CN105540851B - 一种处理高氨氮制药废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高高浓度氨氮废水处理效率的方法，属于废水处理技术领域。本发明通过解除游离氨对硝化的抑制作用，以达到氨氧化菌去除高氨氮的目的，包括如下步骤：(1)实时监测A/O系统进水的即时NH4 +‑N浓度、温度T和pH值；(2)由游离氨计算公式算出即时游离氨浓度，如果即时游离氨浓度超过游离氨对氨氧化菌(AOB)的抑制阈值，则根据抑制阈值计算出相应的临界pH值；(3)调节控制硝化过程中废水的pH值恒定在稍低于临界pH值的条件下运行。通过调节硝化过程的pH值解除游离氨对AOB抑制作用的方法，能使高氨氮制药废水中的氨氮去除率达到95％以上。此方法易于操作，不需要改进工艺，简单实用。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种处理高氨氮制药废水的方法。
背景技术
高氨氮废水是化工行业常见的难处理废水，主要来自于制药、焦化、煤气、味精、化肥、养殖等行业，其氨氮浓度高于市政污水，直接排入水体将引起富营养化，对自然水体的水质具有破坏作用并使得水体感官恶化。氨氮(NH3-N)即氨态氮，就是以氨的形态存在于水中的氮。氨氮都是以铵盐(NH4 +)和游离氨(NH3)两种形态存在，其比例高低取决于废水的pH值。当pH值高时，游离氨的比例就高，pH值低时，铵盐的比例就高，铵盐和游离氨的比例随着废水pH值的变化而变化。处理高氨氮废水的方法通常包括物化法和生化法。
例如，中国专利申请号为201510371316.6，申请公布日为2015年9月9日的专利申请文件公开了一种高浓度氨氮废水的处理系统，该处理系统包括依次相连的预处理系统、增浓节能装置、汽提塔、冷凝器和氨水储罐，该发明的处理系统操作简单、设备投资少。中国专利申请号为201510532798.9，申请公布日为2015年12月16日的专利申请文件公开了一种高浓度氨氮废水处理设备及工艺，包括内部设置调节单元、吹脱塔、短程硝化单元、反硝化单元和设备间。其工艺是将高浓度氨氮废水先进入调节单元，调节pH到10.0～11.0后提升到吹脱塔，吹脱塔出水回调pH至6～9，然后进入短程硝化单元，最后进入反硝化单元。该发明适合于高浓度氨氮废水处理，采用吹脱去氮和短程硝化反硝化生物除氮相结合，设备简单，操作方便。但是采用氨吹脱工艺时，吹脱效果不稳定，而且吹脱的废气不做二次处理将对大气环境造成污染；采用闪蒸技术时效果较好但是运行费用较高；直接外排会破坏接纳水体水质，降低水体经济价值和美学价值；采用常规生化技术处理时，会因氨氮含量过高而对生物菌种产生抑制作用，严重制约了生化处理效果，使得工厂的废水无法达标排放。因此，防止水体高氨氮污水污染社会经济与环境的可持续发展至关重要。
在废水中，铵盐(NH4 +)和游离氨(NH3)可以相互转化，其计算公式如公式(1)所示。已有文献和自身试验表明，废水中NH3超过10mg/L就会对氨氧化菌(AOB)活性产生抑制作用，使得NH4 +无法被氧化，已有文献和专利中有利用游离氨对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制实现短程硝化的报道，但是通过解除游离氨对AOB的抑制实现正常氨氧化的技术并未见于相关文献和专利。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有的高浓度氨氮废水处理方法存在成本高、处理效果不稳定等问题，本发明提供一种提高高浓度氨氮废水处理效率的方法，通过解除游离氨对AOB的抑制作用，以达到提高氨氮氧化效率的目的。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种提高高浓度氨氮废水处理效率的方法，其步骤为：
(1)实时监测厌氧系统出水或A/O系统进水中的即时NH4 +-N浓度、温度T和pH；
(2)根据步骤(1)中测定的即时NH4 +-N浓度、温度T和pH计算水中即时游离氨浓度，比较即时游离氨浓度与游离氨对AOB的抑制阈值，如果即时游离氨浓度超过抑制阈值则根据抑制阈值、即时NH4 +-N浓度和温度T计算出相应的临界pH值；
(3)调节控制硝化过程中废水的pH值恒定在稍低于临界pH值的条件下运行。
优选地，所述步骤(2)中计算水中即时游离氨浓度和临界pH值的公式为：
其中，为水中即时游离氨NH3-N的浓度，mg/L；
为步骤(1)中测定的即时NH4 +-N浓度，mg/L；
T为步骤(1)中测定的水温，℃；
pH为步骤(1)中测定的pH值，无量纲。
优选地，所述游离氨对氨氧化菌的抑制阈值为10mg/L，即超过此值就会出现游离氨对AOB的抑制作用。
优选地，所述步骤(3)中控制硝化过程中废水的运行pH值比临界pH值低0.2～0.5，此数据由试验得出。
优选地，所述步骤(3)中用NaOH或HCl溶液调节控制硝化过程中废水的运行pH值。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明不改变现有工艺，不增加额外构筑物，仅需要增加在线监测系统和PLC加药控制系统；
(2)本发明使得整个硝化过程运行在接近临界pH值的较高pH值下，可以解除游离氨对氨氧化菌的抑制作用，并可以有效增加氨氮氧化率，使得整体氨氧率达到95％以上；
(3)本发明避免了物化法处理高氨氮时工艺复杂、效果不够稳定、易造成二次污染的弊端；
(4)本发明为高氨氮废水生化处理这一难题提供了有益的技术支撑；
(5)本发明的方法适用于一切需要处理高浓度氨氮废水的好氧池(O段)。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明中pH值对氨氮转化率的影响图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本处理方法应用于江苏滨海化工园区某制药厂废水处理站(图1所示)高氨氮废水，其UASB反应器出水NH4 +-N为116mg/L～446mg/L。
如图1所示，本实施例的高浓度氨氮废水采用厌氧污泥床反应器(UASB)+A/O的工艺进行生化处理，含氮废水先经过UASB进行厌氧发酵和氨化，在此过程去除大部分的COD，然后进入A/O系统完成反硝化和硝化，并进一步去除COD，为了提高高氨氮废水的处理效率，增强脱氮效果，采用以下方法：
(1)高氨氮废水流经厌氧反应器后发生氨化反应，大量NH4 +释放到水中，在线监测厌氧反应器的出水中即时NH4 +-N浓度、温度T和pH值，在线监测数据传入电脑，根据公式(1)并按如上所述技术方案，首先根据监测的即时NH4 +-N浓度、温度T和pH值计算出即为水中即时游离氨NH3-N的浓度，如果计算出的大于制阈值(10mg/L)，则根据抑制阈值、即时NH4 +-N浓度和温度T计算出相应的临界pH值；
其中，为水中即时游离氨NH3-N的浓度，mg/L；本实施例中以抑制阈值10mg/L计算；
为步骤(1)中测定的即时NH4 +-N浓度，mg/L；
T为步骤(1)中测定的水温，℃；
pH为步骤(1)中测定的pH值，无量纲。
本实施例中的临界pH是即时在线变化的，平均值约为8.5。
游离氨对氨氧化菌的抑制阈值为10mg/L，即超过此值即会出现游离氨对AOB的抑制作用，本实施例的抑制阈值是在现有文献的基础上结合试验得到的。
(2)根据抑制阈值计算得到的临界pH值，通过酸碱加药罐向好氧池投加酸或者碱，将硝化阶段运行pH值调制接近临界pH值运行，即临界pH值向下波动0.2～0.5，试验结果表明相对较高的运行pH值有利于提高氨氧化率，硝化过程中氨氧化率随着pH的增加而增加(图2所示)；
(3)通过此控制方法，控制游离氨一直处于抑制阈值以下，硝化过程将运行在无游离氨抑制的条件下，并把曝气池溶解氧控制在4～6mg/L，有利于氨氧化菌对NH4 +的氧化。
经此方法连续运行1个月，此废水处理站的氨氮去除率达95％以上，比没有采用此方案时提高了45％左右，且出水NH4 +-N稳定，均小于50mg/L，达到园区污水厂接管标准。采用此方法处理高氨氮废水效果良好，达到一定的经济和社会效益。
本实施例中，临界pH与运行pH均是随着进水NH4 +-N浓度和温度动态变化的，并在较大的进水氨氮范围内反复证明可靠，适用于一切高氨氮进水的曝气池。
Claims (3)
1.一种提高高浓度氨氮废水处理效率的方法，其步骤为：
(1)在厌氧-A/O系统工艺中实时监测厌氧系统出水或A/O系统进水中的即时NH4 +-N浓度、温度T和pH值；
(2)根据步骤(1)中测定的即时NH4 +-N浓度、温度T和pH计算水中即时游离氨浓度，比较即时游离氨浓度与游离氨对AOB的抑制阈值，如果即时游离氨浓度超过抑制阈值则根据抑制阈值、即时NH4 +-N浓度和温度T计算出相应的临界pH值；
(3)调节控制硝化过程中废水的pH值恒定在稍低于临界pH值的条件下运行，即控制硝化过程中废水的运行pH值比临界pH值低0.2～0.5；
其中，步骤(2)中计算水中即时游离氨浓度和临界pH值的公式为：
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其中，为水中即时游离氨NH3-N的浓度，mg/L；
为步骤(1)中测定的即时NH4 +-N浓度，mg/L；
T为步骤(1)中测定的水温，℃；
pH为步骤(1)中测定的pH值，无量纲。
2.根据权利要求1所述的一种提高高浓度氨氮废水处理效率的方法，其特征在于：所述游离氨对氨氧化菌的抑制阈值为10mg/L，即超过此值就会出现游离氨对AOB的抑制作用。
3.根据权利要求1所述的一种提高高浓度氨氮废水处理效率的方法，其特征在于：所述步骤(3)中用NaOH或HCl调节控制硝化过程中废水的运行pH值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Pengzhang Inventor after: Dai Jianjun Inventor before: Dai Jianjun Inventor before: Li Pengzhang |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |