CN103771648A

CN103771648A - 一种低浓度氨氮废水的处理工艺

Info

Publication number: CN103771648A
Application number: CN201210396964.3A
Authority: CN
Inventors: 董亚梅; 张豪杰; 王婷; 何丹农
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: CN103771648B

Abstract

本发明公开了一种低浓度氨氮废水的处理工艺，包括预处理、固定化微生物硝化过程、离子交换处理、检测排放或回流步骤。该工艺将固定化微生物与离子交换结合在一起，提高了低浓度氨氮的处理效率，为低浓度氨氮的彻底去除提供了一种新的工艺。微生物经固定化后提高了系统中的硝化菌密度，可以高效地将氨氮转化为硝酸氮，而离子交换树脂则采用双柱并联，可以交替运行和再生，减少了树脂的用量，延长了树脂的再生周期，降低了的更换频率，而且可以达到连续稳定去除氨氮的效果，操作方便，运行成本低，可适用于各种低浓度氨氮废水的治理。

Description

一种低浓度氨氮废水的处理工艺

技术领域

本发明涉及一种废水的处理工艺，特别是涉及一种低浓度氨氮废水的处理工艺。属于环境污染综合治理技术领域

背景技术

随着工农业的发展和人们生活水平的提高，污水排放量逐年增加，同时化肥、农药以及各种合成洗涤剂的大量使用使得污水中氮营养物质已经上升为主要污染物。水体中氨氮的突出危害是造成水体的富营养化，水质恶化，此外，氨氮和藻类物质消耗水中溶解氧，鱼虾类水生动植物会因缺氧大量死亡。随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的实施，污水中氨氮的排放标准进一步提高，许多企业废水中氨氮指标的达标排放成为一个亟待解决的问题，特别是经过常规处理后，废水中仍还含有部分氨氮，这部分低浓度氨氮的处理当今废水领域的研究开发和应用热点。同时在水源水遭到轻微污染后也会含有低浓度氨氮，在城市供水系统中，即使管网中氨氮浓度很低也会带来促使细菌增殖、消耗溶解氧、产生嗅、味及亚硝酸、消耗氯而产生有毒有害副产物和非离子氨的生物毒性等一系列问题，因此随着饮用水水源地受污染加剧，如何高效快速去除水中低浓度氨氮的问题倍受关注。

目前在实际废水氨氮处理技术中应用较为广泛的一种方法是活性污泥法，以及在活性污泥法基础上改进的SBR，A/O，A²/O等工艺，这些改造工艺在废水氨氮去除方面做出了较大贡献，但也存在各自明显的不足。如脱氮率低，占地面积大，水力停留时间长，处理量偏低，自动化程度要求高、基建投资大和运行费用高，动力消耗大等问题。其中比较突出的问题是活性污泥中硝化菌群增殖缓慢且反应易受外界环境因素影响并容易从系统中流失，这在低浓度氨氮废水处理中尤为突出。近年来兴起的固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域内，并使其保持活性，反复利用的方法。固定化微生物技术具有微生物密度高，流失少，产物易分离，耐毒害和抗冲击负荷能力强，处理设备小型化，易操作，稳定性强，剩余污泥量少等优点。固定化微生物可以将氨氮迅速转化为硝酸氮，根据这一机理，本发明的创新点在于把固定化微生物技术与阴离子交换树脂联用，达到迅速、高效、彻底去除氨氮的目的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺点，提供一种操作简单、处理效率高、可以连续达标排放或者循环使用低浓度氨氮废水的处理工艺。该工艺将固定化微生物与离子交换结合在一起，提高了低浓度氨氮的处理效率，为低浓度氨氮的彻底去除提供了一种新的工艺。微生物经固定化后提高了系统中的硝化菌密度，可以高效地将氨氮转化为硝酸氮，而离子交换树脂则采用双柱并联，可以交替运行和再生，减少了树脂的用量，延长了树脂的再生周期，降低了的更换频率，而且可以达到连续稳定去除氨氮的效果，操作方便，运行成本低，可适用于各种低浓度氨氮废水的治理。

