公布日：2023.03.21
申請(qǐng)日：2022.10.19
分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F101/
16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，包括以下步驟：S1、調(diào)節(jié)池；S2、一級(jí)反硝化池和一級(jí)硝化池：然后廢水經(jīng)提升泵，通過提升泵進(jìn)入第一級(jí)短程硝化反硝化和第二級(jí)全程硝化反硝化進(jìn)行生化處理；S3、中間水池；S4、二級(jí)反硝化池和二級(jí)硝化池；S5、MBR池和芬頓反應(yīng)池：在兩級(jí)硝化反硝化生化系統(tǒng)后，設(shè)置芬頓反應(yīng)處理系統(tǒng)，使這部分難降解COD通過芬頓反應(yīng)轉(zhuǎn)化成分子量不太大的中間產(chǎn)物或直接變成H2O、CO2去除；S6、反應(yīng)池和沉淀池；S7、硫自氧反硝化；S8、活性炭吸附池；S9、壓框壓濾。本發(fā)明低碳高氨氮廢水的處理效率，減少停留時(shí)間，短程硝化反硝化與傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮相比，可節(jié)省氧氣，降低能耗；節(jié)省反硝化所需碳源。
權(quán)利要求書
1.一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、調(diào)節(jié)池：低碳高氨氮廢水通過管道收集后，進(jìn)入水質(zhì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)；S2、一級(jí)反硝化池和一級(jí)硝化池：然后廢水經(jīng)提升泵，通過提升泵進(jìn)入第一級(jí)短程硝化反硝化和第二級(jí)全程硝化反硝化進(jìn)行生化處理；S3、中間水池：然后進(jìn)入中間水池，中間水池對(duì)第一級(jí)短程硝化反硝化和第二級(jí)全程硝化反硝化進(jìn)行生化處理處理的費(fèi)用進(jìn)行緩存；S4、二級(jí)反硝化池和二級(jí)硝化池：中間水池內(nèi)的第一級(jí)短程硝化反硝化和第二級(jí)全程硝化反硝化進(jìn)行生化處理之后的水通過提升泵提升到二級(jí)反硝化池內(nèi)進(jìn)行處理；S5、MBR池和芬頓反應(yīng)池：在兩級(jí)硝化反硝化生化系統(tǒng)后，設(shè)置芬頓反應(yīng)處理系統(tǒng)，使這部分難降解COD通過芬頓反應(yīng)轉(zhuǎn)化成分子量不太大的中間產(chǎn)物或直接變成H2O、CO2去除；S6、反應(yīng)池和沉淀池：芬頓反應(yīng)之后液體進(jìn)入到反應(yīng)池內(nèi)，然后向反應(yīng)池內(nèi)添加堿、PAC和PAM，進(jìn)行對(duì)液體與堿、PAC和PAM充分反映，然后注入到沉淀池內(nèi)；S7、硫自氧反硝化：沉淀池處理之后，將廢液進(jìn)行硫自氧反硝化池內(nèi)處理，通過硫自氧反硝化進(jìn)行脫氮處理；S8、活性炭吸附池：經(jīng)過脫氮處理之后的液體進(jìn)入到活性炭吸附池內(nèi)，通過活性炭吸附達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；S9、壓框壓濾：然后進(jìn)入到板框壓濾出機(jī)內(nèi)，出水通過板框壓濾出機(jī)進(jìn)行固液分離，固體污泥進(jìn)行填埋處理，出水達(dá)標(biāo)排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2中，短程硝化反硝化為主的生化方式→傳統(tǒng)硝化反硝化(A/O)做強(qiáng)化處理→芬頓反應(yīng)去除難降解COD兼顧除磷處理技術(shù)→硫自養(yǎng)反硝化深度脫氮→活性炭吸附做保障，短程生物脫氮途徑流程：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，反硝化池中進(jìn)行的是反硝化反應(yīng)，脫氮作用是指細(xì)菌將硝酸鹽(NO3-)中的氮(N)通過一系列中間產(chǎn)物(NO2-、NO、N2O)還原為氮?dú)?/span>(N2)的生物化學(xué)過程，參與這一過程的細(xì)菌統(tǒng)稱為反硝化菌，為了強(qiáng)化總氮的去除，內(nèi)回流比應(yīng)不小于3，缺氧池采用潛水?dāng)嚢铏C(jī)攪拌，應(yīng)保證水中溶解氧濃度在0.5mg/L以下，以保證反硝化反應(yīng)的順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)缺氧池停留時(shí)間36h以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，硝化池中進(jìn)行的是硝化反應(yīng)，是利用硝化菌將污水中的氨態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮去除氨氮的方法，硝化由兩個(gè)連續(xù)的生化反應(yīng)組成:首先在亞硝酸菌的作用下，使氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，接著亞硝酸氮在硝酸菌的作用下，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮，亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌，屬化能自養(yǎng)菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