一种中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器及其工艺的制作方法

1.本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器及其工艺。


背景技术：

2.厌氧氨氧化技术日益成熟，且被广泛应用于工业废水、垃圾渗滤液、沼液等高含氮废水生物处理过程中。而将厌氧氨氧化技术引入市政污水工艺应用，不仅可通过耦合碳浓缩预处理实现污水能量回收最大化，而且可显著减少外加碳源量，从而有效降低污水的脱氮运行成本。由于中低浓度氨氮废水与工业废水、垃圾渗滤液、沼液等高含氮废水在水质、水温、水量等方面的差异，厌氧氨氧化工艺在污水处理工艺应用上面临很多技术瓶颈。
3.基于上述，提出厌氧氨氧的以下使用情景：
4.当氨氮浓度在250mg/l~50mg/l，c/n比在2~6的废水中，由于氨氮浓度不高，且c/n比也偏低，采用常规的硝化反硝化工艺，往往碳源严重不足，若要求处理后tn达标，则要额外投加大量的碳源，且曝气量也大幅增加，往往会产生大量的污泥，使得处理成本大幅增加。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器及其工艺，能够在不需要额外添加碳源的情况下，使处理工艺低碳，且曝气量也大幅下降，从而节省能源，另外污泥量也减少，使出水的tn达标，从而达到低碳节能的处理目标。
6.本发明采取的技术方案具体如下：
7.一种中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化工艺，包括以下步骤：
8.步骤一：中低浓度氨氮废水首先全部进入水解酸化厌氧池，废水在水解酸化厌氧池中的停留时间为8小时~12小时，使废水中的cod值降低至60％~40％；
9.步骤二：污水经水解酸化厌氧池水解酸化，脱除部分cod后，取水解酸化厌氧池中50%~65%的污水，调节ph值，使ph大于9.0，再进入沸石曝气生物滤池，污水在沸石曝气生物滤池中的停留时间为0.5小时~2小时，曝气的气水比为1：1~3：1，直至将污水中的60%的氨氮-90%的氨氮转化为亚硝根；
10.步骤三：取步骤二中沸石曝气生物滤池中的出水、与步骤一中没有进入沸石曝气生物滤池的另外35%~50%的污水进行混合，进入带有厌氧氨氧化红菌及反硝化菌的一体式厌氧氨氧化反应器，污水在一体式厌氧氨氧化反应器中的停留时间为4小时~12小时。
11.步骤四：一体式厌氧氨氧化反应器内部设有液下搅拌装置，使得一体式厌氧氨氧化反应器内形成的部分反硝化与厌氧氨氧化的污泥悬浮起来，而水解酸化厌氧池，出水中仍有少量挥发性脂肪酸，它与沸石曝气生物滤池出水中存在的少量硝酸根，及厌氧氨氧化反应后转化氨氮形成的硝酸发生短程反硝化，将这些硝酸根转化为亚硝酸根，同时，消耗一些cod值，而混合液中的亚硝酸根与氨氮，在厌氧氨氧化红菌的作用下，将氨氮与亚硝酸根
转化为氮气而脱除。
12.步骤五：经过上述步骤，一体式厌氧氨氧化反应器的出水，还带有少量的厌氧氨氧化的红菌污泥，再经高效沉淀池沉淀分离后，对水质进行检测，达到标准进行外排，未达标、污水与污泥再回流到一体式厌氧氨氧化反应器进行二次处理。
13.一体式厌氧氨氧化反应器，所述一体式厌氧氨氧化反应器包括反应罐体，所述反应罐体的顶部设有气水分离区，所述反应罐体的内部设有三相分离器，所述反应罐体的内部且位于底侧设有布水器。
14.所述三相分离器包括环桶，还包括横向设于环桶中部的集气腔，还包括等距横向设于环桶内的角形板，所述角形板至少为一列排设，当所述角形板设为三列时，呈上中下错位排布。
15.当所述角形板设为三列时，位于下列两侧的位置设为防逸侧角板，所述防逸侧角板的旁侧设有副支板，所述副支板与防逸侧角板侧壁平行，所述副支板其中一端端部与防逸侧角板的侧壁连接形成搭桥，另一端与防逸侧角板的底部齐平。
16.中部所述角形板的内侧壁，向下垂直突出形成挂板。
17.所述液下搅拌装置包括设于反应罐体顶部的工业电机，工业电机的输出端装有搅拌轴，所述搅拌轴端部延伸至反应罐体的内底部，所述搅拌轴上固定有搅拌叶。
18.所述搅拌叶的设置组数与三相分离器的设置组数一致，且搅拌叶设于三相分离器的下方。
19.本发明取得的技术效果为：
20.本发明，防逸侧角板上延伸出去的副支板缩小上升的狭缝，抑制了混合液的上升，实现防止混合液侧边逃逸的作用，而环桶的侧边由副支板与搭桥形成的小气室，也可分离排出污泥，实现辅助气液分离，并且凸出的挂板可破坏气室产生的泡沫，同时也防止浮渣堵塞出气管，且裹挟气泡上升的水雾，与挂板接触时也会产生挂珠，挂板上的挂珠随重力回落，更进一步的使气液分离，提高分离效率。
21.本发明，通过采用厌氧氨氧化工艺步骤以及一体式厌氧氨氧化反应器配合加速反应，达到在不需要额外添加碳源的情况下，使处理工艺低碳，且曝气量也大幅下降，从而节省能源，另外污泥量也减少，使出水的tn达标，从而达到低碳节能的处理目标。
附图说明
22.图1是本发明的厌氧氨氧工艺流程结构示意图；
23.图2是本发明中一体式厌氧氨氧化反应器的处理流程结构示意图；
24.图3是本发明中一体式厌氧氨氧化反应器的整体结构示意图；
25.图4是本发明中一体式厌氧氨氧化反应器的立体半剖结构示意图；
26.图5是本发明中三相分离器的结构示意图；
27.图6是本发明中三相分离器的立体半剖结构示意图；
28.图7是本发明中三相分离器的气流走向结构示意图。
29.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
30.1、水解酸化厌氧池；2、沸石曝气生物滤池；
31.300、一体式厌氧氨氧化反应器；301、反应罐体；302、气水分离区；303、三相分离
器；304、布水器；305、集气腔；306、角形板；307、防逸侧角板；308、副支板；309、搭桥；310、挂板；311、环桶；
32.400、液下搅拌装置；401、工业电机；402、搅拌轴；403、搅拌叶；
33.5、高效沉淀池；6、配水桶；7、水泵一；8、调节槽；9、鼓风机；10、曝气管；11、调配桶；12、水泵二；13、水泵三。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
35.如图1所示，一种中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器及其工艺，包括以下步骤：
36.步骤一：中低浓度氨氮废水首先全部进入水解酸化厌氧池1，废水在水解酸化厌氧池中的停留时间为8小时~12小时，使废水中的cod值降低至60％~40％，其中，废水中的cod值最优降低至50％，此时，废水中具有一定的氨化作用，废水中的氨氮不仅没有减少，反而略有上升；
37.步骤二：污水经水解酸化厌氧池1水解酸化，脱除部分cod后，取水解酸化厌氧池1中50%~65%的污水，调节ph值，使ph大于9.0，再进入沸石曝气生物滤池2，污水在沸石曝气生物滤池2中的停留时间为0.5小时~2小时，曝气的气水比为1：1~3：1，直至将污水中的60%的氨氮-90%的氨氮转化为亚硝根；
38.步骤三：取步骤二中沸石曝气生物滤池2中的出水、与步骤一中没有进入沸石曝气生物滤池2的另外35%~50%的污水进行混合，进入带有厌氧氨氧化红菌及反硝化菌的一体式厌氧氨氧化反应器300，污水在一体式厌氧氨氧化反应器300中的停留时间为4小时~12小时。
39.步骤四：一体式厌氧氨氧化反应器300内部设有液下搅拌装置400，使得一体式厌氧氨氧化反应器300内形成的部分反硝化与厌氧氨氧化的污泥悬浮起来，而水解酸化厌氧池1，出水中仍有少量挥发性脂肪酸，它与沸石曝气生物滤池2出水中存在的少量硝酸根，及厌氧氨氧化反应后转化氨氮形成的硝酸发生短程反硝化，将这些硝酸根转化为亚硝酸根，同时，消耗一些cod值，而混合液中的亚硝酸根与氨氮，在厌氧氨氧化红菌的作用下，将氨氮与亚硝酸根转化为氮气而脱除。
40.步骤五：经过上述步骤，一体式厌氧氨氧化反应器300的出水，还带有少量的厌氧氨氧化的红菌污泥，再经高效沉淀池5沉淀分离后，对水质进行检测，达到标准进行外排，未达标、污水与污泥再回流到一体式厌氧氨氧化反应器300进行二次处理。
41.为确保污水在上述一体式厌氧氨氧化反应器300中反应充分，一体式厌氧氨氧化反应器300还包括以下结构，结合参阅附图2：
42.一体式厌氧氨氧化反应器300还包括配水桶6、调节槽8，配水桶6通过水泵一7将水排至调节槽8内部，调节槽8外设鼓风机9，内设曝气管10，鼓风机9与曝气管10相连接，同时在调节槽8还通过水泵二12从调配桶11内部取液，调配桶11内定量投放厌氧氨氧化红菌及反硝化菌，将带有氧氨氧化红菌及反硝化菌的液体输送至调节槽8内部，同时定时检测调节
槽8内ph值，调节槽8内经过配置的液体再通过水泵三13输送至一体式厌氧氨氧化反应器300。
43.参照附图3和附图4，一体式厌氧氨氧化反应器300包括反应罐体301，反应罐体301的顶部设有气水分离区302，反应罐体301的内部设有三相分离器303，反应罐体301的内部且位于底侧设有布水器304。
44.参照附图3、附图4与附图5，液下搅拌装置400包括设于反应罐体301顶部的工业电机401，工业电机401的输出端装有搅拌轴402，搅拌轴402端部延伸至反应罐体301的内底部，搅拌轴402上固定有搅拌叶403，搅拌叶403的设置组数与三相分离器303的设置组数一致，且搅拌叶403设于三相分离器303的下方。
45.根据上述结构，工业电机401启动带动搅拌轴402转动，且搅拌轴402上的搅拌叶403位于三相分离器303的下方，使一体式厌氧氨氧化反应器300内污泥悬浮，促使反硝化、厌氧氨氧化与污泥更好的混合反应。
46.参照附图5和附图6，三相分离器303包括环桶311，还包括横向设于环桶311中部的集气腔305，还包括等距横向设于环桶311内的角形板306，角形板306至少为一列排设，当角形板306设为三列时，呈上中下错位排布。
47.其中，当气、液、固混合液上升到三相分离器303内时，气泡碰到分离器下部的角形板306，折向角形板306内顶部的气室，而被有效地分离排出，与气泡分离后的污泥在重力作用下一部分落回反应区，另一部分随流体沿角形板306之间的狭道上升，进入沉淀区，澄清后的液体通过溢流堰排出，而污泥在沉淀区絮凝、沉降再浓缩，然后随重力沿角形板306的斜壁下滑，通过污泥回流口返回反应区，在此过程中，由于沉淀区内液体无气泡，故污泥回流口以上的水柱密度大于反应器内液体密度，使浓缩后的污泥能够返回反应区，达到固液分离的效果。
48.基于上述，做出提出以下技术优化：
49.参照附图6和附图7，当角形板306设为三列时，位于下列两侧的位置设为防逸侧角板307，防逸侧角板307的旁侧设有副支板308，副支板308与防逸侧角板307侧壁平行，副支板308其中一端端部与防逸侧角板307的侧壁连接形成搭桥309，另一端与防逸侧角板307的底部齐平。
50.进一步的，在环桶311的内两侧设置防逸侧角板307，防逸侧角板307上延伸出去的副支板308缩小上升的狭缝，抑制了混合液的上升，实现防止混合液侧边逃逸的作用，且环桶311侧面光滑，爬升速率较快，而环桶311的侧边由副支板308与搭桥309形成的小气室，也可分离排出污泥，实现辅助气液分离，其中，副支板308的斜侧壁在污泥回流时当做延板承接住，也降低污泥回流与水力上升的矛盾。
51.参照附图6和附图7，中部角形板306的内侧壁，向下垂直突出形成挂板310，进一步的，凸出的挂板310可破坏气室产生的泡沫，同时也防止浮渣堵塞出气管，且裹挟气泡上升的水雾，与挂板310接触时也会产生挂珠，挂板310上的挂珠随重力回落，更进一步的使气液分离，提高分离效率。
52.结构上述，通过角形板306，实现提高分离效率，加速污水处理厌氧氨氧化工艺进程，有效解决背景技术中所提出的在氨氮浓度不高、c/n比偏低，造成的碳源不足而引起的成本大幅增加的系列问题，通过采用厌氧氨氧化工艺以及一体式厌氧氨氧化反应器300配
合加速反应，达到在不需要额外添加碳源的情况下，使处理工艺低碳，且曝气量也大幅下降，从而节省能源，另外污泥量也减少，使出水的tn达标，从而达到低碳节能的处理目标。
53.本发明的工作原理为：通过采用厌氧氨氧化工艺步骤以及一体式厌氧氨氧化反应器300配合加速反应，达到在不需要额外添加碳源的情况下，使处理工艺低碳，且曝气量也大幅下降，从而节省能源，另外污泥量也减少，使出水的tn达标，从而达到低碳节能的处理目标。
54.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

技术特征：
1.一种中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：中低浓度氨氮废水首先全部进入水解酸化厌氧池（1）；步骤二：污水经水解酸化厌氧池（1）水解酸化，脱除部分cod后，取水解酸化厌氧池（1）中50%~65%的污水，调节ph值，使ph大于9.0，再进入沸石曝气生物滤池（2）；步骤三：取步骤二中沸石曝气生物滤池（2）中的出水、与步骤一中没有进入沸石曝气生物滤池（2）的另外35%~50%的污水进行混合，进入带有厌氧氨氧化红菌及反硝化菌的一体式厌氧氨氧化反应器（300）；步骤四：一体式厌氧氨氧化反应器（300）内部设有液下搅拌装置（400），使得一体式厌氧氨氧化反应器（300）内形成的部分反硝化与厌氧氨氧化的污泥悬浮起来，而水解酸化厌氧池（1），出水中仍有少量挥发性脂肪酸，它与沸石曝气生物滤池（2）出水中存在的少量硝酸根，及厌氧氨氧化反应后转化氨氮形成的硝酸发生短程反硝化，将这些硝酸根转化为亚硝酸根，同时，消耗一些cod值，而混合液中的亚硝酸根与氨氮，在厌氧氨氧化红菌的作用下，将氨氮与亚硝酸根转化为氮气而脱除；步骤五：经过上述步骤，一体式厌氧氨氧化反应器（300）的出水，还带有少量的厌氧氨氧化的红菌污泥，再经高效沉淀池（5）沉淀分离后，对水质进行检测，达到标准进行外排，未达标、污水与污泥再回流到一体式厌氧氨氧化反应器（300）进行二次处理。