一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，包括依次管路连接的进水泵、碳捕获装置、碳回收沉淀池、一体式厌氧氨氧化装置、自养反硝化装置和反硝化沉淀池，碳捕获装置包括通过进水管与进水泵连通的阳极室和通过第一出水管与碳回收沉淀池连通的阴极室，阳极室和阴极室之间通过离子交换树脂膜相隔，阳极室中设置有与电源的正极电连接的阳极板，阴极室中设置有与电源的负极电连接的阴极板，阴极室的底部还设置有与第一空压机管路连接的曝气头；一体式厌氧氨氧化装置为连续流折返反应器，自养反硝化装置为完全混流式反应器。本发明专利技术的低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统实现了低碳氮比废水的高效脱氮和负碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统
本专利技术涉及废水处理
，特别是涉及一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统。
技术介绍
随着我国经济的快速发展以及工业水平的快速提高，大量的含氮工业废水排入水体，导致河流湖泊等水体富营养化严重，生态系统退化等严重问题。目前废水脱氮技术应用最广泛的是生物脱氮技术，传统的生物脱氮技术包括硝化及反硝化两个过程，而硝化需要大量曝气，反硝化只有在碳源充足时才能进行。而我国的大量高氨氮工业废水，如煤化工、冶炼、电子等行业的废水呈现高氨氮、低碳氮比的特点，废水中自身存在的碳源难以供给反硝化的需求，由此需要额外投加碳源，增加了处理费用。因此，针对低碳氮比废水开发高效、经济的新型生物脱氮技术具有重要意义。厌氧氨氧化作为一种高效、低耗的新型生物脱氮工艺越来越受到水处理领域的重视，尤其在处理高氨氮、低碳氮比废水时有其独特的优势。但实际应用中也存在很多问题，例如该工艺主体为自养菌，对碳源污染物没有去除效果，而为低碳源废水设计专门的COD生化去除工艺效率低、成本高。且厌氧氨氧化由于其本身的机理会将消耗总氮的10％转化为硝氮，随着环保指标的日趋严格，对总氮排放的要求也逐渐提升日程，高氨氮废水经厌氧氨氧化处理后留有的硝氮成为一大难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，以解决上述现有技术存在的问题，实现低碳氮比废水的高效脱氮和负碳排放。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，包括依次管路连接的进水泵、碳捕获装置、碳回收沉淀池、一体式厌氧氨氧化装置、自养反硝化装置和反硝化沉淀池，所述碳捕获装置包括通过进水管与所述进水泵连通的阳极室和通过第一出水管与所述碳回收沉淀池连通的阴极室，所述阳极室和所述阴极室之间通过离子交换树脂膜相隔，所述阳极室中设置有与电源的正极电连接的阳极板，所述阴极室中设置有与所述电源的负极电连接的阴极板，所述阴极室的底部还设置有与第一空压机管路连接的曝气头；所述一体式厌氧氨氧化装置为连续流折返反应器，所述自养反硝化装置为完全混流式反应器。优选的，所述一体式厌氧氨氧化装置包括若干个依次连通的反应隔室和一个沉淀隔室，所述碳回收沉淀池通过第二出水管与一端的所述反应隔室连通，另一端的所述反应隔室的顶部与所述沉淀隔室连通；相邻的两个所述反应隔室之间通过挡板相隔，所述挡板的顶部或底部设置有开口，且相邻的两个所述挡板上的开口的位置不同；每个所述反应隔室中均设置有框架，所述框架上固设有用于负载厌氧氨氧化污泥的海绵填料，所述负载厌氧氨氧化污泥中富含短程硝化菌和厌氧氨硝化菌；每个所述反应隔室的底部均设置有第一曝气盘，所述第一曝气盘通过管路与第二空压机连通。优选的，所述沉淀隔室为辐射流沉淀池，所述沉淀隔室的底端出口通过第一污泥回流管与所述一体式厌氧氨氧化装置的入料口连通，且所述第一污泥回流管上设置有第一污泥回流泵。优选的，所述自养反硝化装置的底部设置有第二曝气盘，所述第二曝气盘通过管路与第三空压机连通；所述自养反硝化装置中还设置有位于所述第二曝气盘上方的搅拌器。优选的，所述一体式厌氧氨氧化装置通过第三出水管与所述自养反硝化装置连通，所述自养反硝化装置通过第四出水管与所述反硝化沉淀池连通。优选的，所述反硝化沉淀池的底端出口通过第二污泥回流管与所述自养反硝化装置连通，所述第二污泥回流管上设置有第二污泥回流泵；所述反硝化沉淀池的顶端溢流口设置有第五出水管；所述反硝化沉淀池的顶部的污水出口通过污水回流管与所述一体式厌氧氨氧化装置的入料口连通，且所述污水回流管上设置有污水回流泵。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统实现了低碳氮比废水的高效脱氮和负碳排放。本专利技术的低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统中前置的碳捕获装置即前置MECC工艺能够有效去除废水中的COD，实验表明MECC在去除有机物的过程中，COD去除率达到90％，为后续厌氧氨氧化工艺的正常运行提供了前置条件。