CN110563267A

CN110563267A - 一种工业废水脱氮处理方法

Info

Publication number: CN110563267A
Application number: CN201910863566.XA
Authority: CN
Inventors: 黄霞; 完颜德卿; 刘佳音; 程刚
Original assignee: Tsinghua Suzhou Institute Of Environmental Innovation; Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua Suzhou Institute Of Environmental Innovation; Tsinghua University
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2019-12-13
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: CN110563267B

Abstract

本发明公开了一种工业废水脱氮处理方法，工艺流程从前到后依次设有：吸附单元、缺氧单元、厌氧单元、缺氧/好氧单元、好氧单元、MBR膜池。包括：(1)厌氧单元污泥回流至前端与进水混合进入吸附单元预处理；(2)MBR膜池混合液回流至缺氧单元进行反硝化脱氮；(3)厌氧单元对剩余难降解有机物进入水解酸化，同时对废水中的有机氮进行氨化；(4)缺氧/好氧单元进行同步硝化反硝化脱氮；(5)好氧单元与MBR膜池对废水中剩余有机物进行氧化分解并进行硝化反应。采用该工艺方法可以解决现有传统二级生化工艺处理工业废水出水COD、总氮难以达标的问题，并且充分利用原水中的有机物进行反硝化脱氮，节约了运行成本。

Description

一种工业废水脱氮处理方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种工业废水脱氮处理方法。

背景技术

工业废水是工业生产中产生的废水和废液，种类繁多、成分复杂，例如焦化废水、合成制药废水等不仅含有较高的COD和总氮，且废水中毒性物质和难降解有机物含量高。当前的工业废水脱氮处理工艺主要以AO、AAO、AOO、AOAO等方式为主，废水中的氨氮在好氧条件下通过硝化反应转化为硝态氮，生成的硝态氮在缺氧条件下被易降解有机物通过反硝化反应还原为氮气脱除，在废水中含有有机氮的情况下，有机氮需要通过氨化反应转化为氨氮才能进行后续的硝化反硝化脱氮。对于传统的一级AO脱氮处理工艺(AO、AOO)，由于工业废水中含有较多的毒性物质会对生物反硝化反应产生一定的抑制作用而影响脱氮效果，且由于工业废水可生化性低造成反硝化过程可利用碳源不足影响脱氮效果。另外，由于工业废水COD浓度高，一级AO工艺(AO、AAO)中的好氧单元有机负荷高，硝化菌被抑制，影响硝化反应效果造成出水氨氮、总氮出水难以达标。对于二级AO脱氮工艺(AOAO)，废水中的有机碳源主要在前段好氧过程被去除，造成碳源的浪费且工业运行能耗高，虽然后段好氧单元中可以进行充分的硝化反应，但是反硝化过程缺少碳源，需要额外投加碳源，造成运行成本增加。同时AO、AOO、AOAO工艺无法对废水中的有机氮取得较好的去除效果。所以传统的脱氮处理工艺难以满足最新的排放标准，尤其是在总氮方面。

因此，现有的工业废水脱氮处理技术有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种工业废水脱氮处理方法，采用该方法使得COD、氨氮、总氮均能满足直接排放标准。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种工业废水脱氮处理方法。根据本发明的实施例，所述工艺流程从前到后依次设有：吸附单元、缺氧单元、厌氧单元、缺氧/好氧单元、好氧单元、MBR膜池，包括：

(1)将废水与后段厌氧单元外回流的剩余污泥混合进入吸附单元，对废水中的SS和大分子有机物进行吸附预处理，并对废水进行水解酸化；

(2)缺氧单元利用一级内回流的硝酸盐与吸附预处理后废水中的易降解有机物进行反硝化脱氮，所述一级内回流是MBR膜池内含硝酸盐的混合液回流至前端缺氧单元；

(3)所述吸附预处理后废水中的易降解有机物在步骤(2)缺氧反硝化过程被利用，剩余难降解有机物进入厌氧单元进行厌氧水解酸化反应以提高废水可生化性，同时对废水中的有机氮进行氨化；

(4)缺氧/好氧单元利用厌氧水解酸化产生的易降解有机物及自身产生的硝酸盐进行同步硝化反硝化脱氮，并根据实际需要进行二级内回流辅助反硝化脱氮，所述二级内回流是MBR膜池内含硝酸盐的混合液回流至缺氧/好氧单元；

(5)好氧单元与MBR膜池对废水中剩余有机物进行氧化分解并进行硝化反应产生硝酸盐，并将MBR膜池内含硝酸盐的混合液回流至步骤(2)和步骤(4)；

根据本发明实施例的工业废水脱氮处理方法，采用剩余污泥回流至前端与工业废水混合进行吸附预处理，该过程通过重力澄清池方式进行泥水分离，并利用污泥层网捕去除废水中的SS和大分子有机物。从厌氧单元回流剩余污泥一方面避免了回流液中存在的硝酸盐在吸附单元反硝化产气造成污泥上浮，另一方面厌氧单元回流的剩余污泥可以继续在吸附单元中进行水解酸化反应，同时对废水中的有机氮进行氨化，即吸附单元综合了污泥吸附、有机氮氨化、难降解有机物的水解酸化、重力澄清等多重功能，从而可以有效降低废水毒性，提高废水可生化性。MBR膜池内含硝酸盐的混合液一级内回流至缺氧单元与经吸附预处理后废水混合进行缺氧反硝化脱氮，该过程使得废水中原有易降解有机物优先用来脱氮，一方面是对废水中易降解有机物的充分利用；另一方面减小了后续好氧单元的有机负荷。另外，一级内回流对废水进行了稀释，进一步降低废水毒性，减小了对反硝化脱氮过程的抑制作用。经过缺氧反硝化处理后，废水中易降解有机物被充分利用，废水可生化性降低，经过步骤(3)厌氧条件下的水解酸化反应，废水中的毒性有机物含量降低且提高了废水可生化性，从而为后续的步骤(4)同步硝化反硝化反应过程提供可利用碳源，同时废水中的有机氮在厌氧条件下氨化，为总氮的去除提供了保障。对于缺氧/好氧单元的同步硝化反硝化过程，根据实际需要进行二级内回流，以辅助其反硝化脱氮，而回流的MBR膜池混合液不仅含有硝酸盐还含有活性更高的硝化菌，可以进一步提高同步硝化反硝化能力，进而提高总的脱氮效果。步骤(3)中产生的易降解有机物在步骤(4)反硝化脱氮过程被有效利用，降低了后续步骤(5)中的有机物负荷，保证出水COD稳定达标，同时低的有机负荷减小了步骤(5)中异养菌与硝化菌对溶解氧的竞争，可以使硝化反应更好的进行，保证出水氨氮稳定达标，并为总的脱氮效果提供保障。由此，采用该工艺方法可以解决现有传统二级生化工艺处理工业废水出水COD、总氮难以达标的问题，并且充分利用废水中的有机物进行反硝化脱氮，节约了运行成本。

另外，根据本发明上述实施例的工业废水脱氮处理方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述吸附单元以重力澄清池方式运行，HRT为1～3h，污泥龄12～24h，厌氧单元外回流的剩余污泥回流比为3～10％，系统排泥通过吸附单元排泥维持污泥层厚度稳定的过程实现。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述缺氧单元HRT为5～15小时，一级内回流比为100～600％。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，，所述厌氧水解酸化反应的HRT为5～15小时。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，缺氧/好氧单元HRT为10～20h，溶解氧控制在0.2～0.5mg/L。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述MBR膜池内含硝酸盐的混合液作为二级内回流辅助缺氧/好氧单元反硝化脱氮，其回流量根据缺氧/好氧单元内硝酸盐含量调整，当所述缺氧/好氧单元内硝态氮低于5mg/L时，回流部分MBR膜池混合液，当所述缺氧/好氧单元内硝态氮不低于5mg/L时，不回流，所述二级内回流比为0～200％。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述好氧单元与MBR膜池的总HRT为15～25小时。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)、(5)中，所述缺氧/好氧单元和好氧单元均设有弹性填料。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)、(3)、(4)和(5)中，污泥浓度为5～8g/L，pH为7.0～7.5。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，通过补充碱度来保证好氧单元和MBR膜池内硝化反应的正常进行以及系统pH值的稳定。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的工业废水脱氮处理方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种工业废水脱氮处理方法。根据本发明的实施例，参考图1，流程从前到后依次设有：吸附单元、缺氧单元、厌氧单元、缺氧/好氧单元、好氧单元、MBR膜池。该方法包括：

其中，进水与厌氧单元3外回流的剩余污泥混合进入吸附单元1，吸附单元采用重力澄清池方式运行。厌氧单元3回流的剩余污泥与进水混合进行污泥吸附，而后经过污泥层，进水中的SS、大分子有机物以及吸附饱和的剩余污泥在经过污泥层过程中被截留。污泥层中的污泥对废水同步进行水解酸化反应来降低废水毒性并提高废水可生化性，同时废水中的有机氮被一定程度氨化。吸附单元1通过排泥来维持污泥层厚度稳定。吸附单元1出水直接进入缺氧单元2与来自MBR膜池6一级内回流的混合液混合进行反硝化脱氮，利用废水中充足的易降解有机碳源，回流的硝酸盐被彻底还原为氮气脱除。废水经缺氧单元2反硝化脱氮后，易降解有机物被利用，可生化性降低，经过其后续厌氧单元3进行厌氧水解酸化可提高废水可生化性并降低有毒有机物浓度，同时废水中的有机氮被充分氨化。缺氧/好氧单元4利用自身产生的硝酸盐以及厌氧单元3产生的易降解有机碳源进行同步硝化反硝化脱氮，该单元通过设置弹性填料并控制溶解氧浓度达到同步硝化反硝化的效果。在缺氧/好氧单元4缺少硝酸盐情况下，MBR膜池6混合液进行二级内回流为其提供硝酸盐，以充分利用厌氧单元3产生的易降解有机碳源。后端好氧过程分好氧单元和MBR膜池两段，前段好氧单元5和后段MBR膜池6。前段好氧单元5设置弹性填料，采用活性污泥与生物膜相结合的方式运行，为好氧单元提供较长的污泥龄，保证硝化反应的顺利进行。后段MBR膜池一方面作为系统出水，另一方面对废水中剩余的COD、氨氮进行深度处理，以保证出水稳定达标。

本发明实施例厌氧单元3剩余污泥外回流流量根据系统污泥龄和污泥浓度调整，其外回流比为3～10％。

本发明实施例MBR膜池6的二级内回流根据缺氧/好氧单元硝酸盐浓度调整，硝酸盐浓度低(NO₃-N＜5mg/L)时回流，硝酸盐浓度高时(NO₃-N≥5mg/L)不回流，其二级回流比为0～200％。

进一步地，本发明实施例的工业废水脱氮处理方法与现有技术相比的不同之处还在于：外回流剩余污泥来源于厌氧单元3，一方面减少了因排泥对好氧单元5中硝化反应的影响；另一方面提高了吸附单元1的水解酸化效果。剩余污泥与进水混合进行污泥吸附后再通过吸附单元1排泥的方式外排，充分利用了剩余污泥的吸附容量来去除废水中的大分子有机物。缺氧单元2前置，废水中的易降解有机碳源优先进行反硝化脱氮，提高脱氮效果并降低好氧单元的有机负荷。厌氧单元3出水紧接缺氧/好氧单元4进行同步硝化反硝化，一方面是可以不通过新增内回流泵的情况下充分利用厌氧水解酸化产生的易降解有机碳源进行反硝化脱氮；另一方面同步硝化反硝化过程大大降低了有机物浓度，使得后续好氧单元5以较低的有机负荷运行，保证出水COD、氨氮稳定达标，并为反硝化脱氮的顺利进行提供保障。

综上，由于采用了上述技术方案，根据本发明实施例提出的工业废水脱氮处理方法，解决了现有传统二级生化工艺处理工业废水出水COD、总氮难以达标的问题，并且充分利用原水中的有机物进行反硝化脱氮，节约了运行成本。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

一种工业废水脱氮处理方法：参考图1

(1)将废水与后段厌氧单元外回流的剩余污泥混合进入吸附单元，对废水中的SS和大分子有机物进行吸附预处理，并对废水进行一定程度的水解酸化；

(4)缺氧/好氧单元利用厌氧水解酸化产生的易降解有机物及自身产生的硝酸盐进行同步硝化反硝化脱氮，并根据实际需要进行二级内回流辅助反硝化脱氮；

实施例1

焦化废水组成如表1所示，参考上述工业废水脱氮处理方法：其中，在步骤(1)中，活性污泥的污泥龄为18小时，吸附处理的HRT为2小时，厌氧单元外回流的剩余污泥回流比为4％，在步骤(2)中，缺氧反硝化处理的HRT为8小时，一级内回流比400％；在步骤(3)中，水解酸化反应的HRT为10小时；在步骤(4)中，同步硝化反硝化反应的HRT为10小时，二级内回流比为50％；在步骤(5)中，好氧单元与膜池的总HRT为15～20小时；并且在步骤(2)、(3)、(4)和(5)中，污泥浓度为6g/L，pH为7.0～7.3，步骤(1)～(5)温度均为25℃。

实施例2

焦化废水组成如表1所示，参考上述工业废水脱氮处理方法：其中，在步骤(1)中，活性污泥的污泥龄为24小时，吸附处理的HRT为2小时，厌氧单元外回流的剩余污泥回流比为6％，在步骤(2)中，缺氧反硝化处理的HRT为10小时，一级内回流比600％；在步骤(3)中，水解酸化反应的HRT为10小时；在步骤(4)中，同步硝化反硝化反应的HRT为10小时，二级内回流比为50％；在步骤(5)中，好氧单元与膜池的总HRT为20～25小时；并且在步骤(2)、(3)、(4)和(5)中，污泥浓度为7g/L，pH为7.1～7.4，步骤(1)～(5)温度均为25℃。

表1实施例1和实施例2焦化废水的进水参数

表2实施例1和实施例2的出水参数

结论：由表2可知，经上述工业废水脱氮处理方法处理后，出水COD＜80mg/L、氨氮＜10mg/L、总氮＜20mg/L。工艺出水水质达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171－2012)的新建企业直接排放标准。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种工业废水脱氮处理方法，其特征在于，所述流程从前到后依次设有：吸附单元、缺氧单元、厌氧单元、缺氧/好氧单元、好氧单元、MBR膜池，其中，所述流程包括：

(1)将废水与所述厌氧单元外回流的剩余污泥混合进入所述吸附单元，对所述废水中的SS和大分子有机物进行吸附预处理，并对所述废水进行水解酸化；

(2)所述缺氧单元利用一级内回流的硝酸盐与所述吸附预处理后废水中的易降解有机物进行反硝化脱氮，使得所述吸附预处理后废水中的易降解有机物在缺氧反硝化过程被利用，所述一级内回流是所述MBR膜池内含硝酸盐的混合液回流至前端缺氧单元；

(3)步骤(2)中剩余难降解有机物进入所述厌氧单元进行厌氧水解酸化反应以提高废水可生化性，同时对废水中的有机氮进行氨化；

(4)所述缺氧/好氧单元利用所述厌氧水解酸化产生的易降解有机物及自身产生的硝酸盐进行同步硝化反硝化脱氮，并根据实际需要进行二级内回流辅助反硝化脱氮，所述二级内回流是MBR膜池内含硝酸盐的混合液回流至缺氧/好氧单元；

(5)所述好氧单元与所述MBR膜池对废水中剩余有机物进行氧化分解并进行硝化反应产生硝酸盐，并将MBR膜池内含硝酸盐的混合液回流至步骤(2)和步骤(4)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述吸附单元以重力澄清池方式运行，HRT为1～3h，污泥龄12～24h，所述厌氧单元外回流的剩余污泥回流比为3～10％，系统排泥通过所述吸附单元排泥维持污泥层厚度稳定的过程实现。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述缺氧单元HRT为5～15小时，所述一级内回流比为100～600％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述厌氧水解酸化反应的HRT为5～15小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述缺氧/好氧单元HRT为10～20h，溶解氧控制在0.2～0.5mg/L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述MBR膜池内含硝酸盐的混合液作为二级内回流辅助所述缺氧/好氧单元反硝化脱氮，其回流量根据缺氧/好氧单元内硝酸盐含量调整，当所述缺氧/好氧单元内硝态氮低于5mg/L时，回流部分MBR膜池混合液，当所述缺氧/好氧单元内硝态氮不低于5mg/L时，不回流，所述二级内回流比为0～200％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述好氧单元与所述MBR膜池的总HRT为15～25小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)、(5)中，所述缺氧/好氧单元和所述好氧单元均设有弹性填料。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)、(3)、(4)和(5)中，污泥浓度为5～8g/L，pH为7.0～7.5。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，通过补充碱度来保证所述好氧单元和所述MBR膜池内硝化反应的正常进行以及系统pH值的稳定。