CN101306903B - 一种高氨氮浓度废水生化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高氨氮浓度废水生化处理方法，首先在硝化污泥富集池中培养富集硝化菌的活性污泥，然后将富集硝化菌的活性污泥引入高氨氮、低COD废水的硝化处理池中，硝化处理后的污水进入反硝化池进行反应硝化脱氮处理。其中富集硝化菌活性污泥的培养过程采用间歇式活性污泥法，通过逐渐提高培养液氨氮浓度的方法来进行富集，所用富集培养液包括微量元素Fe、Mg、Na和K及缓冲液，富集培养液中还特别包括浓度为0.01～0.05g/Lr的Ca²⁺，培养过程中氨氮最终浓度为300mg/L～1200mg/L，COD≤200mg/L。本发明方法可以有效处理高氨氮浓度、低COD值的废水，处理方法简单，成本低。

Description

一种高氨氮浓度废水生化处理方法

技术领域

本发明涉及一种含氨氮废水的处理方法，具体地说涉及一种接种硝化菌/脱氮菌增进氨氮生化处理能力的高氨氮浓度废水生化处理方法。

背景技术

随着工农业的迅速发展，氨氮对水污染的问题日益严重，近年来去除和控制废水中含氮化合物的问题引起了广泛的重视和研究。氨氮废水主要来自煤气、焦炭、化肥以及炼油催化剂等生产过程，以及垃圾填埋场的渗滤液。

去除废水中氨氮的方法有物理化学方法和微生物法。物理化学方法有蒸汽气提法、空气气提法、预先氧化的活性碳吸附法以及离子交换法等(周轲.合成氨厂含氨废水治理技术的进展.兰化科技，1994，(3)：61-63)。但是这些方法存在很多问题，譬如效率低，产生副产物造成二次污染。相比之下，利用硝化菌群(氨氧化菌和亚硝酸盐氮氧化菌)和反硝化菌群(硝酸盐氮氧化菌)处理含氮废水更加普遍也更有效。在微生物处理过程中，氨氮在硝化菌作用下被转化为硝态氮，后者进一步被反硝化菌转化为游离的氮气，其中硝化作用是整个氮转化过程的限制步骤(Regan J M，Harrington GW，Noguera DR，Ammonia-and nitrite-oxidizing bacterial communities in a pilot-scale chloraminated dringking waterdistribution system.Appl & Environ Microbiol，2002，68(1)：73-81)。硝化菌的两大菌群协同作用，共同将氨氮转化为硝态氮。硝化细菌中负责硝化功能的酶是亚硝酸氧化还原酶-Nor，由norB基因编码。硝化菌利用氧化无机氮作为唯一的能量来源，因此生长速率及其缓慢，而且现有常采用的分离纯化方法如最大可能数、极限稀释、选择性平板等也不能有效地获得硝化菌(Aakra ù，Utker JB，NesI F，and Bakken LR.An evaluated improvement of the extinction dilution method forisolation of ammonia-oxidizing bacteria.J Microbiol Methods，1999，39：23-31)，这些都严重限制了人们对硝化细菌的研究与应用。

硝化和反硝化既可在活性污泥反应器中进行，又可在生物膜反应器中进行，而实际应用最多的还是活性污泥法，硝化菌和反硝化菌处在同一活性污泥中。目前发现和使用的硝化菌的好氧和自养特性与反硝化菌的缺氧和异氧特性明显不同，脱氮过程通常需在两个反应池中独立进行，如Bardenpho工艺、UCT工艺(University of Capetwon)、双沟式氧化沟工艺等，或在一个反应器中顺次进行如SBR(Sequencing Batch Reactor，序批式反应器)。当混和污泥进入好氧池或处于好氧状态时情况则相反，硝化菌工作，反硝化菌处于抑制状态。但是不管传统的微生物附着型污水处理构筑物，如生物虑池、生物转盘和淹没式生物虑池，还是新开发的一些高效生物膜处理系统，如两相流化床、三相流化床、厌氧流化床，电极-生物膜法等，这些方法所采用的硝化菌群多为自养菌，增殖较慢且难以维持较高生物浓度，因此抗冲击能力弱，高浓度氨氮和亚硝酸盐会抑制硝化菌的生长，使硝化作用不完全，导致总氮去除率很低。为了提高总氮去除率，通常需要提高活性污泥的污泥龄或增大暴气池体积。

CN1354786A公开了一种活性污泥中高浓度硝化细菌的培养方法，是以下水污泥和屎尿污泥作为接种污泥，以污泥脱水滤液或硝化脱离液为培养液，其中的氨氮浓度为100～300mg/L，氨氮浓度高于300mg/L会对菌体的生长产生抑制作用，所富集的硝化细菌不能耐受高浓度的氨氮。根据该方法的介绍，其富集的硝化细菌主要用于COD值很高的水污泥和屎尿污泥的减量加工过程，如果用于氨氮浓度高于300mg/L以上的水处理厂产生的污水，必须用海水或淡水等稀释到300mg/L以下再处理，并且需要辅以大量的补充COD。

《同济大学学报》1999年第27卷第3期中，屈计宁等人发表的“高效硝化细菌的富集技术研究”一文，是富集用于处理氨氮浓度低于300mg/L、富含有机物的废水的硝化细菌，并指出碳氮比为1.7时最适宜于氨氮的去除。该方法所得的硝化细菌不适合处理氨氮浓度高且有机物含量少、甚至不含有机物的废水。

对于一类特殊的含氨氮废水，如炼油催化剂生产废水，此类废水中主要含有悬浮物(SS，300～1000mg/L)、氨氮(NH₄ ⁺-N，200～5000mg/L)等污染物，同时，其有机物浓度低(即化学需氧量COD值低)，上述现有方法均不能有效处理。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可以有效处理高氨氮浓度、低COD值的废水的处理方法，本发明方法具有氨氮去除率高，反应容积负荷大等优点。

本发明高氨氮浓度废水生化处理方法包括以下内容：

(1)在硝化污泥富集池中培养富集硝化菌的活性污泥；

(2)将富集硝化菌的活性污泥引入高氨氮、低COD废水的硝化处理池中；

(3)步骤(2)进行硝化处理后的污水进入反硝化池进行反应硝化脱氮处理，反硝化脱氮处理后的废水可以排放或进一步处理利用。

其中步骤(1)富集硝化菌活性污泥的培养过程如下：采用间歇式活性污泥法，通过逐渐提高培养液氨氮浓度的方法来进行富集，所用富集培养液包括微量元素Fe、Mg、Na和K及缓冲液，所述的富集培养液中还包括Ca²⁺，Ca²⁺浓度为0.01～0.05g/L，Ca²⁺是采用CaCl₂的形式加入的。其中氨氮(NH₄ ⁺-N)初始浓度为50mg/L～200mg/L，最终浓度为300mg/L～1200mg/L，优选为500mg/L～1000mg/L；化学需氧量(COD)≤200mg/L。

本发明方法步骤(1)中所述的富集培养液中，微量元素Fe、Mg、Na和K可采用常规的用量和常用物质引入，优选如下：Fe是以FeSO₄·7H₂O的形式加入的，Fe²⁺的浓度为2mg/L～14mg/L，最好为3～11mg/L；Mg是以MgSO₄·7H₂O的形式加入的，Mg²⁺浓度为10～20m g/L；Na是以NaCl₂、Na₂CO₃和/或NaHCO₃的形式加入，Na⁺浓度为200～1000mg/L；K是以KH₂PO₄和域K₂H PO₄的形式加入，K⁺浓度为20～70mg/L；所述的缓冲液为KH₂PO₄、K₂H PO₄和NaHCO₃中的一种或多种，其浓度为50～300mg/L。

