CN107973401A - 一种废水处理装置及其在处理氨氮废水中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废水处理装置，包括曝气池、进水装置、出水装置、曝气装置和填料，曝气装置包括不同规格的第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器，通过不同规格的曝气器将曝气池分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区。本发明还公开了一种上述装置在处理氨氮废水中的应用。利用阀门和微孔曝气器控制进气量，将曝气池分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区，在各个曝气区存在内循环，在曝气池内存在一个大的外循环，可以提供不同的溶解氧环境，建立起硝化与反硝化协调配合而又互不干扰的稳定的处理体系。

Description

一种废水处理装置及其在处理氨氮废水中的应用

技术领域

本发明属于废水处理，具体涉及一种废水处理装置及其在处理氨氮废水中的应用。

背景技术

有机废水经过厌氧处理后，碳氮比较低，很难处理达标。如果直接排放，会造成水体富营养化，藻类过度生长，不仅降低了水体观赏价值，而且使水生生物缺氧死亡。一些藻类蛋白毒素还会经过食物链使人中毒，严重危害人类及生物生存。因此，如何经济有效地去除废水中的COD和氨氮已成为亟待解决的问题。

生物脱氮是从废水中去除氮素污染的较为经济有效的方法之一，根据之前的传统理论，生物脱氮的途径通常包括好氧硝化和厌氧反硝化两个过程，这两个过程是分别在好氧和缺氧环境的反应器中发生的。其中，硝化过程是指氨氮被硝化菌(化能无机营养菌)氧化成亚硝酸盐，最后转化为硝酸盐的过程；反硝化过程是在绝对厌氧前提下由反硝化菌将硝酸盐还原为氮气的生理过程。在实际应用中，由于两种菌体生长环境的差异，一般是将硝化过程和反硝化过程分离开，如传统的A/O，A²/O工艺，存在工艺冗长、污水处理构筑物占地面积大、投资和运行费用高等诸多弊端。

进一步地，有学者发现了可以对有机或无机氮化合物进行异养硝化的微生物，如荧光假单胞菌(Pseudomonas flurescens)、粪产碱菌(Alcaligenes facealis)、铜绿假单胞菌(Pseudomon asaeruginos)、致金色假单胞菌(Pseudomonas aureofaciena)等。还有一些学者在实验室里进行硝化菌纯培养时发现了好氧反硝化现象的存在。传统理论中只有自养型细菌才能发生的硝化反应和只能在厌氧条件下进行反硝化的这两个观点随着上述两种细菌的发现而被打破。而且有学者发现了一种能进行异养硝化的好氧反硝化菌，在微氧的条件下氨氮会被该细菌转化为N₂，随着溶解氧浓度的变大，好氧反硝化和异养硝化的反应速率却减小。

同步硝化反硝化(SND)是指硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同步进行的新型工艺，在SND工艺中，硝化反应的产物可直接成为反硝化反应的底物，因此，整个反应过程加快，水力停留时间可缩短，反应器容积也可相应减小。在废水脱氮工艺中，有机物氧化、硝化和反硝化在反应器中同时实现，既提高脱氮效果，又节约了曝气和混合液回流所需的能源。此外，在SND工艺中，反硝化反应中所释放出的碱度可部分补偿硝化反应所需要的碱，使系统的pH值相对稳定，废水中的有机物为反硝化提供了碳源，减少或使系统无需添加外碳源。有学者观察到较高浓度的溶解氧可以提高硝化速率，同时，高浓度的溶解氧抑制了反应器中的反硝化过程，造成亚硝酸盐和硝酸盐的积累。硝化是氨被微生物氧化，而亚硝酸盐作为中间体最后形成硝酸氮，在全球氮循环中起重要作用，并且在废水处理的过程中是至关重要的。而反硝化作用可由异养菌或自养菌实现虽然具有较好的氨氮脱除能力，但抗冲击能力较弱，高于300mg/L的高浓度氨氮能抑制菌体的生长，并且氨氮浓度高于200mg/L时，脱氮后氨氮残余量较多，同步不耐受高浓度有机碳，500mg/L的有机碳浓度抑制菌体生长并降低脱氮效果；这种组合菌群中的各类细菌培养与生长条件不一致，一种发挥功能时另一种却被处于抑制状态，导致彼此不协调，生物脱氮时间延长，成本增大，脱氮效率受到影响。

