公布日：2023.12.22
申請(qǐng)日：2023.10.30
分類(lèi)號(hào)：C02F3/34(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/34(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種酚氨廢水的處理方法，包括如下步驟：(1)將生物載體和污泥混合，得到生物載體-污泥混合物；(2)預(yù)處理：向生物載體-污泥混合物中分步加入含有有機(jī)碳源的含氨廢水進(jìn)行分步反應(yīng)，所述有機(jī)碳源包括非酚類(lèi)有機(jī)碳源和酚類(lèi)有機(jī)物，在每步反應(yīng)中，非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量不變或減少、酚類(lèi)有機(jī)物的含量不變或增加；(3)當(dāng)分步反應(yīng)中加入的含氨廢水中酚的濃度為待處理的酚氨廢水中酚濃度的90％-100％時(shí)，完成預(yù)處理；(4)加入酚氨廢水進(jìn)行處理。本發(fā)明通過(guò)控制溶解氧濃度和梯度提升酚類(lèi)含量形成優(yōu)質(zhì)生物載體-污泥混合溶液，實(shí)現(xiàn)酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌的協(xié)同共生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)酚氨的同時(shí)去除。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種酚氨廢水的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：(1)將生物載體和污泥混合，得到生物載體-污泥混合物；(2)預(yù)處理：向上述生物載體-污泥混合物中分步加入含有有機(jī)碳源的含氨廢水進(jìn)行分步反應(yīng)，得到分步反應(yīng)液，其中：所述有機(jī)碳源包括非酚類(lèi)有機(jī)碳源和酚類(lèi)有機(jī)物，在每步反應(yīng)中，所述含氨廢水中所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量不變或減少、所述酚類(lèi)有機(jī)物的含量不變或增加；(3)當(dāng)分步反應(yīng)中加入的含氨廢水中酚的濃度為待處理的酚氨廢水中酚濃度的90％-100％時(shí)，完成預(yù)處理；(4)加入酚氨廢水進(jìn)行處理；所述污泥包括厭氧氨氧化污泥、硝化污泥和反硝化污泥；步驟(2)所述分步反應(yīng)和步驟(4)所述進(jìn)行處理時(shí)均需控制溶解氧的濃度為0-0.3mg/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟(1)所述污泥中包含酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌；和/或，步驟(1)所述生物載體選自PVA/PA/Fe或PVA/PA多孔凝膠顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于，步驟(2)所述分步反應(yīng)在反應(yīng)池中進(jìn)行，所述生物載體的填充體積為所述反應(yīng)池的有效體積的1/4-1/3；和/或，步驟(2)所述分步反應(yīng)在反應(yīng)池中進(jìn)行，所述污泥的填充體積為所述反應(yīng)池的有效體積的1/5-1/4；和/或，步驟(2)所述分步反應(yīng)中每步反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為11-23h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，步驟(2)所述得到分步反應(yīng)液后還包括對(duì)所述分步反應(yīng)液進(jìn)行靜置和排水；優(yōu)選地，所述分步反應(yīng)液靜置后對(duì)上清液進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)總氮去除率≥80％和/或COD去除率≥80％時(shí)，在下步反應(yīng)中，減少含氨廢水中非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量，增加含氨廢水中酚類(lèi)有機(jī)物的含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，在所述分步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)中所述有機(jī)碳源為非酚類(lèi)有機(jī)碳源，所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源在所述含氨廢水中的COD值為所述待處理的酚氨廢水中酚的COD值的90