CN106116034A - 一种自养脱氮的污水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自养脱氮的污水处理工艺，步骤如下：1)用油包水乳状液投入到好氧罐中，进行曝气处理，通过好氧型氨化细菌以及硝化菌将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮；2)以廉价的石灰石等碱性成分、丙烯酸酯改性的乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物树脂、赤铁矿制备载体；3)以硫为接触介质，与脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，加入水净化促进剂，自养反硝化完除硝酸盐氮；4)反硝化处理后的水引入沉淀槽，再经膜分离器过滤。本发明不仅大大提高有机氮化合物转化成硝态氮或亚硝态氮的效率，而且大大促进自养反硝化完全去除硝酸盐氮；另外无需额外添加碳源，没有二次污染，降低污水处理的工艺成本，具有良好应用前景和重要的实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是涉及一种自养脱氮的污水处理工艺。
背景技术
氮污染物是引起水体富营养化的重要原因之一，氮污染控制是目前我国乃至世界范围内亟需解决的一个水环境问题。生活污水、受污染的地表水等污染水体中的氮污染物以氨氮、硝酸盐为主。
常规生物脱氮处理方法的基本原理是：氨氮在氨氧化菌的作用下被氧化为亚硝酸盐，进而在亚硝酸盐氧化菌的作用下被氧化为硝酸盐；硝酸盐在反硝化菌的作用下被还原为氮气排出水体，从而彻底脱氮。通常，在水处理工艺中利用异养反硝化作用，即需要以有机物为电子供体，给微生物生长提供碳源和能源。然而，对于碳氮比较低的污水、废水和受污染自然水体，则需要通过额外投加有机物促进异养反硝化过程，由于污水处理过程受到多种复杂因素的综合影响，有机碳源的投加量不易控制，容易导致出水中存在有机物残留等问题，此外，运行成本也会因此增加。
近年来，为了克服好氧-厌氧生物脱氮工艺的不足，研究者们提出同步硝化反硝化(SND)工艺和厌氧氨氧化(Anammox)工艺等新型的脱氮工艺，这些工艺在反应过程中都不需要区分缺氧和好氧分区，工艺的流程都较为简单。但是这些新型脱氮工艺在运行过程中对溶解氧、pH值、有机物含量等条件要求都非常严格，需要较为精细的在线监测和调节系统来对其进行监测和调节，这大大制约了其在实际工程中的运用，这也是SND脱氮工艺虽然具有优越性能却只能在实验室中实现而无法广泛推广应用的主要原因。
目前，一种比较先进的方法是利用微电解载体自身产生的电子传递，为自养反硝化菌提供电子供体，进而实现脱氮。与异养反硝化菌有所不同，自养反硝化菌能够以氢、硫等无机物为电子供，并以无机碳为碳源，完成硝酸盐到氮气的转化。基于自养反硝化过程的脱氮工艺，无需投加有机碳源且污泥产生量较少，具有良好的应用前景；但是在其实际开发利用的过程中存在一定的问题，比如说氢气、硫化物等的投加量和投加方式控制不当则会引入新的问题。
因此，需要从工艺原理和控制要素等多重角度出发，开发一种自养脱氮的污水处理工艺。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种自养脱氮的污水处理工艺，无需额外添加碳源，没有二次污染，且降低污水处理的工艺成本，具有良好应用前景和重要的实际意义。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种自养脱氮的污水处理工艺，步骤如下：
1)好氧微生物预处理，用不饱和脂肪醇、饱和或不饱和脂肪酸、脂肪酸单烷基酯、脂肪酸酰胺、萜烯烃、萜烯醇或脂肪酸甘油酯作为油相，加入亲油性乳化剂，形成油包水乳状液，废水引入好氧罐，将所形成的油包水乳状液投入到待处理的污水中，好氧罐中有好氧型氨化细菌以及硝化菌，进行间歇性曝气处理，将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮；
2)制备载体，所述载体是由以下重量份的原料组成：碱性成分份、丙烯酸酯改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂份、赤铁矿份，所述碱性成分为硫碳酸钙、氧化镁、白云石或菱镁矿中的任意一种；
