公布日：2023.11.10
申請日：2023.09.11
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;B01J20/20(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;C02F11/13(2019.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F101/
16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)及方法，包括原水箱、升流式厭氧污泥反應(yīng)器、氧化裝置、過硫酸鹽投加裝置及生物炭投加裝置；原水箱的出口與升流式厭氧污泥反應(yīng)器的底部入口相連通，升流式厭氧污泥反應(yīng)器的底部設(shè)置有曝氣裝置，升流式厭氧污泥反應(yīng)器頂部的開口處設(shè)置有三相分離器，三相分離器的出水口與氧化裝置頂部的入口相連通，過硫酸鹽投加裝置的出口及生物炭投加裝置的出口與氧化裝置的加藥口相連通，該系統(tǒng)及方法能夠高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地去除廢水中的氨氮和抗生素。
權(quán)利要求書
1.一種含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，其特征在于，包括原水箱(12)、升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)、氧化裝置(3)、過硫酸鹽投加裝置(34)及生物炭投加裝置(35)；原水箱(12)的出口與升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)的底部入口相連通，升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)的底部設(shè)置有曝氣裝置(28)，升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)頂部的開口處設(shè)置有三相分離器(23)，三相分離器(23)的出水口與氧化裝置(3)頂部的入口相連通，過硫酸鹽投加裝置(34)的出口及生物炭投加裝置(35)的出口與氧化裝置(3)的加藥口相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括原水管道及原水提升泵(11)；原水管道的出口經(jīng)原水提升泵(11)與原水箱(12)的入口相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，其特征在于，原水箱(12)的出口依次經(jīng)第一出水管(13)、進(jìn)水泵(29)及第一進(jìn)水管(21)與升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)的底部入口相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，其特征在于，三相分離器(23)的回流工質(zhì)出口經(jīng)回流管(22)及回流泵(210)與第一進(jìn)水管(21)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，其特征在于，三相分離器(23)的出水口依次經(jīng)第二出水管(24)及第二進(jìn)水管(31)與氧化裝置(3)頂部的入口相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化裝置(3)內(nèi)設(shè)置有攪拌器(32)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括第三出水管(33)及達(dá)標(biāo)排放泵(36)，氧化裝置(3)底部的出口經(jīng)第三出水管(33)與達(dá)標(biāo)排放泵(36)相連通。
8.一種含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，包括以下步驟：原水箱(12)輸出的廢水經(jīng)升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)的底部入口進(jìn)入到升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)中，并在升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)中，采用基于顆粒污泥的生物脫氮工藝，去除廢水中的氨氮；升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)輸出的廢水經(jīng)三相分離器(23)分離后進(jìn)入到氧化裝置(3)中，與此同時，通過過硫酸鹽投加裝置(34)及生物炭投加裝置(35)分別向氧化裝置(3)中投加過硫酸鹽及生物炭，廢水在所述氧化裝置(3)中，去除廢水中的抗生素，然后排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理方法，其特征在于，升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)中的污泥顆粒在含有抗生素的進(jìn)水環(huán)境中培養(yǎng)得到；生物炭投加裝置(35)輸出的生物炭的制備過程為：將污水處理廠污泥經(jīng)過濾、洗滌及干燥后，在N2氣氛下、400℃～500℃下熱解1h～2h，得到的生物炭，所述生物炭的比表面積為78m2/g～123m2/g，且含有能夠活化過硫酸鹽的官能團(tuán)，活化過硫酸鹽產(chǎn)生活性自由基，通過該活性自由基去除抗生素。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理方法，其特征在于，所述升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)上設(shè)有在線監(jiān)控裝置(211)，其中，所述在線監(jiān)控裝置(211)包括在線溶解氧儀及在線液體流量計，通過在線溶解氧儀實時監(jiān)測廢水的溶解氧濃度Oc，通過在線液體流量計實時監(jiān)測升流式厭氧污泥反應(yīng)器(2)的進(jìn)水流量Qi及回流水量Qr；計算回流比R為：
設(shè)定回流比的上限值Rmax及下限值Rmix，當(dāng)Rmix＜R＜Rmax時，則維持回流水量Qr不變；當(dāng)R＞Rmax時，調(diào)小回流水量Qr，直至R＜Rmax；當(dāng)R＜Rmix時，則調(diào)大回流水量Qr，直至R＞Rmix；計算總供風(fēng)量Q為：
其中，ε為曝氣設(shè)備的氧利用率；設(shè)定溶解氧的上限值Omax及下限值Omix，通過式(2)相應(yīng)計算總供風(fēng)量上限值Qmax及下限值Qmin，當(dāng)Omix＜Oc＜Omax時，則維持曝氣裝置(28)的總供風(fēng)量Q不變；當(dāng)Oc＞Omax時，則調(diào)小曝氣裝置(28)的總供風(fēng)量Q，當(dāng)Oc＜Omix時，則調(diào)大曝氣裝置(28)總供風(fēng)量Q，直至Qmix＜Q＜Qmax。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法能夠高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地去除廢水中的氨氮和抗生素。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開了一種含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)，包括原水箱、升流式厭氧污泥反應(yīng)器、氧化裝置、過硫酸鹽投加裝置及生物炭投加裝置；
原水箱的出口與升流式厭氧污泥反應(yīng)器的底部入口相連通，升流式厭氧污泥反應(yīng)器的底部設(shè)置有曝氣裝置，升流式厭氧污泥反應(yīng)器頂部的開口處設(shè)置有三相分離器，三相分離器的出水口與氧化裝置頂部的入口相連通，過硫酸鹽投加裝置的出口及生物炭投加裝置的出口與氧化裝置的加藥口相連通。
還包括原水管道及原水提升泵；原水管道的出口經(jīng)原水提升泵與原水箱的入口相連通。
原水箱的出口依次經(jīng)第一出水管、進(jìn)水泵及第一進(jìn)水管與升流式厭氧污泥反應(yīng)器的底部入口相連通。
三相分離器的回流工質(zhì)出口經(jīng)回流管及回流泵與第一進(jìn)水管相連通。
三相分離器的出水口依次經(jīng)第二出水管及第二進(jìn)水管與氧化裝置頂部的入口相連通。
所述氧化裝置內(nèi)設(shè)置有攪拌器。
還包括第三出水管及達(dá)標(biāo)排放泵，氧化裝置底部的出口經(jīng)第三出水管與達(dá)標(biāo)排放泵相連通。
本發(fā)明公開了一種含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理方法，包括以下步驟：
原水箱輸出的廢水經(jīng)升流式厭氧污泥反應(yīng)器的底部入口進(jìn)入到升流式厭氧污泥反應(yīng)器中，并在升流式厭氧污泥反應(yīng)器中，采用基于顆粒污泥的生物脫氮工藝，去除廢水中的氨氮；
升流式厭氧污泥反應(yīng)器輸出的廢水經(jīng)三相分離器分離后進(jìn)入到氧化裝置中，與此同時，通過過硫酸鹽投加裝置及生物炭投加裝置分別向氧化裝置中投加過硫酸鹽及生物炭，廢水在所述氧化裝置中，去除廢水中的抗生素，然后排出。
升流式厭氧污泥反應(yīng)器中的污泥顆粒在含有抗生素的進(jìn)水環(huán)境中培養(yǎng)得到。
生物炭投加裝置輸出的生物炭的制備過程為：
將污水處理廠污泥經(jīng)過濾、洗滌及干燥后，在N2氣氛下、400℃～500℃下熱解1h～2h，得到的生物炭，所述生物炭的比表面積為78m2/g～123m2/g，且含有能夠活化過硫酸鹽的官能團(tuán)，活化過硫酸鹽產(chǎn)生活性自由基，通過該活性自由基去除抗生素。
升流式厭氧污泥反應(yīng)器設(shè)有在線監(jiān)控裝置，其中，所述在線監(jiān)控裝置包括在線溶解氧儀及在線液體流量計，通過在線溶解氧儀實時監(jiān)測廢水的溶解氧濃度Oc，通過在線液體流量計實時監(jiān)測升流式厭氧污泥反應(yīng)器的進(jìn)水流量Qi及回流水量Qr；
計算回流比R為：
設(shè)定回流比的上限值Rmax及下限值Rmix，當(dāng)Rmix＜R＜Rmax時，則維持回流水量Qr不變；當(dāng)R＞Rmax時，調(diào)小回流水量Qr，直至R＜Rmax；當(dāng)R＜Rmix時，則調(diào)大回流水量Qr，直至R＞Rmix；
計算總供風(fēng)量Q為：
其中，0.28為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每立方米空氣中含氧量；ε為曝氣設(shè)備的氧利用率；
設(shè)定溶解氧的上限值Omax及下限值Omix，通過式(2)相應(yīng)計算總供風(fēng)量上限值Qmax及下限值Qmin，當(dāng)Omix＜Oc＜Omax時，則維持曝氣裝置的總供風(fēng)量Q不變；當(dāng)Oc＞Omax時，則調(diào)小曝氣裝置的總供風(fēng)量Q，當(dāng)Oc＜Omix時，則調(diào)大曝氣裝置總供風(fēng)量Q，直至Qmix＜Q＜Qmax。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明所述的含抗生素、低C/N廢水的生化-氧化耦合處理系統(tǒng)及方法在具體操作時，升流式厭氧污泥反應(yīng)器的底部設(shè)置有曝氣裝置，通過控制曝氣裝置，從而在升流式厭氧污泥反應(yīng)器內(nèi)部形成微好氧-厭氧環(huán)境，解決硝化菌與反硝化菌在培養(yǎng)條件方面的不同需求，在一個反應(yīng)器內(nèi)同步實現(xiàn)硝化、反硝化脫氮；另外，本發(fā)明采用基于顆粒污泥的生物脫氮工藝，去除廢水中的氨氮，使脫氮高效穩(wěn)定運(yùn)行，與此同時，本發(fā)明采用過硫酸鹽作為氧化劑，價格低廉，高效穩(wěn)定；生物炭制備方法簡單，以污泥固廢為來源，實現(xiàn)廢物資源化利用，對過硫酸鹽的活化效果良好，處理效率高，能夠高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地去除廢水中的氨氮和抗生素。
（發(fā)明人：王璟;姜琪;蘇艷;張成;高峰;宋雪;楊陽;姜廣輝;閆佩;黃倩）
