CN111003816A - 一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，属于工业废水生化尾水脱氮处理技术领域；本发明将含氮废水沉淀后，通入至营养平衡池中添加磷源，再将废水通入至反硝化脱氮反应器中，并将碳源添加至脱氮反应器中进行脱氮；本发明可以保证营养的平衡从而不产生非丝状菌膨胀，有效避免碳源在营养平衡池中被微量活性污泥消耗导致非丝状菌膨胀，同时达到有效生物脱氮协同COD降解的目的。
Description
技术领域
本发明属于工业废水生化尾水脱氮处理技术领域，更具体地说，涉及一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法。
背景技术
在人类活动区域，氮素循环收到了严重干扰，导致生物圈中活性氮前所未有的增加，造成了氮素的污染，对人类本身和环境构成威胁。2018年生态环境部印发的《2017中国生态环境状况公报》可以看出，全国的地下水水质的较差级和极差级的监测点比例占66.6％，其中“三氮”(NO2 --N、NH4 +-N和NO3 --N)污染情况严重。水环境中氮素含量过多会导致水体富氧化，造成大多数藻类等光合微生物数量增加，其代谢产生的产物会引起水体带色带味，腐烂后的蓝藻和绿藻类会产生影响家蓄和鱼类损伤或者死亡的毒素。水中的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮对人类和水体生物也有很严重的危害。假若长期饮用硝酸盐的浓度超过10mg·L-1，会得高铁血红蛋白症，而如果血液中存在的高铁血红蛋白浓度到达70mg·L-1时，则会有生命危险。水中会在亚硝酸盐和胺作用下产生亚硝胺，该物质是“三致”物质。含氮废水造成了水质恶化、富营养化、硝酸盐影响水生生物健康等问题，所以在水环境处理中控制和消除含氮污染物是首要考虑对象。在处理水中含氮污染物方面，国内外对于脱氮基本上有物理脱氮法、化学脱氮法和生物脱氮法，在此之中，生物脱氮被认为是最实惠和广泛的方法。
在工业生产过程中，产品工艺中经常涉及氨化(原料氨水)及硝化(原料硝酸、硝酸钠)工艺，随之产生含有氨氮及硝态氮的废水，同时产品生产过程中经常产生含氮有机物等中间体污染物质的废水。产品综合废水在企业污水站生化处理过程中伴随着氨化、硝化、反硝化等三个生物反应作用来达到生物脱氮的目的。但是，实际运行过程中，pH、DO(溶解氧)、有机物浓度、氨氮浓度、HRT(水流处理时间)、温度等一系列条件均会影响上述三种生物反应作用，从而导致生化尾水中NO3 --N占比高达90％以上，TN(总氮)无法达标排放。政府批准作为国家污染物排放标准的文件为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，其中总氮一级A排放标准为≤15mg/L。一些地方政府对长江沿线化工园区内直排企业的总氮排放标准也为≤15mg/L。因此，企业会在生化处理末端增设生物滤池来进行深度脱氮处理，而在此过程中，反硝化生物反应中要使得BOD:N＝2～5：1才能达到有效的生物脱氮效果，因此需要额外投加碳源。
营养物质氮和磷是微生物生命活动的物质基础，要保持生物反应器中的活性污泥正常工作，必须使水中的基本元素——碳、氮、磷达到一定的浓度范围，保持一定的平衡关系。在工程操作中，生物脱氮的传统工艺流程为：生化尾水(二沉池出水)→混凝沉淀→斜管沉淀→中间水池(补充碳源甲醇，均质均量)→反硝化反应器→硝化反应器，在这个工艺中，忽略了甲醇的补充，会导致生化尾水水体中碳、氮、磷失衡，这个过程中逐渐引起污泥SVI(淤泥沉降指数)值上升，水体中开始出现高含水率的粘性菌胶团，菌胶团细菌分泌的大量粘性物质最终使污泥连成均匀的一片，阻碍了污泥絮体的下沉，污泥沉降性严重恶化。污泥经过检测排除真菌引起的丝状菌膨胀。同时，甲醇在反硝化反应器体外投加，在DO值充足的情况下(斜管沉淀池至中间水池高位差形成水力冲击，中间水池进水DO值为6～7mg/L)，Methyloversatilis菌属(属于好氧反硝化菌，嗜甲醇)逐渐成为中间池体中的优势菌种菌属，占比高达30％以上，更是加剧了其他菌属营养源不足形成非丝状菌膨胀(细菌性膨胀)。