公布日：2023.12.01
申請日：2023.10.31
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種含硫廢水的處理裝置及含硫廢水的處理方法，包括：初級消解池、次級消解池、深度消解池和上升流沉淀池；其中：待處理廢水在次級消解池中能夠將硫化物含量與硝態(tài)氮含量的比值調節(jié)至最適宜進行同步硝化-短程硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化反應或同步硝化-硫自養(yǎng)反硝化反應的狀態(tài)，并在初級消解池中完成上述生化反應，深度消解池能夠繼續(xù)除去殘余污染物并吸附上述生化反應過程中所產生的硫單質顆粒。本發(fā)明提供的處理裝置及處理方法可同時實現(xiàn)硫化物、氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的充分脫除，且高度集成，占地面積較小，運行能耗較低。
權利要求書
1.一種含硫廢水的處理裝置，其特征在于，所述處理裝置包括：初級消解池（1）、次級消解池（2）、深度消解池（3）和上升流沉淀池（4），其中：所述深度消解池（3）和所述上升流沉淀池（4）位于所述初級消解池（1）內部，且所述上升流沉淀池（4）位于所述深度消解池（3）上方，并與所述深度消解池（3）通過三相分離器（5）連通，所述初級消解池（1）與所述深度消解池（3）連通，所述上升流沉淀池（4）設置溢流口通向所述初級消解池（1）外部；所述上升流沉淀池（4）的頂面密封且頂面直徑大于底面直徑，所述深度消解池（3）的內部填充好氧顆粒污泥，所述深度消解池（3）的底部連通排泥管（301），所述排泥管（301）上設置排泥閥（3011）和潛污泵（3012）；所述次級消解池（2）設置于所述初級消解池（1）上游，并與所述初級消解池（1）通過三級進水通道（205）連通；所述初級消解池（1）內部設置初級MABR（101），所述初級MABR（101）設置于所述初級消解池（1）內壁與所述深度消解池（3）外壁和所述上升流沉淀池（4）外壁形成的空腔內，所述次級消解池（2）內部設置次級MABR（201）；所述處理裝置還包括有機碳源加藥箱（6），所述有機碳源加藥箱（6）通過有機碳源加藥管（601）與所述次級消解池（2）連通，所述有機碳源加藥管（601）上設置有機碳源加藥閥（6011）和有機碳源加藥泵（6012）；所述深度消解池（3）和所述上升流沉淀池（4）的外壁設置蓄能管（7），所述蓄能管（7）的進水口設置于所述上升流沉淀池（4）外側壁與所述初級消解池（1）內側壁形成的空腔內，且所述進水口的水平高度高于所述上升流沉淀池（4）的溢流口的水平高度，所述蓄能管（7）的出水口連通所述深度消解池（3）的底部。
2.根據(jù)權利要求1所述的含硫廢水的處理裝置，其特征在于，所述初級MABR（101）包括頂板和底板，所述初級MABR（101）的底板固定于所述初級消解池（1）的底部，所述初級MABR（101）的頂板固定于所述初級消解池（1）的頂部和/或所述深度消解池（3）的外側壁，所述初級MABR（101）的內層接種硝化細菌，所述初級MABR（101）的外層接種硫自養(yǎng)反硝化細菌和厭氧氨氧化細菌；所述次級MABR（201）包括頂板和底板，所述次級MABR（201）的底板固定于所述次級消解池（2）的底部，所述次級MABR（201）的頂板固定于所述次級消解池（2）的頂部，所述次級MABR（201）的內層接種硝化細菌，所述次級MABR（201）的外層接種硫酸鹽還原菌和反硝化細菌。
3.根據(jù)權利要求2所述的含硫廢水的處理裝置，其特征在于，所述處理裝置還包括初級MABR曝氣裝置（102）、初級內腔曝氣裝置（302）、次級MABR曝氣裝置（202）和次級內腔曝氣裝置（203）；所述初級MABR曝氣裝置（102）連接所述初級MABR（101）的底板，所述初級內腔曝氣裝置（302）的布氣管道設置于所述深度消解池（3）的底部；所述次級MABR曝氣裝置（202）連接所述次級MABR（201）的底板，所述次級內腔曝氣裝置（203）的布氣管道設置于所述次級消解池（2）的底部。
