CN112093890B - 一种短程硝化处理污水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种短程硝化处理污水的方法。本发明提供的短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：向污水中投加短程硝化促进剂，所述短程硝化促进剂包括2‑30重量份的无机羟胺和0.1‑20重量份的无机铵盐；所述污水的pH为6.5‑6.95。本发明提供的短程硝化处理污水的方法，可显著提高亚硝酸盐积累率，将生物硝化反应控制在有亚硝酸盐积累的阶段，从而利于污水脱氮过程，提高废水的处理效果，具有良好的工程应用价值。

Description

一种短程硝化处理污水的方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种短程硝化处理污水的方法。

背景技术

传统生物脱氮的基本原理：在好氧条件下，氨氮在氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing Bacteria,AOB)以氧气为电子受体的作用下被转化为亚硝酸盐，同时消耗碱度，随后，亚硝酸盐在亚硝酸盐氧化菌(Nitrite-oxidizing Bacteria NOB)的作用下被氧化为硝酸盐，这整个过程被称为硝化作用；反硝化作用是指反硝化细菌(DenitrificationBacteria)在缺氧条件下，以有机物为电子供体，将硝态氮还原为氮气并产生碱度。短程硝化反硝化脱氮的主要原理是利用AOB和NOB的活性差异，控制硝化反应的产物停留在亚硝酸盐阶段，然后直接进行反硝化反应。短程硝化具有以下优点：可节约大约25％的耗氧量，降低曝气能耗；减少大约40％的碳源，从而降低外碳源的费用；较快的反硝化速率，反应器容积可以减少30-40％，从而节省基建投资；较低的污泥产量；可为厌氧氨氧化提供产物，有利于自养脱氮。

现有短程硝化-反硝化及短程硝化-厌氧氨氧化工艺首先需要短程硝化的实现，但是目前没有一种快速有效的短程硝化实现方法，大多数城市污水短程硝化方法仅停留在实验室应用水平。现有技术CN110078212A公开了一种实现连续流城市污水厌氧氨氧化脱氮装置的使用方法，其中公开了通过第二NOB抑制剂投加口向旁侧处理池内投加大量的铵盐或羟胺盐，且该铵盐或者羟胺盐的使用环境为中性或者碱性高温条件，这样恒定的温度控制及大量铵盐或者羟胺盐、pH调节剂的加入不仅会造成能源的浪费，同时大量铵盐或者羟胺盐的加入还会加重污水处理系统的负担，不利于生物脱氮过程。此外，额外建立污泥旁侧处理设施，无疑会增大基建费用与占地面积。

发明内容

本发明的目的在于克服现有短程硝化处理污水的方法需要额外的污泥处理设施，并且需要在中性或者碱性高温条件下加入大量的铵盐或者羟胺盐，不仅会造成能源的浪费，同时还会加重污水处理系统的负担，其操作控制要求高，不利于实际工程短程硝化进程稳定实现的缺陷，进而提供一种短程硝化处理污水的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：向污水中投加短程硝化促进剂，所述短程硝化促进剂包括2-30重量份的无机羟胺和0.1-20重量份的无机铵盐；所述污水的pH为6.5-6.95。

优选的，所述短程硝化促进剂包括2-20重量份的无机羟胺和0.1-10重量份的无机铵盐。

优选的，所述短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度2-20mg/L进行投加。

优选的，所述短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度4-15mg/L进行投加。

本发明所述促进剂可按照固体形式进行混合投加，也可将固体促进剂配制成液体，采用液体形式投加，当采用液体形式进行投加时可采用仪器自动投加。促进剂投加具体量可根据水厂工艺、进出水浓度进行调整，可采用连续投加、间歇投加两种方式，优选间歇投加。

优选的，所述短程硝化促进剂采用间歇式方式投加入污水中，所述投加频次为1-6次/天，每次短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度2-20mg/L进行投加，每次投加时间不大于20min。