步骤(1)所述的富集培养液中所需的COD可通过加入葡萄糖或甲醇，具体的加入量可根据所处理废水中的COD来确定，与废水COD值相适应。所述的活性污泥可以选取本领域常用的含硝化细菌的活性污泥，优选取自炼油污水处理厂的活性污泥和催化剂污水处理厂的活性污泥。所述硝化细菌富集培养的条件为：温度为20～30℃；pH为6.0～9.0，优选6.5～8.0；SV(污泥沉降比)为15％～25％；DO(溶解氧)为大于2mg·L^-1，优选为2～10mg·L^-1。通过逐渐提高培养液氨氮浓度的方法培养富集硝化菌的活性污泥，具体如下：每次加入培养液后，当氨氮浓度降至10mg/L以下，最好是用GB 7479蒸馏滴定法检测不出水中氨氮浓度，即低于0.2mg/L时，提高预加入培养液中氨氮的浓度，其提高幅度为50～200mg/L，直至与所需处理废水中氨氮浓度相适应。

步骤(1)和步骤(2)采用Na₂CO₃或NaHCO₃溶液调整系统pH值，pH值一般为6.0～9.0，优选6.5～8.0。

步骤(2)所述的高氨氮、低COD废水中，氨氮(NH₄ ⁺-N)的浓度为300～1200mg//L，优选为500mg/L～1000mg/L，氨氮容积负荷为375～850g NH₄ ⁺-N/m³·d，优选为450～800g NH₄ ⁺-N/m³·d，COD≤200mg/L，优选为≤100mg/L。在处理过程中，可以将步骤(2)中的部分含硝化菌的活性污泥排入步骤(1)中的硝化菌富集培养池中。

步骤(2)的废水硝化处理操作条件和步骤(3)的反硝化脱氮处理条件可以按本领域一般知识确定。如硝化过程一般可以采用间歇式活性污泥法，其中富集硝化菌的活性污泥引入量可以占所需污泥量的10v％～50v％，可以连续加入，也可以间断加入，一般在间歇式活性污泥工艺中的进水操作时加入即可。间歇式活性污泥工艺按间歇式进水、曝气、沉降、排水工序周期性进行，每天为1～3个周期，进水时间占每个周期的1％～30％，曝气时间占每个周期的70％～96％，沉降时间占每个周期的2％～40％，排水时间占每个周期的1％～30％。控制反应器内pH值为6.0～9.0，氧溶解量为2～10mg/L，温度为20～30℃。pH调节剂为Na₂CO₃和NaHCO₃中的一种或两种。

步骤(3)的反硝化脱氮反应池中，也可以加入富集反硝化脱氮菌的活性污泥。富集反硝化脱氮菌活性污泥的富集方法可以为：采用硝化处理后的污水，其主要成分为亚硝酸盐氮(NO₂-N)和硝酸盐氮(NO₃-N)，外加碳源至C∶N(原子比)为3∶1～8∶1，碳源可以是一切体现COD的有机物，如葡萄糖，甲醇等，或废水。采用厌氧培养，氧溶解量为＜1mg/L，采用搅拌器搅拌，搅拌速率100～300r/min；温度为15～40℃；pH为7.5～8.5；初始污泥沉降比为20～50％，批次进水或连续进水，保持自然pH。脱氮菌来源与上述硝化菌来源相同。上述硝化及反硝化脱氮过程的具体操作条件可以根据废水的水质及所需的处理深度，由本领域技术人员按本领域知识进行调整。

本发明方法可以有效处理高NH₄ ⁺-N浓度、低COD值的废水，废水处理后可以达到排放标准，也可以进一步处理并利用。与现有微生物处理方法相比，本发明方法可以处理高NH₄ ⁺-N浓度、低COD值的废水，不需过多外加碳源，处理成本低。与现有物理处理方法相比，本发明方法具有处理效果好、流程简单、设备少、运转费用低等特点。

本发明方法通过培养富集的硝化菌活性污泥，使其适应于高NH₄ ⁺-N浓度、低COD值的废水处理过程。特别是在所述的富集培养液中，加入适量的Ca²⁺，一方面为硝化细菌生长提供微量元素，另一方面由于硝化细菌具有附着于固体颗粒表面生长的特性以及硝化细菌的比重轻易浮于水面的特点，所以生成一定量的CaCO₃沉淀会增大硝化细菌的附着表面，也减少了硝化细菌在换水过程中的流失。此外，以Ca²⁺的形式加入，还可以在调节培养液pH值过程中起到缓冲作用。但Ca²⁺的加入量不能过高，否则生成大量的CaCO₃破坏硝化细菌的生长环境。

