CN102795703B - 含硝酸盐水的深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含硝酸盐水的深度处理方法。该方法包括如下步骤：将含硝酸盐水与碳源进入曝气池处理，之后再经二沉池泥水分离即可；其中，所述的硝酸盐负荷为0.1～1.0g NO3-N·L-1·d-1，所述的碳源的用量以COD计，COD与NO3-N的比值为4.5～5.5。该方法特别适用于小规模处理，以及现有脱氮工程的技术升级，实施简单，成本低，处理效率高。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及含硝酸盐水的深度处理方法。
背景技术
近年来，世界上许多地方地下水硝酸盐含量严重超标，硝酸盐污染已经成为地下水污染中一个重要的环境问题。随着地表水污染的日趋严重，人类对地下水的依赖程度将进一步增加，而硝酸盐含量超标的地下水，不仅不能直接用于工业用水，而且给饮水安全带来了严重威胁。
2007年，国家环境保护总局等七部委下发的环发[2007]201号《关于加强河流污染防治工作的通知》要求，2009年底，所有污水处理厂必须达到一级A排放标准，而该标准对总氮有严格要求(TN＜15mg·L-1)。2011年8月31日，国务院办公厅印发了《十二五节能减排综合性工作方案》，其中氨氮和氮氧化物被纳入全国水污染物排放约束性控制指标。规定氨氮和氮氧化物在“十二五”期间的节能目标为：全国氨氮和氮氧化物排放总量比2010年分别下降10％。因此，反硝化脱氮被提到了重要位置，开发新型有效的反硝化工艺成为控制总氮排放研究的新方向。
目前含硝酸盐水的生物处理工艺可分为悬浮活性污泥处理法和附着生长生物处理工艺，且大多数是在缺氧情况下进行的。SBR法是比较常用的活性污泥法，但由于换水的限制，对于低浓度硝酸盐的地下水，该工艺处理效率较低。颗粒污泥反硝化工艺因其污泥浓度高、处理效率高等优点已经得到许多学者的关注，但是反硝化颗粒污泥工艺的启动较慢，且在高负荷运行下容易发生不稳定，出水中常常含有细菌胶体还需进一步处理。若出水水质要求高，经颗粒污泥反硝化工序后仍需进行好氧深度处理，从而增加了投资成本，因此，所以不管是从启动时间，还是出于投资成本考虑，颗粒污泥技术也不适合于小规模硝酸盐水的处理。该现状亟待解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了对于小规模硝酸盐水处理，现有技术的SBR法受到换水限制，处理效率较低，或者颗粒污泥反硝化工艺启动较慢，在高负荷运行下容易发生不稳定，无法直接达到深度处理要求等的缺陷，提供了一种特别适用于小规模处理，流程简单，成本低，处理效率高的含硝酸盐水的深度处理方法。
本发明的含硝酸盐水的深度处理方法包括如下步骤：将含硝酸盐水与碳源进入曝气池处理，之后再经二沉池泥水分离即可；其中，所述的硝酸盐负荷为0.1～1.0g NO3-N·L-1·d-1，所述的碳源的用量以COD计，COD与NO3-N的比值为4.5～5.5。
本发明中，所述的含硝酸盐水可为本领域常规所说的工业上含硝酸盐废水，也可为含硝酸盐的地下水，一般硝酸盐以NO3-N计为20mg·L-1～100mg·L-1，COD值为10mg·L-1～50mg·L-1，pH 6.0～9.0。其中，所述的含硝酸盐的浊度本发明没有特殊限制，常规范围内均可处理。
本发明中，所述的含硝酸盐水的处理规模较佳的为≤10000m3·d-1；其中，当本发明的方法用于原有脱氮工艺升级改进时，由于可以利用原有曝气池，此时处理规模可以适当放宽，与原有污水厂规模大小有关。
本发明中，所述的含硝酸盐水的pH、温度适应范围很广，常规范围pH6.0～9.0，温度10℃～30℃，均能够适用，不需特殊控制。
本发明中，所述的碳源可为本领域常规使用的碳源，如小分子醇类或葡萄糖，较佳的为甲醇和/或葡萄糖，更佳的为废甲醇或糖类淀粉生产企业的废水，达到以废治废的效果。所述的碳源的用量以COD计算，本发明处理的工业上含硝酸盐废水或者含硝酸盐的地下水COD不计在碳源内。碳源仅指外加碳源，以COD/NO3-N计。
本发明中，所述的曝气池为本领域常规所用，其中包括的污泥为常规好氧活性污泥法所用，一般有两大类菌反硝化菌和碳氧化菌，直接从一般城市污水厂的污泥接种即可。
本发明中，所述的曝气池中的活性污泥接种量较佳的为10g·L-1～15g·L-1，更佳的为15g·L-1。
本发明中，所述的曝气池中的曝气量为本领域常规所用，较佳的为15～80m3/min/1000m3；更佳的为当硝酸盐负荷≤0.5gNO3-N·L-1·d-1时，在活性污泥接种启动期，曝气量为15～20m3/min/1000m3，在硝酸盐去除率至≥95％，后，曝气量为20～30m3/min/1000m3，其中，硝酸盐负荷每增加0.1gNO3-N·L-1·d-1，曝气量增加10m3/min/1000m3。
其中，若本发明方法用于现有脱氮工程的技术升级，现有脱氮工程已富集反硝化菌和碳氧化菌，本领域技术人员均知不需要特别限定启动时的曝气量控制。
本发明中，所述的二沉池一般将污泥回流至曝气池进水端，其回流比较佳的为0.5～2.0，更佳的为1.0。
本发明含硝酸盐水的深度处理方法属于好氧活性污泥法，可通过现有设备实施例，例如，具体实施时的主要构筑物可为曝气池和二沉池，也可以通过对现有脱氮工程技术升级实现，比如在现有A/O系统的曝气池廊道增设加药管，投加碳源，进一步控制具体操作条件以实现本发明的技术方案。
本发明所用试剂和原料除特殊说明外均市售可得，本发明相关工艺除特别说明外，均可按照本领域中的常规技术和常规条件进行操作。
在符合本领域常识的基础上，本发明中上述的各技术特征的优选条件可以任意组合得到本发明较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明的含硝酸盐水的深度处理方法特别适用于小规模含硝酸盐水处理以及现有脱氮工程的技术升级，实施简单，成本低，处理效率高，同样的好氧活性污泥法设施既能够满足反硝化处理，又能满足深度处理要求，同时省略了缺氧池，极大节约了水处理场地；
2、本发明的含硝酸盐水的深度处理方法出水NO3-N为1～5mg·L-1，当浓度为50～100mg·L-1硝酸盐水，进水负荷为0.5gNO3-N·L-1·d-1时，出水硝酸盐无检出，出水COD仅为8mg·L-1左右；既满足国家标准GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准：总氮＜15mg·L-1，COD＜50mg·L-1，BOD＜10mg·L-1，SS＜10mg·L-1，更满足国家标准GB3838-2002《地表水环境质量标准》集中式生活饮用水：COD＜15mg·L-1，BOD＜3mg·L-1，NO3-N小于10mg·L-1；
3、进一步地，发明人检测上海市自来水COD为4mg·L-1，总有机碳TOC为2.3mg·L-1，比较本发明方法出水COD为6.5mg·L-1左右，TOC为2.99mg·L-1左右，且测得出水有机物成分主要为SMP(蛋白和核酸)，由此证明出水达到降解极限。
附图说明
图1为实施例1的对含硝酸盐水深度处理的工艺流程示意图。
图2为实施例2的原有对含硝酸盐水处理的工艺流程示意图。
图3为实施例2的原有对含硝酸盐水处理中曝气池工艺改进后的流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
下述实施例中，NO3-N、COD、BOD、TOC和SS的检测方法均按国家标准执行《水和废水监测分析方法》，中国环境科学出版社，第三版，1989年；具体为：COD检测标准为GB11914-89重铬酸钾法；浊度检测采用哈希浊度仪BSS-200D；BOD检测标准为GB7488-87稀释与接种法；NO3-N检测标准为GB7480-87酚二磺酸光度法；SS检测标准为GB11901-89重量法；TOC采用德国元素liqui TOC测定仪进行测定。