中间水池污泥随着水力冲刷及提升泵进入后续反硝化/硝化生物反应器，进而造成反应器内填料因吸附粘性菌胶团进一步粘连结块，引起过水压力大，将反应器内格栅局部压力过大进而破损，造成了反应器内填料上浮，工程瘫痪。另一方面，营养不平衡的因素会贯穿整个工艺流程，不但在中间水池存在非丝状菌膨胀，在反硝化/硝化生物滤池出水堰也存在非丝状菌膨胀，硝化出水只要捎带污泥就会在后续池体形成由于非丝状菌造成的浮渣，水质浑浊，无法保证水质达到排放标准。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中脱硝过程容易出现非丝状菌膨胀的技术问题，提供了一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，通过对磷、碳源添加工艺的合理调节，保证生物脱氮协同COD降解，并且抑制膨胀性细菌生长。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，将含氮废水沉淀后，通入至营养平衡池中添加磷源，再将废水通入至反硝化脱氮反应器(如反硝化滤池)中，并将碳源添加至脱氮反应器中进行脱氮。
优选地，所述含氮废水为生化尾水(二沉池)，其中COD(含碳量)≤80mg/L，TN≤120mg/L，其中NO3-N占比90％以上。
优选地，其具体步骤为：
(1)将含氮废水通入斜管沉淀池中进行沉淀；进一步去除废水中的SS(悬浮物)；
(2)将沉淀后的含氮废水通入至营养平衡池，并向营养平衡池中添加磷源；
(3)含氮废水由营养平衡池出水通入至反硝化脱氮反应器中，并向反硝化脱氮反应器中添加碳源进行脱氮。
优选地，步骤(3)后还包括以下步骤：
(4)反硝化脱氮反应器脱氮后，废水由脱氮反应器脱氮通入至硝化脱氮反应器进行硝化脱氮；
(5)硝化脱氮反应器进行硝化脱氮后通入至通入至混凝沉淀池中进行沉淀。
优选地，步骤(3)中通过提升泵将含氮废水由营养平衡池出水通入至反硝化脱氮反应器中，提升泵管道加装静态管道混合器，碳源通过静态管道混合器由反硝化脱氮反应器底部泵入外加碳源加入至反硝化脱氮反应器中；在滤池底部通过管道混合器泵入补充碳源，主要目的为避免碳源在营养平衡池中被微量活性污泥消耗，避免在营养平衡池中由于污泥负荷F/M太高，在DO溶解氧不足的情况也发生非丝状菌膨胀。
优选地，步骤(3)中添加的碳源为甲醇，甲醇的添加速度为10-12kg/h，废水流量为40-60t/h。
优选地，步骤(3)中所添加的碳源碳元素的添加量为m(单位为mg/L)，所述
其中n为废水中C元素与N元素的质量比，2.5≤n≤4；其中硝态氮浓度的单位也为mg/L。
优选地，步骤(3)中所添加的碳源为乙酸钠或甲醇。
优选地，步骤(2)中所添加的磷源为无机磷酸盐。
优选地，步骤(3)中添加的碳源与步骤(2)中添加的磷源的比例为C:P＝(150～200)：1；在该比例范围内可以有效保障后续水质经过反硝化、硝化、混凝沉淀处理过程中水质的C:P＝(50～100)：1，确保C:P＝(50～200)：1范围内，对于在本发明工艺流程中微生物体系可以保证营养的平衡而不产生非丝状菌膨胀，从而确保各工段正常运行保障处理效果。
优选地，步骤(3)中反硝化生物滤池高径比为(1.3～1.5)：1，反硝化反应器HRT为5～8h。
优选地，步骤(4)中硝化反应器高径比为(1.2～1.4)：1，HRT为2～4h，硝化反应池底部曝气，保证DO为2～4mg/L。硝化反应器的设置可以通过反应器内复合菌种进一步达到生物脱氮的目的，同时对水质中未降解的有机物进一步降解矿化，保证出水COD达标排放。
优选地，步骤(5)中混凝沉淀池主要投加絮凝剂PAC、PAFC、PAS中的一种或多种，投加量0.2～0.5g/L；助凝剂投加PAM，投加量为2～5mg/L。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，将含氮废水沉淀后，通入至营养平衡池中添加磷源，再将废水通入至反硝化脱氮反应器中，并将碳源添加至脱氮反应器中进行脱氮；可以保证营养的平衡从而不产生非丝状菌膨胀，有效避免碳源在营养平衡池中被微量活性污泥消耗导致非丝状菌膨胀，同时达到有效生物脱氮协同COD降解的目的。
附图说明
图1为本发提供的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
本说明书供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何技术特征的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。
实施例1
本实施例的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，包括以下步骤：
1、将生化尾水(二沉池)进入斜管沉淀池，进一步去除SS(悬浮物)；其中生化尾水(二沉池)水质为：CODcr(含碳量)≤80mg/L，TN≤120mg/L，其中NO3-N占比90％以上；本实施例中CODcr(含碳量)为：69；TN为：116；NO3-N为101；TP为1mg/L。
2、斜管沉淀池出水自流至营养平衡池，投加磷元素；依据水质水量及NO3-N浓度计算碳源投加量303mg/L(取n＝3)，以碳源总量核算投加磷酸二氢钾6.6mg/L(扣除水体中磷的本体值1mg/L)。
3、营养平衡池出水泵入反硝化生物滤池；滤池底部通过管道混合器泵入补充碳源，碳源为乙酸钠、甲醇等易降解小分子有机物，本实施例中碳源为企业生产中产生的95％以上甲醇废液(甲醇废液不含氮元素)，添加量为250mg/L，添加流速为10kg/h；反硝化生物滤池高径比为1.3～1.5：1，反硝化反应器HRT为5～8h；本实施例中反硝化生物滤池高径比为1.5，反硝化反应器HRT为5h。
其中碳源与磷源的比例为C:P＝(150～200：1)，本实施例中比例为150：1。
4、反硝化滤池出水由出水堰自流至硝化滤池；硝化滤池出水自流至混凝沉淀去除总磷。
通过上述处理后，最终出水中Methyloversatilis菌属占比4.8％，水质SS 5mg/L，COD76mg/L，TN 7.2mg/L，TP 0.45mg/L，浊度13NTU。
实施例2
本实施例基本同实施例1，具体步骤为
1、将生化尾水(二沉池)进入斜管沉淀池，进一步去除SS(悬浮物)；本实施例中CODcr(含碳量)为：56mg/L；TN为：112mg/L；NO3-N为98mg/L；TP为0.5mg/L。
2、斜管沉淀池出水自流至营养平衡池，投加磷元素；依据水质水量及NO3-N浓度计算碳源投加量392mg/L(取n＝4)，以碳源总量核算投加磷酸氢二钠8mg/L(扣除水体中磷的本体值0.5mg/L)。
3、营养平衡池出水泵入反硝化生物滤池；滤池底部通过管道混合器泵入补充碳源，碳源为乙酸钠、甲醇等易降解小分子有机物，本实施例中碳源为企业生产中原料甲醇，添加量为300mg/L，添加流速为12kg/h；反硝化生物滤池高径比为(1.3～1.5)：1，反硝化反应器HRT为5～8h；本实施例中反硝化生物滤池高径比为1.3：，反硝化反应器HRT为8h。硝化反应时间6h。
其中碳源与磷源的比例为C:P＝150～200：1，本实施例中比例为200：1。
4、反硝化滤池出水由出水堰自流至硝化滤池；硝化滤池出水自流至混凝沉淀去除总磷。
通过上述处理后，最终出水中Methyloversatilis菌属占比5.4％，水质SS 7mg/L，COD72mg/L，TN 8.7mg/L，TP 0.4mg/L，浊度16NTU。
实施例3
1、将生化尾水(二沉池)进入斜管沉淀池，进一步去除SS(悬浮物)；本实施例中CODcr(含碳量)为：62mg/L；TN为：120mg/L；NO3-N为115mg/L；TP为0.4mg/L。
2、斜管沉淀池出水自流至营养平衡池，投加磷元素；依据水质水量及NO3-N浓度计算碳源投加量288mg/L(取n＝2.5)，以碳源总量核算投加磷酸二氢钠4.6mg/L(扣除水体中磷的本体值0.4mg/L)。
3、营养平衡池出水泵入反硝化生物滤池；滤池底部通过管道混合器泵入补充碳源，碳源为乙酸钠、甲醇等易降解小分子有机物，本实施例中碳源为企业生产中产生95％以上乙酸废液，添加量为320mg/L，添加流速为12kg/h；反硝化生物滤池高径比为(1.3～1.5)：1，反硝化反应器HRT为5～8h；本实施例中反硝化生物滤池高径比为1.4，反硝化反应器HRT为6h。硝化反应时间6h。
其中碳源与磷源的比例为C:P＝(150～200)：1，本实施例中比例为180：1。
4、反硝化滤池出水由出水堰自流至硝化滤池；硝化滤池出水自流至混凝沉淀去除总磷。
通过上述处理后，最终出水中Methyloversatilis菌属占比0.4％，水质SS 8mg/L，COD62mg/L，TN 8.1mg/L，TP 0.3mg/L，浊度10NTU。
对比例1
1、将生化尾水(二沉池)进入混凝及斜管沉淀池，进一步去除SS(悬浮物)；本实施例中CODcr(含碳量)为：69；TN为：116；NO3-N为101；TP为1mg/L，经过混凝沉淀池TP降至0.58mg/L。
2、斜管沉淀池出水自流至中间水池，池体上方由管道自流甲醇营养液，投加量250mg/L，添加流速为10kg/h。中间水池污水由提升泵泵入反硝化水池。后续反硝化及硝化工艺条件同
通过上述处理后，最终出水中Methyloversatilis菌属占比32％，水质SS 78mg/L，COD116mg/L，TN 12mg/L，TP 0.45mg/L，浊度430NTU。
通过上述对比例可见，相比较于实施例1，其反应器水质变浑出水COD无法达标，且在出水堰口也生长大量膨胀性细菌。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
Claims (10)
1.一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，将含氮废水沉淀后，通入至营养平衡池中添加磷源，再将废水通入至反硝化脱氮反应器中，并将碳源添加至脱氮反应器中进行脱氮。
2.根据权利要求1所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，所述含氮废水为生化尾水，其中COD(含碳量)≤80mg/L，TN≤120mg/L，其中NO3-N占比90％以上。
3.根据权利要求1所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，其具体步骤为：
(1)将含氮废水通入斜管沉淀池中进行沉淀；
(2)将沉淀后的含氮废水通入至营养平衡池，并向营养平衡池中添加磷源；
(3)含氮废水由营养平衡池出水通入至反硝化脱氮反应器中，并向反硝化脱氮反应器中添加碳源进行脱氮。
4.根据权利要求3所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，步骤(3)后还包括以下步骤：
(4)反硝化脱氮反应器脱氮后，废水由脱氮反应器脱氮通入至硝化脱氮反应器进行硝化脱氮；
(5)硝化脱氮反应器进行硝化脱氮后通入至通入至混凝沉淀池中进行沉淀。
5.根据权利要求3所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，步骤(3)中通过提升泵将含氮废水由营养平衡池出水通入至反硝化脱氮反应器中，提升泵管道加装静态管道混合器，碳源通过静态管道混合器加入至反硝化脱氮反应器中。
6.根据权利要求3所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，步骤(3)中添加的碳源为甲醇，甲醇的添加速度为10-12kg/h，废水流量为40-60t/h。
7.根据权利要求3所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，步骤(3)中所添加的碳源碳元素的添加量为m(mg/L)，所述
其中n为废水中C元素与N元素的质量比，2.5≤n≤4。
8.根据权利要求3所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，步骤(3)中所添加的碳源为乙酸钠和/或甲醇。
9.根据权利要求3所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，步骤(2)中所添加的磷源为无机磷酸盐。
10.根据权利要求3所述的一种抑制非丝状菌膨胀的生化尾水生物脱氮方法，其特征在于，步骤(3)中添加的碳源与步骤(2)中添加的磷源的比例为C:P＝(150～200)：1。
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