CN103304030A公开了一种同步硝化反硝化的污水处理方法，通过生物膜加大反应器内生物量和生物种类，保证世代较长的微生物(如硝化菌)生存，利于硝化反应；并且，生物膜载体从表面到内部存在溶解氧浓度的梯度现象，相应有好氧、缺氧和兼氧区状态，为直接脱氮提供了良好的环境；反应过程中，采用充氧装置，促成反应器内形成明显的好氧、缺氧段，形成同步硝化和反硝化的宏观环境；同时进行硝化和反硝化反应。但是，该法需要采用生物载体构建不同生物量和生物种类的生物膜，生物膜载体从表面到内部需要存在相应有好氧、缺氧和兼氧区的溶解氧浓度的梯度状态，实际操作难度较大，并不能调控硝化菌和反硝化菌各自的脱氮效率。

CN205973981U公开了一种基于溶解氧梯度分布的填料式废水降解槽，包括污水池，污水池中设置浸没在水中的填料层，所述填料层从上至下依次为好氧填料层、兼氧填料层、厌氧填料层，且好氧填料层与兼氧填料层之间、兼氧填料层与厌氧填料层之间有间隙，但该实用新型公开的方法使用的填料固定于污水池内。

目前尽管同步硝化反硝化有了较大的发展，但是普遍存在着负荷较小，去除率偏低，运行不稳定等不足，不能有效处理氨氮废水，并且有些正在运行的工艺并没有考虑总氮的去除问题。这大大限制了同步硝化反硝化工艺的发展和应用。因此，如何更好的提供适宜的生长条件，保证硝化和反硝化都可以高效进行，使同步硝化反硝化长期稳定的运行，对加快同步硝化反硝化脱氮工艺工业应用的进程具有积极意义。

发明内容

发明目的：为了解决现有的硝化反硝化中处理负荷小、去除率低及运行不稳定等问题，本发明提供了一种同步硝化反硝化的废水处理装置，还提供了上述同步硝化反硝化的废水处理装置在处理氨氮废水中的应用。

技术方案：本发明所述一种废水处理装置，包括曝气池、进水装置、出水装置、曝气装置和用于附着微生物的填料，所述曝气装置包括不同规格的第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器，所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器分别通入曝气池内将曝气池从进水装置一侧到出水装置一侧划分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区。

优选地，所述曝气器为曝气盘；所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器内径分别为φ215、φ260、φ300。随着曝气器的内径增大，曝气强度逐渐增大，使曝气池形成一个横向的溶解氧梯度。

所述低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:1～2:2～3；优选地，所述低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:1～1.2:2～2.5。在相同的进气压力下，依靠曝气盘的面积和进气支管的阀门控制，气体先主要由大的曝气盘出气，会造成小的曝气盘出气量远远低于大的曝气盘，就会形成不同的溶解氧区域。

所述低溶解氧区的溶解氧浓度为0.1～1.0mg/L，所述中溶解氧区的溶解氧浓度为0.5～2.0mg/L，所述高溶解氧区的溶解氧浓度为2.0～5.0mg/L；当溶解氧浓度出现波动时，通过调节曝气器内所携带氧气气体流量，以保证溶解氧的浓度范围。其中，所述的溶解氧浓度是指曝气池底部的溶解氧浓度。

当溶解氧浓度为0.1～1mg/mL时，生物膜主要发生反硝化反应；当溶解氧浓度大于1mg/mL时，生物膜主要发生硝化作用；当溶解氧浓度为1～3mg/mL时，在生物膜外部发生硝化反应，生物膜内部可发生反硝化反应；当溶解氧浓度大于3mg/mL时，生物膜内部的反硝化反应也受到抑制。因此，低溶解氧区主要进行反硝化反应，中溶解氧区既可以进行反硝化反应，也可以进行硝化反应，高溶解氧区的底部主要进行硝化反应，上部由于溶解氧降低，主要发生反硝化反应。

所述曝气装置还包括进气主管，所述进气主管位于所述曝气池上方，所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器位于曝气池底部且与曝气池的短边平行，所述进气主管分别通过阀门、垂直输送管道与第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器相连。

所述进水装置设在曝气池第一侧壁上，所述进水装置包括进水总管和从所述进水总管分流的第一层进水管和第二层进水管，所述第一层进水管和第二层进水管表面布孔，所述第一层进水管和所述第二层进水管两端分别沿第一侧壁和前、后壁延伸，所述沿前后壁延伸的长度为曝气池长度的1/3～1/2。设置上下两层进水管，不仅有利于废水与生物膜的充分接触，第一层进水管中的废水在曝气作用下进行翻滚，在低溶解氧区停留时间更长，更有利于反硝化，且防止产生水流死角。

所述出水装置设在曝气池第二侧壁的上端，所述出水装置为出水栅栏。所述进水装置设置在曝气池第一侧壁的中下部，所述出水装置设在曝气池的上部。

所述附着微生物的填料为聚乙烯填料，所述聚乙烯填料可以随着废水在低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区进行流动，所述聚乙烯填料的孔径为9mm～15mm，所述聚乙烯填料的填充率为30～60％。优选地，所述聚乙烯填料的填充率为40～50％。其中，接种的硝化污泥优选硝化颗粒污泥，接种的反硝化污泥优选厌氧反硝化颗粒污泥或好氧反硝化颗粒污泥。

将硝化污泥、反硝化污泥同时接种于聚乙烯填料上，通过培养形成同步硝化反硝化生物膜，生物膜内氨氮、溶解氧、有机碳源等基质传递状况如下：首先，由外部水体进入好氧层的氨氮在硝化菌的作用下被氧化成和/或和/或与有机物继续在膜内传递进入厌氧层，在反硝化菌的作用下，和/或被还原成N₂逸出水体，完成生物膜内同步硝化反硝化过程。

废水处理装置的其它操作条件按常规处理废水的硝化污泥和反硝化污泥的条件控制。设置培养体系溶解氧溶度的测定装置，根据需要调整进气的氧浓度；同时提供pH电极检测，以便通过外源加入酸、碱来实现系统pH控制。

本发明还公开了废水处理装置在处理氨氮废水中的应用。

所述氨氮废水包括NH₄ ⁺离子和游离NH₃，所述氨氮的浓度为50～1000mg/L。

所述处理氨氮废水的步骤如下：

(1)将硝化污泥和反硝化污泥接种于填充填料的曝气池中进行同步培养，形成生物膜；

(2)含氨氮废水通过所述进水装置流入所述曝气池，流经低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区，水力停留时间为12～24h，然后经出水装置流出。

所述附着微生物的填料为聚乙烯填料，所述聚乙烯填料的孔径为9mm～15mm，所述聚乙烯填料的填充率为30～60％。优选地，所述聚乙烯填料的填充率为40～50％。其中，接种的硝化污泥优选硝化颗粒污泥，接种的反硝化污泥优选厌氧反硝化颗粒污泥或好氧反硝化颗粒污泥。

所述低溶解氧区的溶解氧浓度为0.1～1.0mg/L，所述中溶解氧区的溶解氧浓度为0.5～2.0mg/mL，所述高溶解氧区的溶解氧浓度为2.0～5.0mg/L；当溶解氧浓度出现波动时，通过调节曝气器内所携带氧气气体流量，以保证溶解氧的浓度范围。其中，溶解氧浓度是指曝气池底部的溶解氧浓度。

本发明中，氨氮废水为一切适合生物法处理的含COD和氨氮的污水，氨氮浓度为50～1000mg/L，碳氮质量比为10:1～40:1。当碳氮比质量比低于10时，需要使用泵补加反硝化所需的有机碳源，控制碳氮比为10:1～40:1，有机碳源是丁二酸钠、乙酸钠、甲醇、葡萄糖或木质纤维素水解液。采取连续进水方式进行生物脱氮处理，控制废水处理的pH为6～8，处理温度为室温，水力停留时间为12～24h。