本发明针对氨氮含量高(NH₄ ⁺-N含量1000mg/L左右)、有机物含量少(COD含量低于200mg/L)的废水的特点，通过逐渐提高基质氨氮质量浓度的方法，并采用适宜的以无机盐为主要组分的培养液，在不加入其它碳源或只加入少量有机物的情况下，使污泥中的原生动物、后生动物、真菌以及碳化菌等杂菌的生长明显受到抑制，有利于硝化细菌成为优势菌群，并耐受越来越高的氨氮浓度，最终达到处理浓度高达1200mg/L、容积负荷高达850gNH₄ ⁺-N/m³·d的氨氮废水，使污水中高浓度氨氮能够降到10mg/L以下。

附图说明

图1是本发明高NH₄ ⁺-N浓度、低COD值废水的处理过程流程示意图。

图2是硝化菌富集培养过程中，活性污泥含量变化情况。

图3是硝化菌富集培养过程中，氨氮浓度与氨氮去除率关系。

图4是反硝化脱氮污泥富集过程中，NO_x-N浓度变化情况。

图5是本发明工艺与现有工艺处理高氨氮含量废的结果比较情况。

具体实施方式

本发明硝化菌富集反应池可以是各种适宜结构，底部设有曝气头，采用气升式搅拌，或机械搅拌。硝化菌源可以是石油炼厂废水净化车间曝气池的活性污泥，也可以是生活污水处理厂的活性污泥，或其他含有硝化菌的液体、固体或液体固体混合物。逐渐提高培养液中的NH₄ ⁺-N浓度，提高NH₄ ⁺-N负荷，富集能够耐受高浓度氨氮的硝化菌。富集培养操作条件为：T：15～40℃；pH：6.5～8.5；初始污泥沉降比为20-50％；溶解氧(DO)＞2.0mg/l；批次进水或连续进水，同时流加一定浓度的Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液或一定浓度比例的两者混合溶液补充硝化菌降氨氮降低的碱度。

本发明脱氮菌的富集培养液采用上述硝化菌富集装置处理过的水，主要成分为亚硝酸盐氮(NO₂-N)和硝酸盐氮(NO₃-N)，外加碳源至C∶N为3∶1～8∶1，碳源可以是一切提供COD的有机物，如葡萄糖，甲醇等，或废水。

本发明脱氮细菌富集反应池可以是各种适宜结构，脱氮菌来源与上述硝化菌富集相同，但不需进行曝气；厌氧培养，采用搅拌器搅拌，搅拌速率为100～300r/min；温度为15～40℃；pH为7.5～8.5；初始污泥沉降比为20％～50％，批次进水或连续进水，保持自然pH。

本发明接种硝化菌/脱氮菌增进高氨氮废水生化处理工艺(简称INDBT工艺)的流程如图1所示。硝化污泥富集池和脱氮污泥富集池中连续或定期加入培养液或其他低COD高氨氮含量的废水，而硝化反应池和脱氮反应池中则通入待处理的高氨氮废水。同时利用一定浓度的Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液或一定浓度比例的两者混合溶液补充硝化产生的碱度，保持反应池和富集池中的pH值。

本发明的INDBT工艺运行时，首先运行硝化污泥富集池和脱氮污泥富集池，约20天～2个月；然后运行处理高氨氮废水的硝化反应池和脱氮反应池，同时把硝化污泥富集池和脱氮污泥富集池中经过富集含有高浓度硝化菌和脱氮菌的过剩的污泥以一定的速率分别接种到硝化反应池和脱氮反应池，提高硝化反应池和脱氮反应池中的处理废水的效率。

