,一部分回流至進水預混區內與新進水混合,循環反應;

          S3、配水設施分流的另一部分泥水混合液向上進入回流通道(3-7),回流通道內的混合水一部分上升穿過澄清區(3-8),經過固液分離后,出水進入出水渠道(3-9)內,外排,另一部分混合水回流至主曝氣區,與經過進水預混區內進入主曝氣區內的進水再次混合,循環反應。

          3.根據權利要求2所述的厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,其特征在于:所述步驟S1中,所述好氧反應單元(3)的進水預混區和主曝氣區內的溶解氧濃度低于0.3mg/L。

          4.根據權利要求3所述的厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,其特征在于:所述步驟d中,通過曝氣裝置控制所述好氧反應單元(3)出水中的溶解氧含量≤0.2mg/L,硝態氮含量≤15mg/L,SS≤50mg/L。

          5.根據權利要求4所述的厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,其特征在于:所述步驟d中,控制好氧出水回流比≥100%。

          6.根據權利要求5所述的厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,其特征在于:所述步驟S2中,所述配水設施(3-6)控制回流至所述進水預混區(3-2)內的混合液的回流比≤50%。

          7.根據權利要求6所述的厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,其特征在于:所述厭氧反應單元(1)為全混反應器或兩相厭氧反應器,所述兩相厭氧反應器包括產酸反應器(1-1)和產甲醛反應器(1-2),所述好氧反應單元(3)的出水回流至所述產甲醛反應器(1-2)內。

          8.根據權利要求7所述的厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,其特征在于:所述固液分離單元(2)為離心分離機或者氣浮分離裝置。

          說明書

          一種厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法

          技術領域

          本發明涉及一種厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,屬于污水處理技術領域。

          背景技術

          廢水的處理及資源化利用一般優先采用厭氧反應器,但由于反應物中常常含有大量含氮物質,厭氧發酵過程中,會有大量蛋白質轉化分解、釋放大量的游離氨氮,從而造成氨氮的累積,氨氮濃度往往達到2000mg/L以上。根據研究顯示,影響產甲烷菌生長的一個重要營養因子是氨氮,氨氮濃度在50~200mg/L時有利于厭氧反應的進行;但是當氨氮濃度達到2000mg/L以上時,將會明顯抑制產甲烷菌的產氣效率;氨氮濃度達到5500mg/L時,甲烷產量削減50%。事實上,國內目前運行較好的餐廚(垃圾)滲濾液處理廠,也常常因為高濃度氨氮的影響使得產沼氣效果不夠理想。

          另外,根據已有的大量餐廚(垃圾)滲濾液、畜禽糞便等處理實例,厭氧處理后的沼液(含沼渣)處理也是一大難題。在已有的實施案例中,高濃度氮的去除往往通過兩級生化來實現。但是由于出水排放標準日趨嚴格,對TN(水體中總含氮量)的限制也越來越多,為滿足排放標準,必須增加冗長的深度處理工藝段,隨之而生的就是高投資成本與運行成本的問題。

          以上兩個問題,一方面希望提高厭氧產沼氣的效率和產量,另外一方面,希望產生的沼液能夠環保處理和處置,歸結到底是解決高濃度氨氮的問題,而這一污染物質一般的解決方案是好氧生化,也因此有研究者提出厭氧出水上清液循環好氧處理的厭氧好氧耦合思路,但是存在一些技術難題:

          DO(水中溶解氧)問題:好氧工藝對氧氣的需求量一般較大,如A/O工藝好氧段溶解氧控制在2.0mg/L以上,而在厭氧反應尤其是產甲烷階段,由于產甲烷菌缺乏過氧化物歧化酶,對O2十分敏感。若傳統好氧生化工藝出水直接循環到厭氧單元,大量O2將與產甲烷菌細胞內的一些活性基作用,導致重要酶系解體;同時O2產生的超氧陰離子自由基也會使細胞致死損傷,最終將導致厭氧反應失敗;

          硝態氮問題:一般認為厭氧環境是硝態氮不存在或極少量的水體環境,但是大多數好氧工藝只能做好氨氮到硝態氮的轉化過程、而不能完成硝態氮到氮氣的轉換。也就是說,一旦好氧出水回到厭氧單元,將會攜帶大量硝態氮,直接破壞厭氧環境,從而使得反應器內的異養菌成為優勢菌種,嚴重影響厭氧反應過程,甚至導致厭氧反應失敗。

          此外,對于高懸浮物(固含量>3%)的污水,厭氧反應后,混合液內的細小顆粒和懸浮物質均是厭氧產物,直接進入好氧生化池后會與其他反應物及好氧、兼氧菌種爭奪O2,造成生化池內供氧不足,破壞好氧環境,從而影響好氧反應效率,因此,需要降低好氧進水中懸浮物質的含量。

          發明內容

          本發明為克服現有技術弊端,提供一種厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,厭氧出水進入固液分離單元,分離出懸浮物,出水進入好氧單元,控制好氧單元水體內的DO值,完成脫氮,之后好氧出水控制回流比再次回到厭氧單元,循環反應,提高厭氧沼氣產氣率,同時好氧出水水質更高。

          本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:

          一種厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,包括厭氧處理單元和好氧處理單元耦合使用,所述厭氧-好氧深度耦合處理方法包括如下步驟:

          a、有機廢物經過破碎和篩選后,固體廢物收集另行處理,將濾得的漿液投入厭氧反應單元內,與預先加入厭氧反應單元內的厭氧污泥充分混合、厭氧發酵得到沼氣和沼液;

          b、將厭氧發酵的出水沼液通入固液分離單元進行固液分離,分離的沼渣通過污泥回流泵返回所述厭氧反應單元內;

          c、分離出的沼液進入好氧反應單元,經過同步硝化反硝化過程,除氮;

          d、將好氧反應單元的出水部分回流至厭氧反應單元,與有機廢物原漿液充分稀釋混合,進行厭氧反應,另一部分出水進入下一處理工藝或達標排放。

          上述厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,所述好氧反應單元為一體化反應器,好氧反應的過程包括如下步驟:

          S1、將經過所述固液分離單元分離的沼液通過進水點進入所述好氧反應器主體(3-1)底部的進水預混區內,進水點設置在所述進水預混區的前端,通過進水預混區底部的微孔曝氣系統控制進水預混區內沼液內的溶解氧濃度,沼液之后流入主曝氣區內,通過主曝氣區內間歇曝氣控制主曝氣區內溶解氧濃度,進行同步硝化反硝化反應降解污染物;

          S2、主曝氣區內的降解后的循環水在尾端經氣提區推流,氣提區設置在進水點同側,氣提區之后設置配水設施,氣提推流后的泥水混合液經過配水設施分流,一部分回流至進水預混區內與新進水混合,循環反應;

          S3、配水設施分流的另一部分泥水混合液向上進入回流通道,回流通道內的混合水一部分上升穿過澄清區,經過固液分離后,出水進入出水渠道內,外排,另一部分混合水回流至主曝氣區,與經過進水預混區內進入主曝氣區內的進水再次混合,循環反應。

          上述厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,所述步驟中,所述好氧反應單元的進水預混區和主曝氣區內的溶解氧濃度低于0.3mg/L。此溶解氧濃度可以保證好氧反應中硝化反硝化工藝同步進行,保證好氧出水中,溶解氧濃度低于0.2mg/L,從而保證厭氧反應產氣效率。

          上述厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,所述步驟d中,通過曝氣裝置控制所述好氧反應單元出水中的溶解氧含量≤0.2mg/L,硝態氮含量≤15mg/L,SS≤50mg/L。

          上述厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,所述步驟d中,控制好氧出水回流比≥100%。

          上述厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,所述步驟中,所述配水設施控制回流至所述進水預混區內的混合液的回流比≤50%。保證回水中攜帶的的氧只占進水預混區內有微孔曝氣設施提供氧的很小一部分。

          上述厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,所述厭氧反應單元為全混反應器或兩相厭氧反應器,所述兩相厭氧反應器包括產酸反應器和產甲醛反應器,所述好氧反應單元的出水回流至所述產甲醛反應器內。

          上述厭氧-好氧深度耦合處理高固含率有機廢水的方法,所述固液分離單元為離心分離機或者氣浮分離裝置。厭氧出水經過固液分離,將出水中的懸浮物分離出來后,分離出水進入好氧反應,避免懸浮顆粒對好氧反應產生影響。

          本發明的有益效果是:①好氧反應單元除氮率接近100%,即出水氨氮濃度接近于零,通過控制好氧出水回流比,可將厭氧反應器內的氨氮濃度控制在1000mg/L以下(理想狀態為200mg/L),在此氨氮濃度下,厭氧反應抑制程度較輕,沼氣產出極大提升。

          ②厭氧反應單元和好氧反應單元循環耦合,沼液得到環保處理:在厭氧反應單元降解完大量BOD后,好氧反應單元去除剩余BOD及氨氮,出水可達到一級A標準甚至更好水質。

          ③通過控制好氧反應階段的溶氧≤0.3mg/L,硝化反硝化工藝同步進行,使得好氧反應單元出水DO極低,始終控制在0.2mg/L以下(一般而言,厭氧環境即DO<0.2mg/L),確保了回流混合液不會破壞厭氧環境。

          ④由于好氧反應單元內好氧硝化、好氧BOD氧化、缺氧反硝化并行進行,高濃度氨氮最終轉化為N2釋放,好氧出水回流液中硝態氮含量極低,基本保持在15mg/L以下,對厭氧反應幾乎不產生影響。

          ⑤好氧混合液循環回流比可通過回流管道上的電動調節閥自控調節,因此厭氧反應器里漿液的COD值也因此而靈活調節,這樣提高了厭氧反應單元的抗沖擊負荷能力,尤其適用于高濃度、高水質波動變化的有機廢物處理。

          ⑥厭氧出水可生化性強、COD較高、氨氮高,尤其適合后續好氧脫氮:其一,無需投加碳源,節省了曝氣費用與藥劑費用;其二,在厭氧階段,有機氮大多已轉化為氨氮,加快了硝化與反硝化進程,提高了好氧生化效率。

          ⑦對于高固含率厭氧過程,厭氧出水沼液含有大量細小顆粒和懸浮物質,通過固液分離單元對SS的去除率很高,保證了好氧生化進水SS≤200mg/L。(發明人李明;維克·恩格拜;鄢紫)

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