CN109534507B - 基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法 - Google Patents

基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，该方法先通过调配流向前置反硝化池的废水输送量，再利用前置反硝化、同步硝化反硝化与后置反硝化相结合的工艺处理工业废水，以完成对工业废水的总氮降解。获得的处理方法，既能够在同一反应池中真正意义上地实现同步硝化反硝化反应，又能够充分利用原水，避免污泥负荷过高引起的污泥中毒，还达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918‑2002)中一级A的排放标准。

Description

基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其涉及基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法。
背景技术
目前我国传统的污水处理厂普遍采用传统活性污泥工艺A/A-O、氧化沟、CASS等对工业废水进行处理，传统活性污泥工艺去除氨氮主要靠硝化作用和反硝化作用，硝化作用是氨态氮在有氧的条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程；反硝化作用也称脱氮作用，是反硝化细菌在缺氧条件下，利用碳源还原亚硝酸盐和硝酸盐，释放出氮气的过程；随着国家对废水排放总氮和氨氮标准的不断提高，传统活性污泥工艺逐渐表现出占地面积大、投资高、运行费用高等缺陷。
同步硝化反硝化工艺理论是指在同一有效容积内，微生物菌群同时进行硝化反应和反硝化反应，但目前运行的硝化反硝化工艺往往通过相互独立的池体内分别进行硝化反应和反硝化反应，以此来培养在同一有效容积内共混与互通的反硝化细菌和硝化细菌；这样运行的工艺对工业废水的总氮去除率偏低，处理费用高、运行效果不理想等不足。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，该工业废水处理方法实现在同一反应池利用并存的硝化菌和反硝化菌进行的真正意义上的同步硝化反硝化反应，并且利用前置反硝化-同步硝化反硝化-后置反硝化，实现对工业废水总氮的高效处理，处理效率高，还运行稳定。
为实现上述目的，本发明提供的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，包括以下处理步骤：
a、将待处理废水经pH调节后一部分送至厌氧反应器，在经过厌氧处理后输送至前置反硝化池，另一部分待处理废水直接输送至前置反硝化池；
b、前置反硝化池内，在溶解氧DO≤0.3mg/L条件下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，在活性污泥浓度5000～8000mg/L、溶解氧DO≤0.5mg/L、pH7.8～8.2、C/N质量比≥2.5条件下再经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一回输送至前置反硝化池，另一回流至同步硝化返硝化池前端，再一进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充碳源，控制后置反硝化pH7.0～8.2，进行反硝化处理，完成对工业废水的总氮处理；
所述同步硝化反硝化池的活性污泥包括硝化菌和反硝化菌的混合菌群；所述前置反硝化池的待处理废水进水量设为1倍，则由同步硝化反硝化池的出水回输至前置反硝化池的回输送量为4～10倍，由同步硝化反硝化出水回流至同步硝化反硝化池的回流量为10～30倍，由同步硝化反硝化池出水输至后置反硝化池的输送量为2～3倍。
本发明的处理方法，在前置反硝化处理过程中，通过调控流向前置反硝化池的废水，并统筹调控废水输送量来控制前置反硝化池的C/N质量比，以提高前置反硝化池处理容量和处理作用，在调控流向前置反硝化池的三股废水过程中，充分利用原水中的碳源，在无需外加碳源的前提下，保持前置反硝化池内碳氮比营养均衡，并保障后续同步硝化反硝化的处理效果；与此同时在同步硝化反硝化处理过程中，利用同步硝化反硝化池出水至三股流的废水流向，即将同步硝化反硝化池出水其一回输至前置反硝化池，另一回流至同步硝化反硝化池前端，再一输送至后置反硝化池，并控制流向三股废水的流量配比来维持同步硝化反硝化池的低溶解氧条件，再结合对同步硝化反硝化池内高活性污泥浓度、pH值及碳氮比的控制，实现在同一反应池中硝化菌和反硝化菌的并存，进行真正意义上的同步硝化反应和反硝化反应，不仅改变了硝化菌和反硝化菌的传统存在模式，不再再依靠隔板或膜组件等分隔物使硝化菌和反硝化菌分置于同步硝化反硝化池的不同区域，又可实现高效脱氮处理，使去除效率显著高于传统脱氮工艺，而且较传统脱氮工艺，能缩减占地面积，节约投资成本，减少能源消耗，降低运行费用；此外，还结合后置反硝化池，完成对工业废水总氮的降解。该处理方法利用前置反硝化-同步硝化反硝化-后置反硝化工艺，实现对工业废水总氮的高效处理的同时，既能够实现在同一反应池利用并存的硝化菌和反硝化菌进行真正意义上的同步硝化反硝化反应，又能够充分利用原水，避免污泥负荷过高引起的污泥中毒，还能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A的排放标准。