4.根據(jù)權利要求1所述的含硫廢水的處理裝置，其特征在于，所述處理裝置還包括與所述初級消解池（1）連接的初級進水通道（103），所述初級進水通道（103）的出水口位于所述初級消解池（1）的底部；所述處理裝置還包括與所述次級消解池（2）連接的次級進水通道（204），所述次級進水通道（204）的進水口與所述初級進水通道（103）連通，出水口位于所述次級消解池（2）的底部，所述三級進水通道（205）的進水口位于所述次級消解池（2）的頂部，出水口與所述初級進水通道（103）連通，所述次級進水通道（204）與所述初級進水通道（103）的連通口位于所述三級進水通道（205）與所述初級進水通道（103）連通口的上游；所述初級進水通道（103）上設置初級控制閥（1031），所述初級控制閥（1031）位于所述次級進水通道（204）的進水口和所述三級進水通道（205）的出水口之間，所述次級進水通道（204）上設置次級控制閥（2041），所述三級進水通道（205）上設置三級控制閥（2051）；所述處理裝置還包括連接所述次級消解池（2）和所述三級進水通道（205）的四級進水通道（206），所述四級進水通道（206）與所述三級進水通道（205）的連通口位于所述三級進水通道（205）進水口和所述三級控制閥（2051）之間，所述四級進水通道（206）上設置四級控制閥（2061）。
5.根據(jù)權利要求4所述的含硫廢水的處理裝置，其特征在于，所述初級進水通道上設置初級總氮檢測計（104）、初級COD檢測計（105）、初級硫化物檢測計（106）和初級硫酸鹽檢測計（107），所述初級總氮檢測計（104）、所述初級COD檢測計（105）、所述初級硫化物檢測計（106）和所述初級硫酸鹽檢測計（107）位于所述初級進水通道（103）的進水口和所述次級進水通道（204）的進水口之間；所述三級進水通道（205）上設置次級總氮檢測計（207）和次級硫化物檢測計（208），所述次級總氮檢測計（207）和所述次級硫化物檢測計（208）位于所述三級進水通道（205）的進水口處。
6.一種含硫廢水的處理方法，其特征在于，所述處理方法利用權利要求1-5中的任一項所述的含硫廢水的處理裝置進行，所述處理裝置利用PLC系統(tǒng)進行控制，所述PLC系統(tǒng)按照如下公式運行：
其中：S1為初始進水的含硫廢水的硫離子濃度,mg/L；N1為初始進水的含硫廢水的總氮濃度,mg/L；C為初始進水的含硫廢水的COD數(shù)值,mg/L；S2為次級消解池出水口處的硫離子濃度,mg/L；N2為次級消解池出水口處的總氮濃度,mg/L。
7.根據(jù)權利要求6所述的處理方法，其特征在于，當PLC系統(tǒng)下達運行一級程序的指令時，初級控制閥開啟，次級控制閥和三級控制閥關閉，次級MABR曝氣裝置和次級內腔曝氣裝置關閉；當PLC系統(tǒng)下達運行二級程序的指令時，初級控制閥和四級控制閥關閉，次級控制閥和三級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置和次級內腔曝氣裝置開啟；當PLC系統(tǒng)下達運行三級程序的指令時，初級控制閥和四級控制閥關閉，次級控制閥和三級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉；當PLC系統(tǒng)下達運行四級程序的指令時，初級控制閥和三級控制閥關閉，次級控制閥和四級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，所述次級內腔曝氣裝置的曝氣速率以預設斜率下降；當PLC系統(tǒng)下達運行五級程序的指令時，初級控制閥和三級控制閥關閉，次級控制閥和四級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，所述次級內腔曝氣裝置的曝氣速率以預設斜率提升；當PLC系統(tǒng)下達運行六級程序的指令時，初級控制閥和四級控制閥關閉，次級控制閥和三級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，有機碳源加藥箱以預設加藥量投加有機碳源；當PLC系統(tǒng)下達運行七級程序的指令時，初級控制閥和三級控制閥關閉，次級控制閥和四級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，所述次級內腔曝氣裝置的曝氣速率以預設斜率提升，有機碳源加藥箱以預設加藥量投加有機碳源；在所述處理方法中，初級MABR曝氣裝置和初級內腔曝氣裝置持續(xù)運行，待處理廢水直接進入所述初級消解池或經(jīng)所述次級消解池處理后進入所述初級消解池，隨后在重力自流的作用下先后流經(jīng)所述初級消解池、蓄能管、所述深度消解池、所述三相分離器和所述上升流沉淀池。
8.根據(jù)權利要求7所述的處理方法，其特征在于，所述有機碳源加藥箱的預設加藥量的COD當量不低于4×N1-Cmg/L且不高于4×N1-C+2×SPmg/L，SP為初始進水的硫酸根離子濃度,mg/L。
9.根據(jù)權利要求7所述的處理方法，其特征在于，所述深度消解池中含有的好氧顆粒污泥經(jīng)所述三相分離器攔截后，以預設周期沉降并通過所述排泥管排出所述深度消解池，所述預設周期為40天~50天，所述好氧顆粒污泥表面附著的硫單質顆粒進行分離回收。
發(fā)明內容
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種含硫廢水的處理裝置及含硫廢水的處理方法。
第一方面，本發(fā)明提供了一種含硫廢水的處理裝置，所述處理裝置包括：初級消解池、次級消解池、深度消解池和上升流沉淀池，其中：
所述深度消解池和所述上升流沉淀池位于所述初級消解池內部，且所述上升流沉淀池位于所述深度消解池上方，并與所述深度消解池通過三相分離器連通，所述初級消解池與所述深度消解池連通，所述上升流沉淀池設置溢流口通向所述初級消解池外部；
所述上升流沉淀池的頂面密封且頂面直徑大于底面直徑，所述深度消解池的內部填充好氧顆粒污泥，所述深度消解池的底部連通排泥管，所述排泥管上設置潛污泵和排泥閥；
所述次級消解池設置于所述初級消解池上游，并與所述初級消解池通過三級進水通道連通；
所述初級消解池內部設置初級MABR，所述初級MABR設置于所述初級消解池內壁與所述深度消解池外壁和所述上升流沉淀池外壁形成的空腔內，所述次級消解池內部設置次級MABR。
在本發(fā)明中，待處理的含硫廢水能夠進入次級消解池，并在次級消解池進行調節(jié)，使其中含有的硫化物和硝態(tài)氮含量的比值調節(jié)至最適宜進行同步硝化-短程硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化反應或同步硝化-硫自養(yǎng)反硝化反應的狀態(tài)，而后在初級消解池進行同步硝化-短程硫自養(yǎng)反硝化-厭氧氨氧化反應或同步硝化-硫自養(yǎng)反硝化反應，隨后反應液流入深度消解池，在深度消解池中能夠繼續(xù)除去殘余的污染物并能夠吸附在初級消解池中產生的硫單質顆粒。
因此，本發(fā)明提供的含硫廢水的處理裝置能夠同時實現(xiàn)硫化物、氨氮以及亞硝態(tài)氮的充分脫除，不僅如此，還能夠在不產生任何副產物的前提下實現(xiàn)部分硫酸鹽的去除，也能夠在較低的COD值的前提下正常運行，且占地面積小，能耗藥耗低。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述處理裝置還包括有機碳源加藥箱，所述有機碳源加藥箱通過有機碳源加藥管與所述次級消解池連通，所述有機碳源加藥管上設置有機碳源加藥泵和有機碳源加藥閥。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述深度消解池和所述上升流沉淀池的外壁設置蓄能管，所述蓄能管的進水口設置于所述上升流沉淀池外側壁與所述初級消解池內側壁形成的空腔內，且所述進水口的水平高度高于所述上升流沉淀池的溢流口的水平高度，所述蓄能管的出水口連通所述深度消解池的底部。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述初級MABR包括頂板和底板，所述初級MABR的底板固定于所述初級消解池的底部，所述初級MABR的頂板固定于所述初級消解池的頂部和/或所述深度消解池的外側壁，所述初級MABR的內層接種硝化細菌，所述初級MABR的外層接種硫自養(yǎng)反硝化細菌和厭氧氨氧化細菌。
所述次級MABR包括頂板和底板，所述次級MABR的底板固定于所述次級消解池的底部，所述次級MABR的頂板固定于所述次級消解池的頂部，所述次級MABR的內層接種硝化細菌，所述次級MABR的外層接種硫酸鹽還原菌和反硝化細菌。
本發(fā)明提供的含硫廢水的處理裝置巧妙地利用了硫酸鹽還原菌，不僅能夠達到去除部分硫酸鹽的目的，同時還能夠為硫自養(yǎng)反硝化細菌補充反應底物。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述處理裝置還包括初級MABR曝氣裝置、初級內腔曝氣裝置、次級MABR曝氣裝置和次級內腔曝氣裝置。
所述初級MABR曝氣裝置連接所述初級MABR的底板，所述初級內腔曝氣裝置的布氣管道設置于所述深度消解池的底部。
所述次級MABR曝氣裝置連接所述次級MABR的底板，所述次級內腔曝氣裝置的布氣管道設置于所述次級消解池的底部。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述處理裝置還包括與所述初級消解池連接的初級進水通道，所述初級進水通道的出水口位于所述初級消解池的底部。
所述處理裝置還包括與所述次級消解池連接的次級進水通道和三級進水通道，所述次級進水通道的進水口與所述初級進水通道連通，出水口位于所述次級消解池的底部，所述三級進水通道的進水口位于所述次級消解池的頂部，出水口與所述初級進水通道連通，所述次級進水通道與所述初級進水通道的連通口位于所述三級進水通道與所述初級進水通道連通口的上游。
所述初級進水通道上設置初級控制閥，所述初級控制閥位于所述次級進水通道的進水口和所述三級進水通道的出水口之間，所述次級進水通道上設置次級控制閥，所述次級控制閥緊鄰所述次級進水通道的進水口，所述三級進水通道上設置三級控制閥，所述三級控制閥緊鄰所述三級進水通道的出水口。
在本發(fā)明中，所述控制閥的作用是通過開關控制是否需要走水。
所述處理裝置還包括連接所述次級消解池和所述三級進水通道的四級進水通道，所述四級進水通道與所述三級進水通道的連通口位于所述三級進水通道進水口和所述三級控制閥之間，所述四級進水通道上設置四級控制閥，所述四級控制閥緊鄰所述四級進水通道的出水口。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述初級進水通道上設置初級總氮檢測計、初級COD檢測計、初級硫化物檢測計和初級硫酸鹽檢測計，所述初級總氮檢測計、所述初級COD檢測計、所述初級硫化物檢測計和所述初級硫酸鹽檢測計位于所述初級進水通道的進水口和所述次級進水通道的進水口之間。
在本發(fā)明中，所述初級總氮檢測計、初級COD檢測計、初級硫化物檢測計和初級硫酸鹽檢測計用于監(jiān)測初始進水的總氮濃度（mg/L）、COD值（mg/L）、硫離子濃度（mg/L）和硫酸根離子濃度（mg/L）。
所述三級進水通道上設置次級總氮檢測計和次級硫化物檢測計，所述次級總氮檢測計和所述次級硫化物檢測計位于所述三級進水通道的進水口處。
在本發(fā)明中，所述次級總氮檢測計和次級硫化物檢測計用于檢測次級消解池出水口處的總氮濃度（mg/L）和硫離子濃度（mg/L）。
第二方面，本發(fā)明提供了一種含硫廢水的處理方法，所述處理方法利用第一方面所述的含硫廢水的處理裝置進行，所述處理裝置利用PLC系統(tǒng)進行控制，所述PLC系統(tǒng)按照如下公式運行：
其中：
S1為初始進水的含硫廢水的硫離子濃度,mg/L；
N1為初始進水的含硫廢水的總氮濃度,mg/L；
C為初始進水的含硫廢水的COD數(shù)值,mg/L；
S2為次級消解池出水口處的硫離子濃度,mg/L；
N2為次級消解池出水口處的總氮濃度,mg/L。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，當PLC系統(tǒng)下達運行一級程序的指令時，初級控制閥開啟，次級控制閥和三級控制閥關閉，次級MABR曝氣裝置和次級內腔曝氣裝置關閉；
當PLC系統(tǒng)下達運行二級程序的指令時，初級控制閥和四級控制閥關閉，次級控制閥和三級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置和次級內腔曝氣裝置開啟；
當PLC系統(tǒng)下達運行三級程序的指令時，初級控制閥和四級控制閥關閉，次級控制閥和三級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉；
當PLC系統(tǒng)下達運行四級程序的指令時，初級控制閥和三級控制閥關閉，次級控制閥和四級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，所述次級內腔曝氣裝置的曝氣速率以預設斜率下降；
當PLC系統(tǒng)下達運行五級程序的指令時，初級控制閥和三級控制閥關閉，次級控制閥和四級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，所述次級內腔曝氣裝置的曝氣速率以預設斜率提升；
當PLC系統(tǒng)下達運行六級程序的指令時，初級控制閥和四級控制閥關閉，次級控制閥和三級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，有機碳源加藥箱以預設加藥量投加有機碳源；
當PLC系統(tǒng)下達運行七級程序的指令時，初級控制閥和三級控制閥關閉，次級控制閥和四級控制閥開啟，次級MABR曝氣裝置開啟，次級內腔曝氣裝置關閉，所述次級內腔曝氣裝置的曝氣速率以預設斜率提升，有機碳源加藥箱以預設加藥量投加有機碳源；
在所述處理方法中，初級MABR曝氣裝置和初級內腔曝氣裝置持續(xù)運行，待處理廢水直接進入所述初級消解池或經(jīng)所述次級消解池處理后進入所述初級消解池，隨后在重力自流的作用下先后流經(jīng)所述初級消解池、蓄能管、所述深度消解池、所述三相分離器和所述上升流沉淀池。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述有機碳源加藥箱的預設加藥量的COD當量不低于(4×N1-C)mg/L且不高于(4×N1-C+2×SP)mg/L，SP為初始進水的硫酸根離子濃度,mg/L。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述深度消解池中含有的好氧顆粒污泥經(jīng)所述三相分離器攔截后，以預設周期沉降并通過所述排泥管排出所述深度消解池，所述預設周期為40天~50天，所述好氧顆粒污泥表面附著的硫單質顆粒進行分離回收。
在本發(fā)明提供的所述處理方法中，所述處理方法利用PLC系統(tǒng)控制，包括如下步驟：
S1，初級硫化物檢測計以固定頻率記錄進水硫離子濃度S1（mg/L），初級總氮檢測計以固定頻率記錄進水總氮濃度N1（mg/L），初級COD檢測計以固定頻率記錄進水COD數(shù)值C（mg/L），初級硫酸鹽檢測計以固定頻率記錄進水硫酸根離子濃度SP（mg/L），次級硫化物檢測計以固定頻率記錄次級消解池中的硫離子濃度S2（mg/L），次級總氮檢測計以固定頻率記錄次級消解池中的總氮濃度N2（mg/L），并向PLC系統(tǒng)發(fā)送反饋信號；
S2，PLC系統(tǒng)接收信號后，按照如下公式分別運行一級程序、二級程序、三級程序、四級程序、五級程序、六級程序和七級程序：
S3，初級MABR曝氣裝置和初級內腔曝氣裝置持續(xù)運行，待處理水直接進入初級消解池或經(jīng)次級消解池處理后進入初級消解池，隨后在重力自流的作用下先后流經(jīng)初級消解池、蓄能管、深度消解池、三相分離器和上升流沉淀池。
本發(fā)明實施例提供的技術方案與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：
（1）本發(fā)明提供的處理裝置不僅能夠除去污水中含有的總氮，還能夠針對含硫廢水進行處理，可以將含硫廢水中的硫化物充分脫除，實現(xiàn)了硫化物、總氮（氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮）的綜合去除。
（2）本發(fā)明提供的含硫廢水的處理裝置不僅能夠將含硫的污廢水中的部分硫酸鹽去除，還能夠將這部分硫酸鹽轉化成硫化物副產物進行應用。
（3）本發(fā)明提供的含硫廢水的處理裝置在待處理廢水COD含量較低的情況下也可正常運行，無需補充有機碳源或僅在特定情況下精確補充少量有機碳源，待處理廢水無需攜帶活性污泥進行回流，能夠實現(xiàn)連續(xù)出水，并且避免了活性污泥的浪費，顯著地節(jié)約了能耗和藥耗；
（4）本發(fā)明提供的處理裝置高度集成，能夠顯著節(jié)約占地面積。
（發(fā)明人：劉牡;段夢緣;黎澤華;孫凱;朱希坤;蘇英強;韓慧銘;張立言;劉亞順）