所述载体的制备方法为：将上述成分混合后粉碎成粉末，加入相当于混合物总重量倍的水，均匀混合，搅拌将该混合物注入到成型机进行制模，将制出的具有恒定形状的载体置于干燥机中在的温度下进行干燥，干燥时间为小时，干燥后的载体进行自然冷却，并使用分拣机按照载体的大小进行分拣；
3)自养反硝化，将待处理污水预处理后引入厌氧罐，将份载体与份脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，所述厌氧罐中设有接触介质，再加入份水净化促进剂，直至自养反硝化完全去除硝酸盐氮，所述水净化促进剂为甘油、醋酸与甲醇的混合物，甘油、醋酸与甲醇的比例为水净化促进剂具有加强脱氮硫杆菌活性的作用，增强水净化效率；
4)反硝化处理后的水引入沉淀槽，再经膜分离器过滤。
进一步地，在上述方案中，所述亲油性乳化剂选自丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇4.5油酸酯或失水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
进一步地，在上述方案中，所述间歇性曝气处理具体是曝三小时停一小时，曝气也能起到搅拌的作用，所以曝气时间要比停歇时间长一些，增强微生物与污水的接触。
进一步地，在上述方案中，所述步骤(2)中载体制备过程中将所述混合物分成目的粉末，制成微细粉末有利于载体后期在水中的溶解。
进一步地，在上述方案中，所述步骤(2)中载体制备过程中混合物是以 的转速进行搅拌的。
进一步地，在上述方案中，所述接触介质为硫制成的多孔硫接触介质。
进一步地，在上述方案中，所述好氧罐与厌氧罐内均设有污泥排出装置，排出微生物产生的污泥废物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一，本发明用油包水乳状液投入到好氧罐中，进行间歇性曝气处理，通过好氧型氨化细菌以及硝化菌，将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮，转化效率大大提高；
第二，本发明以廉价的石灰石等作为作为载体，再以硫为接触介质，与脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，再加入水净化促进剂，促进自养反硝化完全去除硝酸盐氮；
第三，本发明的污水处理方法无需额外添加碳源，没有二次污染，且降低污水处理的工艺成本，具有良好应用前景和重要的实际意义。
具体实施方式
实施例1：
一种自养脱氮的污水处理工艺，步骤如下：
1)好氧微生物预处理，用不饱和脂肪醇、饱和或不饱和脂肪酸、脂肪酸单烷基酯、脂肪酸酰胺、萜烯烃、萜烯醇或脂肪酸甘油酯作为油相，加入亲油性乳化剂丙二醇单硬脂酸酯，形成油包水乳状液，将经检测含氮量为37.2mg/L的生活污水共4.6t引入好氧罐，将所形成的油包水乳状液300份投入到待处理的污水中，好氧罐中有好氧型氨化细菌以及硝化菌，进行间歇性曝气处理，曝三小时停一小时，曝气也能起到搅拌的作用，所以曝气时间要比停歇时间长一些，增强微生物与污水的接触，直至将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮，所述好氧罐内设有污泥排出装置，排出微生物产生的污泥废物；
2)制备载体，所述载体是由以下重量份的原料组成：碱性成分45份、丙烯酸酯改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂3份、赤铁矿6份，所述碱性成分为硫碳酸钙、氧化镁、白云石或菱镁矿中的任意一种；
所述载体的制备方法为：将上述成分混合后粉碎成100目的粉末，制成微细粉末有利于载体后期在水中的溶解，加入相当于混合物总重量0.63倍的水，均匀混合，以700r/min的转速搅拌20min，将该混合物注入到成型机进行制模，将制出的具有恒定形状的载体置于干燥机中在110℃的温度下进行干燥，干燥时间为18小时，干燥后的载体进行自然冷却，并使用分拣机按照载体的大小进行分拣；
3)自养反硝化，将待处理污水预处理后引入厌氧罐，所述厌氧罐内设有污泥排出装置，排出微生物产生的污泥废物，将40份载体与100份脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，所述厌氧罐中设有硫制成的多孔硫接触介质，再加入0.2份水净化促进剂，所述水净化促进剂为甘油、醋酸与甲醇的混合物，甘油、醋酸与甲醇的比例为5:3:1，水净化促进剂具有加强脱氮硫杆菌活性的作用，增强水净化效率直至自养反硝化完全去除硝酸盐氮；
4)反硝化处理后的水引入沉淀槽，再经膜分离器过滤，经检测，最终处理后的水中含氮量为9.6mg/L，氮去除率达到74.2％。
实施例2：
一种自养脱氮的污水处理工艺，步骤如下：
1)好氧微生物预处理，用不饱和脂肪醇、饱和或不饱和脂肪酸、脂肪酸单烷基酯、脂肪酸酰胺、萜烯烃、萜烯醇或脂肪酸甘油酯作为油相，加入亲油性乳化剂聚氧乙烯山梨醇4.5油酸酯，形成油包水乳状液，将经检测含氮量为35.6mg/L的生活污水共4.6t引入好氧罐，将所形成的油包水乳状液3090份投入到待处理的污水中，好氧罐中有好氧型氨化细菌以及硝化菌，进行间歇性曝气处理，曝三小时停一小时，曝气也能起到搅拌的作用，所以曝气时间要比停歇时间长一些，增强微生物与污水的接触，直至将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮，所述好氧罐内设有污泥排出装置，排出微生物产生的污泥废物；
2)制备载体，所述载体是由以下重量份的原料组成：碱性成分53.5份、丙烯酸酯改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂6.5份、赤铁矿10.5份，所述碱性成分为硫碳酸钙、氧化镁、白云石或菱镁矿中的任意一种；
所述载体的制备方法为：将上述成分混合后粉碎成115目的粉末，制成微细粉末有利于载体后期在水中的溶解，加入相当于混合物总重量0.74倍的水，均匀混合，以900r/min的转速搅拌30min，将该混合物注入到成型机进行制模，将制出的具有恒定形状的载体置于干燥机中在120℃的温度下进行干燥，干燥时间为22小时，干燥后的载体进行自然冷却，并使用分拣机按照载体的大小进行分拣；
3)自养反硝化，将待处理污水预处理后引入厌氧罐，所述厌氧罐内设有污泥排出装置，排出微生物产生的污泥废物，将42.5份载体与125份脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，所述厌氧罐中设有硫制成的多孔硫接触介质，再加入0.6份水净化促进剂，所述水净化促进剂为甘油、醋酸与甲醇的混合物，甘油、醋酸与甲醇的比例为7.5:3:1，水净化促进剂具有加强脱氮硫杆菌活性的作用，增强水净化效率直至自养反硝化完全去除硝酸盐氮；
4)反硝化处理后的水引入沉淀槽，再经膜分离器过滤，经检测，最终处理后的水中含氮量为8.6mg/L，氮去除率达到75.8％。
实施例3：
一种自养脱氮的污水处理工艺，步骤如下：
1)好氧微生物预处理，用不饱和脂肪醇、饱和或不饱和脂肪酸、脂肪酸单烷基酯、脂肪酸酰胺、萜烯烃、萜烯醇或脂肪酸甘油酯作为油相，加入亲油性乳化剂失水山梨醇单油酸酯，形成油包水乳状液，将经检测含氮量为32.2mg/L的生活污水共4.6t引入好氧罐，将所形成的油包水乳状液480份投入到待处理的污水中，好氧罐中有好氧型氨化细菌以及硝化菌，进行间歇性曝气处理，曝三小时停一小时，曝气也能起到搅拌的作用，所以曝气时间要比停歇时间长一些，增强微生物与污水的接触，直至将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮，所述好氧罐内设有污泥排出装置，排出微生物产生的污泥废物；
2)制备载体，所述载体是由以下重量份的原料组成：碱性成分62份、丙烯酸酯改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂10份、赤铁矿15份，所述碱性成分为硫碳酸钙、氧化镁、白云石或菱镁矿中的任意一种；
所述载体的制备方法为：将上述成分混合后粉碎成130目的粉末，制成微细粉末有利于载体后期在水中的溶解，加入相当于混合物总重量0.85倍的水，均匀混合，以1100r/min的转速搅拌40min，将该混合物注入到成型机进行制模，将制出的具有恒定形状的载体置于干燥机中在130℃的温度下进行干燥，干燥时间为小时，干燥后的载体进行自然冷却，并使用分拣机按照载体的大小进行分拣；
3)自养反硝化，将待处理污水预处理后引入厌氧罐，所述厌氧罐内设有污泥排出装置，排出微生物产生的污泥废物，将45份载体与150份脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，所述厌氧罐中设有硫制成的多孔硫接触介质，再加入1.0份水净化促进剂，所述水净化促进剂为甘油、醋酸与甲醇的混合物，甘油、醋酸与甲醇的比例为10:3:1，水净化促进剂具有加强脱氮硫杆菌活性的作用，增强水净化效率直至自养反硝化完全去除硝酸盐氮；