2.根据权利要求1所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化工艺，其特征在于：中低浓度氨氮废水在水解酸化厌氧池中的停留时间为8小时~12小时，使废水中的cod值降低至60％~40％。3.根据权利要求1所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化工艺，其特征在于：污水在沸石曝气生物滤池（2）中的停留时间为0.5小时~2小时，曝气的气水比为1：1~3：1，直至将污水中的60%的氨氮-90%的氨氮转化为亚硝根。4.根据权利要求1所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化工艺，其特征在于：步骤三中的污水在一体式厌氧氨氧化反应器（300）中的停留时间为4小时~12小时。5.一种应用如权利要求1-4任一项所述工艺的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述一体式厌氧氨氧化反应器（300）包括反应罐体（301），所述反应罐体（301）的顶部设有气水分离区（302），所述反应罐体（301）的内部设有三相分离器（303），所述反应罐体（301）的内部且位于底侧设有布水器（304）。6.根据权利要求5所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述三相分离器（303）包括环桶（311）；还包括横向设于环桶（311）中部的集气腔（305）；还包括等距横向设于环桶（311）内的角形板（306），所述角形板（306）至少为一列排设，当所述角形板（306）设为三列时，呈上中下错位排布。7.根据权利要求6所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，其特征在于：当所述角形板（306）设为三列时，位于下列两侧的位置设为防逸侧角板（307），所述防逸侧角板（307）的旁侧设有副支板（308），所述副支板（308）与防逸侧角板（307）侧壁平行，所述副支板（308）其中一端端部与防逸侧角板（307）的侧壁连接形成搭桥（309），另一端与防逸侧角板（307）的底部齐平。8.根据权利要求6所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，其特征在于：中部所
述角形板（306）的内侧壁，向下垂直突出形成挂板（310）。9.根据权利要求5所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述液下搅拌装置（400）包括设于反应罐体（301）顶部的工业电机（401），工业电机（401）的输出端装有搅拌轴（402），所述搅拌轴（402）端部延伸至反应罐体（301）的内底部，所述搅拌轴（402）上固定有搅拌叶（403）。10.根据权利要求9所述的中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述搅拌叶（403）的设置组数与三相分离器（303）的设置组数一致，且搅拌叶（403）设于三相分离器（303）的下方。

技术总结
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种中低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化反应器及其工艺，包括中低浓度氨氮废水首先全部进入水解酸化厌氧池，中低浓度氨氮废水在水解酸化厌氧池中的停留时间为8小时~12小时，使废水中的COD值降低至60％~40％，污水经水解酸化厌氧池水解酸化，脱除部分COD后，取水解酸化厌氧池中50%~65%的污水，调节PH值，使PH大于9.0，再进入沸石曝气生物滤池，污水在沸石曝气生物滤池中的停留时间为0.5小时~2小时，曝气的气水比为1：1~3：1，直至将污水中的60%的氨氮-90%的氨氮转化为亚硝根。本发明能够实现在不需要额外添加碳源的情况下，使处理工艺低碳，且曝气量也大幅下降，从而节省能源，另外污泥量也减少，使出水的TN达标。出水的TN达标。出水的TN达标。


技术研发人员：简磊 顾晓鸿 李炳辉 汪晓军 姜元臻 郭训文 曾顺婷
受保护的技术使用者：广州市华绿环保科技有限公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/8/9