本发明提供了一种低浓度氨氮废水的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）预处理：对氨氮浓度低于50mg/L的废水进行预处理，去除悬浮物和部分有机物；

（2）固定化微生物硝化过程：将硝化菌浓缩液与海藻酸钠混合后滴入氯化钙溶液中，形成固定化微生物凝胶球，并填充在生物反应器内，底部曝气，硝化菌颗粒将低浓度的氨氮硝化转化为硝酸氮；

（3）离子交换处理：经过固定化微生物处理过的废水以一定的流速通过并联的阴离子树脂床I，去除硝酸根离子，阴离子树脂床II备用，当树脂床层I离子交换饱和时，废水接入树脂床II，树脂床I加入再生液进行原位再生，阴离子树脂床I和II依次进行运行和再生；

（4）检测排放或回流：对离子交换后的出水进行检测，如达到国家或地方制定的排放或回用标准，则排放或回用，如未能达到标准，则回流再次进行处理直到达标。

所述的预处理，采用活性炭，或石英砂，或细格栅，或超滤膜技术处理。

步骤（2）所述的硝化菌为活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌浓缩液，浓度为10～30g/L。

步骤（2）所述的固定化微生物凝胶球的制备方法如下：按照0．08～2：1～3：1的比例将海藻酸钠、硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3％氯化钙溶液中，固化5～10分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，即得到用于降解氨氮的固定化硝化细菌凝胶球。

步骤（2）所述的生物反应器内固定化微生物凝胶球填充率为10～30％，溶解氧浓度维持在3～6mg/L。

步骤（3）所述的废水流速为2～20 m/h。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1) 固定化微生物技术是一种改进的活性污泥法，属于生物技术，将活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌固定在海藻酸钠凝胶球内，可以保持生物反应器内较高的硝化菌群数量，可以通过生物硝化过程迅速高效地将氨氮转化为硝酸氮，处理效果稳定且没有二次污染。

2) 经过固定化微生物的硝化过程后，废水中的氨氮转化为硝酸氮，再通过并联的阴离子交换树脂，可以减少树脂消耗，延长再生周期，并能做到连续处理，降低了运行成本。

3) 可以与传统处理工艺相结合，作为传统工艺出水的深度处理，或者作为单独的氨氮处理单元用于微污染水源水中的氨氮的去除，工艺组合方便，具有很高的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的低浓度氨氮处理工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

对广州某微污染水源水进行取样检测氨氮浓度为12 mg/L，对低浓度氨氮水源水进行处理，包括步骤如下：

预处理：取此氨氮废水100 L，采用石英砂层过滤预处理，去除大部分固体悬浮物和部分有机污染物。

固定化微生物硝化过程：按照1．5：2：1的比例将海藻酸钠、硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3％氯化钙溶液中，固化10分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，按照填充率为15％投加到固定化微生物反应器内，保持反应器内溶解氧浓度维持在4mg/L。将上述预处理的废水送入固定化微生物反应器，水力停留时间30分钟后送入离子交换床进行离子交换处理。

离子交换处理：控制固定化微生物处理过的废水以10 m/h的流速通过并联的阴离子树脂床I，去除硝酸根离子，阴离子树脂床II备用，当树脂床层I离子交换饱和时，废水接入树脂床II，树脂床I加入再生液进行原位再生，阴离子树脂床I和II依次进行运行和再生；

检测回用：对离子交换后的出水进行检测，氨氮浓度为0．22 mg/L，达到国家制定的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中氨氮浓度低于0．5 mg/L，可作为水源水进入自来水厂进行进一步处理。