实施例1
本实施例的对含硝酸盐水深度处理的工艺流程示意图如图1所示，将含硝酸盐水与碳源进入曝气池处理，之后再经二沉池泥水分离即可；污泥回流至曝气池进水端。
本实施例处理含硝酸盐水为某地区地下水，其硝酸盐浓度为20-50mg·L-1左右，COD为40mg·L-1左右，pH为7.5。处理水量为10000m3·d-1，主要构筑物曝气池，水池尺寸：20×20×5.5m，有效容积：1000m3；二沉池尺寸：Φ30×5.5m，有效容积：3533m3。
含硝酸盐水的深度处理方法：碳源采用当地一家化肥厂的废甲醇，COD为50000mg·L-1。含硝酸盐地下水和碳源通过泵一起抽进曝气池处理，池内一次性接种活性污泥15g·L-1，污泥回流比为1.0。硝酸盐负荷为0.5gNO3-N·L-1·d-1，COD/NO3-N为4.5，进水流量为10000m3·d-1。一开始启动期，曝气量控制为15～20m3/min/1000m3，满足活性污泥悬浮即可，有利于反硝化菌优先增殖；硝酸盐去除率提高至95％以上后，曝气量逐步提高至20-30m3/min/1000m3，加强培养碳氧化菌，从而深度处理含硝酸盐水。经检测，稳定运行时，处理后最终出水硝酸盐氮以NO3-N计为0-0.5mg·L-1，COD为6.5mg·L-1左右，已经达到降解极限，BOD小于0.5mg·L-1，TOC为2.99mg·L-1出水很清澈，出水浊度＜0.5NTU，SS为4.5mg·L-1。
之后继续提高负荷至0.8gNO3-N·L-1·d-1，发现出水COD由原来的6.5mg·L-1升高至15mg·L-1左右，故提高曝气量至40～50m3/min/1000m3，出水COD降至10mg·L-1左右，继续提高曝气量至50～60m3/min/1000m3，出水COD可以降至5～8mg·L-1。再次提高负荷至1.0gNO3-N·L-1·d-1，出水COD再次升高至15mg·L-1左右，故曝气量加大至70～80m3/min/1000m3，出水得到改善，COD降至6mg·L-1左右。结果显示，负荷每提高0.1gNO3-N·L-1·d-1，曝气量需提高10m3/min/1000m3左右有机物得到良好的深度处理。
实施例2
某氮肥厂废水COD为250～450mg·L-1，氨氮为100～200mg·L-1，目前采用A/O工艺进行脱氮处理，处理水量为13000m3·d-1，现有处理工艺具体流程示意图见附图2，经处理后，出水COD＜20mg·L-1，氨氮＜1mg·L-1，但是硝酸盐高达50mg·L-1，完全无法满足深度处理要求，不满足一级A标准(总氮小于15mg·L-1)。
按本发明的方法，对原有对含硝酸盐废水处理中曝气池处理步骤进行改进，具体工艺流程示意图见附图3。
含硝酸盐水的深度处理方法：
原曝气池共7200m3，分四个廊道，现在末尾一个廊道前端加设加药罐。最后一段廊道的总有效容积为1800m3(60×6.0×5.5m(H))。硝酸盐浓度为50mg·L-1，流量为13000m3·d-1，处理负荷为0.36gNO3-N·L-1·d-1，按本发明方法，以葡萄糖为碳源，投加量COD/NO3-N为5.5。曝气风量采用原系统曝气量(21m3/min/1000m3)。原A/O系统污泥浓度为6g·L-1左右，不需要另外投加污泥，且原系统中本来就富集反硝化菌和碳氧化菌，所以不需要特别的启动措施，污泥回流比为1.0。
经检测，处理后出水硝酸盐氮(NO3-N)为0.5～1.0mg·L-1，COD为7.5mg·L-1，BOD小于0.5mg·L-1，浊度为0.45NTU，SS为4.6mg·L-1。
实施例3
