专利名称：处理低碳氮比污水的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理的装置及方法，尤其是处理低碳氮比污水的装置及方法。
背景技术：
国内外针对污水脱氮除磷的工艺形式很多，主要有A/A/0、UCT、VIP、Bardenpho, SBR和氧化沟等，而其最基本的原理是经典的脱氮除磷理论。根据此理论，氮、磷的去除在很大程度上取决于原污水中可利用的碳源含量。然而目前在国内南方地区以及工业废水所占比例较大的城市污水，其碳氮比通常较低(一般小于5，甚至会低于3)，难以满足脱氮除磷过程对碳源的需求。生产中常采用投加额外碳源的方式来改善氮磷的去除效果，但这一方面增加了碳源投加的费用，另外投加的碳源转化为剩余污泥增加了污泥处理的负担。此外，通过此方式可在一定程度上改善氮磷的去除效果，但其出水水质难以保证，尤其是在冬季水温相对较低时由于生物活性相对较低，导致氮的去除效果仍会受到一定的限制。因此，常在二级生物处理后增设混凝、沉淀和过滤工艺来保障出水水质，无疑经济指标高，而且工艺对总氮的去除效果不理想，难以满足脱氮的整体要求。
发明内容
所要解决的技术问题为了克服现有技术成本高、总氮去除效果不理想的缺陷，本发明提供了处理低碳氮比污水的装置及方法。技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了处理低碳氮比污水的装置，其特征在于由生化处理单元、磁性阴离子交换树脂处理单元、接触过滤单元、消毒单元通过管道依次串联，所述生化处理单元由厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池通过管道串联，好氧池末端设置回流至缺氧池的内回流管道、二沉池设置回流至厌氧池的外回流管道，二沉池的出口为生化处理单元的出口，所述磁性阴离子交换树脂处理单元中包括磁性阴离子交换树脂。作为本发明处理低碳氮比污水的装置的一种改进，还包括一个提升泵，所述提升泵与二沉池出口相连。作为本发明处理低碳氮比污水的装置的另一种改进，还包括一个混凝剂投加装置，所述混凝剂投加装置与接触过滤装置进水口连接。为解决上述技术问题，本发明还提供了处理低碳氮比污水的方法，包括以下步骤(I)生化处理低碳氮比污水流入生化处理单元，经厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池处理后进入中间管道；部分污水经内回流由好氧池到缺氧池、经外回流由二沉池到厌氧池；(2)离子交换中间管道的水加压后进入磁性阴离子交换树脂处理单元，通过磁性阴离子交换树脂处理单元的出水流进接触过滤单元的进水口；
(3)接触过滤在接触过滤单元的进水口投加混凝剂，混合后进入接触过滤单元进行接触絮凝、过滤；(4)消毒排放接触过滤单元的出水经消毒处理后排放。作为本发明处理低碳氮比污水的方法的一种改进，所述低碳氮比污水的碳氮比在 4以下。作为本发明处理低碳氮比污水的方法的另一种改进，所述好氧池充分曝气，好氧池中溶解氧含量维持在3mg/L以上。作为本发明处理低碳氮比污水的方法的另一种改进，内回流比控制在100% 180 %，外回流比控制在15 % 60 %，且厌氧池、缺氧池、好氧池的水力停留时间分别设为