，硝化菌對(duì)pH的變化十分敏感，最佳pH是7.5-8.5，適宜溫度是20-30℃，硝化處理過程中，生化需氧量濃度不宜過高，應(yīng)控制在2-4mg/L，否則會(huì)使自養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢，硝化反應(yīng)無法進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S4中，通過控制硝化、反硝化池的pH值，曝氣強(qiáng)度和曝氣時(shí)間，硝化液回流量、污泥回流量，使系統(tǒng)維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亞硝酸菌在動(dòng)力學(xué)特性上存在的固有差異，控制硝化反應(yīng)只進(jìn)行到NO2-N階段，造成大量的NO2-N累積，然后就進(jìn)行反硝化反應(yīng)，正常硝化是NH3生成亞硝酸根NO2-，進(jìn)而生成硝酸根NO3-，硝酸根在缺氧條件下，生產(chǎn)亞硝酸根，再進(jìn)一步生產(chǎn)N2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S5中，芬頓反應(yīng)過程是過氧化氫(H2O2)與二價(jià)鐵離子Fe2+的混合溶液將很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，反應(yīng)具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S7中，無機(jī)化能營養(yǎng)型、光能營養(yǎng)型的硫氧化細(xì)菌可在缺氧或厭氧條件下利用還原態(tài)硫作為電子供體，通過氧化還原態(tài)硫獲取能量，同時(shí)以硝酸鹽為電子受體，將其還原為氮?dú)猓瑥亩鴮?shí)現(xiàn)自養(yǎng)反硝化過程，以單質(zhì)硫?yàn)槔磻?yīng)過程如下：
55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S8中，活性炭是用木材、煤、果殼其中一種或多種含碳物質(zhì)在高溫缺氧條件下活化制成活性炭，活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化學(xué)吸附、氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的水處理方法。
發(fā)明內(nèi)容
(一)解決的技術(shù)問題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法。
(二)技術(shù)方案
本為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法所采用的技術(shù)方案是:包括以下步驟：
S1、調(diào)節(jié)池：低碳高氨氮廢水通過管道收集后，進(jìn)入水質(zhì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)；
S2、一級(jí)反硝化池和一級(jí)硝化池：然后廢水經(jīng)提升泵，通過提升泵進(jìn)入第一級(jí)短程硝化反硝化和第二級(jí)全程硝化反硝化進(jìn)行生化處理；
S3、中間水池：然后進(jìn)入中間水池，中間水池對(duì)第一級(jí)短程硝化反硝化和第二級(jí)全程硝化反硝化進(jìn)行生化處理處理的費(fèi)用進(jìn)行緩存；
S4、二級(jí)反硝化池和二級(jí)硝化池：中間水池內(nèi)的第一級(jí)短程硝化反硝化和第二級(jí)全程硝化反硝化進(jìn)行生化處理之后的水通過提升泵提升到二級(jí)反硝化池內(nèi)進(jìn)行處理；
S5、MBR池和芬頓反應(yīng)池：在兩級(jí)硝化反硝化生化系統(tǒng)后，設(shè)置芬頓反應(yīng)處理系統(tǒng)，使這部分難降解COD通過芬頓反應(yīng)轉(zhuǎn)化成分子量不太大的中間產(chǎn)物或直接變成H2O、CO2去除；
S6、反應(yīng)池和沉淀池：芬頓反應(yīng)之后液體進(jìn)入到反應(yīng)池內(nèi)，然后向反應(yīng)池內(nèi)添加堿、PAC和PAM，進(jìn)行對(duì)液體與堿、PAC和PAM充分反映，然后注入到沉淀池內(nèi)；
S7、硫自氧反硝化：沉淀池處理之后，將廢液進(jìn)行硫自氧反硝化池內(nèi)處理，通過硫自氧反硝化進(jìn)行脫氮處理；
S8、活性炭吸附池：經(jīng)過脫氮處理之后的液體進(jìn)入到活性炭吸附池內(nèi)，通過活性炭吸附達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；
S9、壓框壓濾：然后進(jìn)入到板框壓濾出機(jī)內(nèi)，出水通過板框壓濾出機(jī)進(jìn)行固液分離，固體污泥進(jìn)行填埋處理，出水達(dá)標(biāo)排放。
作為優(yōu)選方案，所述S2中，短程硝化反硝化為主的生化方式→傳統(tǒng)硝化反硝化(A/O)做強(qiáng)化處理→芬頓反應(yīng)去除難降解COD兼顧除磷處理技術(shù)→硫自養(yǎng)反硝化深度脫氮→活性炭吸附做保障，短程生物脫氮途徑流程：
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，反硝化池中進(jìn)行的是反硝化反應(yīng)，脫氮作用是指細(xì)菌將硝酸鹽(NO3-)中的氮(N)通過一系列中間產(chǎn)物(NO2-、NO、N2O)還原為氮?dú)?/span>(N2)的生物化學(xué)過程，參與這一過程的細(xì)菌統(tǒng)稱為反硝化菌，為了強(qiáng)化總氮的去除，內(nèi)回流比應(yīng)不小于3，缺氧池采用潛水?dāng)嚢铏C(jī)攪拌，應(yīng)保證水中溶解氧濃度在0.5mg/L以下，以保證反硝化反應(yīng)的順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)缺氧池停留時(shí)間36h以上。
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，硝化池中進(jìn)行的是硝化反應(yīng)，是利用硝化菌將污水中的氨態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮去除氨氮的方法，硝化由兩個(gè)連續(xù)的生化反應(yīng)組成:首先在亞硝酸菌的作用下，使氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，接著亞硝酸氮在硝酸菌的作用下，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮，亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌，屬化能自養(yǎng)菌。
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，硝化菌對(duì)pH的變化十分敏感，最佳pH是7.5-8.5，適宜溫度是20-30℃，硝化處理過程中，生化需氧量濃度不宜過高，應(yīng)控制在2-4mg/L，否則會(huì)使自養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢，硝化反應(yīng)無法進(jìn)行。
作為優(yōu)選方案，所述S4中，通過控制硝化、反硝化池的pH值，曝氣強(qiáng)度和曝氣時(shí)間，硝化液回流量、污泥回流量，使系統(tǒng)維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亞硝酸菌在動(dòng)力學(xué)特性上存在的固有差異，控制硝化反應(yīng)只進(jìn)行到NO2-N階段，造成大量的NO2-N累積，然后就進(jìn)行反硝化反應(yīng)，正常硝化是NH3生成亞硝酸根NO2-，進(jìn)而生成硝酸根NO3-，硝酸根在缺氧條件下，生產(chǎn)亞硝酸根，再進(jìn)一步生產(chǎn)N2。
作為優(yōu)選方案，所述S5中，芬頓反應(yīng)過程是過氧化氫(H2O2)與二價(jià)鐵離子Fe2+的混合溶液將很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，反應(yīng)具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力。
作為優(yōu)選方案，所述S7中，無機(jī)化能營養(yǎng)型、光能營養(yǎng)型的硫氧化細(xì)菌可在缺氧或厭氧條件下利用還原態(tài)硫作為電子供體，通過氧化還原態(tài)硫獲取能量，同時(shí)以硝酸鹽為電子受體，將其還原為氮?dú)�，從而�?shí)現(xiàn)自養(yǎng)反硝化過程，以單質(zhì)硫?yàn)槔�，反�?yīng)過程如下：
55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+。
作為優(yōu)選方案，所述S8中，活性炭是用木材、煤、果殼其中一種或多種含碳物質(zhì)在高溫缺氧條件下活化制成活性炭，活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化學(xué)吸附、氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的水處理方法。
(三)有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，具備以下有益效果：
1、本發(fā)明采用短程硝化反硝化的生物脫氮處理工藝，可大大顯著提高低碳高氨氮廢水的處理效率，減少停留時(shí)間，短程硝化反硝化是將硝化過程控制在NO2—N階段，隨后在缺氧條件下進(jìn)行反硝化，也就是不完全硝化反硝化生物脫氮。短程硝化反硝化與傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮相比，具有許多有點(diǎn)：可節(jié)省氧氣供應(yīng)量約25％，降低能耗；節(jié)省反硝化所需碳源40％，節(jié)約運(yùn)行成本。
2、通過控制反應(yīng)條件，培養(yǎng)處理低碳高氨氮廢水的專性亞硝化細(xì)菌，從而提高反應(yīng)速度、有效節(jié)約曝氣量和反硝化的碳源。在進(jìn)水氨氮負(fù)荷為1kgNH4+-N/m
3.d的條件下，氨氮亞硝化效率達(dá)到80％以上，是傳統(tǒng)硝化工藝的5倍以上。
3、采用的芬頓反應(yīng)，芬頓反應(yīng)是一種無機(jī)化學(xué)反應(yīng)，過程是過氧化氫(H2O2)與二價(jià)鐵離子Fe2+的混合溶液將很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)。反應(yīng)具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力。
（發(fā)明人：熊建軍;陳志強(qiáng);鄭繼剛;黃君權(quán)）