此外，该工艺对外源输入的模拟烟道气(CO2浓度5-15％)的碳捕获率也可达80-93％。反应库伦效率(有机物转化为电流的效率)为80-82％，阴极产氢效率(电流转化为氢气)为91-95％。该工艺整体为是一个产能的过程。本专利技术的低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统中后置的硫源自养反硝化，将高氨氮工业废水厌氧前端处理所产生的硫化氢及传统沼气脱硫产物硫磺回收后作为反硝化电子供体，实现了硫自养反硝化菌的快速富集，在全处理链中实现了同步脱氮除硫，提高了厌氧氨氧化出水的TN去除率，硝氮去除负荷达到了1.6kg/(m3·d)，同时大幅缩减了沼气脱硫工程的建设及运营成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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。图1为本专利技术低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统的结构示意图；其中：1、进水泵；2、进水管；3、碳捕获装置；4、阳极室；5、阴极室；6、阳极板；7、阴极板；8、电源；9、离子交换树脂膜；10、曝气头；11、第一空压机；12、第一出水管；13、碳回收沉淀池；14、排泥口；15、第二出水管；16、一体式厌氧氨氧化装置；17、反应隔室；18、沉淀隔室；19、第一曝气盘；20、海绵填料；21、挡板；22、第一污泥回流泵；23、第一污泥回流管；24、第三出水管；25、自养反硝化装置；26、第二曝气盘；27、第三空压机；28、搅拌器；29、第四出水管；30、反硝化沉淀池；31、第二污泥回流泵；32、第二污泥回流管；33、污水回流泵；34、污水回流管；35、第五出水管；36、第二空压机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，以解决上述现有技术存在的问题，实现低碳氮比废水的高效脱氮和负碳排放。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示：本实施例提供了一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，包括依次管路连接的进水泵1、碳捕获装置3、碳回收沉淀池13、一体式厌氧氨氧化装置16、自养反硝化装置25和反硝化沉淀池30。碳捕获装置3包括通过进水管2与进水泵1连通的阳极室4和通过第一出水管12与碳回收沉淀池13连通的阴极室5，阳极室4和阴极室5之间通过离子交换树脂膜9相隔，阳极室4中设置有与电源8的正极电连接的阳极板6，阴极室5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，其特征在于：包括依次管路连接的进水泵、碳捕获装置、碳回收沉淀池、一体式厌氧氨氧化装置、自养反硝化装置和反硝化沉淀池，所述碳捕获装置包括通过进水管与所述进水泵连通的阳极室和通过第一出水管与所述碳回收沉淀池连通的阴极室，所述阳极室和所述阴极室之间通过离子交换树脂膜相隔，所述阳极室中设置有与电源的正极电连接的阳极板，所述阴极室中设置有与所述电源的负极电连接的阴极板，所述阴极室的底部还设置有与第一空压机管路连接的曝气头；所述一体式厌氧氨氧化装置为连续流折返反应器，所述自养反硝化装置为完全混流式反应器。/n

【技术特征摘要】
1.一种低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，其特征在于：包括依次管路连接的进水泵、碳捕获装置、碳回收沉淀池、一体式厌氧氨氧化装置、自养反硝化装置和反硝化沉淀池，所述碳捕获装置包括通过进水管与所述进水泵连通的阳极室和通过第一出水管与所述碳回收沉淀池连通的阴极室，所述阳极室和所述阴极室之间通过离子交换树脂膜相隔，所述阳极室中设置有与电源的正极电连接的阳极板，所述阴极室中设置有与所述电源的负极电连接的阴极板，所述阴极室的底部还设置有与第一空压机管路连接的曝气头；所述一体式厌氧氨氧化装置为连续流折返反应器，所述自养反硝化装置为完全混流式反应器。


2.根据权利要求1所述的低碳氮比废水的生物脱氮兼负碳排放系统，其特征在于：所述一体式厌氧氨氧化装置包括若干个依次连通的反应隔室和一个沉淀隔室，所述碳回收沉淀池通过第二出水管与一端的所述反应隔室连通，另一端的所述反应隔室的顶部与所述沉淀隔室连通；相邻的两个所述反应隔室之间通过挡板相隔，所述挡板的顶部或底部设置有开口，且相邻的两个所述挡板上的开口的位置不同；每个所述反应隔室中均设置有框架，所述框架上固设有用于负载厌氧氨氧化污泥的海绵填料，所述负载厌氧氨氧化污泥中富含短程硝化菌和厌氧氨硝化菌；每个所述反应隔室的底部均设置有第一曝气盘，所述第一曝气...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宏，田盛，路璐，左陆珅，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11