CN102976553B

CN102976553B - 一种含氮有机工业废水的生物脱氮方法

Info

Publication number: CN102976553B
Application number: CN201210468705.7A
Authority: CN
Inventors: 李慧强; 彭玉梅; 赖波; 杨平
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-11-19
Also published as: CN102976553A

Abstract

本发明涉及一种含氮有机工业废水的生物脱氮方法，属于工业废水处理方法领域，该方法的工艺步骤如下：（1）在搅拌下将含氮有机工业废水通入调节池中，以均和池内水质；（2）将悬浮填料投入移动床生物膜反应器中并进行生物膜培养，生物膜培养结束后，将调节池中的废水输入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、间歇曝气的方式运行；（3）将经移动床生物膜反应器处理后的废水输入内循环膜生物反应器中，所述内循环膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，处理后的废水经过内循环膜生物反应器的膜过滤组件后排出，即完成含氮有机工业废水的生物脱氮处理。

Description

一种含氮有机工业废水的生物脱氮方法

技术领域

本发明属于工业废水处理方法领域，特别涉及一种有机工业废水的生物脱氮方法。

背景技术

目前，工业废水的处理通常采用物化方法和生化方法处理。物化方法通常用于高浓度工业废水的预处理过程，反应速度快，处理效果好，但该方法的处理成本过高；生化方法处理成本低，可实现废水的达标排放，但废水中的高浓度污染物及有毒物质会对生化处理工艺中微生物的活性产生影响，导致生化处理工艺的处理能力下降。因此，工业废水的处理常采用物化和生化组合工艺进行，生化处理工艺是出水水质的有力保障。

生物脱氮技术是生化处理工艺中的一种技术，可有效去除废水中含有的氮素，降低其对于生态环境的危害。根据生物脱氮过程的基本原理，传统的生物脱氮工艺通常采用两级工艺，即硝化过程和反硝化过程，相应的生物脱氮工艺分别为前置反硝化工艺和后置反硝化工艺。前置反硝化工艺又称为A/O工艺，该工艺对废水水质的变化具有较好的适应性，无需外加有机碳源，具有一定的脱氮效果，但需要采用出水回流措施，动力消耗较大，且容易受废水中污染物的影响，进而影响总氮的去除效果，总氮去除率通常不会高于80%；后置反硝化工艺无需加设回流装置，总氮去除率高，但需要外加有机碳源，增加处理成本，且有机碳源投加过量时会影响出水水质。因此，需要对现有的生物脱氮技术进行改进，在保证出水水质的前提下提高总氮的去除效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含氮有机工业废水的生物脱氮方法，该方法可有效提高含氮有机工业废水的总氮去除率，并可保证良好的出水水质，且运行成本较低。

本发明所述含氮有机工业废水的生物脱氮方法，工艺步骤如下：

（1）在搅拌下将含氮有机工业废水通入调节池中，以均和池内水质；

（2）将悬浮填料投入移动床生物膜反应器中并进行生物膜培养，生物膜培养结束后，将调节池中的废水输入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、间歇曝气的方式运行；

（3）将经移动床生物膜反应器处理后的废水输入内循环膜生物反应器中，所述内循环膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，处理后的废水经过内循环膜生物反应器的膜过滤组件后排出，即完成含氮有机工业废水的生物脱氮处理。

上述方法中，所述调节池中废水的pH值控制在7.0～8.0，温度控制在15～30℃。

上述方法中，所述悬浮填料的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的60～80%，所述废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为12～20h，间歇曝气的曝气时间与停曝时间之比为1:1～1:3，曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到1～3mg/L为限。

上述方法中，所述内循环膜生物反应器中的活性污泥量控制在每升废水5～8g，所述废水在内循环膜生物反应器中的水力停留时间为10～16h，曝气的曝气量以内循环膜生物反应器中的溶解氧浓度达到1～3mg/L为限，间歇排水的排水时间与停止排水时间之比为7:1～9:1。

上述方法中，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入废水并投加活性污泥，所述废水中COD浓度控制在800~1200mg/L、氨氮浓度控制在90~110mg/L，所述废水的加入量为移动床生物膜反应器有效容积的70~90%，所述活性污泥的投加量为每升废水2～3g，然后以曝气3 h、停曝气6 h的方式运行，当废水中COD浓度降至200~500mg/L和氨氮浓度降至10~30mg/L时排出废水；重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养。

上述方法中，所述悬浮填料的材质为聚乙烯或其改性材料，密度为0.96～0.98 g/cm³，形状为圆筒体，其内部具有十字支撑结构，其内表面完全由生物膜覆盖后密度与废水的密度相近。

上述方法中所使用的移动床生物膜反应器、内循环膜生物反应器、pH控制装置和温控装置有市售商品。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述方法与现有生物脱氮技术相比，可有效提高总氮的去除率，并可保证良好的出水水质，在进水COD浓度为800 mg/L、总氮浓度为130 mg/L时，总氮去除率可高达90%，其出水COD浓度可低至50mg/L。

2、本发明所述方法采用的移动床生物膜反应器工艺以连续进水、间隙曝气的方式运行，运行一段时间后，悬浮填料上的生物膜即可适应好氧、缺氧的交替环境，可在该反应器中同时通过硝化和反硝化作用实现生物脱氮。

3、本发明所述方法所采用的移动床生物膜反应器工艺可利用废水中的有机污染物进行反硝化，无需外加有机碳源，且无需加设回流装置，因而运行成本较低。

4、本发明所述方法将内循环膜生物反应器工艺作为移动床生物膜反应器的后段生物处理措施，内循环膜生物反应器兼具生物反应器和沉淀池的双重功效，因而污染物去除效率高。

5、本发明所述方法适用于含氮有机工业废水的生物脱氮，可根据具体水质情况对具体工艺作相应调整，工艺简单。

附图说明

图1为本发明所述含氮有机工业废水的生物脱氮方法的工艺流程图。

图中，1—调节池、2—移动床生物膜反应器、3—内循环膜生物反应器、4-1—第一进水泵、4-2—第二进水泵、5—pH控制装置、6—温控装置、7—搅拌器、8—悬浮填料、9-1—第一穿孔曝气管、9-1—第二穿孔曝气管、10-1—第一曝气泵、10-1—第二曝气泵、11—膜过滤组件、12—出水泵。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明所述含氮有机工业废水的生物脱氮方法作进一步说明。下述实施例中，所述移动床生物膜反应器2的主体为圆筒体，高径比为2:1，有效容积为6L，该反应器一侧的下部设有进水口，其另一侧上部设置有出水口，其底部设置有与外部的第一曝气泵10-1相连的第一曝气管9-1；所述内循环膜生物反应器3的有效容积为8L，该反应器具有内套筒结构，内套筒中固定有膜过滤组件11，内套筒的正下部设置有与外部的第二曝气泵10-2相连的第二曝气管9-2；所述调节池的有效容积为10L，安装有搅拌器7，设置有pH控制装置5和温控装置6。所述悬浮填料的材质为聚乙烯，密度为0.96～0.98 g/cm³，形状为圆筒体、外形尺寸为Φ25mm×10mm，其内部具有十字支撑结构，其内表面完全由生物膜覆盖后密度与废水的密度相近。

实施例1

本实施例中，含氮有机工业废水的COD浓度为800 mg/L，总氮浓度为130 mg/L，pH值为7.5，对其进行生物脱氮的工艺如图1所述，步骤如下：

（1）在60r/min的搅拌速度下将含氮有机工业废水通过第一进水泵4-1从调节池的底部输入调节池中，通过所设置的pH值控制装置5和温控装置6将调节池中废水的pH值控制在7.0、温度控制在15℃；

（2）将材质为聚乙烯的悬浮填料8投入移动床生物膜反应器2中并进行生物膜培养，所述悬浮填料8的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的60%，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入COD为1200mg/L、氨氮浓度为90mg/L的废水，所述废水的加入量为反应器有效容积的70%，再投加活性污泥，所述活性污泥来自实际生化处理的工业废水处理工程中的活性污泥工艺，活性污泥的投加量为每升废水3g，然后以曝气3 h、停曝气6 h的方式运行，当废水中COD降至500mg/L、氨氮浓度降至10mg/L时排水；重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料8内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养；

生物膜培养结束后，将调节池中的废水从调节池上部通过第二进水泵4-2从移动床生物膜反应器2的底部输入该反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器2采用连续进水、连续排水、间歇曝气的方式运行，废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为12 h，间歇曝气的曝气时间与停曝时间之比为1:1，曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到1 mg/L为限；

（3）经移动床生物膜反应器2处理后的废水从其上部排出，依靠重力的作用进入内循环膜生物反应器，所述内循环膜生物反应器中投放有活性污泥，活性污泥来自实际生化处理的工业废水处理工程中的活性污泥工艺，活性污泥量控制在每升废水5g，内循环膜生物反应器采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，废水在内循环膜生物反应器中的水力停留时间为10 h，曝气的曝气量以内循环膜生物反应器中的溶解氧浓度达到3 mg/L为限，间歇排水的排水与停止排水的时间之比为9:1，处理后的废水经过内循环膜生物反应器的膜过滤组件11后由出水泵12泵出，即完成含氮有机工业废水的生物脱氮处理。

本实施例所处理的含氮有机工业废水，经测试分析，其COD浓度为100mg/L，总氮去除率为60%。

实施例2

（1）在60r/min的搅拌速度下将含氮有机工业废水通过第一进水泵4-1从调节池的底部输入调节池中，通过所设置的pH值控制装置5和温控装置6将调节池中废水的pH值控制在8.0、温度控制在20℃；

（2）将材质为聚乙烯的悬浮填料8投入移动床生物膜反应器2中并进行生物膜培养，所述悬浮填料8的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的70%，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入COD为1000mg/L、氨氮浓度为95mg/L的废水，所述废水的加入量为反应器有效容积的90%，再投加活性污泥，所述活性污泥来自实际生化处理的工业废水处理工程中的活性污泥工艺，活性污泥的投加量为每升废水2g，然后以曝气3 h、停曝气6 h的方式运行，当废水中COD降至200mg/L、氨氮浓度降至30mg/L时排水；重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料8内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养；

生物膜培养结束后，将调节池中的废水从调节池上部通过第二进水泵4-2从移动床生物膜反应器2的底部输入该反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器2采用连续进水、连续排水、间歇曝气的方式运行，废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为16h，间歇曝气的曝气时间与停曝时间之比为1:2，曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到2.5 mg/L为限；

（3）经移动床生物膜反应器2处理后的废水从其上部排出，依靠重力的作用进入内循环膜生物反应器，所述内循环膜生物反应器中投放有活性污泥，活性污泥来自实际生化处理的工业废水处理工程中的活性污泥工艺，活性污泥量控制在每升废水8 g，内循环膜生物反应器采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，废水在内循环膜生物反应器中的水力停留时间为13 h，曝气的曝气量以内循环膜生物反应器中的溶解氧浓度达到2 mg/L为限，间歇排水的排水与停止排水的时间之比为8:1，处理后的废水经过内循环膜生物反应器的膜过滤组件11后由出水泵12泵出，即完成含氮有机工业废水的生物脱氮处理。

本实施例所处理的含氮有机工业废水，经测试分析，其COD浓度为70mg/L，总氮去除率为75%。

实施例3

（1）在60r/min的搅拌速度下将含氮有机工业废水通过第一进水泵4-1从调节池的底部输入调节池中，通过所设置的pH值控制装置5和温控装置6将调节池中废水的pH值控制在7.0、温度控制在30℃；

（2）将材质为聚乙烯的悬浮填料8投入移动床生物膜反应器2中并进行生物膜培养，所述悬浮填料8的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的80%，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入COD为800mg/L、氨氮浓度为110mg/L的废水，所述废水的加入量为反应器有效容积的90%，再投加活性污泥，所述活性污泥来自实际生化处理的工业废水处理工程中的活性污泥工艺，活性污泥的投加量为每升废水3g，然后以曝气3 h、停曝气6 h的方式运行，当废水中COD降至400mg/L、氨氮浓度降至20mg/L时排水；重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料8内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养；

生物膜培养结束后，将调节池中的废水从调节池上部通过第二进水泵4-2从移动床生物膜反应器2的底部输入该反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器2采用连续进水、连续排水、间歇曝气的方式运行，废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为20h，间歇曝气的曝气时间与停曝时间之比为1:3，曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到1.5 mg/L为限；

（3）经移动床生物膜反应器2处理后的废水从其上部排出，依靠重力的作用进入内循环膜生物反应器，所述内循环膜生物反应器中投放有活性污泥，活性污泥来自实际生化处理的工业废水处理工程中的活性污泥工艺，活性污泥量控制在每升废水6 g，内循环膜生物反应器采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，废水在内循环膜生物反应器中的水力停留时间为16 h，曝气的曝气量以内循环膜生物反应器中的溶解氧浓度达到1 mg/L为限，间歇排水的排水与停止排水的时间之比为7:1，处理后的废水经过内循环膜生物反应器的膜过滤组件11后由出水泵12泵出，即完成含氮有机工业废水的生物脱氮处理。

本实施例所处理的含氮有机工业废水，经测试分析，其COD浓度为50mg/L，总氮去除率为90%。

Claims

1.一种含氮有机工业废水的生物脱氮方法，其特征在于工艺步骤如下：

（3）将经移动床生物膜反应器处理后的废水输入内循环膜生物反应器中，所述内循环膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，处理后的废水经过内循环膜生物反应器的膜过滤组件后排出，即完成含氮有机工业废水的生物脱氮处理；

所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入废水并投加活性污泥，所述废水中COD浓度控制在800～1200mg/L、氨氮浓度控制在90～110mg/L，所述废水的加入量为移动床生物膜反应器有效容积的70～90%，所述活性污泥的投加量为每升废水2～3g，然后以曝气3h、停曝气6h的方式运行，当废水中COD浓度降至200～500mg/L和氨氮浓度降至10～30mg/L时排出废水；

重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养。

2.根据权利要求1所述含氮有机工业废水的生物脱氮方法，其特征在于调节池中废水的pH值控制在7.0～8.0，温度控制在15～30℃。

3.根据权利要求1或2所述含氮有机工业废水的生物脱氮方法，其特征在于所述悬浮填料的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的60～80%，所述废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为12～20h，间歇曝气的曝气时间与停曝时间之比为1:1～1:3，曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到1～3mg/L为限。

4.根据权利要求1或2所述含氮有机工业废水的生物脱氮方法，其特征在于所述内循环膜生物反应器中的活性污泥量控制在每升废水5～8g，所述废水在内循环膜生物反应器中的水力停留时间为10～16h，曝气的曝气量以内循环膜生物反应器中的溶解氧浓度达到1～3mg/L为限，间歇排水的排水时间与停止排水时间之比为7:1～9:1。

5.根据权利要求3所述含氮有机工业废水的生物脱氮方法，其特征在于所述内循环膜生物反应器内的活性污泥量控制在每升废水5～8g，所述废水在内循环膜生物反应器中的水力停留时间为10～16h，曝气的曝气量以内循环膜生物反应器中的溶解氧浓度达到1～3mg/L为限，间歇排水的排水时间与停止排水时间之比为7:1～9:1。