CN112340903A - 一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法 - Google Patents

一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，包括以下步骤：(1)将空气电离产生阳离子空气粒子并通过磁场处理后，溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述磁场处理为组合频率磁场处理；(2)将步骤(1)所得溶液A置入生化处理废水池中进行微生物处理；所述微生物处理为微生物水解处理或微生物氨氧化过程。本发明所述方法将阳离子空气粒子溶入水体，通过生物电磁波磁叠加作用强化微生物种群作用，使废水池中微生物的处理活性、抗水质波动能力及耐受性提高；同时可促进有机污染分子的断裂，提高水体氧化性；提高氨氮的氨氧化能力，辅助微生物进行净水，实现高效处理难降解废水或高氨氮废水。

Description

一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法
技术领域
本发明涉及净水领域，具体涉及一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法。
背景技术
随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。相比于化学处理法或者物理处理法这类非生物处理方法，生物法处理废水相比于前两者更高效且处理成本更低，此外由于一般使用微生物菌群，因此对环境更加友好。
目前常见针对工业废水预处理方法主要为水解酸化工艺，该方法在缺氧的条件下利用厌氧或缺氧细菌将水中难降解有机物质的分子团从大分子团断链形成后期微生物容易处理的小分子团，提高后期AO的可生化性。由于工业污水中含有大量有毒有害物质，会抑制生物活性低，使水解酸化池效率极低，无法有效完成对有机物分子的断链目标，造成后期生化效果不佳。因此传统的生物废水处理法依然难以处理现有的难降解低B/C(BOD/COD)比工业废水
而针对高氨氮废水处理时，由于生物毒性问题、溶解氧不足以及停留时间过短等问题造成氨氮无法有效去除，而高氨氮废水也是目前生化技术的较难解决的难点。
发明内容
基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，该方法不仅准备步骤简单，同时该方法可通过改造现有生物系统后运行，运行成本低，净水效率高。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种阳离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子并通过磁场处理后，溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述磁场处理为组合频率磁场处理；
(2)将步骤(1)所得溶液A置入生化处理废水池中进行微生物处理；所述微生物处理为微生物水解处理或微生物氨氧化处理。
当所述微生物处理为水解处理时，溶液A中的阳离子空气粒子可提高整体水体的氧化电位，阳离子携带的电子空穴与厌氧过程中的微生物产生的电子可以产生等离子反应，该过程释放的能量可以使废水中的有机大分子断链为小分子，该反应均为局部反应，不会对水中的生物整体影响，其反应产物更易被微生物分解；当所述微生物处理为氨氧化处理时，所述阳离子空气粒子则可提高水体中NH4 +的氧化效率，更有效去除氨氮。
本发明通过阳离子束装置对空气进行电离并进行组合频率磁场处理后从而产生带有一定动能且携带阳离子的空气粒子，同时磁场处理后会产生对应频率的电磁波，将其溶入废水并流入生化处理废水池并进行微生物处理时，不仅可显著强化微生物种群作用，使废水池中微生物的处理活性更高，抗水质水量波动能力变强，同时可协助微生物进行净水，降低其水解有机物难度，提高微生物的氨氧化效率。
优选地，步骤(1)中所述阳离子束装置在电离时的电压为10000～200000V。所述电离时的电压以及电离时产生的阳离子量根据废水的污染浓度及微生物承受力进行设定，可有效保证对微生物的促进生长和工作的提升效率。
优选地，所述阳离子束装置在磁场处理时的电磁场强度为20μt～20mt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ；所述磁场处理产生对应频率电磁波。所述电磁场强度的设定值与水体及生物曾受力有关：当电磁场强度过高，其产生的电磁波会抑制微生物的活性。当所述电磁场频率过低，所述磁场产生的次声波会对微生物造成影响甚至直接伤害；而当其频率过高时，其产生的电磁波同样不利于微生物的生命活动。根据废水污染程度及微生物具体性质在上述优选频率范围内选择合适的编程组合频率处理后的阳离子及其电磁波频率可促进微生物生长，而上述优选强度范围不会对微生物产生抑制作用，因此所述阳离子在进入生化处理废水池后，与相关生物的电磁波进行叠加，有利于促进微生物的繁殖速度和水体多样性，提高水解或氨氧化效率。更优选地，所述阳离子束装置优选使用专利ZL201821420081.0所述带电粒子加速器。
优选地，步骤(1)所述阳离子空气粒子在磁场处理后通过空气动力装置溶入废水；所述空气动力装置为鼓风机或负压射流装置。通过鼓风机或负压射流装置进行空气溶水可以使阳离子快速扩散并参与反应。
优选地，步骤(2)中所述微生物处理为微生物水解处理时，所述微生物包括乳酸菌，所述生化处理废水池中的水体的温度为5～40℃，pH为5～8.5，溶氧量为0.1～1mg/L。在所述条件范围下的乳酸菌的活性和耐受性大大增强，抗水质波动能力提高，可有效分解废水中的有机分子，从而可用于降解低B/C比废水。优选地，所述微生物除乳酸菌外还包括其他厌氧或缺氧细菌。
优选地，步骤(2)中所述微生物处理为微生物氨氧化处理时，所述微生物包括厌氧微生物和氨氧化细菌，所述生化处理废水池中的水体的温度为10～40℃，pH为7～9.5，溶氧量为0.2～2mg/L。厌氧及氨氧化细菌的作用，表现在厌氧条件下当厌氧细菌在电子受体作用下可将水环境中的氨氮氨氧化转化成有硝态氮，净化水质；在所述条件范围下的微生物菌群的生物多样性大大提高，解决厌氧下铵根被还原成氨氮造成氨氮反弹的问题，从而可用于处理高氨氮废水。
优选地，步骤(2)所述微生物处理时生化处理废水池中的水体的温度为15～38℃。在上述优选温度范围内其微生物处理无论是水解处理还是氨氧化处理均具有较优的处理效率。
本发明的有益效果在于：本发明所述离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法通过在废水中溶入空气电离并在组合频率磁场处理的阳离子空气粒子和产生对应频率的电磁波，随后在生化处理废水池中进行微生物处理时，可通过生物电磁波叠加作用有效强化微生物种群作用，使废水池中微生物的处理活性、抗水质波动能力及耐受性大大提高，同时可协助微生物进行净水，通过类等离子反应断链废水中有机大分子，降低微生物水解有机物的难度；通过提高废水中铵根离子的氧化效率，提高微生物的氨氧化效率。此外，该方法准备步骤简单，可通过改造现有生物系统后运行，处理废水成本低，可大规模高效处理难降解的低B/C比有机废水或高氨氮有机废水。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例及对比例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。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，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明所述一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法的具体实施例，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子经组合频率磁场处理后，通过鼓风机溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述阳离子束装置在电离时的电压为100000V，电离时产生的阳离子空气粒子量为60兆当量；所述阳离子束装置在磁场处理时的电磁场强度为5mt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ；所述废水为低B/C比废水，其B/C比为0.1。
(2)将步骤(1)所得溶液A置入生化处理废水池中进行微生物处理；所述微生物为乳酸菌，生化处理废水池的水体温度为25℃，pH为6.5，溶氧量为0.2mg/L，处理时间为16小时。
实施例2
本发明所述一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法的具体实施例，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子经组合频率磁场处理后，通过鼓风机溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述阳离子束装置在电离时的电压为60000V，电离时产生的阳离子空气粒子量为30兆当量；所述阳离子束装置在磁场处理时的电磁场强度为80μt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ；所述废水来源与实施例1相同。
(2)本实施例本实施例步骤(2)与实施例1中步骤(2)的差别仅在于溶液A的不同。
实施例3
本发明所述一种阳离子束叠加生物电法处理难降解及高氨氮废水的方法的具体实施例，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子经组合频率磁场处理后，通过鼓风机溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述阳离子束装置在电离时的电压为60000V，电离时产生的阳离子空气粒子量为350000当量；所述阳离子束装置在磁场处理时的电磁场强度为20mt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ；所述废水来源与实施例1相同。
(2)本实施例本实施例步骤(2)与实施例1中步骤(2)的差别仅在于溶液A的不同。
对比例1
本对比例与实施例1的差别仅在于，所述废水直接投放至步骤(2)所述生化处理废水池中进行微生物处理16h，所述废水来源与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的差别仅在于，步骤(1)所述空气电离产生的阳离子空气粒子不经过组合频率磁场处理，所述废水来源与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的差别仅在于，步骤(1)所述空气不经过电离，所述步骤(2)微生物处理时在生化处理废水池中使用阳离子束装置施加组合频率为7～200kHZ的电磁波，所述废水来源与实施例1相同。
将实施例1～3和对比例1～3所述处理前废水及处理第8h和第16h后生化处理废水池出水口处的处理后废水进行COD测试及B/C比测试，所述COD测定方法为GB/T11914-1989，所述B/C(BOD/COD)比中BOD测定方法为GB/T7488-1987，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002728336440000061
从表1可以看出，实施例1～3相比于对比例1～3在微生物净化处理前加入经组合频率磁场处理的阳离子空气粒子及产生的相应频率的电磁波可有效提高微生物的有机物水解效率，进一步促进微生物的生物活性，使最终处理后的水体的B/C比提升至0.3以上，净水效率明显提升。
实施例4