优选的，所述投加频次为4-6次/天，每次短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度4-15mg/L进行投加。

优选的，当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持15天以上时，减少所述促进剂的投加频次至1-3次/天；

当污水中亚硝酸盐积累率连续7天低于60％时，增大所述促进剂的投加频次至3-6次/天；

当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持60天以上时，停止投加所述促进剂。

可选的，当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持15-20天时，减少所述促进剂的投加频次至1-3次/天；

当污水中亚硝酸盐积累率连续7天低于60％时，增大所述促进剂的投加频次至3-6次/天；

当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持60-70天时，停止投加所述促进剂。

优选的，所述无机羟胺选自盐酸羟胺、硫酸羟胺、磷酸羟胺中的一种或几种；

所述无机铵盐选自氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种。

优选的，所述污水的短程硝化处理过程是在生化池的好氧段中进行的，所述污水在好氧段中的水力停留时间为3-8小时，溶解氧浓度为1-4mg/L。

优选的，所述污水中还包含COD浓度为100-400mg/L，氨氮浓度为10-70mg/L，污泥浓度为2000-6000mg/L。本发明污泥浓度中所述污泥包括但不限于污水中的悬浮污泥，还可为填料上污泥，或者悬浮污泥和填料上污泥的混合物。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的短程硝化处理污水的方法，通过向pH为6.5-6.95的污水中投加2-30重量份的无机羟胺和0.1-20重量份的无机铵盐，该无机羟胺可以作为羟胺氧还酶的基质直接参与氨氧化细菌的代谢过程、缩短酶促反应进程，同时抑制亚硝酸盐氧化菌的活性，从而实现短程硝化，同时其还可作为细胞的激活剂可以加速细胞生长；无机铵盐可以作为氨氧化细菌生长所需要的底物物质，参与短程硝化反应，同时溶于水的铵根离子会产生游离氨，其对亚硝酸盐氧化菌的活性也会产生抑制，从而强化短程硝化的实现。本发明通过上述特定量的无机羟胺和无机铵盐在pH为6.5-6.95条件下对污水进行处理，可大大降低促进剂的使用量，显著提高亚硝酸盐积累率，将生物硝化反应控制在有亚硝酸盐积累的阶段，从而利于污水脱氮过程，加快短程硝化反应进程，提高废水的处理效果，降低污水总氮量。通过本发明所述方法可使AOB细菌的生长速率增加2-10倍，NOB细菌的生长速率可降低5-100倍，可节省大约25％曝气能耗，及40％的碳源。

本发明提供的短程硝化处理污水的方法，其促进剂配方简单，制备容易，可直接将促进剂投加至生化池，在生化池中驯化微生物，无需进行污泥旁侧处理等措施，其生成的亚硝酸盐可为厌氧氨氧化菌提供底物，实现自养脱氮，进一步提高脱氮效果。同时本发明所述方法还具有以下优点：

1)该方法操作简单，可直接将短程硝化促进剂投加到污水处理生化池系统中，其可保持AOB的活性，同时有选择性的将NOB活性抑制，从而实现短程硝化，效果明显，具有极大的应用价值。

2)该方法经济可行，可以节省投加碳源与曝气费用，短程硝化促进剂投加量少，具有经济性，并且效果显著，便于推广应用。

3)该方法稳定有效，后期减少促进药剂的投加仍可维持良好的短程硝化与脱氮效果。

(2)本发明提供的短程硝化处理污水的方法，进一步的，所述短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度2-20mg/L进行投加。本发明通过控制污水中无机羟胺的浓度为2-20mg/L可进一步提高亚硝酸盐积累率。

(3)本发明提供的短程硝化处理污水的方法，进一步的，所述短程硝化促进剂采用间歇式方式投加入污水中，所述投加频次为1-6次/天，每次短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度2-20mg/L进行投加，每次投加时间不大于20min。