整个处理过程的检测数据如下表：

处理步骤	氨氮浓度(mg/L)	硝酸氮浓度(mg/L)	pH
				初始状态	12	4．5	7．02
预处理	12	4．5	6．90
				固定化微生物硝化过程	0．25	15．5	7．19
离子交换处理	0．22	0．05	7．28
				去除率	98．2％	96．7％	-

实施例2：

对江苏某污水处理的最终出水进行取样检测氨氮浓度为35 mg/L，对低浓度氨氮废水进行处理，包括步骤如下：

固定化微生物硝化过程：按照2：3：1的比例将海藻酸钠、硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3％氯化钙溶液中，固化5分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，按照填充率为20%投加到固定化微生物反应器内，保持反应器内溶解氧浓度维持在6mg/L。将上述预处理的废水送入固定化微生物反应器，水力停留时间60分钟后送入离子交换床进行离子交换处理。

离子交换处理：控制固定化微生物处理过的废水以5 m/h的流速通过并联的阴离子树脂床I，去除硝酸根离子，阴离子树脂床II备用，当树脂床层I离子交换饱和时，废水接入树脂床II，树脂床I加入再生液进行原位再生，阴离子树脂床I和II依次进行运行和再生；

检测回用：对离子交换后的出水进行检测，氨氮浓度为4．5 mg/L，达到国家制定的《城镇污水厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中氨氮浓度低于5 mg/L的一级排放标准，可以达标排放。

整个处理过程的检测数据如下表：

处理步骤	氨氮浓度(mg/L)	硝酸氮浓度(mg/L)	pH
				初始状态	35	18	7．02
预处理	32	20	6．90
				固定化微生物硝化过程	4．8	47	7．19
离子交换处理	4．5	0．58	7．28
				去除率	87．1％	98．8％	-

Claims

1.一种低浓度氨氮废水的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

预处理：对氨氮浓度低于50mg/L的废水进行预处理，去除悬浮物和部分有机物；

固定化微生物硝化过程：将硝化菌浓缩液与海藻酸钠混合后滴入氯化钙溶液中，形成固定化微生物凝胶球，并填充在生物反应器内，底部曝气，硝化菌颗粒将低浓度的氨氮硝化转化为硝酸氮；

离子交换处理：经过固定化微生物处理过的废水以一定的流速通过并联的阴离子树脂床I，去除硝酸根离子，阴离子树脂床II备用，当树脂床层I离子交换饱和时，废水接入树脂床II，树脂床I加入再生液进行原位再生，阴离子树脂床I和II依次进行运行和再生；

检测排放或回流：对离子交换后的出水进行检测，如达到国家或地方制定的排放或回用标准，则排放或回用，如未能达到标准，则回流再次进行处理直到达标。

2.根据权利要求1所述一种低浓度氨氮废水的处理工艺，其特征在于，所述的预处理，采用活性炭，或石英砂，或细格栅，或超滤膜技术处理。

3.根据权利要求1所述一种低浓度氨氮废水的处理工艺，其特征在于，步骤（2）所述的硝化菌为活性污泥经过在好氧条件下培养的硝化细菌浓缩液，浓度为10～30g/L。

4.根据权利要求1所述一种低浓度氨氮废水的处理工艺，其特征在于，步骤（2）所述的固定化微生物凝胶球的制备方法如下：按照0．08～2：1～3：1的比例将海藻酸钠、硝化细菌浓缩液、水混合后滴加到3％氯化钙溶液中，固化5～10分钟后，把聚合成型的凝胶氯化钙溶液中取出，去离子水清洗，即得到用于降解氨氮的固定化硝化细菌凝胶球。

5.根据权利要求1所述一种低浓度氨氮废水的处理工艺，其特征在于，步骤（2）所述的生物反应器内固定化微生物凝胶球填充率为10～30％，溶解氧浓度维持在3～6mg/L。

6.根据权利要求1所述一种低浓度氨氮废水的处理工艺，其特征在于，步骤（3）所述的废水流速为2～20 m/h。