下面结合实施例进一步说明本发明方法和效果。

本发明中硝化菌富集从曝气开始后几个小时，NH₄ ⁺-N浓度会呈线性下降，测定曝气开始后0，1，2，3和4小时后的残余NH₄ ⁺-N浓度，建立一个NH₄ ⁺-N浓度随时间变化的线性关系，求出NH₃-N浓度的变化速率(R)，R/MLSS得到的值即硝化速率(RNH₄ ⁺-N)，见方程(1)，单位为mg-NH₄ ⁺-N/g-MLSS hr。

RNH₄ ⁺-N＝[(dNH₄ ⁺-N)/dt]·[1/S]...........................................(1)

S：污泥浓度MLSS，g/L。

本发明中脱氮速率的测定与上述硝化速率的测定相似，通过亚硝态氮(NO₂-N)与硝态氮(NO₃-N)的总浓度(NO_x-N)降低速率与MLSS的比值进行计算，见方程(2)，单位为mg-NO_x-N/g-MLSS hr。

RNO_x-N＝[(dNO_x-N)/dt]·[1/S]..........................................(2)

S：污泥浓度MLSS，g/L。

实施例1硝化污泥富集

富集培养参数为：温度15～30℃；pH值6.5～8.0；初始污泥沉降比为30V％；溶氧DO＞2.0mg/l；批次进水，反应体系总体积2.2L，每24小时停气更换新的培养液1.5L。氨氮浓度随着运行时间的推移逐渐增加，从100mg/L增加到1400mg/L，氨氮负荷从0.05Kg NH₄ ⁺-N/m³d逐渐增加到1.04Kg NH₄ ⁺-N/m³d。

分别在富集30天和60天以及90天测定了富集池中的污泥浓度MLSS，见图2。富集池中污泥浓度在前期逐渐减少，从富集开始的5760mg/L降低到30d后的876mg/L，这是因为加入的培养液中缺少碳源，活性污泥中降解COD的异样菌无法生存而自溶随着每天换水而流失，造成总的污泥浓度降低，而当异氧菌大量自溶被淘汰后，硝化菌开始开始占优势，自养的硝化菌慢慢繁殖使得污泥浓度略有回升，如图2中在富集60d和90d的时候污泥浓度分别为1298mg/L和1897mg/L。

测定了富集0d和60d后活性污泥的SV30(污泥沉降比)、SVI(污泥体积指数)和硝化速率，见表1。

表1富集前后活性污泥的硝化速率和沉降比以及体积指数

从表1可知，虽然经过一段富集后，因为异养菌被淘汰污泥浓度下降，随着硝化菌的占优势，硝化速率却大幅度上升，提高了11.2倍。

图3给出了富集开始后第77天到177天之间100天中培养液的NH₄ ⁺-N浓度(从479mg/L逐渐上升到1396mg/L)和NH₃-N去除率。从图3可知，富集池中氨氮去除率一直保持在98％以上。

实施例2反硝化脱氮菌富集

富集参数为：厌氧培养，采用搅拌器搅拌，搅拌速率设为150r/min；温度为15～30℃；pH：7.5～8.5；初始污泥沉降比为30％；反应体系总体积1L，批次进水，每24h停搅拌换新水0.5L。

测定了富集0d和60d后活性污泥的SV30、SVI和脱氮速率，见表2。

表2富集前后活性污泥的脱氮速率和沉降比以及体积指数

从表2可知，虽然经过一段富集后，由于碳源供应充足，污泥浓度急剧上升，因此真正工业应用时需经常排放污泥或接种给脱氮反应池处理废水，不过经过富集脱氮速率也大幅度提高，提高了28.7倍。

图4给出了反硝化脱氮富集开始后第1天到71天之间富集基质中的NOx-N初始浓度和残余浓度。从图4可知，富集前10天NOx-N的残余浓度都大于1mg/L，脱氮速率逐渐上升，说明污泥中的脱氮菌群逐渐占优势地位，从第10天开始，NOx-N的残余浓度一直小于1mg/L。