4)反硝化处理后的水引入沉淀槽，再经膜分离器过滤，经检测，最终处理后的水中含氮量为7.2mg/L,去除率达到77.6％。
本发明用油包水乳状液投入到好氧罐中，进行间歇性曝气处理，通过好氧型氨化细菌以及硝化菌，将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮，转化效率大大提高；以廉价的石灰石等作为作为载体，再以硫为接触介质，与脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，再加入水净化促进剂，促进自养反硝化完全去除硝酸盐氮；本发明的污水处理方法无需额外添加碳源，没有二次污染，且降低污水处理的工艺成本，具有良好应用前景和重要的实际意义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种自养脱氮的污水处理工艺，其特征在于步骤如下：
1)好氧微生物预处理。用不饱和脂肪醇、饱和或不饱和脂肪酸、脂肪酸单烷基酯、脂肪酸酰胺、萜烯烃、萜烯醇或脂肪酸甘油酯作为油相，加入亲油性乳化剂，形成油包水乳状液，废水引入好氧罐，将所形成的油包水乳状液投入到待处理的污水中，好氧罐中有好氧型氨化细菌以及硝化菌，进行间歇性曝气处理，将有机氮化合物完全转化成硝态氮或亚硝态氮；
2)制备载体，所述载体是由以下重量份的原料组成：碱性成分45～62份、丙烯酸酯改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂3～10份、赤铁矿6～15份，所述碱性成分为硫碳酸钙、氧化镁、白云石或菱镁矿中的任意一种。
所述载体的制备方法为：将上述成分混合后粉碎成粉末，加入相当于混合物总重量0.63～0.85倍的水，均匀混合，搅拌20～40min，将该混合物注入到成型机进行制模，将制出的具有恒定形状的载体置于干燥机中在110～130℃的温度下进行干燥，干燥时间为18～26小时，干燥后的载体进行自然冷却，并使用分拣机按照载体的大小进行分拣；
3)自养反硝化，将待处理污水预处理后引入厌氧罐，将40～45份载体与100～150份脱氮硫杆菌投入到厌氧罐中，所述厌氧罐中设有接触介质，再加入0.2～1.0份水净化促进剂；
4)反硝化处理后的水引入沉淀槽，再经膜分离器过滤。
2.如权利要求1所述的一种自养脱氮的污水处理工艺，其特征在于：所述亲油性乳化剂选自丙二醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇4.5油酸酯或失水山梨醇单油酸酯中的任意一种。
3.如权利要求1所述的一种自养脱氮的污水处理工艺，其特征在于：所述间歇性曝气处理具体是曝三小时停一小时，曝气也能起到搅拌的作用。
4.如权利要求1所述的一种自养脱氮的污水处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中载体制备过程中将所述混合物分成约100～130目的粉末。
5.如权利要求1所述的一种自养脱氮的污水处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中载体制备过程中混合物是以700～1100r/min的转速进行搅拌的。
6.如权利要求1所述的一种自养脱氮的污水处理工艺，其特征在于：所述接触介质为硫制成的多孔硫接触介质。
7.如权利要求1所述的一种自养脱氮的污水处理工艺，其特征在于：所述好氧罐与厌氧罐内均设有污泥排出装置。
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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: Sun Jiajun Inventor after: Liu Xiqiang Inventor after: Niu Wentao Inventor after: Pi Zhenjun Inventor before: Sun Jiajun Inventor before: Niu Wentao Inventor before: Liu Xiqiang Inventor before: Pi Zhenjun |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190118 Termination date: 20190728 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |