公布日:2023.05.26
申請日:2023.01.10
分類號:C02F3/30(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)I;C02F3/10(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,采用A/O生物脫氮工藝,生物脫氮池包括反硝化區(qū)A和硝化區(qū)O,反硝化A區(qū)溶氧為0.1~0.3mg/L、pH6.0~8.5,硝化區(qū)O溶氧為1.0~5.0mg/L、pH7.5~9.5,所述生物脫氮池內(nèi)安裝生物繩填料,填料直徑為20~30mm,安裝密度不少于300m/m3;所述生物脫氮池投加適鹽脫氮微生物進行掛膜培養(yǎng),采用A/O-生物膜方法運行;生物脫氮池投加堿液調(diào)節(jié)pH與堿度,且堿液投加點不少于4個。本發(fā)明采用多點投加堿液的方式,在A/O生物脫氮池形成多個較高pH和較高堿度的微環(huán)境,實現(xiàn)鹽度1%~5%CaCl2廢水NH3-N可穩(wěn)定處理達標。
權(quán)利要求書
1.一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,采用A/O生物脫氮工藝,生物脫氮池包括反硝化區(qū)A和硝化區(qū)O,反硝化A區(qū)溶氧為0.1~0.3mg/L、pH6.0~8.5,硝化區(qū)O溶氧為1.0~5.0mg/L、pH7.5~9.5,其特征在于:所述生物脫氮池內(nèi)安裝生物繩填料,填料直徑為20~30mm,安裝密度不少于300m/m3;所述生物脫氮池投加適鹽脫氮微生物進行掛膜培養(yǎng),采用A/O-生物膜方法運行;所述生物脫氮池投加堿液調(diào)節(jié)pH與堿度,且堿液投加點不少于4個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為10000~20000mg/L,所述堿液投加點不少于8個,且硝化區(qū)OpH為7.6~9.0或堿度不低于200mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為20000~30000mg/L,所述堿液投加點不少于16個,且硝化區(qū)OpH不低于7.9或堿度不低于300mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為30000~40000mg/L,所述堿液投加點不少于24個,且硝化區(qū)OpH不低于8.1或堿度不低于400mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為40000~50000mg/L,所述堿液投加點不少于32個,且硝化區(qū)OpH不低于8.3或堿度不低于600mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:所述反硝化區(qū)A分為至少2格,所述硝化區(qū)O至少分為4格。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:所述脫氮池投加生物促進劑;所述生物促進劑為耐鹽酵母提取物、甜菜堿、生物活性磷、氯化鉀的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:所述A/O生物脫氮池內(nèi)K+濃度不低于100mg/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:高鹽高鈣廢水先采用臭氧氧化進行預處理,再進入生物脫氮池。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,其特征在于:所述脫氮工藝還可以是A/O-A/O、SBR、氧化溝、同步硝化反硝化或短程硝化反硝化。
發(fā)明內(nèi)容
