CN108264186A - 一种对含氮污水进行回收利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对含氮污水进行回收利用的方法，用于经过预处理的高浓度氨氮污水的回收利用，采用空气吹脱法除去大部分氨氮，并进行回收利用，再采用半短程硝化‑厌氧氨氧化联合工艺进行脱氮，最后采用磁分离技术除去超细污泥悬浮颗粒和微生物，提高废水处理效率和出水质量，使出水达到排放标准，可以用于工业或清洗用水，同时本发明提供的方法不需要加入大量其它难以去除的化学物质或用含氯化合物进行消毒，避免污水处理过程中引入了新的污染物。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种对含氮污水进行回收利用的方法。
背景技术
随着社会经济的发展、城镇化进程的推进和人民生活水平的提高，大量的含氮污染物进入自然水体中，从而导致水体中的氨氮含量过高。目前，氨氮已成为水体污染的重要污染物之一，过量的氨氮会引起水体的富营养化，从而严重影响了工业生产与居民的日常生活。因此，为了防治和控制水体的富营养化，必须采用有效手段对废水中的含氮污染物进行处理。废水中氮的去除方法有物理法、化学法和生物法三种，其中物理法包括反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学方法有离子交换法、氨吹脱气提法、化学沉淀法、这点氯化、电渗析、电化学处理、催化裂解；生物法有硝化及藻类养殖。这些方法虽各有特点，但也有一定的局限性，或是不同程度的存在着设备投资大，能耗多，运行费用高；或是废水中的氨氮不能回收利用，排放到空气中造成大气污染等问题。目前处理工业氨氮废水实用性较好的方法主要有：（1）生物脱氮法；（2）折点加氯法；离子交换法；（4）化学沉淀法；（5）空气吹脱法。
生物脱氮法因污染物转化的条件温和，微生物来源广、繁殖快、对环境适应能力强，被公认为是一种经济、高效和最具有应用前景的方法。但生物脱氮法对高浓度氨氮污水其处理效果不佳，不能直接用于高浓度氨氮污水，且生物脱氮法后得到的脱氮污水中常常含有超细的悬浮污泥颗粒和微生物，不能达到排放标准。空气吹脱法可以将高浓度氨氮污水中的氨氮分离出来，进行回收利用，但其处理后的高浓度氨氮污水中总氮含量一般不低于50mg/L，不能达到排放标准。因此，需要采用联合工艺对含氮污水进行处理，以达到排放标准或进行进一步的回收利用，避免环境污染。
磁分离术处理废水速度快、处理能力大，且不受自然温度的影响，对其他分离方法难以除去的极细悬浮物及低浓度的废水具有很强的分离能力。特别是高梯度磁滤分离器的过滤速度是一般处理用的高速过滤机的10~30倍，相当于沉淀池的100倍。磁分离设备体积小、结构简单、维护容易、费用低、占地少，可以大大缩短建设周期，且可去除那些耐药性和毒性很强的病原微生物、细菌以及一些难降解的有机物，与用氯或氯制剂消毒相比，磁分离技术不会产生废水是的有机物与氯反应产生三卤甲烷(THMs)和其他卤代烃化合物，这些化合物是多种疾病的致病因子。
发明内容
本发明针对现有技术，提供了一种对含氮污水进行回收利用的方法，对高浓度氨氮污水进行回收利用，该方法采用空气吹脱法除去大部分氨氮，并进行回收利用，再采用半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺进行脱氮，最后采用磁分离技术除去超细污泥悬浮颗粒和微生物，提高废水处理效率和出水质量，使出水达到排放标准，可以用于工业或清洗用水，同时本发明提供的方法不需要加入大量其它难以去除的化学物质或用含氯化合物进行消毒，避免污水处理过程中引入了新的污染物。
本发明提供的一种对含氮污水进行回收利用的方法，用于经过预处理的高浓度氨氮污水的回收利用，包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入20~30ppm的脱氮剂，并调节pH值为10~12，并预热至40~50℃，然后通入吹脱装置，用空气进行吹脱处理，得到气相和氨氮浓度低于60mg/L的低浓度氨氮污水，所述气相采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；
步骤B：所述步骤A得到的低浓度氨氮污水采用半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺进行循环脱氮处理，得到总氮浓度低于0.5mg/L的脱氮水，然后进入沉淀池，沉淀24~72h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤；
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入磁性絮凝剂，经过管道混合器、高梯度磁分离设备、精滤装置，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备、精滤装置将磁性絮凝剂回收再利用，得到净化水；
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
生物脱氮法中采用了脱氮效率更高的半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺，该方法基建费用低、无需外加碳源、出水水质高，流程较短，成本较低。
进一步地，所述步骤A中吹脱装置中还设置有用于空化污水的超声发生器，所述吹脱处理中超声发生器的频率为80kHz。
空气吹脱法是利用污水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下使用空气吹脱，由于在吹脱过程中不断的排出气体，改变了气相中的氨气浓度，从而使其实际浓度始终小于该条件下的平衡浓度，最终是废水中溶解的氨不断地转入气相，使废水中的NH3得以脱除。