本发明采用间歇式方式将短程硝化促进剂投加入污水中，并控制投加频次、投加量以及每次投加时间，有利于亚硝酸盐积累率的提高以及短程硝化进程的实现。

(4)本发明提供的短程硝化处理污水的方法，进一步的，所述污水的短程硝化处理过程是在生化池的好氧段中进行。本发明通过控制污水的短程硝化处理过程在生化池的好氧段中进行有利于加快短程硝化反应进程，提高废水的处理效果。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

本发明以下实施例和对比例中所述亚硝酸盐积累率的计算方法为：

亚硝酸盐积累率/％＝好氧段出水口处污水中亚硝酸盐的质量浓度/(污水中氨氮的初始质量浓度-好氧段出水口处污水中氨氮的质量浓度)。

实施例1

本实施例提供一种短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：

1)某污水处理设施中污水含有机污染物COD浓度为400mg/L，氨氮浓度为70mg/L，污泥浓度为4000mg/L，所述污水的pH为6.8，将该污水连续通入生化池的好氧段中，所述污水在好氧段中的水力停留时间为7小时，溶解氧浓度为3mg/L，然后采用间歇式方式向该好氧段污水中投加短程硝化促进剂(所述短程硝化促进剂中由5重量份氯化铵和10重量份的盐酸羟胺组成)，投加频次为4次/天，每次按照污水中羟胺浓度10mg/L的量投加短程硝化促进剂，每次投加时间为15min；

2)每天检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率，当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持15天时，减少所述促进剂的投加频次至2次/天；当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持61天时，停止投加短程硝化促进剂，此时检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率为95％。

实施例2

本实施例提供一种短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：

1)某污水处理设施中污水含有机污染物COD浓度为100mg/L，氨氮浓度为10mg/L，污泥浓度为2000mg/L，所述污水的pH为6.5，将该污水连续通入生化池的好氧段中，所述污水在好氧段中的水力停留时间为3小时，溶解氧浓度为1mg/L，然后采用间歇式方式向该好氧段污水中投加短程硝化促进剂(所述短程硝化促进剂中由0.1重量份硫酸铵和2重量份的磷酸羟胺组成)，投加频次为6次/天，每次按照污水中羟胺浓度2mg/L的量投加短程硝化促进剂，每次投加时间为10min；

2)每天检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率，当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持16天时，减少所述促进剂的投加频次至3次/天；当污水中亚硝酸盐积累率连续7天低于60％时，增大所述促进剂的投加频次至5次/天；当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持62天时，停止投加短程硝化促进剂，此时检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率为90％。

实施例3

本实施例提供一种短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：

1)某污水处理设施中污水含有机污染物COD浓度为300mg/L，氨氮浓度为50mg/L，污泥浓度为6000mg/L，所述污水的pH为6.95，将该污水连续通入生化池的好氧段中，所述污水在好氧段中的水力停留时间为8小时，溶解氧浓度为4mg/L，然后采用间歇式方式向该好氧段污水中投加短程硝化促进剂(所述短程硝化促进剂中由20重量份碳酸氢铵和30重量份的硫酸羟胺组成)，投加频次为4次/天，每次按照污水中羟胺浓度20mg/L的量投加短程硝化促进剂，每次投加时间为20min；

2)每天检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率，当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持16天时，减少所述促进剂的投加频次至2次/天；当污水中亚硝酸盐积累率连续7天低于60％时，增大所述促进剂的投加频次至3次/天；当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持60天时，停止投加短程硝化促进剂，此时检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率为91％。

实施例4

本实施例提供一种短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：

1)某污水处理设施中污水含有机污染物COD浓度为200mg/L，氨氮浓度为40mg/L，污泥浓度为3000mg/L，所述污水的pH为6.8，将该污水连续通入生化池的好氧段中，所述污水在好氧段中的水力停留时间为5小时，溶解氧浓度为3mg/L，然后采用间歇式方式向该好氧段污水中投加短程硝化促进剂(所述短程硝化促进剂中由10重量份氯化铵和20重量份的盐酸羟胺组成)，投加频次为5次/天，每次按照污水中羟胺浓度4mg/L的量投加短程硝化促进剂，每次投加时间为20min；

2)每天检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率，当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持15天时，减少所述促进剂的投加频次至3次/天；当污水中亚硝酸盐积累率连续7天低于60％时，增大所述促进剂的投加频次至4次/天；当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持60天时，停止投加短程硝化促进剂，此时检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率为90％。

实施例5

本实施例提供一种短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：

1)某污水处理设施中污水含有机污染物COD浓度为200mg/L，氨氮浓度为40mg/L，污泥浓度为3000mg/L，所述污水的pH为6.9，将该污水连续通入生化池的好氧段中，所述污水在好氧段中的水力停留时间为6小时，溶解氧浓度为3mg/L，然后采用间歇式方式向该好氧段污水中投加短程硝化促进剂(所述短程硝化促进剂中由8重量份氯化铵和17重量份的盐酸羟胺组成)，投加频次为5次/天，每次按照污水中羟胺浓度15mg/L的量投加短程硝化促进剂，每次投加时间为20min；

2)每天检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率，当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持15天时，减少所述促进剂的投加频次至3次/天；当污水中亚硝酸盐积累率大于90％且稳定维持60天时，停止投加短程硝化促进剂，此时检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率为90％。

对比例1

本对比例提供一种短程硝化处理污水的方法，包括如下步骤：某污水处理设施中污水含有机污染物COD浓度为400mg/L，氨氮浓度为70mg/L，污泥浓度为4000mg/L，所述污水的pH为6.8，将该污水连续通入生化池的好氧段中，所述污水在好氧段中的水力停留时间为7小时，溶解氧浓度为3mg/L，每天检测好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率，监测61天后好氧段出水口处污水的亚硝酸盐积累率为2％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种短程硝化处理污水的方法，其特征在于，包括如下步骤：向污水中投加短程硝化促进剂，所述短程硝化促进剂包括2-30重量份的无机羟胺和0.1-20重量份的无机铵盐；所述污水的pH为6.50-6.95；

所述短程硝化促进剂采用间歇式方式投加入污水中，所述投加频次为1-6次/天，每次短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度2-20mg/L进行投加，每次投加时间不大于20min；

所述污水的短程硝化处理过程是在生化池的好氧段中进行的，所述污水在好氧段中的水力停留时间为3-8小时，溶解氧浓度为1-4mg/L；

所述污水中还包含COD浓度为100-400mg/L，氨氮浓度为10-70mg/L，污泥浓度为2000-6000mg/L。

2.根据权利要求1所述的短程硝化处理污水的方法，其特征在于，所述短程硝化促进剂包括2-20重量份的无机羟胺和0.1-10重量份的无机铵盐。

3.根据权利要求1所述的短程硝化处理污水的方法，其特征在于，所述短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度4-15mg/L进行投加。

4.根据权利要求1所述的短程硝化处理污水的方法，其特征在于，所述投加频次为4-6次/天，每次短程硝化促进剂的投加量按照污水中无机羟胺浓度4-15mg/L进行投加。

5.根据权利要求1-4任一项所述的短程硝化处理污水的方法，其特征在于，当污水中亚硝酸盐积累率大于90%且稳定维持15天以上时，减少所述促进剂的投加频次至1-3次/天；

当污水中亚硝酸盐积累率连续7天低于60%时，增大所述促进剂的投加频次至3-6次/天；

当污水中亚硝酸盐积累率大于90%且稳定维持60天以上时，停止投加所述促进剂。

6.根据权利要求1-4任一项所述的短程硝化处理污水的方法，其特征在于，所述无机羟胺选自盐酸羟胺、硫酸羟胺、磷酸羟胺中的一种或几种；

所述无机铵盐选自氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种。