工作原理：利用不同规格的曝气器及阀门控制，将曝气池横向分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区。使用时，废水通过第一层进水管和第二层进水管首先进入低溶解氧区行反硝化反应，然后进入中溶解氧区，中溶解氧区同时存在硝化反应和反硝化反应，然后流入高溶解氧区进行反应，完成各个曝气区的内循环；同时，由于废水流动和返混体系的存在，曝气池内还形成了一个外循环，使得同步硝化反硝化生物膜在曝气池内流动，有助于废水和生物膜的接触，更有助于有机碳源和硝酸盐的返混。有机碳源和高溶解氧区产生的和/或可流入进水端的低溶解氧区作为反硝化菌的营养物质，同时反硝化菌将和/或转化为N₂不断排出；随着返混作用和反硝化的进行，和/或会不断进入低溶解氧区作为反硝化菌的底物。由于产物抑制作用的解除，有助于硝化菌加快硝化反应的进程和效果；且随着硝化反应的进行，需要补加碱液维持适宜生长的pH，反硝化过程产生的碱可部分中和硝化过程产生的酸，减少碱液的消耗。

随着废水的流动方向，溶解氧在高溶解氧区得到有效利用，进入高溶解氧区上部区域的溶解氧相对很少，有利用生物膜内的反硝化菌在无氧或低氧条件下高效进行反硝化反应。由于气体的逸散和硝化菌对溶解氧的消耗，从高溶解氧区进入低溶解氧区的溶解氧相对很少，有利于生物膜内的反硝化菌在无氧或低氧条件下更好的发挥脱氮性能。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优势如下：

(1)SND硝化反应中消耗的碱可以从反硝化反应中得到部分补偿，有利于保持反应体系中pH稳定，且减少了碱的加入量；SND发生在低溶解氧的条件下，减少了曝气的需求，从而降低了能量消耗；硝化和反硝化在同一个反应器中完成，可省去一个曝气池或减少曝气池体积，节省基建费用，缩短反应时间；

(2)利用阀门和微孔曝气器控制进气量，将曝气池横向分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区，在各个曝气区的曝气器附近存在内循环，在曝气池内存在一个大的外循环，可以提供不同的溶解氧环境；使同步硝化反硝化生物膜可以在适宜的溶解氧条件下作用，建立起硝化系统与反硝化系统协调配合而细胞间又互不干扰的稳定的处理体系，克服了现有技术需要使用多个反应器或直接将硝化污泥和反硝化污泥进行混合处理氨氮废水的不足；

(3)硝化菌和反硝化菌对溶解氧的需求不同，好氧反硝化菌虽然具有耐氧能力，但是在低氧的条件下其脱氮性能更高，因此将两种菌直接混合进行脱氮存在弊端。本发明在进水端进行低溶解氧曝气，在出水端进行高溶解氧曝气，不仅上下区域会形成溶解氧浓度，横向区域也会形成溶解氧浓度，进水端的低溶解条件，有利于反硝化污泥在低氧或无氧条件下发挥脱氮性能。与两种菌直接混合相比，本发明可以使硝化菌和反硝化菌在各自适宜的溶解氧条件下生长，有效提高硝化菌和反硝化菌的脱氮活性，提高了同步硝化反硝化的脱氮效率；

(4)返混体系不仅可以实现高溶解氧区到低溶解氧区的有效返混，还可以实现高溶解氧区的有效返混和低溶解氧区的有效返混，且低溶解氧区不需要专门的返混或者搅拌设备；

(5)有机碳源和好氧区产生的和/或可流入进水端的低溶解氧区作为反硝化菌的营养物质，同时反硝化菌将和/或转化为N₂不断排出；随着返混作用和反硝化的进行，和/或会不断进入低溶解区作为反硝化菌的底物。由于产物抑制作用的解除，有助于硝化菌加快硝化反应的进程和效果，二者互相补充和促进，实现了总氮的高效脱除。

(6)同步硝化反硝化生物膜提高了处理效果，水力保留时间(HRT)为普通活性污泥法的1/4-1/2。

(7)与普通的活性污泥法的A/O工艺相比，本发明无需污泥和混合液的回流，节省电耗，降低处理成本。

附图说明

图1为废水处理装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述一种废水处理装置，包括曝气池、进水装置、出水装置、曝气装置和用于附着微生物的填料，所述曝气装置包括不同规格的第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器，所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器分别通入曝气池内将曝气池从进水装置一侧到出水装置一侧划分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区。

优选地，所述曝气器为曝气盘；所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器内径分别为φ215、φ260、φ300。随着曝气器的内径增大，曝气强度逐渐增大，使曝气池形成一个横向的溶解氧梯度。

所述低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:1～2:2～3；优选地，所述低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:1～1.2:2～2.5。所述低溶解氧区的溶解氧浓度为0.1～1.0mg/L，所述中溶解氧区的溶解氧浓度为0.5～2.0mg/L，所述高溶解氧区的溶解氧浓度为2.0～5.0mg/L；当溶解氧浓度出现波动时，通过调节曝气器内所携带氧气气体流量，以保证溶解氧的浓度范围。

当溶解氧浓度为0.1～1mg/mL时，生物膜主要发生反硝化反应；当溶解氧浓度大于1mg/mL时，生物膜主要发生硝化作用；当溶解氧浓度为1～3mg/mL时，在生物膜外部发生硝化反应，生物膜内部可发生反硝化反应；当溶解氧浓度大于3mg/mL时，生物膜内部的反硝化反应也受到抑制。

所述曝气装置还包括进气主管，所述进气主管位于所述曝气池上方，所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器位于曝气池底部且与曝气池的短边平行，所述进气主管分别通过阀门、垂直输送管道与第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器相连。

所述进水装置设在曝气池第一侧壁上，所述进水装置包括进水总管和从所述进水总管分流的第一层进水管和第二层进水管，所述第一层进水管和第二层进水管表面布孔，所述第一层进水管和所述第二层进水管两端分别沿第一侧壁和前、后壁延伸，所述沿前后壁延伸的长度为曝气池长度的1/3～1/2。

所述出水装置设在曝气池第二侧壁的上端，所述出水装置为出水栅栏。

所述附着微生物的填料为聚乙烯填料，所述聚乙烯填料的孔径为9mm～15mm，所述聚乙烯填料的填充率为30～60％。优选地，所述聚乙烯填料的填充率为40～50％。其中，接种的硝化污泥优选硝化颗粒污泥，接种的反硝化污泥优选厌氧反硝化颗粒污泥或好氧反硝化颗粒污泥。

将硝化污泥、反硝化污泥同时接种于聚乙烯填料上，通过培养形成同步硝化反硝化生物膜，生物膜内氨氮、溶解氧、有机碳源等基质传递状况如下：首先，由外部水体进入好氧层的氨氮在硝化菌的作用下被氧化成和/或和/或与有机物继续在模内传递进入厌氧层，在反硝化菌的作用下，和/或被还原成N₂逸出水体，完成生物膜内同步硝化反硝化过程。

废水处理装置的其它操作条件按常规处理废水的硝化污泥和反硝化污泥的条件控制。设置培养体系溶解氧溶度的测定装置，根据需要调整进气中的氧浓度；同时提供pH电极检测，以便通过外源加入酸、碱来实现系统pH控制。

工作原理：

利用不同规格的曝气器及阀门控制，将曝气池横向分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区。使用时，废水通过第一层进水管和第二层进水管首先进入低溶解氧区行反硝化反应，然后进入中溶解氧区，中溶解氧区同时存在硝化反应和反硝化反应，然后流入高溶解氧区进行硝化反应，完成各个曝气区的内循环；同时，由于废水流动和返混体系的存在，曝气池内还形成了一个外循环，使得同步硝化反硝化生物膜在曝气池内流动，有助于废水和生物膜的接触，更有助于有机碳源和硝酸盐的返混。有机碳源和高溶解氧区产生的和/或可流入进水端的低溶解氧区作为反硝化菌的营养物质，同时反硝化菌将和/或转化为N₂不断排出；随着返混作用和反硝化的进行，和/或会不断进入低溶解氧区作为反硝化菌的底物。由于产物抑制作用的解除，有助于硝化菌加快硝化反应的进程和效果；且随着硝化反应的进行，需要补加碱液维持适宜生长的pH，反硝化过程产生的碱可部分中和硝化过程产生的酸，减少碱液的消耗。