％-100％；和/或，在所述分步反應(yīng)中，當(dāng)減少含氨廢水中非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量時(shí)，所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源在所述含氨廢水中的濃度與上步相比減少10-100g/L，優(yōu)選為50-70mg/L；和/或，在所述分步反應(yīng)中，當(dāng)增加含氨廢水中酚類(lèi)有機(jī)物的含量時(shí)，所述酚類(lèi)有機(jī)物在所述含氨廢水中的濃度與上步相比增加10-100mg/L，優(yōu)選為10-50mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，步驟(2)所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源選自乙酸鈉、葡萄糖或淀粉中的任意一種或至少兩種的組合；和/或，步驟(2)所述酚類(lèi)有機(jī)物選自苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚或氯酚中的任意一種或至少兩種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，所述溶解氧的濃度通過(guò)曝氣進(jìn)行控制，所述曝氣和非曝氣交替進(jìn)行，優(yōu)選每次曝氣的時(shí)間為4-6min，每次非曝氣的時(shí)間為5-6min；和/或，步驟(2)所述分步反應(yīng)在攪拌下進(jìn)行，優(yōu)選所述攪拌的攪拌速率為10-70r/min；和/或，所述靜置的時(shí)間為30-50min；和/或，所述排水時(shí)的換水率為1/2-2/3；和/或，所述排水時(shí)的排水時(shí)間為10-20min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，步驟(4)所述進(jìn)行處理的時(shí)間為11-23h；和/或，步驟(4)所述進(jìn)行處理時(shí)還需進(jìn)行攪拌，優(yōu)選所述攪拌的攪拌速率為10-70r/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，步驟(4)所述進(jìn)行處理后還包括對(duì)所述酚氨廢水進(jìn)行沉降、出水；優(yōu)選地，所述沉降的時(shí)間為30-50min；優(yōu)選地，所述出水時(shí)的換水率為1/2-2/3；優(yōu)選地，所述出水時(shí)的出水時(shí)間為10-20min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，步驟(4)所述酚氨廢水中酚的濃度為0-500mg/L，氨的濃度為0-500mg/L。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種酚氨廢水的處理方法，通過(guò)控制溶解氧濃度和梯度提升酚類(lèi)含量形成優(yōu)質(zhì)生物載體-污泥混合溶液，實(shí)現(xiàn)酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌的協(xié)同共生，使敏感的脫氮菌免遭酚的毒性抑制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)酚氨廢水的同時(shí)去除，該方法具有節(jié)約曝氣能耗、碳源投加量少、污泥產(chǎn)量低和溫室氣體排放少等優(yōu)勢(shì)。
第一方面，本發(fā)明提供了一種酚氨廢水的處理方法，所述處理方法包括如下步驟：
(1)將生物載體和污泥混合，得到生物載體-污泥混合物；
(2)預(yù)處理：向上述生物載體-污泥混合物中分步加入含有有機(jī)碳源的含氨廢水進(jìn)行分步反應(yīng)，得到分步反應(yīng)液，其中：
所述有機(jī)碳源包括非酚類(lèi)有機(jī)碳源和酚類(lèi)有機(jī)物，在每步反應(yīng)中，所述含氨廢水中所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量不變或減少、所述酚類(lèi)有機(jī)物的含量不變或增加；
(3)當(dāng)分步反應(yīng)中加入的含氨廢水中酚的濃度為待處理的酚氨廢水中酚濃度的90％-100％時(shí)，完成預(yù)處理；
(4)加入酚氨廢水進(jìn)行處理；
所述污泥包括厭氧氨氧化污泥、硝化污泥和反硝化污泥；
步驟(2)所述分步反應(yīng)和步驟(4)所述進(jìn)行處理時(shí)均需控制溶解氧的濃度為0-0.3mg/L，例如0.05mg/L、0.1mg/L、0.15mg/L、0.2mg/L、0.25mg/L等。
步驟(3)所述含氨廢水中的酚的濃度可以為待處理的酚氨廢水中酚濃度的92％、94％、96％、98％等。