O.5 lh、l. O 3. 5、6 10h。作为本发明处理低碳氮比污水的方法的另一种改进，所述磁性阴离子交换树脂处理单元采用上向流连续运行方式，处理水倍数为800倍以内，处理水在磁性阴离子交换树脂处理单元停留时间在3min以下。作为本发明处理低碳氮比污水的方法的另一种改进，所述混凝剂为硫酸铝或氯化铁，混凝剂使用量在50mg/L以内。作为本发明处理低碳氮比污水的方法的另一种改进，所述接触过滤单元采用上向流过滤方式，滤料为石英砂滤料，粒径为级配滤料，有效粒径(dlO)为I. 8mm，不均匀系数 (K80)为I. 3，滤料厚度在I. 6m以上，接触过滤单元的滤速为10_20m/h。有益效果本发明公开了一种处理低碳氮比污水的方法，针对低碳氮比污水中碳源相对不足、难以满足较完全的脱氮除磷需求，改进生化处理单元的主要运行参数，利用磁性阴离子交换树脂的基本效能，并优化后续深度处理单元的运行参数，形成针对低碳氮比污水的处理方法，该方法克服了现有技术成本高、总氮去除效果不理想的缺陷。本发明根据原污水中碳源的含量改进生化处理单元的主要运行参数，其中好氧池通过增加曝气量、适当延长停留时间，以达到可生物降解有机物的完全降解。通过生化处理单元的处理可将水中的氮、磷部分去除，将可生物降解有机物尽可能去除，并将氨氮转化为硝态氮，生化处理单元无需投加额外碳源，有效降低了现有技术处理低碳氮比污水的成本。磁性阴离子交换树脂处理单元针对生化单元出水，利用磁性阴离子交换树脂去除生化单元出水中残余的硝态氮、残余有机物，磁性阴离子交换树脂处理单元与生化处理单元结合，有效解决了总氮去除效果不理想的缺陷。此外，磁性阴离子交换树脂处理效率高、 可重复使用，因此降低了现有技术处理低碳氮比污水的成本。此外，接触过滤单元利用混凝、接触过滤工艺去除磷酸盐、有机物以及悬浮物、胶体等颗粒物；消毒单元对接触过滤单元的出水消毒处理后排放。本发明提供的处理低碳氮比污水的方法及应用该方法的装置，解决了现有需额外投加碳源，技术成本高、总氮去除效果不理想的缺陷。本方法采用生物和物化处理方法相结合的方法，具有较好的互补性和操作灵活性，可根据水质情况调节运行参数，确保全面达到水质要求。通过本方法的实施，不仅可保证氮磷的去除效果，还有显著强化有机物、悬浮物去除效果，实现处理出水稳定，全面达到水质要求。
图I为处理低碳氮比废污水的装置示意图；1为生化处理单元、2为厌氧池、3为缺氧池、4为好氧池、5为二沉池、6为提升泵、7为磁性阴离子交换树脂处理单元、8为混凝剂投加装置、9为接触过滤单元、10为消毒单元；图2为处理低碳氮比污水的流程。
具体实施例方式实施例I处理低碳氮比污水的装置，其结构示意图如图I所示，由生化处理单元I、提升泵
6、磁性阴离子交换树脂处理单元7、接触过滤单元9、消毒单元10通过管道依次串联，所述生化处理单元由厌氧池2、缺氧池3、好氧池4、二沉池5通过管道串联，好氧池末端设置回流至缺氧池的内回流管道、二沉池设置回流至厌氧池的外回流管道，二沉池的出口为生化处理单元的出口，所述磁性阴离子交换树脂处理单元7中包括磁性阴离子交换树脂。还包括一个混凝剂投加装置8，接触过滤装置进水口连接。实施例2三批次低碳氮比污水的处理(I)生化处理低碳氮比污水流入生化处理单元，经厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池处理后进入中间管道；由于碳源含量相对较低，生化处理单元的运行参数采用较低的内、 外回流比，分别为100% 180%、15% 60%，且厌氧池、缺氧池、好氧池的水力停留时间分别设为0. 5 IhU. 0 3. 5、6IOh ；(2)离子交换中间管道的水通过提升泵加压后进入磁性阴离子交换树脂处理单元，该单元采用上向流连续运行方式，使处理水在该单元内保持流化状态，处理水的膨胀率控制在150%左右；通过磁性阴离子交换树脂处理单元的出水通过重力流进接触过滤单元的进水口 ；在该单元出水端设置树脂截留装置，将树脂完全截留于该单元内；为达到一定的硝态氮去除效果，其通水倍数控制在800倍以内，水力停留时间设定在3min以下。(3)接触过滤接触过滤装置进水口设混凝剂投加装置，通过混凝剂投加装置投加混凝剂，混合后进入石英砂滤层进行接触絮凝、过滤所述接触过滤单元采用上向流过滤方式，滤料为石英砂级配滤料，有效粒径(dlO)为1.8mm,不均匀系数(K80)为I. 3,滤料厚度在I. 6m以上。混凝剂选用无机混凝剂，如硫酸铝或氯化铁，投加量控制在30 50mg/L， 接触过滤的滤速选用10 20m/h。(4)消毒排放接触过滤单元的出水经消毒处理后排放。表I为该三批次低碳氮比污水的处理过程运行参数。表I三批次低碳氮比污水的处理过程运行参数
