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    高新一體化同步生物脫氮與除硬技術

    發布時間:2023-11-13 11:17:03  中國污水處理工程網

    公布日:2022.12.30

    申請日:2022.08.16

    分類號:C02F3/28(2006.01)I;C02F5/00(2006.01)I

    摘要

    本發明公開一種一體化同步生物脫氮與除硬的方法,涉及污水處理技術領域。本發明公開的一體化同步生物脫氮與除硬的方法為:往混酸廢水中添加有機碳源,調節CODTN濃度的比值;啟動生物反硝化反應器時投加軟化晶核;將廢水投加到曝氣環境下的生物反硝化反應器中進行處理;再往生物反硝化反應器中連續輸入軟化晶核和堿性藥液,控制反應器內的pH值為9.0-9.5;將生物反硝化反應器的泥水混合液流入沉淀池進行泥水分離。本發明對含有高濃度Ca2+的硝酸鹽廢水進行處理,在生物反硝化過程中,實現同步生物脫氮與軟化除硬,且軟化除硬不對生物脫氮產生影響,同時,使反硝化污泥中無機質含量較少,并保持反硝化污泥的活性,減少投入成本。

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    權利要求書

    1.一種一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,具體包括以下步驟:S1、往中和沉淀處理后的混酸廢水中添加有機碳源,調節有機碳源COD與混酸廢水中TN濃度的比值為3.5-4,得待處理的廢水;S2、啟動生物反硝化反應器(1),然后投加軟化晶核;所述生物反硝化反應器(1)內部設置有中心反應筒(2),所述中心反應筒(2)將所述生物反硝化反應器(1)分為反硝化反應區(5)和軟化除硬反應區(4),所述中心反應筒(2)內的下部設置有曝氣裝置(3);S3、將待處理的廢水投加到上述生物反硝化反應器中,在反硝化菌的作用下,將廢水中NO3-被轉化為N2去除,同時生成HCO3-,并在曝氣作用下,與Ca2+反應生成不溶性CaCO3;S4、在生物反硝化反應器穩定運行過程中,再往中心反應筒(2)內連續輸入軟化晶核和堿性藥液,控制反應器內的pH值為9.0-9.5,將有機污泥與CaCO3分離;所述軟化晶核為石英砂時,粒徑為20μm-200μm;所述軟化晶核為方解石時,粒徑為50μm-200μm;S5、將生物反硝化反應器的泥水混合液流入沉淀池進行泥水分離,即得上清液。

    2.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述有機碳源為甲醇、葡萄糖、乙酸鈉或其他有機碳中的任意一種或多種。

    3.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述步驟S2中,軟化晶核的投加量為1g/L-10g/L。

    4.根據權利要求3所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述步驟S2中,軟化晶核的投加量為4g/L-6g/L。

    5.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述步驟S4中,所述軟化晶核的連續輸入量為50-80mg/L。

    6.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述堿性藥液為NaOH溶液或Na2CO3溶液。

    7.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述生物反硝化反應器(1)的水力停留時間為18-36h。

    8.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述生物反硝化反應器(1)的運行溫度為15-35℃。

    9.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述反硝化污泥的濃度為8-20g/L。

    10.根據權利要求1所述的一體化同步生物脫氮與除硬的方法,其特征在于,所述曝氣裝置(3)的強度為5-10Nm3/m2·h,所述曝氣裝置(3)的曝氣量與所述待處理的廢水進水量的比值為5-10。

    發明內容

    本發明的目的在于提供一種具有同步軟化功能的生物反硝化反應器,對含有高濃度Ca2+的硝酸鹽廢水進行處理,在生物反硝化過程中,實現同步生物脫氮與軟化除硬,且軟化除硬不對生物脫氮產生影響,同時,使反硝化污泥中無機質含量較少,并保持反硝化污泥的活性,減少投入成本。

    為了實現本發明的目的,本發明提供了一種一體化同步生物脫氮與除硬的方法,具體包括以下步驟:

    S1、往中和沉淀處理后的混酸廢水中添加有機碳源,調節有機碳源COD與混酸廢水中TN濃度的比值為3.5-4,得待處理的廢水。

    該中和沉淀處理后的混酸廢水為經pH中和、鈣鹽沉淀除氟處理后的混酸廢水,廢水中含有NO3-Ca2+,其具體水質為:NO3-N濃度高于500mg/L,Ca2+濃度高于300mg/L,pH值為6.5-8。

    S2、啟動生物反硝化反應器,然后投加軟化晶核。所述生物反硝化反應器內部設置有中心反應筒,所述中心反應筒將所述生物反硝化反應器分為反硝化反應區和軟化除硬反應區,所述中心反應筒內的下部設置有曝氣裝置。

    S3、將待處理的廢水投加到上述生物反硝化反應器中,在反硝化菌的作用下,將廢水中NO3-被轉化為N2去除,同時生成HCO3-,并在曝氣作用下,與Ca2+反應生成不溶性CaCO3。

    本發明通過曝氣裝置將空氣充入反應器內,使軟化除硬反應區(中心反應筒內部區域)的廢水液體與空氣接觸充氧,并在氣流提升作用下,中心反應筒內下部的泥水混合液向上流動,流出中心反應筒后向四周擴散并進入反硝化反應區(中心反應筒內部區域)。同時,在氣流提升作用下,反硝化反應區的泥水混合液從下部流入中心反應筒內,即:通過中心反應筒曝氣提升,在反應器內形成反硝化反應區和軟化除硬反應區混合液循環流動。

    本發明中的待處理的廢水投加到生物反硝化反應器的反硝化反應區,在反硝化反應區和軟化除硬反應區混合液循環流動推動下,向下流動。在反硝化反應區內,在反硝化污泥的作用下,廢水中NO3-被轉化為N2去除,同時生成HCO3-。反硝化反應區的泥水混合液在循環流推動下進入中心反應筒內的軟化除硬反應區,此時水中同時含有Ca2+HCO3-。通過在中心反應筒內設置曝氣提升與CO2吹脫,為軟化除硬創造了有利條件,能加速軟化反應過程并提高軟化除硬效果。

    在曝氣作用下,一方面,Ca2+HCO3-反應生成的CO2被迅速驅趕吹脫出液相,可加速CaCO3的生成,如下式(1)所示;另一方面,曝氣吹脫去除CO2也能加快HCO3-的水解,如下式(2)所示,由于HCO3-水解產生的OH-量增多,可以提高反應器中混合液pH值,促進CaCO3的生成。也就是說,通過在生物反硝化反應器中設置曝氣提升與CO2吹脫,為軟化除硬創造了有利條件,能加速軟化反應過程并提高軟化除硬效果。

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    S4、在生物反硝化反應器啟動反應2-3天后,即生物反硝化反應器穩定運行,然后再往生物反硝化反應器中連續輸入軟化晶核和堿性藥液,控制反應器內的pH值為9.0-9.5,使產生的不溶性CaCO3附著在軟化晶核表面,將有機污泥與CaCO3分離;

    所述軟化晶核為石英砂或方解石,粒徑為10μm-500μm。

    生物反硝化反應器內生成的不溶性CaCO3會與反硝化污泥夾雜在一起,不能解決有機污泥中含有大量無機質的問題,因此,往生物反硝化反應器中投加軟化晶核,晶核的作用是提供表面反應微界面,使軟化反應產生的不溶性CaCO3附著在晶核表面,而不是存留在反硝化污泥中。隨著富集的CaCO3晶體越來越多,晶核逐漸生長為較大尺寸的顆粒狀不溶物。在曝氣提升作用下,這些不溶物也隨混合液在反硝化反應區和軟化除硬區之間循環流動,顆粒狀不溶物的尺寸和比重也越來越大。比重較大的不溶物會流入反應器下部定期排出。通過投加晶核的設計,可實現軟化除硬生成的大部分無機質與反硝化污泥分離,即軟化除硬不會對生物脫氮過程造成影響。

    S5、將生物反硝化反應器的泥水混合液流入沉淀池進行泥水分離,即可。

    進一步的,所述有機碳源為甲醇、葡萄糖、乙酸鈉或其他有機碳中的任意一種或多種。

    進一步的,所述步驟S2中,軟化晶核的投加量為1g/L-10g/L。

    進一步的,所述步驟S2中,軟化晶核的投加量為4g/L-6g/L。

    進一步的,所述步驟S4中,所述軟化晶核的連續輸入量為50-80mg/L,該軟化晶核的連續輸入量與待處理的廢水中Ca2+濃度的比值為15-110。

    進一步的,所述堿性藥液為NaOH溶液或Na2CO3溶液。堿性藥液與軟化晶核的同時加入,是為了強化本發明的除硬效果,也可以將軟化晶核先與堿性藥液混合后,一起投入到生物反硝化反應器中。通過投加堿性藥液,將反應器內pH值提高至9.0-9.5,能促進Ca2+HCO3-反應生成CaCO3。另一方面,由于軟化晶核表面存在高濃度堿性藥液,能加速CaCO3在其表面結晶,進而提高去除CaCO3的效果。

    進一步的,所述生物反硝化反應器的水力停留時間為18-36h。

    進一步的,所述生物反硝化反應器的運行溫度為15-35℃。

    進一步的,所述反硝化污泥的濃度為8-20g/L。

    進一步的,所述曝氣的強度為5-10Nm3/m2·h,所述曝氣的曝氣量與所述待處理的廢水進水量的比值為5-10。

    本發明取得了以下有益效果:

    1、本發明在生物反硝化反應器中設置曝氣裝置,通過曝氣提升與氣體吹脫,可應用于含有高濃度Ca2+的硝酸鹽廢水脫氮處理,為進水中Ca2+和反硝化過程生成的HCO3-反應生成CaCO3創造了有利條件,能加速軟化反應過程并提高軟化除硬效果。

    2、本發明中加入軟化晶核,在晶核表面提供反應微界面,從而使產生的不溶性附著在晶核表面,而不是留存在反硝化污泥中,實現軟化除硬生成的大部分無機質與反硝化污泥分離,即軟化除硬不會對生物脫氮過程造成影響,還可提高反硝化污泥有機質含量,降低了反應器水力停留時間、提高了總氮處理容積負荷,反應器抗進水濃度沖擊能力得到增強。

    3、本發明將生物反硝化反應器通過中心反應筒分為反硝化反應區和軟化除硬反應區,并在反應筒內設置曝氣裝置來提升與氣體吹脫,將該反應器應用于含有高濃度Ca2+的硝酸鹽廢水脫氮處理,為進水中Ca2+和反硝化過程生成的HCO3-反應生成CaCO3創造了有利條件,能加速軟化反應過程并提高軟化除硬效果。

    4、本發明能對中和沉淀處理后的混酸廢水中的Ca2+NO3-有較好的同步去除效果,由于出水Ca2+濃度低,有利于后續進一步深度處理回用,如進行反滲透脫鹽回用。

    (發明人:肖凡;賈希博;安猛;張榮;胡偉)

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