本發(fā)明提供的酚氨廢水的處理方法，通過(guò)控制溶解氧濃度和梯度提升酚類(lèi)含量形成優(yōu)質(zhì)生物載體-污泥混合溶液，實(shí)現(xiàn)不同需氧量的酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌的協(xié)同共生，使敏感的脫氮菌免遭酚的毒性抑制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)酚氨的同時(shí)去除，該方法具有節(jié)約曝氣能耗、碳源投加量少、污泥產(chǎn)量低和溫室氣體排放少等優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明提供的處理方法經(jīng)過(guò)預(yù)處理后污泥中典型POB(酚氧化菌)、DNB(反硝化細(xì)菌)、AOB(氨氧化菌)、AnAOB(厭氧氨氧化菌)與NOB(亞硝酸鹽氧化菌)豐度分別達(dá)到27.52-31.09％、16.33-23.42％、2.21-4.06％、2.60-3.56％與0.31-0.67％。具體而言：
本發(fā)明在處理酚氨廢水之前需進(jìn)行預(yù)處理，在預(yù)處理過(guò)程中通過(guò)分步反應(yīng)梯度提升酚類(lèi)含量，即在每步反應(yīng)中，控制含氨廢水中非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量不變或減少、酚類(lèi)有機(jī)物的含量不變或增加，使初始階段反應(yīng)體系中少量的酚類(lèi)在異養(yǎng)菌(酚氧化菌和反硝化細(xì)菌)作用下降解，微生物細(xì)菌尤其是氨氧化菌和厭氧氨氧化菌免于酚類(lèi)的毒性抑制。同時(shí)，嚴(yán)格控制溶解氧的濃度在0-0.3mg/L內(nèi)，在生物膜內(nèi)形成由外而內(nèi)的DO(溶解氧)濃度梯度，同時(shí)基于生物載體使微生物細(xì)菌在生物載體表面掛膜生長(zhǎng)，促成了不同需氧量的酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌協(xié)同共生的生物膜微生境，逐步適應(yīng)待處理酚氨廢水中酚的濃度，利用生物膜中異養(yǎng)菌(酚氧化菌和反硝化細(xì)菌)降解酚保護(hù)污泥內(nèi)部的敏感脫氮菌免于酚的毒性抑制，同時(shí)低的溶解氧濃度有效抑制亞硝酸鹽氧化菌，有利于氨氧化菌和厭氧氨氧化菌的低碳低能耗自養(yǎng)脫氮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同時(shí)硝化-厭氧氨氧化-反硝化，達(dá)到對(duì)酚氨廢水同時(shí)除酚脫氮的目的，提升酚氨廢水處理效果，對(duì)于富含酚氨廢水(如焦化、蘭炭等煤化工廢水)的處理提供了新的技術(shù)選擇。
本發(fā)明步驟(1)所述的污泥的性質(zhì)如下表1所示：
表1污泥的組成和活性
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述污泥中包含酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述生物載體選自PVA/PA/Fe或PVA/PA多孔凝膠顆粒。
所述PVA/PA/Fe為聚乙烯醇/植酸/鐵多孔凝膠顆粒，所述PVA/PA為聚乙烯醇/植酸多孔凝膠顆粒，本發(fā)明提供的生物載體具有柔韌的網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)化學(xué)交聯(lián)法制備得到。
所述PVA/PA/Fe多孔凝膠顆粒的制備方法為：
①聚乙烯醇的溶解：在帶有機(jī)械攪拌器的500mL燒杯中，加入300mL去離子水、46.8g聚乙烯醇粉末，在機(jī)械攪拌下溶解12.0h，得到質(zhì)量百分比為15.6％的聚乙烯醇水溶液；
②植酸鈉與硫酸亞鐵的溶解：在聚乙烯醇水溶液中同時(shí)加入1.95g植酸鈉與1.95g硫酸亞鐵，繼續(xù)機(jī)械攪拌0.5h至完全溶解；
③NaOH活化聚乙烯醇混合液：取90mL5％的NaOH溶液，加入至正在攪拌且已完全溶解的聚乙烯醇混合液中，繼續(xù)攪拌0.5h；隨著NaOH溶液的加入，植酸鈉、硫酸亞鐵和聚乙烯醇的質(zhì)量百分比分別由0.65％、0.65％與15.6％稀釋為0.5％、0.5％和12.0％，并得到植酸鈉-硫酸亞鐵-聚乙烯醇凝膠溶液；
④化學(xué)交聯(lián)：100mL4％的硼酸溶液中加2g的CaCl2，攪拌均勻，作為化學(xué)交聯(lián)劑備用；使用注射器將上述植酸鈉-硫酸亞鐵-聚乙烯醇凝膠溶液均勻滴入至上述化學(xué)交聯(lián)劑中，不�？焖贁嚢�；置于化學(xué)交聯(lián)劑中交聯(lián)72h，取出，用蒸餾水洗滌數(shù)次至pH呈中性，得到所述PVA/PA/Fe多孔凝膠顆粒備用。
所述PVA/PA多孔凝膠顆粒的制備方法為：
①聚乙烯醇的溶解：在帶有機(jī)械攪拌器的500mL燒杯中，加入300mL去離子水、46.8g聚乙烯醇粉末，在機(jī)械攪拌下溶解12.0h，得到質(zhì)量百分比為15.6％的聚乙烯醇水溶液；
②植酸的溶解：在聚乙烯醇水溶液中加入1.95g植酸，繼續(xù)機(jī)械攪拌0.5h至完全溶解；
③NaOH活化聚乙烯醇混合液：取90mL5％的NaOH溶液，加入至正在攪拌且已完全溶解的聚乙烯醇混合液中，繼續(xù)攪拌0.5h；隨著NaOH溶液的加入，植酸和聚乙烯醇的質(zhì)量百分比分別由0.65％、0.65％與15.6％稀釋為0.5％、0.5％和12.0％，并得到植酸鈉-硫酸亞鐵-聚乙烯醇凝膠溶液；
④化學(xué)交聯(lián)：100mL4％的硼酸溶液中加2g的CaCl2，攪拌均勻，作為化學(xué)交聯(lián)劑備用；使用注射器將上述植酸-聚乙烯醇凝膠溶液均勻滴入至上述化學(xué)交聯(lián)劑中，不停快速攪拌；置于化學(xué)交聯(lián)劑中交聯(lián)72h，取出，用蒸餾水洗滌數(shù)次至pH呈中性，得到所述PVA/PA多孔凝膠顆粒備用。
本發(fā)明所述的生物載體的性質(zhì)如下表2所示：
表2生物載體性質(zhì)
表2中所述微生物附著量為本發(fā)明預(yù)處理完成后得到的生物載體-污泥混合溶液中的生物載體上的微生物附著量。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述分步反應(yīng)在反應(yīng)池中進(jìn)行，所述生物載體的填充體積為所述反應(yīng)池的有效體積的1/4-1/3。
本發(fā)明所述反應(yīng)池的有效體積是指反應(yīng)池中液體的體積，當(dāng)進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，所述反應(yīng)池的有效體積包括生物載體、污泥和含氨廢水的液體的總體積。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述分步反應(yīng)在反應(yīng)池中進(jìn)行，所述污泥的填充體積為所述反應(yīng)池的有效體積的1/5-1/4。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述分步反應(yīng)中每步反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為11-23h，例如12h、14h、16h、18h、20h、22h等。
本發(fā)明在預(yù)處理時(shí)需梯度提升酚類(lèi)有機(jī)物的濃度，每步反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致成本增加且處理效率降低，每步反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間過(guò)短使體系內(nèi)細(xì)菌不能更好的適應(yīng)酚類(lèi)有機(jī)物濃度，導(dǎo)致酚氨去除效果降低。當(dāng)處理后的廢水中的總氮去除率(TNRE)和/或COD(化學(xué)需氧量)去除率(CRE)達(dá)到較優(yōu)水平(TNRE和/或CRE≥80％)后，適當(dāng)調(diào)整縮短處理時(shí)間，以提高處理效率。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述得到分步反應(yīng)液后還包括對(duì)所述分步反應(yīng)液進(jìn)行靜置和排水。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述分步反應(yīng)液靜置后對(duì)上清液進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)總氮去除率≥80％和/或COD去除率≥80％時(shí)，在下步反應(yīng)中，減少含氨廢水中非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量，增加含氨廢水中酚類(lèi)有機(jī)物的含量。
本發(fā)明在預(yù)處理時(shí)，需梯度提升酚類(lèi)有機(jī)物的濃度，當(dāng)分步反應(yīng)液中的總氮去除率(TNRE)和/或COD去除率(CRE)達(dá)到較優(yōu)水平(TNRE和/或CRE≥80％)后，表明體系中的微生物細(xì)菌已經(jīng)適應(yīng)了目前含氨廢水中酚的濃度，下步反應(yīng)中即可適當(dāng)增加酚類(lèi)有機(jī)物的含量，降低非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量，使得體系中微生物細(xì)菌逐步適應(yīng)待處理的酚氨廢水中酚的濃度。
在本發(fā)明預(yù)處理的初始階段，含氨廢水中酚類(lèi)有機(jī)物的含量越低越好，否則會(huì)對(duì)厭氧氨氧化菌(AnAOB)及與之協(xié)同的氨氧化菌(AOB)等自養(yǎng)菌產(chǎn)生較強(qiáng)的毒性抑制。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述分步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)中所述酚類(lèi)有機(jī)物在所述含氨廢水中的濃度為0mg/L。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述分步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)中所述有機(jī)碳源為非酚類(lèi)有機(jī)碳源，所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源在所述含氨廢水中的COD值為所述待處理的酚氨廢水中酚的COD值的90％-100％，例如92％、94％、96％、98％等。
本發(fā)明所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源在所述含氨廢水中的COD值指的是，將非酚類(lèi)有機(jī)碳源在所述含氨廢水中的濃度換算為COD值；所述待處理的酚氨廢水中酚的COD值指的是，待處理的酚氨廢水中酚的濃度換算為COD值。
本發(fā)明在預(yù)處理的初始階段需提供非酚類(lèi)有機(jī)碳源，其COD當(dāng)量為待處理的酚氨廢水中的酚的COD當(dāng)量的90％-100％，一方面，如果待處理的酚氨廢水中酚的濃度較高，則初始階段的非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量需相應(yīng)較高，這是因?yàn)楸景l(fā)明提供的預(yù)處理方法需逐步提升含氨廢水中酚類(lèi)有機(jī)物的濃度，如果初始階段非酚類(lèi)有機(jī)碳源含量太低，則在分步反應(yīng)過(guò)程中不能提供足夠的碳源；另一方面，如果待處理的酚氨廢水中酚的濃度較低，則初始階段的非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量可以相應(yīng)較低，因?yàn)橹恍杞?jīng)過(guò)較少的分步反應(yīng)微生物細(xì)菌即可適應(yīng)待處理的酚氨廢水中酚的濃度，而且可以降低能耗提升處理效率�？梢岳斫獾氖�，如果本發(fā)明完成預(yù)處理后得到的生物載體-污泥混合物溶液可以處理較高酚含量的酚氨廢水，則同樣可以用于處理低于該酚含量的酚氨廢水。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述分步反應(yīng)中，當(dāng)減少含氨廢水中非酚類(lèi)有機(jī)碳源的含量時(shí)，所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源在所述含氨廢水中的濃度與上步相比減少10-100mg/L，例如20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、90mg/L等，優(yōu)選為50-70mg/L。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在所述分步反應(yīng)中，當(dāng)增加含氨廢水中酚類(lèi)有機(jī)物的含量時(shí)，所述酚類(lèi)有機(jī)物在所述含氨廢水中的濃度與上步相比增加10-100mg/L，例如20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、90mg/L等，優(yōu)選為10-50mg/L。
當(dāng)增加含氨廢水中酚類(lèi)有機(jī)物的含量時(shí)，若增加量過(guò)少，微生物細(xì)菌的適應(yīng)能力越強(qiáng)，但是處理效率太低，若增加量過(guò)多，可能會(huì)對(duì)體系中的厭氧氨氧化菌(AnAOB)及氨氧化菌(AOB)等自養(yǎng)菌產(chǎn)生毒性抑制。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述非酚類(lèi)有機(jī)碳源選自乙酸鈉、葡萄糖或淀粉中的任意一種或至少兩種的組合。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述酚類(lèi)有機(jī)物選自苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚或氯酚中的任意一種或至少兩種的組合。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述溶解氧的濃度通過(guò)曝氣進(jìn)行控制，所述曝氣和非曝氣交替進(jìn)行，優(yōu)選每次曝氣的時(shí)間為4-6min，每次非曝氣的時(shí)間為5-6min。
