CN110697893A - 一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其中,升流式缺氧段包括从下到上设置的水解反硝化颗粒污泥区域、生物填料混合絮状污泥区域和生物膜区域,原水和好氧段回流的硝化液混合后由底部进入缺氧段模块通过水解酸化与反硝化协同作用提高脱氮效率;推流式好氧段包括沉淀池和污泥回流系统,经过反硝化后的缺氧段出水进入推流式好氧段中进行脱氨处理,将沉淀下来的剩余污泥按比例回流至好氧段和缺氧段实现污泥减量。本发明特别适用于高氨氮、具有大量难生物降解有机物的污废水,具有处理效果好、操作简单、耐冲击、产泥量少、能耗低的特点,在实现污泥减量化的同时有效降低原水NH4 +‑N、TN指标实现生物法深度脱氮。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域,特别涉及一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺。
背景技术
随着石油、化工、食品和制药等工业的发展,以及人民生活水平的不断提高,城市生活污水和垃圾渗滤液中氨氮、总氮的含量急剧上升。近年来,随着经济的发展,越来越多含氮污染物的任意排放给环境造成了极大的危害。氮在废水中以有机态氮、氨态氮(NH4 +-N)、硝态氮(NO3 --N)以及亚硝态氮(NO2 --N)等多种形式存在,而氨态氮是最主要的存在形式之一。废水中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮,主要来源于生活污水中含氮有机物的分解,焦化、合成氨等工业废水,以及农田排水等。氨氮污染源多,排放量大,并且排放的浓度变化大。
水环境中存在过量的氨氮会造成多方面的有害影响:由于NH4 +-N的氧化,会造成水体中溶解氧浓度降低,导致水体发黑发臭或水体富营养化,水质下降,对水生动植物的生存和其整个生态系统造成严重影响。
总氮的定义是水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3 --N、NO2 --N和NH4 +-N等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮,以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。目前城镇污水处理厂污染物排放标准中要求,总氮浓度排放标准一级B要求为20mg/L,一级A为15mg/L。北京市综合污染物排放标准,一级B总氮排放低于15mg/L,一级A总氮排放低于10mg/L。纺织染整工业水污染物排放标准要求总氮小于20mg/L。不同行业也对总氮提出了更加严格的排放标准,如何有效去除污废水中的总氮成为实现废水达标排放的另一关键,同时也制约着污废水资源的深度处理回用。
在污废水生物脱氮方面应用最为普遍的就是传统硝化反硝化生物脱氮技术,但对于含有大量难生物降解有机物、高氨氮的污废水,传统脱氮技术的去除效果偏差,若想提高去除率则需要投加碳源,增加了处理成本。因此,如何实现针对难生物降解高氨氮污废水进行高效稳定的深度脱氮处理研究具有重要的现实意义。
目前经过各国多年的实际应用,在已经投入运行的生化处理设施中,应用最为广泛的是活性污泥法和生物膜法:
①现有活性污泥法存在问题与缺陷是:
1)对于不易生物降解的原水难以保持合适的污泥浓度,即难以维持合适的生物量;
2)系统耐冲击负荷能力差,即对变化的原水有时难以达到要求;
3)处理效果相对较差,整体脱氮效率不高;
4)好氧池污泥老化问题严重,二沉池容易漂泥,降低出水水质,缺氧段难以保持理想的缺氧状态,反硝化效率受到影响。
②现有生物滤池存在问题与缺陷是:
1)它对进水SS要求较严(一般要求SS≤100mg/L,最好SS≤60mg/L),因此对进水需要进行预处理;
2)生物滤池一般采用粒径较小的颗粒,需要定期进行离线反洗,它的反冲洗水量、水头损失都较大,反洗时会改变其他滤池的负荷,造成冲击,后续运行问题较多;
3)生物滤池冲洗强度较难控制,生物膜生长与脱落不均,也会影响系统均匀性;
4)一般生物滤池运行时间长时,其反洗效果会逐渐变差,因而需定期高强度反洗,生物膜再恢复需要一定时间。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺。
技术方案如下:
一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,包括包括升流式缺氧段和推流式好氧段,其中:
所述升流式缺氧段包括从下到上设置的水解反硝化颗粒污泥区域、生物填料混合絮状污泥区域和生物膜区域,原水和好氧段回流的硝化液混合后由底部进入缺氧段模块通过水解酸化与反硝化协同作用提高脱氮效率;
所述推流式好氧段包括沉淀池和污泥回流系统,经过反硝化后的缺氧段出水进入推流式好氧段中进行脱氨处理,将沉淀下来的剩余污泥一部分回流至好氧段中,另一部分回流至缺氧段水解。
优选的,所述升流式缺氧段底部水解反硝化颗粒污泥区域占柱体高度的30%,中部生物填料混合絮状污泥区域占50%,顶部生物膜区域占20%,缺氧段顶部出水澄清,无悬浮物。
上述技术方案中,升流式缺氧段中,从下到上分别为水解反硝化颗粒污泥区域、生物填料混合絮状污泥区域和生物膜区域,三个区域的功能逐层递进最终实现水解酸化与反硝化协同作用;缺氧段中的填料可以创造更好的厌氧环境和适宜的污泥浓度,提高水解酸化菌群的水解能力,为反硝化提供碳源的同时提升体系抗有机负荷冲击能力和对有毒污染物的去除能力;在升流式的过程中,各区域的形成以及菌群的筛选与分布都是自然形成,为更好的实现水解反硝化作用创造适宜的环境条件。将一定比例的剩余污泥同硝化液混合回流至缺氧段中,利用缺氧段中下部的水解反硝化颗粒污泥以及填料上附着的生物膜吸附这些剩余污泥,通过水解作用提高有机负荷增加碳源,同时还能达到剩余污泥减量化的目的。
优选的,所述升流式缺氧段设置有内循环泵,由底部进水通过布水器均匀布水,通过调节内循环流量来控制上升流速在0.6-2.0m/s之间。
在升流的过程中,各区域的形成以及菌群的筛选与分布都是自然形成,为更好的实现水解反硝化作用创造适宜的环境条件。将缺氧段顶部上清液循环至底部与富含硝态氮的硝化液以及进水充分混合。内循环泵的升流式缺氧段在稀释硝态氮含量的同时有效调控上升流速,提高传质效率,更好的实现水解酸化与反硝化协同作用;升流式缺氧段模块底部水解反硝化颗粒污泥具有污泥浓度高,水解能力强的特点,可以提升体系抗有机负荷冲击能力和对有毒污染物的去除能力,同时,为反硝化提供碳源并提高反硝化速率。
优选的,所述升流式缺氧段中生物填料使用夹片式组合纤维填料,填充率在50%-70%之间,悬挂密度在25-35串/m2之间。夹片式组合纤维填料具有阻力小、布水效果好、易挂膜等特点,缺氧段中的填料可以创造更好的厌氧环境和适宜的污泥浓度,提高水解酸化菌群的水解能力,有效提升系统抗有机负荷冲击能力和解毒作用,可以提供充足的碳源彻底实现反硝化。
优选的,所述升流式缺氧段通过调节进水流量控制水力停留时间在15-18h之间,保证水解过程产生的碳源满足反硝化消耗,并且使反硝化进行彻底。
优选的,所述升流式缺氧段控制氧化还原电位ORP在-200--350mv之间,pH值在7.5-8.0之间。
优选的,所述升流式缺氧段底部反硝化颗粒污泥浓度控制在35-55g/L之间,MLVSS/MLSS比值在0.65-0.75之间;中部絮状污泥污泥浓度在15-25g/L之间,MLVSS/MLSS比值在0.65-0.75之间。
优选的,所述推流式好氧段硝化液回流比在3-4倍之间,稳定运行的情况下总氮去除率接近理论值。
本发明的技术优势:
本发明提供的工艺装置结构简单,便于加工,方便将来推广应用;将水解酸化与反硝化协同作用,使反硝化进行更彻底,脱氮效率更高;升流式缺氧段中的填料上丰富的兼性微生物和聚集的水解反硝化颗粒污泥补充了反硝化所需碳源,提高了对于其他特征污染物的去除效果;以一定比例将剩余污泥回流至缺氧段中,通过水解作用提升体系抗有机负荷冲击能力和对有毒污染物的去除能力,同时还能达到剩余污泥减容化的目的;成本低廉,安全高效,无需投加碳源而且不需要搅拌系统。
附图说明
图1是用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺示意图,其中,P2是进水泵,P3是缺氧段内循环泵,P4是污泥回流泵,P5是硝化液回流泵,V1是好氧段鼓风机。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明提供的一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺进行详细描述。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例1
一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,包括内置填料的升流式缺氧段模块以及好氧段模块。升流式缺氧段模块中从下到上分别为水解反硝化颗粒污泥区域、生物填料混合絮状污泥区域和生物膜区域,首先,原水和好氧段回流的硝化液混合后由底部进入缺氧段模块,由于碳源有限可实现部分反硝化;然后缺氧段中的填料可以创造更好的厌氧环境和适宜的污泥浓度,提高水解酸化菌群的水解能力,为反硝化提供碳源的同时提升体系抗有机负荷冲击能力和对有毒污染物的去除能力;在升流式的过程中,各区域的形成以及菌群的筛选与分布都是自然形成,为更好的实现水解反硝化作用创造适宜的环境条件。另外,将一定比例的剩余污泥同硝化液混合回流至缺氧段中,利用缺氧段中下部的水解反硝化颗粒污泥以及填料上附着的生物膜吸附这些剩余污泥,通过水解作用提高有机负荷增加碳源,同时还能达到剩余污泥减量化的目的。
本实例以天津某染料厂污水车间一级生化出水作为进水基质,污水各项指标见表1:
表1:进水指标
首先,本工艺装置进厂并安装完毕,取该厂曝气池絮状活性污泥作为缺氧段及好氧段接种污泥,以污水车间一级生化出水作为进水基质,经20d驯化后在缺氧段中形成含有反硝化和水解酸化细菌的絮状污泥并附着于缺氧段投放的组合填料上;通过调节内循环系统流量来控制上升流速在0.6-0.8m/s之间,在培养到60-80d是絮状污泥出现颗粒化,产生水解反硝化颗粒污泥,粒径0.1-5mm,外表呈黑色,内部为棕褐色,颗粒大小均匀紧密。
在此阶段通过调节进水流量控制缺氧段水力停留时间在15-18h之间;控制反硝化过程pH在7.5-8.0之间,氧化还原电位ORP在-200--350mv,溶解氧在0.5mg/L以内,保证反硝化顺利进行和絮状污泥向颗粒污泥转化,培养成功后升流式缺氧段底部反硝化颗粒污泥浓度控制在35-45g/L之间,MLVSS/MLSS比值在0.65-0.75之间;中部絮状污泥污泥浓度在15-25g/L之间,MLVSS/MLSS比值在0.65-0.75之间。
推流式好氧段底部设有微孔曝气盘,为硝化反应提供充足氧气,控制溶解氧在4-6mg/L之间;控制好氧段水力停留时间在35-40h之间,pH在7.8-8.5之间,氧化还原电位ORP在50-100mv,将污水中的氨氮彻底转化为硝态氮和亚硝态氮;控制硝化液回流比在250%-350%之间,在保证足够水力停留时间使硝化反应彻底进行的同时达到最佳脱氮效率;好氧段污泥浓度MLSS控制在3000-5000mg/L之间,定期以一定比例将沉淀池剩余污泥回流至缺氧段同化为水解反硝化颗粒污泥实现污泥减量化控制。
经过本发明工艺处理后,排放污水各项指标见表2:
表2:出水指标
从上述出水结果可见,本发明特别适用于高氨氮、具有大量难生物降解有机物的污废水,具有处理效果好、操作简单、耐冲击、产泥量少、能耗低等特点,在实现污泥减量化的同时有效降低原水NH4 +-N、TN指标实现生物法深度脱氮。
上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化,也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,包括包括升流式缺氧段和推流式好氧段,其中:
所述升流式缺氧段包括从下到上设置的水解反硝化颗粒污泥区域、生物填料混合絮状污泥区域和生物膜区域,原水和好氧段回流的硝化液混合后由底部进入缺氧段模块通过水解酸化与反硝化协同作用提高脱氮效率;
所述推流式好氧段包括沉淀池和污泥回流系统,经过反硝化后的缺氧段出水进入推流式好氧段中进行脱氨处理,将沉淀下来的剩余污泥一部分回流至好氧段中,另一部分回流至缺氧段水解。
2.根据权利要求1所述用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,所述升流式缺氧段底部水解反硝化颗粒污泥区域占柱体高度的30%,中部生物填料混合絮状污泥区域占50%,顶部生物膜区域占20%,缺氧段顶部出水澄清,无悬浮物。
3.根据权利要求1所述用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,所述升流式缺氧段设置有内循环泵,由底部进水通过布水器均匀布水,通过调节内循环流量来控制上升流速在0.6-2.0m/s之间。
4.根据权利要求2所述用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,所述升流式缺氧段中生物填料使用夹片式组合纤维填料,填充率在50%-70%之间,悬挂密度在25-35串/m2之间。
5.根据权利要求3所述用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,所述升流式缺氧段通过调节进水流量控制水力停留时间在15-24h之间。
6.根据权利要求4所述用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,所述升流式缺氧段控制氧化还原电位ORP在-200--350mv之间,pH值在7.5-8.0之间。
7.根据权利要求5所述用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺,其特征在于,所述升流式缺氧段底部反硝化颗粒污泥浓度控制在35-45g/L之间,MLVSS/MLSS比值在0.65-0.75之间;中部絮状污泥污泥浓度在15-25g/L之间,MLVSS/MLSS比值在0.65-0.75之间。
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