实施例3接种富集的硝化菌/脱氮菌增进高氨氮废水生化处理工艺实验流程

本实施例设计了两套实验室流程No.1和No.2。No.1只含如图1中虚线以上部分废水处理段(简称BT段)，不含虚线以下的硝化菌/脱氮菌接种段(简称IND段)；No.2则包含了整个BT与IND段(完整的INDBT工艺)。No.1和No.2装置硝化反应池和脱氮反应池的反应体积都设置为4L，No.2装置的硝化污泥富集池和脱氮污泥富集池的反应体积都设为3L。两个装置同时开始运行，BT段处理的废水为取自山东淄博齐鲁催化剂厂总排水口的高氨氮废水：氨氮浓度316mg/L，COD为61mg/L，碱度480mg/L。No.2装置的硝化富集池以及脱氮富集池也同时运行，进水为培养液：氨氮浓度300mg/L。BT段废水进出口流速为100ml/h，污泥回流流速为380ml/hr，污泥排放速率为20ml/hr；No.2装置的IND段的培养液进出口流速设置为100ml，污泥回流流速为400ml/hr，前1个月不向BT段提供硝化菌/脱氮菌，1个月后以100ml/d的速率向BT段的硝化反应池及脱氮反应池接种富集的硝化菌群。硝化污泥富集池和硝化反应池运行条件为：温度为28℃；pH为7.8，DO为大于2mg·L^-1；脱氮反应池与脱氮污泥富集池中运行条件为：厌氧培养，温度为28℃，自然pH。脱氮运行数据见图5(No.1和No.2代表两种方案处理后效果)。

图5中箭图所指表示从这天开始No.2装置开始流加额外的硝化菌/脱氮菌，从图5可知前1个月由于No.1和No.2装置运行条件一样，因此脱氮效果差别不大，NH₄ ⁺-N平均去除率分别为41.0％和40.3％。而一个月之后，由于No.2装置中开始流加IND段中富集的硝化菌，因此No.2装置的NH₄ ⁺-N去除率(68.3％)比No.1装置的NH₄ ⁺-N去除率(49.6％)提高了18.7个百分点，出水中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量小于1mg/L，没有二次污染。

实施例4

采用间歇式活性污泥法富集硝化细菌，活性污泥取自炼油厂废水处理车间的二沉池出水口污泥，以30v％的接种量接种于的富集反应器内，总体积为3L，然后加入富集培养液，其中所用的富集培养液组成为(NH₄)₂SO₄、FeSO₄·7H₂O、MgSO₄·7H₂O、NaCl、CaCl₂和KH₂PO₄，浓度如下：NH₄ ⁺-N初始浓度为150mg/L，最终浓度为1000mg/L；Fe²⁺浓度为12mg/L；Mg²⁺浓度为18mg/L；Na⁺浓度为800mg/L；Ca²⁺浓度为16mg/L；KH₂PO₄浓度为260mg/L。在富集过程中，用NaHCO₃控制pH值。培养条件为：温度：24℃；pH＝6.0～7.5；SV：15％～20％；DO为10mg·L^-1。每日1个周期，进水时间为20分钟，曝气23小时，自然沉降30分钟，排出上清液2L，时间为10分钟。然后加入2L富集培养液，按此过程循环操作，其过程用GB 7479的蒸馏滴定法检测出水中氨氮浓度，检测不出氨氮后，提高预加入培养液的氨氮浓度，其提高幅度为100mg/L，氨氮的容积负荷由107g/m³·d提高到806g/m³·d。

实施例5

采用间歇式活性污泥法富集硝化细菌，活性污泥取自炼油厂废水处理车间的二沉池出水口污泥，以22v％的接种量接种于的富集反应器内，总体积为3L，然后加入富集培养液，其中所用的富集培养液组成同实施例4，但浓度不同，具体如下：NH₄ ⁺-N初始浓度为100mg/L，最终浓度为550mg/L；Fe²⁺浓度为6mg/L；Mg^{2 +}浓度为10mg/L；Na⁺浓度为300mg/L；Ca²⁺浓度为8mg/L；KH₂PO₄浓度为100mg/L。在富集过程中，用NaHCO₃控制pH值。培养条件为：温度：25℃；pH＝6.0～7.5；SV：15％～25％；DO为5mg·L^-1。每日2个周期，进水时间为10分钟，曝气11小时，自然沉降40分钟，排出上清液2L，时间为10分钟。然后加入2L富集培养液，按此过程循环操作，其过程用GB7479蒸馏滴定法检测出水中氨氮浓度，当氨氮浓度低于6mg/L，提高预加入培养液的氨氮浓度，其提高幅度为50mg/L。

该富集过程中，氨氮的容积负荷由75g/m³·d提高到413g/m³·d时，随着氨氮容积负荷的增大，氨氮去除率均稳定在98％以上。

实施例6

采用间歇式活性污泥法富集硝化细菌，活性污泥取自催化剂废水处理车间的出水口污泥，以28v％的接种量接种于的富集反应器内，总体积为3L，然后加入富集培养液，其中所用的富集培养液组成同实施例4，但浓度不同，具体如下：NH₄ ⁺-N初始浓度为180mg/L，最终浓度为800mg/L；Fe²⁺浓度为10mg/L；Mg²⁺浓度为12mg/L；Na⁺浓度为500mg/L；Ca²⁺浓度为10mg/L；KH₂PO₄浓度为200mg/L。在富集过程中，用NaHCO₃控制pH值。培养条件为：温度：28℃；pH＝6.0～8.5；SV：15％～20％；DO为8mg·L^-1。每日1个周期，进水时间为30分钟，曝气22.5小时，自然沉降40分钟，排出上清液2L，时间为20分钟。然后加入2L富集培养液，按此过程循环操作，其过程用GB7479蒸馏滴定法检测出水中氨氮浓度，当氨氮浓度低于10mg/L，提高预加入培养液的氨氮浓度，其提高幅度为150mg/L。

该富集过程中，氨氮的容积负荷由135g/m³·d提高到600g/m³·d时，随着氨氮容积负荷的增大，氨氮去除率均稳定在99％以上。

实施例7

取炼油污水处理厂的废水，其氨氮浓度为1000mg/L，COD为2.0mg/L。

采用间歇式活性污泥法处理，取实施例4富集硝化细菌的活性污泥，以20v％的接种量接入反应器，进水为上述炼油废水，按实施例3所述流程操作。每日按1个周期操作，进水时间为20分钟，曝气23小时，自然沉降30分钟，排出上清液2L，时间为10分钟。控制反应温度为27℃，溶解氧为10mg/L，pH值用NaHCO₃溶液控制6～9。

在进水氨氮质量浓度在1000mg/L左右，氨氮容积负荷为800g/m³·d的条件下，出水氨氮值小于10mg/L，氨氮去除率基本稳定在99％以上。按实施例3所述的反硝化脱氮处理后，废水符合《污水排放标准》(GB8978-1996)所规定的一级达标排放标准。

实施例8

取炼油污水处理厂的废水，其氨氮浓度为550mg/L，COD为150mg/L。

采用间歇式活性污泥法处理，取实施例5富集硝化细菌的活性污泥，以10v％的接种量接入反应器，进水为上述炼油废水，按实施例3所述流程操作。每日按3个周期操作，进水时间为20分钟，曝气7小时，自然沉降30分钟，排出上清液2L，时间为10分钟。控制反应温度为25℃，溶解氧为5mg/L，pH值用NaHCO₃溶液控制7.5～8.5。

在进水氨氮质量浓度在550mg/L左右，氨氮容积负荷为413g/m³·d的条件下，出水氨氮值小于10mg/L，氨氮去除率基本稳定在98％以上。按实施例3所述的反硝化脱氮处理后，废水符合《污水排放标准》(GB8978-1996)所规定的一级达标排放标准。

实施例9

取催化裂化催化剂厂的废水，其氨氮浓度为800mg/L，COD为50mg/L。

采用间歇式活性污泥法处理，取实施例6富集硝化细菌的活性污泥，以15v％的接种量接入反应器，进水为上述废水，按实施例3所述流程操作。每日按2个周期操作，每个周期中，进水时间为20分钟，曝气11小时，自然沉降30分钟，排出上清液2L，时间为10分钟。控制反应温度为22℃，溶解氧为9mg/L，pH值用NaHCO₃溶液控制6～8.5。

在进水氨氮质量浓度在800mg/L左右，氨氮容积负荷为600g/m³·d的条件下，出水氨氮值小于10mg/L，氨氮去除率基本稳定在99％以上。按实施例3所述的反硝化脱氮处理后，废水符合《污水排放标准》(GB8978-1996)所规定的一级达标排放标准。

Claims (7)

1.一种高氨氮浓度废水生化处理方法，包括以下内容：

(1)在硝化污泥富集池中培养富集硝化菌的活性污泥；

(2)将富集硝化菌的活性污泥引入高氨氮、低COD废水的硝化处理池中；

(3)步骤(2)进行硝化处理后的污水进入反硝化池进行反硝化脱氮处理，反硝化脱氮处理后的废水排放或进一步处理利用；

其中步骤(1)富集硝化菌活性污泥的培养过程如下：采用间歇式活性污泥法，通过逐渐提高培养液氨氮浓度的方法来进行富集，所用富集培养液包括微量元素Fe、Mg、Na和K及缓冲液，所述的富集培养液中还包括Ca²⁺，Ca²⁺浓度为0.01～0.05g/L，Ca²⁺采用CaCl₂的形式加入，培养过程中氨氮初始浓度为50mg/L～200mg/L，最终逐渐提高氨氮浓度为300mg/L～1200mg/L，COD≤200mg/L；

其中步骤(2)采用间歇式活性污泥法进行硝化反应过程，其中富集硝化菌的活性污泥引入量占所需污泥量的10v％～50v％；间歇式活性污泥工艺按间歇式进水、曝气、沉降、排水工序周期性进行，每天为1～3个周期，进水时间占每个周期的1％～30％，曝气时间占每个周期的70％～96％，沉降时间占每个周期的2％～40％，排水时间占每个周期的1％～30％，控制反应器内pH值为6.0～9.0，氧溶解量为2～10mg/L，温度为20～30℃；

步骤(2)所述的高氨氮、低COD废水中，氨氮的浓度为300～1200mg/L，氨氮容积负荷为375～850g NH₄ ⁺-N/m³·d，COD≤200mg/L。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述富集硝化菌活性污泥的培养的条件为：温度为20～30℃；pH为6.0～9.0；污泥沉降比为15％～25％；溶解氧为大于2mg·L^-1。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述富集硝化菌活性污泥的培养通过逐渐提高培养液氨氮浓度的方法培养富集硝化菌的活性污泥，每次加入培养液后，当氨氮浓度降至10mg/L以下，提高预加入培养液中氨氮的浓度，其提高幅度为50～200mg/L，直至与所处理废水中氨氮浓度相适应。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)和步骤(2)采用Na₂CO₃或NaHCO₃溶液调整系统pH值，pH值控制为6.0～9.0。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的高氨氮、低COD废水中，氨氮的浓度为500mg/L～1000mg/L，氨氮容积负荷为450～800g NH₄ ⁺-N/m³·d，COD≤100mg/L。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)所述的反硝化池中，加入富集反硝化脱氮菌的活性污泥；富集反硝化脱氮菌活性污泥的富集方法为：采用硝化处理后的污水，其主要成分为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，外加碳源至C∶N原子比为3∶1～8∶1，采用厌氧培养，氧溶解量为＜1mg/L，采用搅拌器搅拌，搅拌速率100～300r/min；温度为15～40℃；pH为7.5～8.5；初始污泥沉降比为20～50％，批次进水或连续进水，保持自然pH。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，首先运行硝化污泥富集池和脱氮污泥富集池20天～2个月；然后运行处理高氨氮废水的硝化处理池和反硝化池，同时把硝化污泥富集池和脱氮污泥富集池中经过富集含有高浓度硝化菌和脱氮菌的过剩的污泥分别接种到硝化处理池和反硝化池。

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