在吹脱塔中设置超声发生器作用于污水，可以使污水中产生大量空化气泡，产生超声空化作用，使NH3在水中的挥发和传质效果大大地加快，使污水中的NH3 更易从液相转移到气相，加强了NH3的吹脱效果，提高吹脱效率。同时超声空化污水，还可以更好的除去污水的DO，便于半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺中DO的控制。
进一步地，所述步骤A中的脱氮剂为乙二醇脱氨酶、高铁酸盐、有机羧酸、双氧水混合水溶液，其中各组分的质量份数为：乙二醇脱氨酶15份、高铁酸盐8份、有机羧酸10份、双氧水7份、水60份。
进一步地，所述步骤B中半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺，所述半短程硝化工序中低浓度氨氮污水的温度控制在30~35℃，pH值为8~8.5，DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L；所述厌氧氨氧化工序中低浓度氨氮污水的温度控制为32~36℃，pH值为7.5 ~8.2，DO浓度为0.1以下。
进一步地，所述步骤C中采用的磁性絮凝剂包括磁种和混凝剂，所述磁种为纳米Fe3O4颗粒，所述混凝剂为纳米FeSO4颗粒。
优选地，所述方法包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入20~30ppm的脱氮剂，并调节pH值为10~12，并预热至40℃，然后通入吹脱装置，在吹脱装置下方通入空气，并同时启动超声波发生器，超声频率为80kHz，使高浓度氨氮污水空化，进行吹脱处理，得到气相和氨氮浓度低于40mg/L的低浓度氨氮污水，所述气相采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；
步骤B：将所述步骤A得到的低浓度氨氮污水降温至30~35℃，并调整pH值为8~8.5，进入半短程硝化工序，控制DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，水力停留4~6h后，进入第一沉淀池，沉淀48~72h，得到上层液体和下层活性污泥，下层活性污泥循环至半短程硝化工序，上层液体进入厌氧氨氧化工序，温度控制为32~36℃，pH值为7.5 ~8.2，DO浓度为0.1以下，水力停留6~8h，进入沉淀池，沉淀24~72h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤；
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入纳米Fe3O4颗粒，再加入纳米纳米FeSO4颗粒，经过管道混合器混合后，进入高梯度磁分离设备，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备，并回收磁性絮凝剂回收再利用，再经过精滤装置进行过滤得到净化水；
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明所提供的一种对含氮污水进行回收利用的方法采用空气吹脱法除去大部分氨氮，并进行回收利用，再采用半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺进行脱氮，最后采用磁分离技术除去超细污泥悬浮颗粒和微生物，提高废水处理效率和出水质量，使出水达到排放标准，可以用于工业或清洗用水，同时本发明提供的方法不需要加入其它化学物质，避免污水处理过程中引入了新的污染物。
（2）本发明所提供的一种对含氮污水进行回收利用的方法在吹脱塔中加入了超声发生器使污水中产生大量空化气泡，产生超声空化作用，使NH3在水中的挥发和传质效果大大地加快，使污水中的NH3 更易从液相转移到气相，加强了NH3的吹脱效果，提高吹脱效率。
（3）本发明所提供的一种对含氮污水进行回收利用的方法采用磁分离技术除去超细污泥悬浮颗粒和微生物，并进行杀菌，能耗小，投入的磁性絮凝剂可以回收后再利用，不引入新的有机物，安全环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例采用经过预处理的煤气化废水，其NH4 +浓度为550.3mg/L，NO3 —浓度为12.1mg/L，NO2 —浓度为7.9mg/L，DO浓度为8.5mg/L。
实施例1
一种对含氮污水进行回收利用的方法，包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入25ppm的脱氮剂，并调节pH值为11，并预热至40℃，然后通入吹脱装置，在吹脱装置下方通入空气，进行吹脱处理90min，采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；得到低浓度氨氮污水，NH4 +浓度为53.2mg/L，NO3 —浓度为12.9mg/L，NO2 —浓度为5.5mg/L，DO浓度为0.8mg/L。
步骤B：将所述步骤A得到的低浓度氨氮污水降温至31℃，并调整pH值为8.0，通入CO2将DO浓度降为0.5mg/L，进入半短程硝化工序，控制DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，水力停留4.5h后，进入第一沉淀池，沉淀50h，得到上层液体和下层活性污泥，下层活性污泥循环至半短程硝化工序，上层液体进入厌氧氨氧化工序，温度控制为33℃，pH值为7.7，DO浓度为0.1mg/L以下，水力停留6h，进入沉淀池，沉淀30h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤，上层清液中NH4 +浓度为1.7mg/L，NO3 —浓度为1.9mg/L，NO2 —浓度为0.2mg/L。