作為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式，本發(fā)明預(yù)處理分步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)控制曝氣時(shí)間和非曝氣時(shí)間均為5min，后續(xù)分步反應(yīng)的曝氣時(shí)間和非曝氣時(shí)間根據(jù)上步反應(yīng)的分步反應(yīng)液中出水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，具體調(diào)整策略如下表3所示：
表3
表3中所述縮短和延長(zhǎng)都是在5min的基礎(chǔ)上縮短或延長(zhǎng)，即縮短1min為在5min的基礎(chǔ)上縮短1min，為4min；延長(zhǎng)1min為在5min的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)1min，為6min。
本發(fā)明并不對(duì)曝氣時(shí)的曝氣強(qiáng)度進(jìn)行過(guò)多限定，能夠使體系中的溶解氧的濃度在本發(fā)明范圍內(nèi)的曝氣強(qiáng)度均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，初始曝氣強(qiáng)度為80mL/min，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶解氧濃度調(diào)整曝氣強(qiáng)度，如果溶解氧濃度達(dá)到上限0.3mg/L，則減緩曝氣強(qiáng)度(曝氣量減少5mL/min)，以確保低DO(溶解氧)對(duì)NOB(亞硝酸鹽氧化菌)的有效抑制。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述分步反應(yīng)在攪拌下進(jìn)行，優(yōu)選所述攪拌的攪拌速率為10-70r/min，例如20r/min、30r/min、40r/min、50r/min、60r/min等。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述攪拌使用的攪拌桿為單葉絞龍結(jié)構(gòu)。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述攪拌桿的螺距外徑比為3/8。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述攪拌桿的蛟龍長(zhǎng)度為所述反應(yīng)池內(nèi)液體高度的2/3。
本發(fā)明并不對(duì)反應(yīng)池的有效體積進(jìn)行過(guò)多限定，有效體積越大，每次能處理的廢水的量越多，處理效率越高，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述反應(yīng)池的有效體積為所述反應(yīng)池體積的75％-90％，例如78％、80％、82％、84％、86％、88％等。
本發(fā)明提供的攪拌桿可將生物載體與微生物污泥混合物在較小的水力擾動(dòng)情況下攪動(dòng)至充滿反應(yīng)池，從而提升反應(yīng)池內(nèi)的傳質(zhì)效率。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述靜置的時(shí)間為30-50min，例如35min、40min、45min等。
本發(fā)明得到分步反應(yīng)液后，需進(jìn)行靜置，以使生物載體和污泥沉降至反應(yīng)池底部。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述排水時(shí)的換水率為1/2-2/3。
本發(fā)明在預(yù)處理時(shí)利用分步反應(yīng)梯度提升酚類(lèi)有機(jī)物的濃度，當(dāng)分步反應(yīng)液中的總氮去除率(TNRE)和/或COD去除率(CRE)達(dá)到較優(yōu)水平(TNRE和/或CRE≥80％)后，適當(dāng)調(diào)整增加換水率能夠提升處理效率。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述排水時(shí)的排水時(shí)間為10-20min，例如12min、14min、16min、18min等。
本發(fā)明預(yù)處理完成后，即可向反應(yīng)池中加入酚氨廢水進(jìn)行處理，且處理完成進(jìn)行出水后可以繼續(xù)加入酚氨廢水，連續(xù)高效，節(jié)能減排。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)中，所述生物載體的填充體積為所述反應(yīng)池的有效體積的1/4-1/3。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)中，所述污泥的填充體積為所述反應(yīng)池的有效體積的1/5-1/4。
本發(fā)明所述反應(yīng)池的有效體積是指反應(yīng)池中液體的體積，在對(duì)酚氨廢水進(jìn)行處理時(shí)，反應(yīng)池的有效體積包括所述生物載體、所述污泥和所述酚氨廢水的液體的總體積。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述進(jìn)行處理的時(shí)間為11-23h，例如12h、14h、16h、18h、20h、22h等。
本發(fā)明提供的處理方法可以連續(xù)處理酚氨廢水，當(dāng)處理后的酚氨廢水中的總氮去除率(TNRE)和/或COD去除率(CRE)達(dá)到較優(yōu)水平(TNRE和/或CRE≥80％)后，適當(dāng)調(diào)整縮短處理時(shí)間，以提高酚氨廢水處理效率。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述進(jìn)行處理時(shí)溶解氧的濃度通過(guò)曝氣進(jìn)行控制，所述曝氣和非曝氣交替進(jìn)行，優(yōu)選每次曝氣的時(shí)間為4-6min，每次非曝氣的時(shí)間為5-6min。
作為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式，本發(fā)明處理方法中，第一次處理酚氨廢水時(shí)控制曝氣時(shí)間和非曝氣時(shí)間均為5min，后續(xù)連續(xù)處理酚氨廢水時(shí)的曝氣時(shí)間和非曝氣時(shí)間根據(jù)上次處理完成后的酚氨廢水出水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，具體調(diào)整策略如表3所示。
本發(fā)明并不對(duì)曝氣時(shí)的曝氣強(qiáng)度進(jìn)行過(guò)多限定，能夠使體系中的溶解氧的濃度在本發(fā)明范圍內(nèi)的曝氣強(qiáng)度均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，第一次處理酚氨廢水時(shí)初始曝氣強(qiáng)度為80mL/min，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶解氧濃度調(diào)整曝氣強(qiáng)度，如果溶解氧濃度達(dá)到上限0.3mg/L，則減緩曝氣強(qiáng)度(曝氣量減少5mL/min)，以確保低DO(溶解氧)對(duì)NOB(亞硝酸鹽氧化菌)的有效抑制。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述進(jìn)行處理時(shí)還需進(jìn)行攪拌，優(yōu)選所述攪拌的攪拌速率為10-70r/min，例如20r/min、30r/min、40r/min、50r/min、60r/min等。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述攪拌使用的攪拌桿為單葉絞龍結(jié)構(gòu)。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述攪拌桿的螺距外徑比為3/8。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述攪拌桿的蛟龍長(zhǎng)度為所述反應(yīng)池內(nèi)液體高度的2/3。
本發(fā)明并不對(duì)反應(yīng)池的有效體積進(jìn)行過(guò)多限定，有效體積越大，每次能處理的酚氨廢水的量越多，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述反應(yīng)池的有效體積為所述反應(yīng)池體積的75％-90％，例如78％、80％、82％、84％、86％、88％等。
本發(fā)明提供的攪拌裝置可將生物載體與微生物污泥混合物在較小的水力擾動(dòng)情況下攪動(dòng)至充滿反應(yīng)池，從而提升反應(yīng)池內(nèi)的傳質(zhì)效率。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述進(jìn)行處理后還包括對(duì)所述酚氨廢水進(jìn)行沉降、出水。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述沉降的時(shí)間為30-50min，例如35min、40min、45min等。
本發(fā)明處理方法對(duì)酚氨廢水處理完成后，進(jìn)行沉降，以使生物載體和污泥沉降至反應(yīng)池底部。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述出水時(shí)的換水率為1/2-2/3。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述出水時(shí)的出水時(shí)間為10-20min，例如12min、14min、16min、18min等。