生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。高鹽條件下的生物脫氮同樣包括硝化和反硝化兩個階段。相比于反硝化隨鹽度增加下降速率較慢,硝化是高鹽廢水生物脫氮的主要限速步驟。硝化階段涉及的氨氧化菌(NH3-N→NO2-N)與亞硝酸鹽氧化菌(NO2-N→NO3-N)對鹽度、pH、堿度、毒性物質(zhì)、溶氧等工藝條件更敏感;而且隨著鹽度升高,氨氧化速率與亞硝酸鹽氧化速率快速降低。反硝化菌受高鹽度的抑制則相對比較輕微。投加適鹽或耐鹽的硝化菌與反硝化菌,是高鹽廢水,包括高CaCl2廢水A/O工藝建立硝化能力與反硝化能力的基礎條件。
發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn):往高CaCl2廢水連續(xù)投加適鹽或耐鹽的硝化菌,A/O生物脫氮池能夠?qū)?/span>NH3-N進行硝化,使出水NH3-N降低;但NH3-N硝化去除速率較低。
進一步研究發(fā)現(xiàn):曝氣條件下,往高鹽高鈣廢水中加入堿液會產(chǎn)生氫氧化鈣(最終轉(zhuǎn)化為CaCO3)和碳酸鈣沉淀,可見簡單投加NaOH、NaHCO3或Na2CO3不能很好的維持高鹽度(CaCl2含量1%~5%)條件下氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌對NH3-N和NO2-N進行降解所需的適宜pH和堿度條件。例如,A/O活性污泥法條件下,當進水pH從7.0~8.5提升至9.0~12.0,A/O生物脫氮池的pH僅能夠維持在6.3~7.5,繼續(xù)加入堿液難以有效提高A/O生物脫氮池的pH,且CaCl2濃度越高,A/O活性污泥法生物脫氮池的pH越低;當CaCl2濃度達到3%~5%,A/O池污泥濃度(MLSS)達到4000mg/L以后,即使增加堿液投加量,曝氣條件下pH一般仍低于7.2。
高CaCl2廢水活性污泥法條件下,投加堿液提升pH困難的主要原因在于:曝氣條件下,投加的堿液與廢水中的CaCl2和活性污泥分解有機物產(chǎn)生的CO2等反應生產(chǎn)碳酸鈣沉淀,且活性污泥有較強的pH緩沖作用。因此,A/O活性污泥工藝處理高鹽高鈣廢水,pH和堿度很難達到高鹽廢水脫氮所需要的pH和堿度條件。
發(fā)明人進一步研究發(fā)現(xiàn):相比于活性污泥法,采用生物膜法,A/O生物脫氮池的pH容易維持在相對更高的范圍。例如,當CaCl2含量為4%,活性污泥法的A/O曝氣池出水pH為6.3~6.7,而生物膜法的A/O曝氣池的pH能夠達到7.2~8.1;當CaCl2含量為3%,活性污泥法的A/O曝氣池出水pH為6.4~6.8,而生物膜法的A/O曝氣池的pH能夠達到7.2~8.2。
針對高CaCl2廢水中投加堿液容易生成碳酸鈣(CaCO3)沉淀,且堿液濃度越高,碳酸鈣生成比例越高這種問題。本發(fā)明采用多點進水,利用部分高鹽高鈣廢水(例如環(huán)氧丙烷廢水、有機硅生產(chǎn)廢水、稀土生產(chǎn)廢水等)高pH所具備的堿性,通過分散多點投加在A/O生物脫氮池形成多個較高pH和較高堿度的微環(huán)境,堿性廢水分散多點進水能夠減少單點進水局部進水堿性太高導致的過度碳酸鈣沉淀問題,而且分散多點進水形成的局部微環(huán)境的pH和堿度能夠滿足耐鹽硝化菌的最適宜范圍;且堿性高pH進水點越多,A/O生物脫氮池具備較高pH、較高堿度的微環(huán)境數(shù)量越多,也就越多的耐鹽硝化菌能夠被利用。
當進水pH為中性或弱堿性,廢水提供的堿度和pH調(diào)節(jié)能力不足以對高氯化鈣廢水的A/O生物脫氮池的pH與堿度進行微環(huán)境調(diào)節(jié),需要采用多點投加堿液替代多點堿性進水,其作用相同。
本發(fā)明針對投加堿液(例如NaOH、NaHCO3或Na2CO3等)調(diào)節(jié)高CaCl2廢水的pH和堿度困難的問題,提供了一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,采用A/O生物膜工藝,并且采用多點堿性進水和多點投加堿液的方式,在A/O生物脫氮池整體堿度和整體pH偏低的情況下,形成多個較高pH和較高堿度的微環(huán)境,同時減少單點進水導致的大量碳酸鈣沉淀問題,實現(xiàn)鹽度1%~5%的CaCl2廢水NH3-N可穩(wěn)定處理達標。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法,生物脫氮工藝采用A/O工藝,生物脫氮池包括反硝化區(qū)A和硝化區(qū)O,其特征在于:所述生物脫氮池內(nèi)安裝生物繩填料,填料直徑為20~30mm,安裝密度不少于300m/m3;所述生物脫氮池A/O工藝采用生物膜法運行并投加適鹽脫氮微生物;所述生物脫氮池投加堿液調(diào)節(jié)pH與堿度,且堿液投加點不少于4個,堿液投加點按生物脫氮池面積均勻布置。
所述廢水CaCl2含量為10000~20000mg/L,所述堿液投加點不少于8個,且O區(qū)pH為7.6~9.0或堿度不低于200mg/L。
所述廢水CaCl2含量為20000~30000mg/L,所述堿液投加點不少于16個,且O區(qū)pH不低于7.9或堿度不低于300mg/L。
所述廢水CaCl2含量為30000~40000mg/L,所述堿液投加點不少于24個,且O區(qū)pH不低于8.1或堿度不低于400mg/L。
所述廢水CaCl2含量為40000~50000mg/L,所述堿液投加點不少于32個,且O區(qū)pH不低于8.3或堿度不低于600mg/L。
所述的堿液為NaOH、NaHCO3或Na2CO3中的至少一種。
上述任一方案改進:所述反硝化區(qū)A池分為至少2格,所述硝化區(qū)O池至少分為4格。
上述任一方案改進:所述生物脫氮池投加生物促進劑。所述生物促進劑為耐鹽酵母提取物、甜菜堿、生物活性磷、氯化鉀的一種或多種。
所述耐鹽酵母提取物具體可以選自市售安琪酵母粉。
所述生物促進劑的投加量為10~100mg/L。
上述任一方案改進:所述A/O生物脫氮池內(nèi)K+濃度不低于100mg/L。
上述任一方案改進:所述廢水先采用臭氧氧化進行預處理,再進入A/O生物脫氮池。
上述任一方案改進:所述生物脫氮工藝還可以是A/O-A/O、SBR、氧化溝、同步硝化反硝化或短程硝化反硝化。
上述任一方案改進:生物脫氮池設置多個進水點,采用多點堿性進水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明及有益技術(shù)效果包括:
本發(fā)明采用A/O生物膜法對高CaCl2廢水中NH3-N進行硝化和反硝化處理,投加適鹽脫氮微生物,包括適鹽硝化菌和適鹽反硝化菌條件下,本發(fā)明采用堿性廢水多點進水和碳酸氫鈉多點投加的方式,在A/O生物脫氮池整體pH與堿度提高有限的情況下,實現(xiàn)A/O生物膜池多個微環(huán)境的pH和堿度能夠滿足適鹽硝化菌的生長繁殖和硝化條件,從而提高A/O生物膜池的硝化速率、NH3-N去除率和TN去除率。
(1)、相比現(xiàn)有技術(shù)單點進水和單點投加堿液,本發(fā)明采用多點進水和多點投加堿液,可將1~5%鹽度CaCl2廢水條件下的硝化速率提高100%~400%;對于降低高鹽高鈣廢水生物脫氮池水力停留時間HRT、工程投資與占地面積具有重要意義。
(2)、本發(fā)明采用多點進水和多點投加堿液,可在進水CaCl2為1~5%、進水NH3-N為15~40mg/L、水力停留時間HRT不超過24h條件下,將出水NH3-N處理至5mg/L、甚至1mg/L以下,實現(xiàn)NH3-N穩(wěn)定達標排放。
(3)、本發(fā)明還提出了高鹽高鈣廢水條件下,通過投加生物促進劑以提高適鹽硝化菌代謝活性的方案,對于NH3-N、TN的穩(wěn)定處理達標具有重要意義。
(發(fā)明人:徐軍;王開春;張文杰;孫浩;孫文妮;張璐璐;王強;田鳳蓉)