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入纳米Fe3O4颗粒，再加入纳米纳米FeSO4颗粒，经过管道混合器混合后，进入高梯度磁分离设备，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备，并回收磁性絮凝剂回收再利用，再经过精滤装置进行过滤得到净化水，NH4 +浓度为1.7mg/L，NO3 —浓度为2.1mg/L，NO2 —检测不出，可以用于生活或工业用水。
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
实施例2
一种对含氮污水进行回收利用的方法，包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入25ppm的脱氮剂，并调节pH值为11，并预热至40℃，然后通入吹脱装置，在吹脱装置下方通入空气，并同时启动超声波发生器，超声频率为80kHz，使高浓度氨氮污水空化，进行吹脱处理90min，采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；得到低浓度氨氮污水，NH4 +浓度为32.1mg/L，NO3 —浓度为18.9mg/L，NO2 —浓度为2.1mg/L，DO浓度为0.3mg/L。
步骤B：将所述步骤A得到的低浓度氨氮污水降温至31℃，并调整pH值为8.0，通入CO2将DO浓度降为0.5mg/L，进入半短程硝化工序，控制DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，水力停留4.5h后，进入第一沉淀池，沉淀50h，得到上层液体和下层活性污泥，下层活性污泥循环至半短程硝化工序，上层液体进入厌氧氨氧化工序，温度控制为33℃，pH值为7.7，DO浓度为0.1mg/L以下，水力停留6h，进入沉淀池，沉淀30h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤，上层清液中NH4 +浓度为0.5mg/L，NO3 —浓度为1.7mg/L，NO2 —浓度未检出。
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入纳米Fe3O4颗粒，再加入纳米纳米FeSO4颗粒，经过管道混合器混合后，进入高梯度磁分离设备，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备，并回收磁性絮凝剂回收再利用，再经过精滤装置进行过滤得到净化水，NH4 +浓度为0.4mg/L，NO3 —浓度为1.7mg/L，NO2 —检测不出，可以用于生活或工业用水。
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
实施例3
一种对含氮污水进行回收利用的方法，包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入25ppm的脱氮剂，并调节pH值为11，并预热至40℃，然后通入吹脱装置，在吹脱装置下方通入空气，进行吹脱处理60min，采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；得到低浓度氨氮污水，NH4 +浓度为59.4mg/L，NO3 —浓度为12.8mg/L，NO2 —浓度为6.3mg/L，DO浓度为1.0mg/L。
步骤B：将所述步骤A得到的低浓度氨氮污水降温至34℃，并调整pH值为8.3，通入CO2将DO浓度降为0.5mg/L，进入半短程硝化工序，控制DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，水力停留6h后，进入第一沉淀池，沉淀60h，得到上层液体和下层活性污泥，下层活性污泥循环至半短程硝化工序，上层液体进入厌氧氨氧化工序，温度控制为35℃，pH值为8.1，DO浓度为0.1mg/L以下，水力停留8h，进入沉淀池，沉淀45h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤，上层清液中NH4 +浓度为1.5mg/L，NO3 —浓度为2.1mg/L，NO2 —浓度为0.3mg/L。
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入纳米Fe3O4颗粒，再加入纳米纳米FeSO4颗粒，经过管道混合器混合后，进入高梯度磁分离设备，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备，并回收磁性絮凝剂回收再利用，再经过精滤装置进行过滤得到净化水，NH4 +浓度为1.4mg/L，NO3 —浓度为2.4mg/L，NO2 —浓度为0.1mg/L，可以用于生活或工业用水。
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
实施例4
一种对含氮污水进行回收利用的方法，包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入25ppm的脱氮剂，并调节pH值为11，并预热至40℃，然后通入吹脱装置，在吹脱装置下方通入空气，并同时启动超声波发生器，超声频率为80kHz，使高浓度氨氮污水空化，进行吹脱处理60min，采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；得到低浓度氨氮污水，NH4 +浓度为33.2mg/L，NO3 —浓度为17.9mg/L，NO2 —浓度为2.3mg/L，DO浓度为0.4mg/L。
步骤B：将所述步骤A得到的低浓度氨氮污水降温至34℃，并调整pH值为8.3，通入CO2将DO浓度降为0.5mg/L，进入半短程硝化工序，控制DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，水力停留6h后，进入第一沉淀池，沉淀60h，得到上层液体和下层活性污泥，下层活性污泥循环至半短程硝化工序，上层液体进入厌氧氨氧化工序，温度控制为35℃，pH值为8.1，DO浓度为0.1mg/L以下，水力停留8h，进入沉淀池，沉淀45h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤，上层清液中NH4 +浓度为0.7mg/L，NO3 —浓度为1.9mg/L，NO2 —浓度为0.1mg/L。
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入纳米Fe3O4颗粒，再加入纳米纳米FeSO4颗粒，经过管道混合器混合后，进入高梯度磁分离设备，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备，并回收磁性絮凝剂回收再利用，再经过精滤装置进行过滤得到净化水，NH4 +浓度为0.6mg/L，NO3 —浓度为2.5mg/L，NO2 —浓度为0.1mg/L，可以用于生活或工业用水。
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
从实施例1~4可以看出，本发明对高含氮污水中氮氨的去除率较好，回收利用的水可以直接用于生活或工业用水。从实施例1~4可以看出，在空气吹脱工序中采用超声发生器，使污水产生空化作用，不仅可以提高空气吹脱法的效率，还可以减少回收利用的水中的总氮含量，提高水的质量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种对含氮污水进行回收利用的方法，用于经过预处理的高浓度氨氮污水的回收利用，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入20~30ppm的脱氮剂，并调节pH值为10~12，并预热至40~50℃，然后通入吹脱装置，用空气进行吹脱处理，得到气相和氨氮浓度低于60mg/L的低浓度氨氮污水，所述气相采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；
步骤B：所述步骤A得到的低浓度氨氮污水采用半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺进行循环脱氮处理，得到总氮浓度低于0.5mg/L的脱氮水，然后进入沉淀池，沉淀24~72h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤；
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入磁性絮凝剂，经过管道混合器、高梯度磁分离设备、精滤装置，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备、精滤装置将磁性絮凝剂回收再利用，得到净化水；
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
2.根据权利要求1所述的一种对含氮污水进行回收利用的方法，其特征在于：所述步骤A中吹脱装置中设置有用于空化污水的超声发生器，所述吹脱处理中超声发生器的频率为80kHz。
3.一种对含氮污水进行回收利用的方法的制备方法，其特征在于：所述步骤A中的脱氮剂为乙二醇脱氨酶、高铁酸盐、有机羧酸、双氧水混合水溶液，其中各组分的质量份数为：乙二醇脱氨酶15份、高铁酸盐8份、有机羧酸10份、双氧水7份、水60份。
4.根据权利要求1所述的一种对含氮污水进行回收利用的方法，其特征在于：所述步骤B中半短程硝化-厌氧氨氧化联合工艺，所述半短程硝化工序中低浓度氨氮污水的温度控制在30~35℃，pH值为8~8.5，DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L；所述厌氧氨氧化工序中低浓度氨氮污水的温度控制为32~36℃，pH值为7.5 ~8.2，DO浓度为0.1以下。
5.根据权利要求1所述的一种对含氮污水进行回收利用的方法，其特征在于：所述步骤C中采用的磁性絮凝剂包括磁种和混凝剂，所述磁种为纳米Fe3O4颗粒，所述混凝剂为纳米FeSO4颗粒。
6.根据权利要求1所述的一种对含氮污水进行回收利用的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤A：在高浓度氨氮污水中加入20~30ppm的脱氮剂，并调节pH值为10~12，并预热至40℃，然后通入吹脱装置，在吹脱装置下方通入空气，并同时启动超声波发生器，超声频率为80kHz，使高浓度氨氮污水空化，进行吹脱处理，得到气相和氨氮浓度低于40mg/L的低浓度氨氮污水，所述气相采用浓硫酸吸收吹脱出的氨气后再进行脱硫处理，得到硫酸铵液体回收利用；
步骤B：将所述步骤A得到的低浓度氨氮污水降温至30~35℃，并调整pH值为8~8.5，进入半短程硝化工序，控制DO浓度为0.2mg/L~0.5mg/L，水力停留4~6h后，进入第一沉淀池，沉淀48~72h，得到上层液体和下层活性污泥，下层活性污泥循环至半短程硝化工序，上层液体进入厌氧氨氧化工序，温度控制为32~36℃，pH值为7.5 ~8.2，DO浓度为0.1以下，水力停留6~8h，进入沉淀池，沉淀24~72h，得到上层清液和下层污泥，下层污泥循环至厌氧氨氧化联合工艺，上层清液进入下一步骤；
步骤C：将步骤B得到的上层清液转移，并加入纳米Fe3O4颗粒，再加入纳米纳米FeSO4颗粒，经过管道混合器混合后，进入高梯度磁分离设备，使磁性絮凝剂吸附上层清液中的微生物、超细污泥颗粒并通过高梯度磁分离设备，并回收磁性絮凝剂回收再利用，再经过精滤装置进行过滤得到净化水；
步骤D：将步骤C得到的净化水用于锅炉冷却水、工业清洗用水、道路绿化用水、洗车或生活清洗用水。
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