采用实验室模拟装置进行试验，装置为：曝气池20L，二沉池100L。进水硝酸盐浓度为50-100mg·L-1，COD值为10mg·L-1～50mg·L-1，pH 6.0～9.0，负荷为0.1～1.0gNO3-N·L-1·d-1，污泥回流比为0.5～2.0。
接种不同的污泥量(5.0g·L-1、10g·L-1、15g·L-1)进行试验。试验结果发现，(1)当污泥接种量为5.0g·L-1时，处理负荷为0.25gNO3-N·L-1·d-1时，稳定运行期间，系统平均污泥浓度为2.5g·L-1左右，出水COD为6mg·L-1、硝酸盐无检出，但是当负荷提高至0.5gNO3-N·L-1·d-1时，污泥开始发粘，沉降性能变差，出水硝酸盐氮提高至5mg·L-1，COD提高至10mg·L-1。(2)当接种量为10g·L-1时，系统运行很稳定，在负荷为0.5gNO3-N·L-1·d-1时，系统污泥浓度为8g·L-1，出水硝酸盐依然无检出，出水COD为6mg·L-1左右。当系统负荷提高至1.0gNO3-N·L-1·d-1时，出水硝酸盐氮提高至2～3mg·L-1左右，出水COD提高至10mg·L-1左右。(3)当接种量为15g·L-1时，在负荷为1.0gNO3-N·L-1·d-1时，系统能稳定运行，污泥浓度维持在12g·L-1左右，出水硝酸盐无检出，COD为6mg·L-1左右。污泥接种量大，系统的污泥负荷相应降低，从而保证含硝酸盐的水得到深度处理，本发明污泥接种量为10～15g·L-1。
Claims (8)
1.一种含硝酸盐水的深度处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：将含硝酸盐水与碳源进入曝气池处理，之后再经二沉池泥水分离即可；其中，所述的硝酸盐负荷为0.1～1.0gNO3-N·L-1·d-1，所述的碳源的用量以COD计，COD与NO3-N的比值为4.5～5.5；
当所述的硝酸盐负荷≤0.5gNO3-N·L-1·d-1时，在活性污泥接种启动期，所述的曝气量为15～20m3/min/1000m3，在硝酸盐去除率至≥95%后，所述的曝气量为20～30m3/min/1000m3，其中，所述的硝酸盐负荷每增加0.1gNO3-N·L-1·d-1，所述的曝气量增加10m3/min/1000m3。
2.如权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，所述的含硝酸盐水为硝酸盐以NO3-N计为20mg·L-1～100mg·L-1，COD值为10mg·L-1～50mg·L-1，pH为6.0～9.0。
3.如权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，所述的含硝酸盐水的处理规模为≤10000m3·d-1。
4.如权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，所述的碳源为甲醇和/或葡萄糖。
5.如权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，所述的碳源为废甲醇或糖类淀粉生产企业的废水。
6.如权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，所述的曝气池中的活性污泥接种量为10g·L-1～15g·L-1。
7.如权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，所述的二沉池将污泥回流至曝气池进水端；所述的污泥回流至曝气池进水端的回流比为0.5～2.0。
8.如权利要求7所述的深度处理方法，其特征在于，所述的污泥回流至曝气池进水端的回流比为1.0。
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