厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统及工艺.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911025152.6 (22)申请日 2019.10.25 (71)申请人 山东建筑大学 地址 250101 山东省济南市临港开发区凤 鸣路1000号 (72)发明人 王凯武道吉谭凤训罗从伟 成小翔李宏业田宇 (74)专利代理机构 济南佰智蔚然知识产权代理 事务所(普通合伙) 37285 代理人 赵允洲 (51)Int.Cl. C02F 9/14(2006.01) C02F 101/16(2006.01) (54)发明名称 一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度 脱。

2、氮系统及工艺 (57)摘要 本发明提供了一种厌氧-AO-SACR组合式高 氨氮污水深度脱氮系统及工艺， 高氨氮污水首先 进入厌氧反应器， 去除污水中大部分有机物， 出 水后进入AO反应器， 在缺氧区进行前置反硝化脱 氮， 在好氧区进行剩余有机物的去除和氨氮的硝 化， 出水后进入中间水池， 同时， 通过水质检测设 备和PLC控制器控制， 引入部分原水进入中间水 池以调节污水的碳氮比， 然后， 出水进入SACR反 应器， 利用反硝化细菌的特性， 并通过PH/DO/ORP 检测仪和PLC控制器对SACR反应器的调控， 使污 水精确的进行前置反硝化-硝化-内源反硝化， 从 而深度脱氮， 同时， 不需要。

3、外加碳源， 工艺成本 低， 而且， 对于已建成采用AO工艺的污水处理设 施， 仅需增加中间水池和SACR反应器便可以实施 本技术方案的工艺， 升级改造成本低。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 110642474 A 2020.01.03 CN 110642474 A 1.一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统， 其特征在于， 包括： 通过管道依次连通的调节池、 厌氧反应器、 AO反应器、 沉淀池、 中间水池以及SACR反应 器； 所述调节池出口端与所述中间水池进口端通过管道连通； 所述管道上设置用于调节流 量的水泵； 所述中间水池设置有水质检测设备； 所述SACR反应。

4、器设置有PH检测仪、 DO检测仪、 ORP检测仪、 曝气设备及搅拌器； 还包括PLC控制器， 所述PLC控制器分别与水质检测设备、 PH检测仪、 DO检测仪、 ORP检测 仪、 曝气设备及搅拌器通信连接。 2.如权利要求1所述的厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统， 其特征在于， 所述AO反应器分缺氧区和好氧区， 缺氧区和好氧区的容积根据污水的水量和污染物总 氮浓度确定； 具体计算方法为： 缺氧区的容积=a （高氨氮污水原水总氮浓度值/503每小时的 污水产量值） m3， 好氧区的容积= a （高氨氮污水原水总氮浓度值/5012每小时的污水 产量值） m3； 其中， a的范围为11。

5、.5， 高氨氮污水原水总氮浓度单位是mg/L， 每小时的污水产 量单位为m3。 3.如权利要求1或2所述的厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统， 其特征在 于， 所述SACR反应器的容积根据污水的水量和污染物浓度确定； 具体计算方法为： SACR容积= a （高氨氮污水原水总氮浓度值/5020每小时的污 水产量值） m3； 其中， a的范围为11.5， 高氨氮污水原水总氮浓度单位是mg/L， 每小时的污水 产量单位为m3。 4.如权利要求1所述的厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统， 其特征在于， 还 包括计算机， 所述计算机与所述PLC控制器通信连接。 5.一种厌氧-。

6、AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮工艺， 其特征在于： （1） 高氨氮污水由调节池进入厌氧反应器， 将高氨氮污水中的大分子难降解有机物分 解为小分子， 同时去除高氨氮污水中的大部分有机物； （2） 厌氧反应器的出水进入AO反应器， 在缺氧池进行前置反硝化， 在好氧区进行好氧硝 化； 泥水混合物通过沉淀池进行泥水分离， 一部分出水进入中间水池， 一部分通过AO反应器 的硝化液回流泵回到缺氧池的前端进行前置反硝化； 污泥一部分通过AO反应器的污泥回流 泵回到缺氧池前端， 另一部分作为剩余污泥排掉； （3） AO反应器的出水进入中间水池， 同时， 通过水质检测设备和PLC控制器调节和控制， 水泵。

7、将部分高氨氮污水原水从调节池引入中间水池进行污水碳氮比的调节， 污水碳氮比的 调节规则为： 混合后污水的COD浓度=AO反应器出水总氮浓度b+中间水池进水氨氮浓度 b， 其中b的范围为46； （4） 污水从中间水池进入SACR反应器后， 先进行缺氧搅拌， 当pH由上升变为下降时， 表 明系统前置反硝化已经结束， 此后T小时， 停止搅拌， 开始曝气硝化， 当系统出现pH由下降到 上升且DO大幅度上升时， 表明系统已经硝化结束， 此时， 关闭曝气， 继续搅拌， 开始內源反硝 化， 并观察系统ORP的变化， 当系统出现ORP的快速下降时， 表明系统反硝化结束， 此时， 关闭 权利要求书 1/2 页 。

8、2 CN 110642474 A 2 搅拌， 沉淀排水。 6.如权利要求5所述厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮工艺， 其特征在于， T的 范围为0-2。 7.如权利要求5所述厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮工艺， 其特征在于， 厌氧 反应器的进水的碳氮比大于5： 1， 厌氧反应器的容积负荷为48KgCOD/m3天。 8.如权利要求5所述厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮工艺， 其特征在于， AO工 艺的污泥浓度控制在4000mg/L5000mg/L， 硝化液回流比100%200%， 污泥回流比50%100%。 9.如权利要求5-8任意一项所述厌氧-AO-SAC。

9、R组合式高氨氮污水深度脱氮工艺， 其特 征在于， SACR工艺的污泥浓度控制在5000mg/L8000mg/L， 排水比控制在25%-30%， 进水时间 为30-60分钟， 沉淀时间为60-90分钟。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110642474 A 3 一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统及工艺 技术领域 0001 本发明涉及污水处理技术领域， 尤其是一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度 脱氮系统及工艺。 背景技术 0002 目前， 伴随着环境保护意识的加强、 环境污染治理力度的加强以及环保技术的发 展， 水体污染初步得到了比较有效的控制， 但是， 工业生产中。

10、常见的高氨氮废水的达标排放 仍然是亟需解决的问题。 高氨氮废水主要来源于化肥、 石油化工、 养殖、 垃圾处理等行业， 在 高氨氮废水处理方面， 不仅要追求高效脱氮的技术指标， 还要考虑降低能耗、 节约能源以及 降低运行处理成本。 0003 如今， 国内外对于高氨氮废水的处理， 采取的最主要的工艺之一是A/O工艺。 A/O工 艺虽然有独立的的缺氧区进行反硝化， 脱氮速率较快， 但由于属于前置反硝化， 因此脱氮率 不高， 若要提高脱氮效率， 又必须加大内循环比， 因而， 又增加了运行费用； 此外， 内循环液 来自曝气池， 含有一定的DO,使得缺氧区难以保持理想的缺氧状态， 影响反硝化效果， 脱氮 。

11、率很难达到90%。 发明内容 0004 为解决现有技术中的不足， 本发明提供一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度 脱氮系统及工艺， 能够对高氨氮污水进行深度脱氮， 同时不需要外加碳源， 工艺处理成本 低， 而且， 对于已经建成的采用AO工艺的污水处理设施， 不需要完全推倒重建， 仅需要增加 中间水池和SACR反应器便可以实施本技术方案的工艺， 达到深度脱氮的效果， 有效的控制 了升级改造成本， 具体技术方案如下： 本发明首先提供了一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统， 包括： 通过管道依次连通的调节池、 厌氧反应器、 AO反应器、 沉淀池、 中间水池以及SACR反应 器。

12、， SACR反应器中文全称为自碳源自适应反应器； 所述调节池出口端与所述中间水池进口端通过管道连通； 所述管道上设置用于调节流 量的水泵； 所述中间水池设置有水质检测设备； 所述SACR反应器设置有PH检测仪、 DO检测仪、 ORP检测仪、 曝气设备及搅拌器； 还包括PLC控制器， 所述PLC控制器分别与水质检测设备、 PH检测仪、 DO检测仪、 ORP检测 仪、 曝气设备及搅拌器通信连接。 0005 在本发明的一些具体实施方式中， 还包括计算机， 所述计算机与所述PLC控制器通 信连接。 0006 在本发明的一些具体实施方式中， 所述AO反应器分缺氧区和好氧区， 缺氧区和好 氧区的容积根据污。

13、水的水量和污染物总氮浓度确定； 具体计算方法为： 缺氧区的容积=a （高氨氮污水原水总氮浓度值/503每小时的 说明书 1/5 页 4 CN 110642474 A 4 污水产量值） m3,好氧区的容积= a （高氨氮污水原水总氮浓度值/5012每小时的污水 产量值） m3； 其中， a的范围为11.5， 高氨氮污水原水总氮浓度单位是mg/L， 每小时的污水产 量单位为m3。 0007 在本发明的一些具体实施方式中， 所述SACR反应器的容积根据污水的水量和污染 物浓度确定； 具体计算方法为： SACR容积= a （高氨氮污水原水总氮浓度值/5020每小时的污 水产量值） m3； 其中， a的。

14、范围为11.5， 高氨氮污水原水总氮浓度单位是mg/L， 每小时的污水 产量单位为m3。 0008 本发明还提供了前述的脱氮系统利用厌氧-AO-SACR组合工艺处理高氨氮污水的 工艺， 包括： （1） 高氨氮污水由调节池进入厌氧反应器， 将高氨氮污水中的大分子难降解有机物分 解为小分子， 同时去除高氨氮污水中的大部分有机物； （2） 厌氧反应器的出水进入AO反应器， 在缺氧池进行前置反硝化， 在好氧区进行好氧硝 化； 泥水混合物通过沉淀池进行泥水分离， 一部分出水进入中间水池， 一部分通过AO反应器 的硝化液回流泵回到缺氧池的前端进行前置反硝化； 污泥一部分通过AO反应器的污泥回流 泵回到缺氧。

15、池前端， 另一部分作为剩余污泥排掉； （3） AO反应器的出水进入中间水池， 同时， 通过水质检测设备和PLC控制器调节和控制， 水泵将部分高氨氮污水原水从调节池引入中间水池进行污水碳氮比的调节， 污水碳氮比的 调节规则为： 混合后污水的COD浓度=AO反应器出水总氮浓度b+中间水池进水氨氮浓度 b， 其中b的范围为46； （4） 污水从中间水池进入SACR反应器后， 先进行缺氧搅拌， 当PH由上升变为下降时， 表 明系统前置反硝化已经结束， 此后T小时， 停止搅拌， 开始曝气硝化， 当系统出现pH由下降到 上升且DO大幅度上升时， 表明系统已经硝化结束， 此时， 关闭曝气， 继续搅拌， 开始。

16、內源反硝 化， 并观察系统ORP的变化， 当系统出现ORP的快速下降时， 表明系统反硝化结束， 此时， 关闭 搅拌， 沉淀排水。 0009 在本发明的一些具体实施方式中， T的范围为0-2。 0010 在本发明的一些具体实施方式中， 厌氧反应器的进水的碳氮比大于5： 1， 厌氧反应 器的容积负荷为48KgCOD/m3天。 0011 在本发明的一些具体实施方式中， AO工艺的污泥浓度控制在4000mg/L5000mg/L， 硝化液回流比100%200%， 污泥回流比50%100%。 0012 在本发明的一些具体实施方式中， SACR工艺的污泥浓度控制在5000mg/L8000mg/ L， 排水比。

17、控制在25%-30%， 进水时间为30-60分钟， 沉淀时间为60-90分钟。 0013 本发明的有益效果是： 与现有技术相比， 本发明的一种厌氧-AO-SACR组合式高氨 氮污水深度脱氮系统及工艺， 通过AO工艺的前置反硝化、 SACR的前置反硝化和后置內源反 硝化， 能够实现对高氨氮污水的深度脱氮且无需添加任何碳源； AO工艺的总氮去除率可以 达到70%80%， SACR的总氮去除率可以达到95%以上， 系统最终出水的总氮去除率可以稳定 的达到95%以上， 且不用外加任何碳源， 有效的降低了工艺处理成本， 同时， 对于已建成的采 用AO工艺的污水处理设施， 仅需要增加中间水池和SACR反应。

18、器便可以实施本技术方案的工 艺， 可以实现深度脱氮的目的， 无需对现有污水处理设施完全推倒重建， 升级改造成本低。 说明书 2/5 页 5 CN 110642474 A 5 附图说明 0014 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0015 图1为本发明提供的厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统示意图； 图2为本发明各个功能区污染物的去除情况； 图。

19、3为本发明SACR一个周期内的污染物变化情况。 具体实施方式 0016 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行、 清楚完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 不应该用来限制本发明的保 护范围。 基于本发明中的实施例， 本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下 所获得的所有其他实施例， 都属于本发明的保 护范围。 0017 实施例1： 一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统 如图1所示， 一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮系统， 包括， 通过管道依次 连通的调节池、 厌氧反应器、 AO反应器、 沉淀池、 中间。

20、水池以及SACR反应器； 所述调节池出口 端与所述中间水池进口端通过管道连通； 所述管道上设置用于调节流量的水泵； 所述中间 水池设置有水质检测设备； 所述SACR反应器设置有PH检测仪、 DO检测仪、 ORP检测仪、 曝气设 备及搅拌器； 还包括PLC控制器， 所述PLC控制器分别与水质检测设备、 PH检测仪、 DO检测仪、 ORP检测仪、 曝气设备及搅拌器通信连接。 0018 本实施例中， 厌氧反应器为UASB反应器或IC反应器。 0019 本发明人在实验过程中发现， 反硝化菌具有贮存碳源的特性， 同时， 反硝化菌是一 种兼氧细菌， 在好氧或者缺氧的条件下， 它都会呼吸； 当污水处于厌氧状。

21、态且含有大量有机 物时， 反硝化菌将污水中的有机物吸附吸收至体内， 形成内碳源； 当污水缺少有机物但含有 硝态氮或者亚硝态氮时， 且溶解氧很低时 （0.1mg/L） ， 反硝化菌会利用体内贮存的内碳源 进行缺氧呼吸， 获得能量， 即发生内源反硝化。 0020 本发明人基于反硝化细菌的特性， 设计本技术方案， 能够实现高氨氮污水深度脱 氮， 其中， SACR反应器和工艺对于深度脱氮起到了至关重要的作用， 其工作原理如下： 利用 水质检测设备、 水泵及PLC控制器对SACR反应器进水进行碳氮比调节， 使得中间水池混合后 污水的COD浓度等于AO反应器出水总氮浓度+中间水池进水氨氮浓度总合的4-6倍。

22、； 进水后， SACR反应器首先进行缺氧搅拌， 反硝化细菌在缺氧状态下， 利用高氨氮污水原水碳源进行 前置反硝化脱氮， 并将高氨氮污水中的碳源吸收至其体内， 通过PH检测仪和PLC控制器， 当 监测到PH值由上升变为下降时， 表明前置反硝化阶段结束； 此后T小时， 其中， T值为0-2， 停 止搅拌， 系统开始曝气， 硝化细菌进行好氧呼吸， 发生硝化作用， 将污水中的氨氮转换成亚 硝态氮和硝态氮， 通过PH检测仪、 DO检测仪和PLC控制器监测， 当PH出现由下降到上升的拐 点， 同时DO大幅度上升时， 表明硝化结束； 此时停止曝气， 并继续搅拌， 反硝化细菌在缺氧并 且有丰富硝态氮和亚硝态氮。

23、的情况下， 会利用体内贮存的碳源进行缺氧呼吸， 基于此特性， 说明书 3/5 页 6 CN 110642474 A 6 反应器中开始进入内源反硝化的阶段， 对总氮有良好的去除作用， 通过ORP检测仪和PLC控 制器监测， 当ORP大幅下降时， 表明反硝化阶段结束， 此时停止搅拌， 沉淀排水。 通过前置反 硝化-硝化-内源反硝化三个阶段， 能够有效的解决高氨氮污水深度脱氮的难题。 0021 实施例2： 一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮工艺 本实施例中的工艺基于实施例1中的系统， 并且， 厌氧反应器为UASB反应器； AO反应器 缺氧区的容积= （高氨氮污水原水总氮浓度值/503每。

24、小时的污水产量值） m3,好氧区的 容积= （高氨氮污水原水总氮浓度值/5012每小时的污水产量值） m3； SACR容积= （高氨氮 污水原水总氮浓度值/5020每小时的污水产量值） m3； 高氨氮污水原水总氮浓度单位是 mg/L， 每小时的污水产量单位为m3。 0022 一种厌氧-AO-SACR组合式高氨氮污水深度脱氮工艺， 包括如下步骤: （1） 高氨氮污水由调节池进入厌氧反应器， 其中厌氧反应器的容积负荷为6KgCOD/m3 天， 将高氨氮污水中的大分子难降解有机物分解为小分子， 同时去除高氨氮污水中的大部 分有机物； （2） 厌氧反应器的出水进入AO反应器， 在缺氧池进行前置反硝化，。

25、 在好氧区进行好氧硝 化； 泥水混合物通过沉淀池进行泥水分离， 一部分出水进入中间水池， 一部分通过AO反应器 的硝化液回流泵回到缺氧池的前端进行前置反硝化； 污泥一部分通过AO反应器的污泥回流 泵回到缺氧池前端， 另一部分作为剩余污泥排掉； 其中， AO工艺的污泥浓度控制在4500mg/ L， 硝化液回流比150%， 污泥回流比75%； （3） AO反应器的出水进入中间水池， 同时， 通过水质检测设备和PLC控制器调节和控制， 水泵将部分高氨氮污水原水从调节池引入中间水池进行污水碳氮比的调节， 污水碳氮比的 调节规则为： 混合后污水的COD浓度=AO反应器出水总氮浓度b+中间水池进水氨氮浓度。

26、 b， 其中b的值为4； （4） 污水从中间水池进入SACR反应器后， 先进行缺氧搅拌， 当PH值由上升变为下降时， 表明系统前置反硝化已经结束， 此时， 停止搅拌， 开始曝气硝化， 当系统出现pH由下降到上 升且溶解氧大幅度上升后， 表明系统已经硝化结束， 此时， 关闭曝气， 继续搅拌， 开始內源反 硝化， 并观察系统ORP的变化， 当系统出现ORP的快速下降时， 表明系统反硝化结束， 此时关 闭搅拌， 沉淀排水； 其中SACR工艺的污泥浓度控制在6000mg/L， 排水比控制在30%， 进水时间 为30分钟， 沉淀时间为60分钟。 0023 本实施例中， 采用UASB+AO+SACR组合工。

27、艺， 处理对象是COD为14000mg/L200mg/ L， 氨氮浓度为1500mg/L100mg/L的垃圾渗滤液。 该系统各个功能区污染物的去除情况和 去除率如图2所示， 由图2可知， 当渗滤液进入UASB反应器后， COD有明显的下降， 去除率达到 了60%左右。 随后， 渗滤液经过AO反应器的处理， 出水COD、 氨氮和总氮分别为750mg/L、 1.2mg/L和420mg/L， COD、 氨氮和总氮的去除率分别达到了95%、 99%和73%左右。 通过中间水 池的调节， 渗滤液的COD、 氨氮和总氮分别为3100mg/L、 252mg/L和662mg/L。 随后渗滤液进入 SACR反应。

28、器进行最后的脱氮。 SACR的出水COD、 氨氮和总氮的浓度分别为732mg/L、 1.1mg/L 和30mg/L。 COD、 氨氮和总氮的去除率分别达到了95%、 99%和98%左右， 实现了对渗滤液的深 度脱氮。 0024 SACR一个周期内的污染物变化情况如图3所示。 0025 由图3可知， SACR反应器的进水COD、 氨氮和总氮浓度分别为3100mg/L、 252mg/L和 说明书 4/5 页 7 CN 110642474 A 7 662mg/L。 进水后， 由于稀释作用， 污染物浓度出现了一定程度的下降。 随后， 反应器开始缺 氧搅拌。 在搅拌的过程中， 由于发生了前置反硝化， 污。

29、水的COD、 总氮和亚硝态氮出现了比较 明显的下降， 而氨氮浓度没有明显的变化。 当前置反硝化结束时， 污水中的亚硝态氮被反硝 化完毕， 浓度几乎为0mg/L， 因此， 总氮也出现了明显的降低， 由反应初期的199mg/L下降到 了82mg/L， COD由反应初期的1480mg/L下降到882mg/L。 随后， 系统停止搅拌， 开始曝气， 氨氮 浓度逐渐降低， COD浓度也出现了一定程度的下降， 3小时后， 硝化结束， 氨氮浓度几乎为 0mg/L， COD浓度为781mg/L， 剩余的均为难降解有机物。 由于在曝气的过程中发生了同步硝 化反硝化的过程， 总氮浓度由曝气开始时的82mg/L下降到。

30、了61mg/L。 随后， 系统开始继续缺 氧搅拌， 发生后置内源反硝化， 在内源反硝化的过程中， COD和氨氮基本没有变化， 但亚硝态 氮浓度和总氮浓度不断降低， 表明污泥在利用内碳源进行反硝化脱氮。 当反应进行到第12 个小时的时候， 系统的亚硝态氮和氨氮均被降解完毕， 总氮浓度为5mg/L， 实现对渗滤液的 深度脱氮。 0026 上述具体实施方式仅是本发明的具体个案， 本发明的专利保护范围包括但不限于 上述具体实施方式的产品形态和式样， 任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的 普通技术人员对其所做的适当变化或修饰， 皆应落入本发明的专利保护范围。 说明书 5/5 页 8 CN 110642474 A 8 图1 说明书附图 1/2 页 9 CN 110642474 A 9 图2 图3 说明书附图 2/2 页 10 CN 110642474 A 10 。