随着废水的流动方向，溶解氧在高溶解氧区得到有效利用，进入高溶解氧区上部区域的溶解氧相对很少，有利用生物膜内的反硝化菌在无氧或低氧条件下高效进行反硝化反应。由于气体的逸散和硝化菌对溶解氧的消耗，从高溶解氧区进入低溶解氧区的溶解氧相对很少，有利于生物膜内的反硝化菌在无氧或低氧条件下更好的发挥脱氮性能。

本发明中，氨氮废水为一切适合生物法处理的含COD和氨氮的污水，氨氮浓度为50～1000mg/L，碳氮质量比为10:1～40:1。当碳氮比质量比低于10时，需要使用泵补加反硝化所需的有机碳源，控制碳氮比为10:1～40:1，有机碳源是丁二酸钠、乙酸钠、甲醇、葡萄糖或木质纤维素水解液。采取连续进水方式进行生物脱氮处理，控制废水处理的pH为6～8，处理温度为室温，水力停留时间为12～24h。

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

其中：1-曝气池；1-1–第一侧壁；1-2–第二侧壁；1-3–前壁；1-4–后壁；2-进水装置；2-1–进水总管；2-2–第一层进水管；2-3–第二层进水管；3-出水装置；4-曝气装置；4-1–进气主管；5-填料；6-第一曝气盘；7-第二曝气盘；8-第三曝气盘；9-低溶解氧区；10-中溶解氧区；11-高溶解氧区。

实施例1

一种废水处理装置，见图1，包括曝气池1、进水装置2、出水装置3、曝气装置4和用于附着微生物的填料5，曝气装置4包括不同规格的第一曝气盘6(φ215)、第二曝气盘7(φ260)和第三曝气盘8(φ300)，第一曝气盘6、第二曝气盘7和第三曝气盘8分别通入曝气池内将曝气池从左至右分为低溶解氧区9、中溶解氧区10和高溶解氧区11，体积比为1:1～2:1。低溶解氧区9的底部溶解氧浓度为0.1～1.0mg/L，中溶解氧区10的底部溶解氧浓度为0.5～2.0mg/L，高溶解氧区11的底部溶解氧浓度为2.0～5.0mg/L；当溶解氧浓度出现波动时，通过调节曝气器内所携带氧气气体流量，以保证溶解氧的浓度范围。

其中，曝气装置4还包括进气主管4-1，进气主管4-1位于所述曝气池1上方，第一曝气盘6、第二曝气盘7和第三曝气盘8位于曝气池1底部且与曝气池1的短边平行，进气主管4-1分别通过阀门、垂直输送管道与第一曝气盘6、第二曝气盘7和第三曝气盘相连8。

其中，进水装置2设在曝气池1第一侧壁上1-1，进水装置2包括进水总管2-1和从进水总管分流的第一层进水管2-2和第二层进水管2-3，第一层进水管2-2和第二层进水管2-3表面布孔，第一层进水管2-2和第二层进水管2-3两端分别沿第一侧壁1-1和前壁1-3、后壁1-4延伸，沿前后壁延伸的长度为曝气池1长度的1/3～1/2。

其中，出水装置3设在曝气池第二侧壁1-2的上端，出水装置3为出水栅栏，进水装置设置在曝气池第一侧壁的中下部，出水装置设在曝气池的上部。

其中，附着微生物的填料5为聚乙烯填料，聚乙烯填料的孔径为9mm～15mm，聚乙烯填料的填充率为30～60％。

实施例2

应用实施例1的废水处理装置处理木薯酒精废水的方法，其中低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:2:2，包括以下步骤：