作为对上述技术方案的限定，步骤a所述pH调节至5.0～6.5。
作为对上述技术方案的限定，调配步骤a向前置反硝化池的废水量，使前置反硝化池C/N质量比>4。
作为对上述技术方案的限定，步骤b所述碳源包括葡萄糖、甲醇、乙醇、醋酸钠。
作为对上述技术方案的限定，后置反硝化池出水的TN值低于15mg/L，TN去除率达到95％以上。
作为对上述技术方案的限定，后置反硝化池的出水再依次经过好氧池的好氧处理，二次沉淀池的沉降处理及后续深度氧化处理，得到符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准；二次沉淀池沉淀的污泥一部分回流至前置反硝化池，另一部分直接处理。
作为对上述技术方案的限定，所述后续深度氧化处理包括臭氧氧化处理、芬顿氧化处理中的至少一种。
作为对上述技术方案的限定，所述二次沉淀池的污泥回流比为100％～300％。
进一步限定处理方法中的参数，完善处理工艺，以获得对工业废水的处理效果达到更优。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，首先调控流向前置反硝化池的废水及配比，充分利用原水内碳源，使前置反硝化池内营养均衡，为后续同步硝化反硝化提供保障；再通过控制同步硝化反硝化池出水流向与配比，同时限定同步硝化反硝化及后置反硝化的反应参数，最后结合后置反硝化处理，实现在同一反应池中真正的同步进行硝化反应和反硝化反应，解决了传统同步硝化反硝化存在模式的问题，又使对工业废水的处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准。本发明的工业废水处理方法，实现在同一反应池中硝化菌和反硝化菌的并存，并进行同步硝化反硝化反应，且具有能耗低、占地面积小、运行成本低，脱氮处理效果好的优点。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例涉及基于同步硝化反硝化对工业废水的处理。
实施例1.1
对来自于淀粉B12生产工艺废水，进水量为80m3/h，TN浓度为527mg/L、NH3-N浓度为416mg/L、COD浓度为7867mg/L的工业废水，按以下方法进行处理：
a、首先将待处理废水pH调节至5.0，再将58m3/h的废水输送至厌氧反应器内，在经厌氧反应器处理后输送至前置反硝化池，然后将22m3/h的废水直接输送至前置反硝化池，使前置反硝化池内C/N质量比为4；
b、前置反硝化池内，在溶解氧DO≤为0.1mg/L、活性污泥浓度为6200mg/L、温度为28℃、PH值为7.2的运行情况下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，利用硝化菌和反硝化菌的混合菌群，同时在活性污泥浓度6230mg/L、溶解氧DO≤0.3mg/L、pH值7.8、C/N质量比为2.5条件下经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一以回输量为320m3/h回输送至前置反硝化池，另一以回流量为800m3/h回流至同步硝化反硝化池，再一以输送量为200m3/h进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充葡萄糖，同时在后置反硝化池pH值为8.1的情况下进行反硝化处理，完成对淀粉B12生产废水的总氮处理；后置反硝化池出水TN值为12mg/L，TN去除率达到97.7％；
后置后置反硝化池的出水后再依次在好氧池内进行好氧处理，最后通过二次沉淀池进行沉降处理，得到出水水质COD为34mg/L,TN为10mg/L,NH3-N为0.3mg/L,符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A的排放标准，二次沉淀池沉淀的污泥一部分以污泥回流比150％回流至前置反硝化池，另一部分直接进行污泥脱水排放处理；
在上述处理方法中，厌氧反应器的运行条件：活性污泥浓度为30kg/m3、温度为36℃、PH值为7.6；后置反硝化池的运行条件：溶解氧DO≤0.1mg/L、活性污泥浓度为6250mg/L、温度为27℃；好氧池的运行条件：溶解氧DO≤1.5mg/L、活性污泥浓度为6230mg/L、温度为27℃、PH值为8.1。
实施例1.2
对来自于维生素C生产废水，进水量为180m3/h，COD浓度为8649mg/L、NH3-N浓度为432mg/L、TN浓度为476mg/L的工业废水，按以下方法进行处理：
a、首先将待处理废水pH调节至5.2，再将138m3/h的废水输送至厌氧反应器内，在经厌氧反应器处理后再输送至前置反硝化池，然后将42m3/h的废水则直接输送至前置反硝化池，使前置反硝化池内C/N质量比为4.1；
b、前置反硝化池内，在溶解氧DO≤0.05mg/L、活性污泥浓度为5860mg/L、温度为27℃、PH值为7.5的运行情况下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，利用硝化菌和反硝化菌的混合菌群，同时在活性污泥浓度为5870mg/L、溶解氧DO≤0.35mg/L、pH值7.7、C/N质量比为2.6条件下经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一以回输量为810m3/h回输送至前置反硝化池，另一以回流量为2160m3/h回流至同步硝化反硝化池，再一以输送量为470m3/h进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充甲醇，同时在后置反硝化池pH值为7.9的情况下进行反硝化处理，完成对维生素C生产废水的总氮处理，后置反硝化池出水的TN值为13mg/L，TN去除率达到97.2％；
后置后置反硝化池的出水后再依次经过好氧池的好氧处理，二次沉淀池的沉降处理，芬顿装置的氧化处理，得到出水水质COD为42mg/L,TN为11mg/L,NH3-N为0.52mg/L,符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A的排放标准。二次沉淀池沉淀的污泥一部分以污泥回流比160％回流至前置反硝化池，另一部分直接进行污泥脱水排放处理；
在上述处理方法中，厌氧反应器的运行条件：活性污泥浓度为26kg/m3、温度为35℃、PH值为7.3；后置反硝化池的运行条件：溶解氧DO≤0.1mg/L、活性污泥浓度为5870mg/L、温度为28℃；好氧池的运行条件：DO≤1.6mg/L、活性污泥浓度为5880mg/L、温度为28℃、pH值为7.9。
实施例1.3
对来自于去甲金霉素生产废水，处理量为60m3/h，COD浓度7652mg/L、NH3-N浓度为516mg/L、TN浓度为627mg/L的工业废水，按以下方法进行处理：
a、首先将待处理废水pH调节至5.7，再将30m3/h的废水输送至厌氧反应器内，在经厌氧反应器处理后再输送至前置反硝化池，然后将30m3/h的废水则直接输送至前置反硝化池，使前置反硝化池内C/N质量比为4.2；
b、前置反硝化池内，在溶解氧DO≤0.1mg/L、活性污泥浓度为6260mg/L、温度为28℃、PH值为7.4的运行情况下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，利用硝化菌和反硝化菌的混合菌群，同时在活性污泥浓度为6280mg/L、溶解氧DO为0.4mg/L、pH值7.9、C/N质量比质量比为2.5mg/L、条件下经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一以回输量为270m3/h回输送至前置反硝化池，另一以回流量为780m3/h回流至同步硝化反硝化池，再一以输送量为160m3/h进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充醋酸钠，同时在后置反硝化池pH值为8.2的情况下下进行反硝化处理，完成对去甲金霉素生产废水的总氮处理，后置反硝化池出水的TN值为13mg/L，TN去除率达到97.9％；
后置反硝化池的出水后再依次经过好氧池的好氧处理，二次沉淀池的沉降处理，臭氧装置的氧化处理，得到出水水质COD为42mg/L,TN为11mg/L,NH3-N为0.6mg/L,符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A的排放标准。二次沉淀池沉淀的污泥一部分以污泥回流比167％回流至前置反硝化池，另一部分直接进行污泥脱水排放处理；
在上述处理方法中，厌氧反应器的运行条件：活性污泥浓度为30kg/m3、温度为35℃、PH值为7.5；后置反硝化池的运行条件：活性污泥浓度为6250mg/L、溶解氧DO≤0.1mg/L、温度为28℃；好氧池的运行条件：活性污泥浓度为6270mg/L、溶解氧DO≤1.7mg/L、温度为28℃、pH值为8.1。
实施例二
实施例2.1
采用与实施例1.1相同的方法对工业废水的处理，所述前置反硝化池的待处理废水进水量为1倍时，检测在同步硝化反硝化池出水至三股流向不同配比的运行条件下(其它运行条件均与实施例1.1相同)，后置反硝化池和二次沉淀池的出水水质情况，结果如下表所示：
Figure BDA0001921662870000081
由上表可见，同步硝化反硝化池出水至三股流向及至三股流向的配比对废水中TN的处理至关重要，同步硝化反硝化池出水至前置反硝化池回输量小于4倍时，后置反硝化池和二次沉淀池的出水总氮均偏高，随着同步硝化反硝化池至前置反硝化池回输量越大，前置反硝化池的反硝化效果越好，但同步硝化反硝化池至前置反硝化池回输量超过一定范围后，反硝化效果相差不大；与此同时同步硝化反硝化池出水至同步反硝化池前端回流量影响对废水COD的处理，从而间接影响同步硝化反硝化反应，同步硝化反硝化池出水总氮和氨氮均偏高；对比实施例2.1的出水水质可见，同步硝化反硝化池出水流向缺一不可，且须在特定范围内的出水流向配比下，实现在同一反应池中利用并存的硝化菌和反硝化菌，进行真正的同步硝化反硝化反应，且处理效果最好，运行成本低。
实施例2.2
采用与实施例1.1相同的方法对工业废水进行处理，在其它运行条件相同的情况下检测C/N质量比、溶解氧DO和活性污泥浓度MLSS等控制条件对废水处理结果的影响，具体数据见下表：
Figure BDA0001921662870000091
由上表可见，本发明基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法中，前置反硝化池的DO和C/N质量比、同步硝化反硝化池的DO、MLSS、pH和C/N质量比均能影响对市政废水处理总氮的结果；对比实施例2.2可见，前置反硝化池和同步硝化反硝化池的控制参数相辅相成，才能在同步硝化反硝化池中同步进行硝化反应和反硝化反应，从而利用前置反硝化、同步硝化反硝化和后置反硝化相结合的工艺实现对市政废水总氮的处理，且运行成本低。
综上所述，基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，通过调控流向前置反硝化池的废水及废水输送量，来提高前置反硝化池的处理效率，保证同步硝化反硝化池的处理效果；再通过控制同步硝化反硝化反应池出水流向及配比，同时限定同步硝化反硝化池内反应条件，实现在同一反应池中同步进行硝化反应和反硝化反应，解决了同步硝化反硝化反应难以实现的难题，最后结合后置反硝化池，完成对工业废水的处理。该废水处理方法具有能耗低、占地面积小、运行成本低，脱氮处理效果好的优点。

Claims (7)

1.一种基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，其特征在于：包括以下处理步骤：
a、将待处理废水经pH调节后一部分送至厌氧反应器，在经过厌氧处理后输送至前置反硝化池，另一部分待处理废水直接输送至前置反硝化池；
b、前置反硝化池内，在溶解氧DO≤0.3mg/L、活性污泥浓度5000~8000mg/L条件下经反硝化处理后，前置反硝化池的出水进入同步硝化反硝化池，在活性污泥浓度5000~8000mg/L、溶解氧DO≤0.5mg/L、pH 7.8~8.2、C/N质量比≥2.5 条件下再经同步硝化反硝化处理后，同步硝化反硝化池的出水分成三股流向，其一回输送至前置反硝化池，另一回流至同步硝化返硝化池前端，再一进入后置反硝化池，在后置反硝化池内同时补充碳源，控制后置反硝化池pH7.0~8.2，进行反硝化处理，完成对工业废水的总氮处理；
所述同步硝化反硝化池的活性污泥包括硝化菌和反硝化菌的混合菌群；所述前置反硝化池的待处理废水进水量设为1倍，则由同步硝化反硝化池的出水回输至前置反硝化池的回输送量为4~10倍，由同步硝化反硝化出水回流至同步硝化反硝化池的回流量为10~30倍，由同步硝化反硝化池出水输至后置反硝化池的输送量为2~3倍；
调配步骤a向前置反硝化池的废水量，使前置反硝化池C/N质量比>4。
2.根据权利要求1所述的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，其特征在于：步骤a所述pH调节至5.0~6.5。
3.根据权利要求1所述的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，其特征在于：步骤b所述碳源包括葡萄糖、甲醇、乙醇、醋酸钠。
4.根据权利要求1所述的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，其特征在于：后置反硝化池出水的TN值低于15mg/L，TN去除率达到95%以上。
5.根据权利要求1所述的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，其特征在于：后置反硝化池的出水再依次经过好氧池的好氧处理，二次沉淀池的沉降处理及后续深度氧化处理，得到的出水符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中一级A标准；二次沉淀池沉淀的污泥一部分回流至前置反硝化池，另一部分直接处理。
6.根据权利要求5所述的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，其特征在于：所述后续深度氧化处理包括臭氧氧化处理、芬顿氧化处理中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的基于同步硝化反硝化的工业废水处理方法，其特征在于：所述二次沉淀池的污泥回流比为100%~300%。
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