本發(fā)明提供的處理方法可以連續(xù)處理酚氨廢水，沉降完成進(jìn)行出水后即可繼續(xù)進(jìn)水至反應(yīng)池中，進(jìn)行下一周期酚氨廢水的處理，連續(xù)高效，節(jié)能減排。當(dāng)處理后的酚氨廢水中的總氮去除率(TNRE)和/或COD去除率(CRE)達(dá)到較優(yōu)水平(TNRE和/或CRE≥80％)后，適當(dāng)調(diào)整增加換水率能夠提升酚氨廢水處理效率。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述酚氨廢水中酚的濃度為0-500mg/L，例如5mg/L、10mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L、350mg/L、400mg/L、450mg/L等，優(yōu)選為0-230mg/L。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述酚氨廢水中氨的濃度為0-500mg/L。
本發(fā)明提供的酚氨廢水的處理方法能夠同時(shí)去除酚濃度0-500mg/L、氨濃度0-500mg/L的酚氨廢水，且處理完成進(jìn)行出水后可以繼續(xù)加入酚氨廢水，連續(xù)高效，節(jié)能減排。
本發(fā)明并不對(duì)進(jìn)行酚氨廢水處理的裝置進(jìn)行過(guò)多限定，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明酚氨廢水處理目的的裝置均可用于本發(fā)明。
作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式，本發(fā)明還提供了一種酚氨廢水處理裝置，所述裝置包含相互連接的進(jìn)水池、SBR反應(yīng)池和出水池，所述SBR反應(yīng)池還設(shè)有攪拌裝置和曝氣裝置，所述進(jìn)水池和SBR反應(yīng)池外部設(shè)置有用于泵送酚氨廢水的第一管道，所述出水池和SBR反應(yīng)池外部設(shè)置有用于泵送溶液的第二管道。
所述曝氣裝置包括曝氣泵、探針和曝氣控制器。
所述攪拌裝置包括攪拌馬達(dá)、絞龍式攪拌槳和攪拌定時(shí)器，上部為電動(dòng)變速箱，受定時(shí)開(kāi)關(guān)電源控制，下部攪拌桿為單葉絞龍結(jié)構(gòu)，螺距外徑比為3/8，蛟龍長(zhǎng)度為有效處理液體高度的2/3，該攪拌裝置由控制器來(lái)控制開(kāi)啟和結(jié)束時(shí)間，在進(jìn)水結(jié)束后控制器開(kāi)啟攪拌器，在處理階段完成時(shí)停止攪拌器。
所述第一管道和所述第二管道分別設(shè)置有進(jìn)水閥和出水閥，以及進(jìn)出水定時(shí)器，進(jìn)出水通過(guò)閥門(mén)控制，閥門(mén)通過(guò)控制器設(shè)定進(jìn)出水時(shí)間。一個(gè)運(yùn)行周期包括：進(jìn)水階段(10min)；處理階段(11-23h)，該階段連續(xù)攪拌，并控制間歇曝氣；沉降階段(30-50min)；出水階段(10-20min)。
所述用于酚氨廢水處理的裝置如圖1所示，其中：
SBR反應(yīng)池：內(nèi)置生物載體和污泥，為酚氨廢水生物脫除的反應(yīng)場(chǎng)所；
攪拌裝置：通過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)控反應(yīng)器內(nèi)載體、污泥和廢水的混合傳質(zhì)效果；
進(jìn)出水系統(tǒng)：根據(jù)反應(yīng)池處理效果，通過(guò)閥門(mén)自動(dòng)控制反應(yīng)池的間歇式周期進(jìn)水和排水時(shí)序；酚氨去除工藝運(yùn)行包括“進(jìn)水-處理-沉降-出水”，具體如圖2所示；
曝氣裝置：根據(jù)生化反應(yīng)底物消耗和產(chǎn)物生成計(jì)量調(diào)控反應(yīng)器內(nèi)DO，通過(guò)DO探針實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)DO水平，并調(diào)控曝氣強(qiáng)度。促進(jìn)酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌的協(xié)同共生，實(shí)現(xiàn)酚氨的同時(shí)去除。
本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明提供的酚氨廢水處理方法，通過(guò)控制溶解氧濃度和梯度提升酚類(lèi)含量形成優(yōu)質(zhì)生物載體-污泥混合溶液，實(shí)現(xiàn)不同DO需求的酚氧化菌、氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、厭氧氨氧化菌和反硝化細(xì)菌的協(xié)同共生。
(2)本發(fā)明提供的酚氨廢水處理方法，使敏感的脫氮菌免遭酚的毒性抑制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)酚氨的同時(shí)去除，該方法具有節(jié)約曝氣能耗、碳源投加量少、污泥產(chǎn)量低和溫室氣體排放少等優(yōu)勢(shì)。
（發(fā)明人：王啟澤;王鍇;金鵬康;梁繼東;靳德源;田文清;杜育昆）
