申請日2013.08.20
公開(公告)日2013.11.20
IPC分類號C02F9/14
摘要
本發(fā)明屬于含氮廢水處理領(lǐng)域，公開了一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括酸中和殘渣裝置和脫水鋁污泥裝置，酸中和殘渣裝置設(shè)置在脫水鋁污泥裝置的上方，且酸中和殘渣裝置的底部高于脫水鋁污泥裝置的頂部，該酸中和殘渣裝置的底部和該脫水鋁污泥裝置的底部通過管道連通，該管道上靠近脫水鋁污泥裝置的位置處設(shè)置有閥門;該系統(tǒng)還包括儲水池，儲水池與所述的酸中和殘渣裝置上端連通的管道上設(shè)置有第一水泵、儲水池與脫水鋁污泥裝置上端連通的管道上設(shè)置有第二水泵。本發(fā)明利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥作為反應(yīng)介質(zhì)，通過構(gòu)造兩級濾池，實施含氮廢水的交替運行，實現(xiàn)了氨氮和總氮的高效去除。
權(quán)利要求書
1.一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)，包括酸中和殘渣裝置(5)和 脫水鋁污泥裝置(9)，其特征在于，所述的酸中和殘渣裝置(5)設(shè)置在所述的脫水鋁污泥裝 置(9)的上方，且所述的酸中和殘渣裝置(5)的底部高于所述的脫水鋁污泥裝置(9)的頂 部，該酸中和殘渣裝置(5)的底部和該脫水鋁污泥裝置(9)的底部通過管道連通，該管道 上靠近所述的脫水鋁污泥裝置(9)的位置處設(shè)置有閥門(7);
該系統(tǒng)還包括儲水池(1)，所述的儲水池(1)與所述的酸中和殘渣裝置(5)上端連通 的管道上設(shè)置有第一水泵(2)、所述的儲水池(1)與所述的脫水鋁污泥裝置(9)上端連通 的管道上設(shè)置有第二水泵(6);
所述的酸中和殘渣裝置(5)中的反應(yīng)濾料包括酸中和殘渣(3)，所述的脫水鋁污泥裝置 (9)中的反應(yīng)濾料包括脫水鋁污泥(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)，其特 征在于，所述的酸中和殘渣裝置(5)和所述的脫水鋁污泥裝置(9)的有效反應(yīng)容積相等， 且所述的酸中和殘渣裝置(5)的底部高于所述的脫水鋁污泥裝置(9)的頂部3～5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)，其特 征在于，所述的酸中和殘渣裝置(5)中的反應(yīng)濾料上層為酸中和殘渣(3)，下層為鵝卵石(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)， 其特征在于，所述的脫水鋁污泥裝置(9)中的反應(yīng)濾料上層為脫水鋁污泥(8)，下層為鵝卵 石(4)。
5.一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的方法，其步驟為：
(1)搭建權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，關(guān)閉閥門(7)，所述儲水池(1)中含氮廢水通過第 一水泵(2)進(jìn)入該酸中和殘渣裝置(5)，當(dāng)水量達(dá)到酸中和殘渣裝置(5)的有效反應(yīng)容積 70%后，關(guān)閉第一水泵(2)，水力停留時間為10～20h;
(2)污水在酸中和殘渣裝置(5)停留后，開啟閥門(7)，酸中和殘渣裝置(5)中污水 進(jìn)入所述的脫水鋁污泥裝置(9)，同時儲水池(1)中含氮廢水通過第二水泵(6)向所述脫 水鋁污泥裝置(9)布水;當(dāng)通過儲水池(1)進(jìn)入脫水鋁污泥裝置(9)的水量達(dá)到該脫水鋁 污泥裝置(9)的有效反應(yīng)容積30%后，關(guān)閉第二水泵(6)，水力停留時間為8～24h，最后， 開啟所述的脫水鋁污泥裝置(9)底部的出水口(10)排凈所述脫水鋁污泥裝置(9)中的污 水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的方法，其特 征在于，通過所述儲水池(1)布入所述酸中和殘渣裝置(5)和脫水鋁污泥裝置(9)的含氮 污水水力負(fù)荷相同，水力負(fù)荷范圍為0.4～1.0m3m-2d-1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的方法，其特 征在于，在所述的步驟(1)之前，對反應(yīng)介質(zhì)酸中和殘渣(3)和脫水鋁污泥(8)進(jìn)行預(yù)處 理，預(yù)處理方式為：將兩種濾料分別在110℃下烘干，研磨，再篩網(wǎng)過篩選取粒徑小于63μm 的酸中和殘渣(3)和粒徑小于0.25mm的脫水鋁污泥(8)作為反應(yīng)濾料。
說明書
一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于含氮廢水處理領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種綜合利用酸中和殘渣及脫水鋁污 泥作為濾料處理含氮廢水的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)
近年來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平逐步提高。但與此同時，人類的生產(chǎn) 和生活也給賴以生存的環(huán)境帶來了一定的負(fù)面影響，氮素污染問題就是其中的一個重點。氮 素是污水中的眾多污染物中關(guān)注度最高、轉(zhuǎn)化最復(fù)雜的成分之一。水體作為一個重要氮匯， 正因為氮素(氨氮和總氮為主)不斷輸入而飽和超載，其中畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活污水是很多 流域污染的主要來源，污水中的氮導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)多樣性的急劇下降和頻現(xiàn)的河湖富營養(yǎng) 化，因此急需構(gòu)建適合畜禽養(yǎng)殖規(guī)模和農(nóng)村分散式污水特點的含氮廢水處理系統(tǒng)。如何高效 去除其中的氨氮和總氮成為科研工作者面臨的一項重要課題。
針對農(nóng)村生活污水和畜禽養(yǎng)殖廢水的水質(zhì)特點，目前采用的處理工藝主要有生態(tài)化處理 和生物反應(yīng)器模式。生態(tài)化處理模式主要包括人工濕地系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)、穩(wěn)定塘系統(tǒng)和 藻類塘系統(tǒng)，此種類型技術(shù)建設(shè)費用、運行成本低廉，但需要占用較大的土地資源;生物反 應(yīng)器處理模式主要包括厭氧生物濾池、生物接觸氧化池、凈化槽技術(shù)和厭氧好氧組合工藝， 此類型技術(shù)占地少，工藝運行可控，但工藝復(fù)雜、建設(shè)和運行費用較高。因此急需研制同時 具有占地面積小、工藝簡單和運行成本低特點的去除氨氮和總氮工藝。
水處理中濾料是生化反應(yīng)技術(shù)的核心，其性能的好壞直接影響污水處理過程的效率、能 耗、可靠性和穩(wěn)定性，已有的報道利用土壤、礦物垃圾、陶粒、沸石等作為填料處理農(nóng)村或 畜禽養(yǎng)殖廢水。這些材料成本低、易獲得，對污水中的磷和有機物有較高的去除率，但是脫 氮效果不理想。脫水鋁污泥是一種新興的人工濕地填料，通過存在于其上的硝化和反硝化菌 對污水脫氮發(fā)揮作用，對畜禽養(yǎng)殖廢水脫氮效率高達(dá)80%。但是此種單一濾料濾池在運行過 程中使用曝氣機提高了運行成本，不利于節(jié)能減耗。此外，酸中和殘渣脫氮的研究只限于地 表水，氮素以反硝化形式和吸附到濾料中天然有機物上而去除，鮮有利用其處理含氮污水的 報道。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的技術(shù)問題
針對各種現(xiàn)有的含氮廢水處理技術(shù)不能兼具成本低廉、工藝簡單的技術(shù)優(yōu)勢的問題，本 發(fā)明提供了一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)及方法，它充分發(fā)揮酸中 和殘渣和脫水鋁污泥協(xié)同作用機制，實現(xiàn)了氨氮和總氮的高效去除。
2.技術(shù)方案
本發(fā)明的原理：采用酸中和殘渣和和脫水鋁污泥作為復(fù)合濾池濾料，利用基質(zhì)固體表面 的吸附和離子交換，以及濾料中的脫氮功能菌去除污水中的氨氮和總氮，同時通過在兩級濾 池之間增加二次布水和適當(dāng)延長停留時間的方式改變工藝條件�？傮w上，此系統(tǒng)結(jié)合兩種濾 料的結(jié)構(gòu)和功能特點，配以適當(dāng)?shù)倪\行條件達(dá)到對含氮污水的高效去除。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的系統(tǒng)，包括酸中和殘渣裝置和脫水鋁 污泥裝置，所述的酸中和殘渣裝置設(shè)置在所述的脫水鋁污泥裝置的上方，且所述的酸中和殘 渣裝置的底部高于所述的脫水鋁污泥裝置的頂部，該酸中和殘渣裝置的底部和該脫水鋁污泥 裝置的底部通過管道連通，該管道上靠近所述的脫水鋁污泥裝置的位置處設(shè)置有閥門;
該系統(tǒng)還包括儲水池，所述的儲水池與所述的酸中和殘渣裝置上端連通的管道上設(shè)置有 第一水泵、所述的儲水池與脫水鋁污泥裝置上端連通的管道上設(shè)置有第二水泵;
所述的酸中和殘渣裝置中的反應(yīng)濾料包括酸中和殘渣，所述的脫水鋁污泥裝置中的反應(yīng) 濾料包括脫水鋁污泥。
優(yōu)選地，所述的酸中和殘渣裝置和所述的脫水鋁污泥裝置的有效反應(yīng)容積相等，且所述 的酸中和殘渣裝置的底部高于所述的脫水鋁污泥裝置的頂部3～5cm。
優(yōu)選地，所述的酸中和殘渣裝置中的反應(yīng)濾料上層為酸中和殘渣，下層為鵝卵石。
優(yōu)選地，所述的脫水鋁污泥裝置中的反應(yīng)濾料上層為脫水鋁污泥，下層為鵝卵石。
一種利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥處理含氮廢水的方法，其步驟為：
(1)搭建上述的系統(tǒng)，關(guān)閉閥門，所述儲水池中含氮廢水通過第一水泵進(jìn)入該酸中和殘 渣裝置，當(dāng)水量達(dá)到酸中和殘渣裝置的有效反應(yīng)容積70%后，關(guān)閉第一水泵，水力停留時間 為10～20h;
(2)污水在酸中和殘渣裝置停留后，開啟閥門，酸中和殘渣裝置中污水進(jìn)入所述的脫水 鋁污泥裝置，同時儲水池中含氮廢水通過第二水泵向所述脫水鋁污泥裝置布水;當(dāng)通過儲水 池進(jìn)入脫水鋁污泥裝置的水量達(dá)到該脫水鋁污泥裝置有效反應(yīng)容積30%后，關(guān)閉第二水泵， 水力停留時間為8～24h，最后，開啟所述的脫水鋁污泥裝置底部的出水口排凈所述脫水鋁污 泥裝置中的污水。
優(yōu)選地，通過所述儲水池布入所述酸中和殘渣裝置和脫水鋁污泥裝置的含氮污水水力負(fù) 荷相同，水力負(fù)荷范圍為0.4～1.0m3m-2d-1。
優(yōu)選地，在所述的步驟(1)之前，對反應(yīng)介質(zhì)酸中和殘渣和脫水鋁污泥進(jìn)行預(yù)處理，預(yù) 處理方式為：將兩種濾料分別在110℃下烘干，研磨，再篩網(wǎng)過篩選取粒徑小于63μm的酸中 和殘渣和粒徑小于0.25mm的脫水鋁污泥作為反應(yīng)濾料。
3.有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
(1)本發(fā)明提出的含氮廢水處理系統(tǒng)和方法，利用酸中和殘渣和脫水鋁污泥作為反應(yīng)介 質(zhì)，利用兩種工業(yè)固體廢棄物的特點，發(fā)揮其協(xié)同作用對含氮廢水進(jìn)行處理，通過構(gòu)造兩級 濾池，實施含氮廢水的交替運行，在低能耗、低建設(shè)運行成本的前提下，實現(xiàn)了氨氮和總氮 的高效去除，屬于含氮廢水生物反應(yīng)器組合新技術(shù);
(2)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法再生利用酸中和殘渣及脫水鋁污泥，這兩種填料便于掛膜和脫 氮菌發(fā)揮活性，同時酸中和殘渣裝置及脫水鋁污泥裝置的兩級構(gòu)造利于硝化;此外，分流量 二次布水補充了進(jìn)水中的碳源，裝置之間上流式布水方式增加了污水與填料之間的接觸面積， 上述措施保證了足夠的碳源進(jìn)行反硝化，使得含氮廢水得到更加充分的處理;
(3)本發(fā)明所選材料成本低廉、效果顯著，尤其適合含氮畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活污水處理， 具有較大的市場前景和推廣應(yīng)用價值。