(1)将硝化污泥和反硝化污泥接种于填充改性聚乙烯填料(K3填料)的曝气池中进行同步培养，形成生物膜，其中填料填充率为40％；

(2)氨氮废水通过进水装置流入所述曝气池，控制低溶解氧区的溶解氧浓度为0.5mg/mL，中溶解氧区的溶解氧浓度为1.5mg/mL，高溶解氧区的溶解氧浓度为3mg/mL，控制处理温度为室温，pH为6～8，水力停留时间(HRT)为15h，处理结果见表1。

表1木薯酒精废水处理结果

水质指标	未处理木薯酒精废水	处理后的木薯酒精废水
			COD(mg/L)	1521	211
氨氮浓度(mg/L)	96.00	2.85
			总氮浓度(mg/L)	100.00	8.43

实施例3

废水处理装置及处理方法同实施例2，不同的是废水为发酵核苷酸废水，处理结果见表2。

表2发酵核苷酸废水处理结果

水质指标	未处理木薯酒精废水	处理后的木薯酒精废水
			COD(mg/L)	1021	45.23
氨氮浓度(mg/L)	56.32	2.21
			总氮浓度(mg/L)	65.11	6.87

实施例4

废水处理装置及处理方法同实施例2，不同的是低溶解氧区的溶解氧浓度为0.1mg/mL，中溶解氧区的溶解氧浓度为0.5mg/mL，高溶解氧区的溶解氧浓度为2mg/mL，填料填充率为30％，水力停留时间为12h。

实施例5

废水处理装置及处理方法同实施例2，不同的是低溶解氧区的溶解氧浓度为1mg/mL，中溶解氧区的溶解氧浓度为2mg/mL，高溶解氧区的溶解氧浓度为5mg/mL，填料填充率为50％，水力停留时间为24h。

实施例6

废水处理装置及处理方法同实施例2，不同的是低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:1.2:2.5，填料填充率为60％。

实施例7

废水处理装置及处理方法同实施例2，不同的是低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:2:3。

实施例8

废水处理装置及处理方法同实施例2，不同的是低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:1:2.5。

Claims (10)

1.一种废水处理装置，包括曝气池、进水装置、出水装置、曝气装置和用于附着微生物的填料，其特征在于，所述曝气装置包括不同规格的第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器，所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器分别将曝气池从进水装置一侧到出水装置一侧划分为低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区。

2.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器内径分别为φ215、φ260、φ300。

3.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，所述低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区的体积比为1:1～2:2～3；所述低溶解氧区的溶解氧浓度为0.1～1.0mg/L，中溶解氧区的溶解氧浓度为0.5～2.0mg/L，高溶解氧区的溶解氧浓度为2.0～5.0mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，所述曝气装置还包括进气主管，所述进气主管位于所述曝气池上方，所述第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器位于曝气池底部且与曝气池的短边平行，所述进气主管分别通过阀门、垂直输送管道与第一曝气器、第二曝气器和第三曝气器相连。

5.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，所述进水装置设在曝气池第一侧壁上，所述进水装置包括进水总管和从所述进水总管分流的第一层进水管和第二层进水管，所述第一层进水管和第二层进水管表面布孔，所述第一层进水管和所述第二层进水管沿曝气池长边方向的长度为曝气池长度的1/3～1/2。

6.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，所述出水装置设在曝气池第二侧壁的上端，所述出水装置为出水栅栏。

7.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于，所述附着微生物的填料为聚乙烯填料，所述聚乙烯填料的孔径为9mm～15mm，所述聚乙烯填料的填充率为30～60％。

8.权利要求1-7任意一项所述的废水处理装置在处理氨氮废水中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述氨氮废水包括NH₄ ⁺离子和游离NH₃，所述氨氮的浓度为50～1000mg/L。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述处理氨氮废水的步骤如下：

(1)将硝化污泥和反硝化污泥接种于填充填料的曝气池中进行同步培养，形成生物膜；

(2)含氨氮废水通过所述进水装置流入所述曝气池，流经低溶解氧区、中溶解氧区和高溶解氧区，水力停留时间为12～24h，然后经出水装置流出。