本发明所述一种离子束叠加生物法处理废水的方法的具体实施例，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子并经组合频率磁场处理后，通过鼓风机溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述阳离子束装置在电离时的电压为100000V，电离时产生的阳离子空气粒子量为60兆当量；所述阳离子束装置在磁场处理时的电磁场强度为5mt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ；所述废水为高氨氮废水，COD为10000mg/L，氨氮浓度为1700mg/L。
(2)将步骤(1)所得溶液A置入生化处理废水池中进行微生物处理。所述微生物包括芽孢杆菌和光合细菌的混合菌种，所述生化处理废水池中水体的温度为25℃，pH为7.5，溶氧量为1mg/L；所述生化处理废水池约30m3。
实施例5
本发明所述一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法的具体实施例，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子并经组合频率磁场处理后，通过鼓风机溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述阳离子束装置在电离时的电压为20000V，电离时产生的阳离子空气粒子量为10兆当量；所述阳离子束装置在磁场处理时的电磁场强度为60μt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ；所述废水来源与实施例4相同。
(2)本实施例本实施例步骤(2)与实施例4中步骤(2)的差别仅在于溶液A的不同。
实施例6
本发明所述一种阳离子束叠加生物电法处理难降解及高氨氮废水的方法的具体实施例，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子并经组合频率磁场处理后，通过鼓风机溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述阳离子束装置在电离时的电压为100000V，电离时产生的阳离子空气粒子量为60兆当量；所述阳离子束装置在磁场处理时的电磁场强度为20mt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ；所述废水来源与实施例4相同。
(2)本实施例本实施例步骤(2)与实施例4中步骤(2)的差别仅在于溶液A的不同。
对比例4
本对比例与实施例4的差别仅在于，所述废水直接投放至步骤(2)所述生化处理废水池中进行微生物处理，所述废水来源与实施例6相同。
对比例5
本对比例与实施例4的差别仅在于，步骤(1)所述空气电离产生的阳离子空气粒子不经过组合频率磁场处理，所述废水来源与实施例1相同。
对比例6
本对比例与实施例4的差别仅在于，步骤(1)所述空气不经过电离，所述步骤(2)微生物处理时在生化处理废水池中使用阳离子束装置施加组合频率为7～200kHZ的电磁波，所述废水来源与实施例1相同。
将实施例4～6和对比例4～6所述处理前废水及处理第2天和第5天后生化处理废水池出水口处的处理后废水进行氨氮浓度测试，具体测试方法为GB-T7479-1987，测试结果如2所示。
表2
Figure BDA0002728336440000081
从表2可以看出，实施例4～6相比于对比例4～6在微生物净化处理前加入经组合频率磁场处理的阳离子空气粒子的效果与水解处理相似，可有效提高微生物的氨氧化效率，进一步促进微生物的生物活性活性。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将空气电离产生阳离子空气粒子并通过磁场处理后，溶入废水中，得溶液A；所述电离和磁场处理通过阳离子束装置进行；所述磁场处理为组合频率磁场处理；
(2)将步骤(1)所得溶液A置入生化处理废水池中进行微生物处理；所述微生物处理为微生物水解处理或微生物氨氧化处理。
2.如权利要求1所述的离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤(1)中所述阳离子束装置在电离时的电压为10000～200000V。
3.如权利要求1所述的离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤(1)中所述阳离子束装置在磁场处理的电磁场强度为20μt～20mt，所述电磁场的组合频率为7～200kHZ，所述磁场处理产生对应频率电磁波。
4.如权利要求1所述的离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，阳离子空气粒子在磁场处理后通过空气动力装置溶入废水；所述空气动力装置为鼓风机或负压射流装置。
5.如权利要求1所述的离子束叠加生物电法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微生物处理为微生物水解处理时，所述微生物包括乳酸菌。
6.如权利要求5所述的离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微生物处理为微生物水解处理时，所述生化处理废水池中的水体的温度为5～40℃，pH为5～8.5，溶氧量为0～1mg/L。
7.如权利要求1所述的阳离子束叠加生物电法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微生物处理为微生物氨氧化处理时，所述微生物包括厌氧微生物和氨氧化细菌。
8.如权利要求7所述的离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微生物处理为微生物氨氧化处理时，所述生化处理废水池中的水体的温度为10～40℃，pH为7～9.5，溶氧量为0.2～2mg/L。
9.如权利要求1所述的离子束叠加生物法处理难降解及高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤(2)所述微生物处理时生化处理废水池中的水体的温度为15～38℃。
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