[发明专利]一种利用酸中和残渣和脱水铝污泥处理含氮废水的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于含氮废水处理领域，更具体地说，涉及一种综合利用酸中和残渣及脱水铝污泥作为滤料处理含氮废水的系统及方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的飞速发展，人民生活水平逐步提高。但与此同时，人类的生产和生活也给赖以生存的环境带来了一定的负面影响，氮素污染问题就是其中的一个重点。氮素是污水中的众多污染物中关注度最高、转化最复杂的成分之一。水体作为一个重要氮汇，正因为氮素（氨氮和总氮为主）不断输入而饱和超载，其中畜禽养殖和农村生活污水是很多流域污染的主要来源，污水中的氮导致水体生态系统多样性的急剧下降和频现的河湖富营养化，因此急需构建适合畜禽养殖规模和农村分散式污水特点的含氮废水处理系统。如何高效去除其中的氨氮和总氮成为科研工作者面临的一项重要课题。

针对农村生活污水和畜禽养殖废水的水质特点，目前采用的处理工艺主要有生态化处理和生物反应器模式。生态化处理模式主要包括人工湿地系统、土地处理系统、稳定塘系统和藻类塘系统，此种类型技术建设费用、运行成本低廉，但需要占用较大的土地资源；生物反应器处理模式主要包括厌氧生物滤池、生物接触氧化池、净化槽技术和厌氧好氧组合工艺，此类型技术占地少，工艺运行可控，但工艺复杂、建设和运行费用较高。因此急需研制同时具有占地面积小、工艺简单和运行成本低特点的去除氨氮和总氮工艺。

水处理中滤料是生化反应技术的核心，其性能的好坏直接影响污水处理过程的效率、能耗、可靠性和稳定性，已有的报道利用土壤、矿物垃圾、陶粒、沸石等作为填料处理农村或畜禽养殖废水。这些材料成本低、易获得，对污水中的磷和有机物有较高的去除率，但是脱氮效果不理想。脱水铝污泥是一种新兴的人工湿地填料，通过存在于其上的硝化和反硝化菌对污水脱氮发挥作用，对畜禽养殖废水脱氮效率高达80%。但是此种单一滤料滤池在运行过程中使用曝气机提高了运行成本，不利于节能减耗。此外，酸中和残渣脱氮的研究只限于地表水，氮素以反硝化形式和吸附到滤料中天然有机物上而去除，鲜有利用其处理含氮污水的报道。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对各种现有的含氮废水处理技术不能兼具成本低廉、工艺简单的技术优势的问题，本发明提供了一种利用酸中和残渣和脱水铝污泥处理含氮废水的系统及方法，它充分发挥酸中和残渣和脱水铝污泥协同作用机制，实现了氨氮和总氮的高效去除。

2.技术方案

本发明的原理：采用酸中和残渣和和脱水铝污泥作为复合滤池滤料，利用基质固体表面的吸附和离子交换，以及滤料中的脱氮功能菌去除污水中的氨氮和总氮，同时通过在两级滤池之间增加二次布水和适当延长停留时间的方式改变工艺条件。总体上，此系统结合两种滤料的结构和功能特点，配以适当的运行条件达到对含氮污水的高效去除。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种利用酸中和残渣和脱水铝污泥处理含氮废水的系统，包括酸中和残渣装置和脱水铝污泥装置，所述的酸中和残渣装置设置在所述的脱水铝污泥装置的上方，且所述的酸中和残渣装置的底部高于所述的脱水铝污泥装置的顶部，该酸中和残渣装置的底部和该脱水铝污泥装置的底部通过管道连通，该管道上靠近所述的脱水铝污泥装置的位置处设置有阀门；

该系统还包括储水池，所述的储水池与所述的酸中和残渣装置上端连通的管道上设置有第一水泵、所述的储水池与脱水铝污泥装置上端连通的管道上设置有第二水泵；

所述的酸中和残渣装置中的反应滤料包括酸中和残渣，所述的脱水铝污泥装置中的反应滤料包括脱水铝污泥。

优选地，所述的酸中和残渣装置和所述的脱水铝污泥装置的有效反应容积相等，且所述的酸中和残渣装置的底部高于所述的脱水铝污泥装置的顶部3～5cm。

优选地，所述的酸中和残渣装置中的反应滤料上层为酸中和残渣，下层为鹅卵石。

优选地，所述的脱水铝污泥装置中的反应滤料上层为脱水铝污泥，下层为鹅卵石。

一种利用酸中和残渣和脱水铝污泥处理含氮废水的方法，其步骤为：

（1）搭建上述的系统，关闭阀门，所述储水池中含氮废水通过第一水泵进入该酸中和残渣装置，当水量达到酸中和残渣装置的有效反应容积70%后，关闭第一水泵，水力停留时间为10～20h；