权利要求
1.处理低碳氮比污水的装置，其特征在于由生化处理单元、磁性阴离子交换树脂处理单元、接触过滤单元、消毒单元通过管道依次串联，所述生化处理单元由厌氧池、缺氧池、 好氧池、二沉池通过管道串联，好氧池末端设置回流至缺氧池的内回流管道、二沉池设置回流至厌氧池的外回流管道，二沉池的出口为生化处理单元的出口，所述磁性阴离子交换树脂处理单元中包括磁性阴离子交换树脂。
2.根据权利要求I所述的处理低碳氮比污水的装置，其特征在于还包括一个提升泵， 所述提升泵与二沉池出口相连。
3.根据权利要求I或2任一项所述的处理低碳氮比污水的装置，其特征在于还包括一个混凝剂投加装置，所述混凝剂投加装置与接触过滤单元进水口连接。
4.处理低碳氮比污水的方法，其特征在于包括以下步骤(1)生化处理低碳氮比污水流入生化处理单元，经厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池处理后进入中间管道；部分污水经内回流由好氧池到缺氧池、经外回流由二沉池到厌氧池；(2)离子交换中间管道的水加压后进入磁性阴离子交换树脂处理单元，通过磁性阴离子交换树脂处理单元的出水流进接触过滤单元的进水口；(3)接触过滤在接触过滤单元的进水口投加混凝剂，混合后进入接触过滤单元进行接触絮凝、过滤；(4)消毒排放接触过滤单元的出水经消毒处理后排放。
5.根据权利要求4所述的处理低碳氮比污水的方法，其特征在于所述低碳氮比污水的碳氮比在4以下。
6.根据权利要求4所述的处理低碳氮比污水的方法，其特征在于好氧池充分曝气，好氧池中溶解氧含量维持在3mg/L以上。
7.根据权利要求4所述的处理低碳氮比污水的方法，其特征在于内回流比控制在 100% 180%，外回流比控制在15% 60%，且厌氧池、缺氧池、好氧池的水力停留时间分别设为O. 5 IhU. O 3. 5、6 10h。
8.根据权利要求4所述的处理低碳氮比污水的方法，其特征在于所述磁性阴离子交换树脂处理单元采用上向流连续运行方式，处理水倍数为800倍以内，处理水在磁性阴离子交换树脂处理单元停留时间在3min以下。
9.根据权利要求4所述的处理低碳氮比污水的方法，其特征在于混凝剂为硫酸铝或氯化铁，混凝剂使用量在50mg/L以内。
10.根据权利要求4所述的处理低碳氮比污水的方法，其特征在于接触过滤单元为上向流过滤方式，滤料为石英砂滤料，粒径为级配滤料，有效粒径dio为I. 8mm，不均匀系数 K80为I. 3，滤料厚度在I. 6m以上，接触过滤单元的滤速为10_20m/h。
全文摘要
本发明公开了处理低碳氮比污水的装置及方法。该装置由生化处理单元、磁性阴离子交换树脂处理单元、接触过滤单元、消毒单元通过管道依次串联。本发明还公开了利用该装置处理低碳氮比污水的方法，通过生化处理、离子交换、接触过滤、消毒排放等步骤高效处理低碳氮比污水。本发明提供的处理低碳氮比污水的装置及方法，不仅技术成本低、总氮去除效果好，而且显著强化有机物、悬浮物去除效果，全面达到水质要求。
文档编号C02F9/14GK102603120SQ20121006644
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者刘成, 刘煜, 张谦, 陈卫 申请人:河海大学