CN114149150A

CN114149150A - 一种稳定处理超滤、反渗透浓水中硝酸盐的工艺及其应用方法

Info

Publication number: CN114149150A
Application number: CN202111532774.5A
Authority: CN
Inventors: 阎登科; 田敏慧; 邓军磊; 郝兵兵; 张金涛; 李海松
Original assignee: Zhihe Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Zhihe Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-03-08

Abstract

本发明涉及一种稳定处理超滤、反渗透浓水中硝酸盐的工艺及其应用方法。本发明的特点是将反应器设置在一级超滤、反渗透系统之后，并配有碳源精准投加装置，在盐度不影响反硝化细菌的前提下，尽可能对硝酸根进行富集，提高脱硝效率。污水进入反应器后，在异养微生物的作用下，发生异养反硝化作用。同时，利用颗粒污泥提高污泥量，提高反应器的容积负荷，减少反应器的占地面积。本发明为反渗透浓水脱氮提供了一种高效稳定的处理方法。

Description

一种稳定处理超滤、反渗透浓水中硝酸盐的工艺及其应用方法

技术领域

本发明属于水处理应用领域，具体涉及一种水处理工艺及其应用方法，主要目的是通过改进常规水处理工艺，利用厌氧颗粒污泥进行反硝化，同时提高反硝化颗粒污泥在高盐废水中的稳定性，适用于处理各种超滤、反渗透浓水。

背景技术

超滤和反渗透都是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，成为近年来国内水处理行业应用最成功、发展最快、普及最广的一种技术。随着膜技术的成熟及膜产品的不断完善，超滤及反渗透技术不仅在纯水制备领域进行了广泛应用，在海水淡化、污水处理及利用、工业废水处理等方面得到广泛的应用，被食品、制药、化工、电力等各行业广泛接受。

但是，超滤、反渗透会产生约1/4-1/3的浓缩水（浓水），浓水中含有一定量的硝酸盐（通常为40 mg/L以上），无法达到污水直排要求。若回收结晶，则会对氯盐、硫酸盐的纯度有影响。因此，去除浓水中的硝酸盐非常重要。

生物反硝化的反应原理是硝酸盐或亚硝酸盐在缺氧或厌氧环境下被微生物还原转化为氮氧化物或氮气。普通脱氮工艺污泥浓度低，填料易堵塞；且需要使用高负荷、占地面积小的反应器。而污泥颗粒化技术的出现，很好的解决了这一问题。但是，由于超滤、反渗透工艺的特殊要求，无法通过添加药剂等方法促进污泥颗粒化。同时，浓水的高盐分可能会对已经形成的颗粒产生毒性，导致颗粒解体。

目前高盐水脱氮采用物化法处理，投资大，运行费用高，且难以达到预期的净化效果。采用生物法进行处理，高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用；且常用的高盐废水脱氮方法是筛选耐盐反硝化细菌，通过A/O法脱氮，需要高盐分的反渗透浓水导回前端，重新参与全部水处理过程，流程长，占地面积大。专利CN202010284254.6公开了一种含盐废水的处理方法，在浓水中还含有大量硝酸盐的情况下，从浓盐水中分离出部分氯化钠晶体和硫酸钠晶体，无法保证晶体纯度；同时，剩余母液依然具有大量氯离子和硫酸根离子，且盐分需要重新稀释。而反硝化后的母液依然需要重新回流到生化系统进行处理，流程复杂。以上处理方法都因为流程长导致处理成本提高。

本发明的目的是提供一种对超滤、反渗透浓水进行生物脱氮的工艺，通过将反硝化工艺段独立在一级反渗透之后，通过控制超滤、反渗透浓水盐度，缓解高盐度废水对反硝化的影响；取消了稀释水，使含盐废水不需重新进入原生化系统，处理流程短。同时，利用厌氧颗粒污泥进行反硝化，提高反应器污泥浓度，颗粒污泥可以抵抗盐度对污泥的冲击，减少反应器占地面积，整体流程经济、可靠。

发明内容

针对常规超滤、反渗透工艺出现的高盐废水脱氮问题，结合上述背景技术，本发明提供了一种控制高盐废水含盐量的方法，同时提高反硝化污泥的盐分耐受性，降低浓水中硝酸盐含量。主要内容为：一种稳定处理超滤反渗透浓水中硝酸盐的工艺及其应用方法。

本发明的技术原理是：将反应器设置在一级超滤、反渗透系统之后，并配有碳源精准投加装置，在盐度不影响反硝化细菌的前提下，尽可能对硝酸根进行富集，提高脱硝效率。污水进入反应器后，在异养微生物的作用下，发生异养反硝化作用。同时，利用颗粒污泥提高污泥量，提高反应器的容积负荷，减少反应器的占地面积。反应器出水利用砂滤池去除反应器出水的悬浮物，经过脱氮的浓水经过多级反渗透系统继续提高浓水含盐量，最后利用蒸发结晶回收浓水中盐分。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

废水经过超滤、反渗透产生的浓水，其总含盐量控制在8000-15000mg/L，TN>30mg/L，进入反应器中，反应器采用上进下出模式，配有精准药剂投加系统。

反应器中接种厌氧颗粒污泥，污泥浓度为15000-40000mg/L，维持反应器正常运行。

反渗透浓水进入反应器后，水力停留时间控制在1-36 h，等反应器出水TN稳定在1-5 mg/L 5-10天后，提高超滤、反渗透浓水的总含盐量，每次提高5-30%的总含盐量，进水最高总含盐量为20000-40000 mg/L，出水TN为1-10 mg/L。

反应器利用碳源精准投加系统投加碳源，碳源是甲醇、乙醇、乙酸钠、葡萄糖、糖蜜和腐殖酸发酵液的一种或几种，并保证反应器出水COD不超过进水COD。

反应器出水进入砂滤池去除悬浮物，保证进入二级反渗透系统的悬浮物不超过5mg/L。

从砂滤池出来的浓水继续进入后续反渗透系统，直到浓水的总含盐量提高到150000-200000 mg/L，进入蒸发结晶系统回收盐分。

所述反应器的应用实例包括专利CN201710818065.0中公开的厌氧反应器。

本发明的进一步改进是：针对高盐度废水对反硝化微生物的抑制性，将反应器放置在前端反渗透系统之后，减少进入反应器反渗透浓水的盐度，取消稀释水，并最大限度的降低TN和总含盐量比，使更高盐分的反渗透浓水不再面临脱氮的需求，减少高盐废水对反应器的冲击，同时保证颗粒污泥不因受到较高毒性而解体。

本发明的特点是：

1）开发了一种稳定处理超滤反渗透浓水中硝酸盐的工艺，通过控制反渗透浓水的总含盐量，最大限度的在盐度不对微生物产生影响的前提下富集浓水中硝酸盐，提高了脱氮效率。

2）由于浓盐水盐度得到了控制，所以取消了稀释水，减少了运行成本。

3）利用碳源精准投加系统，使用一种或多种碳源，丰富反硝化微生物菌群，提高微生物对浓水的适应性。

4）高浓度颗粒污泥，提高了微生物对浓水的抗性，保留了污泥浓度，并且提高了反应器容积负荷，减少了反应器的占地面积。

5）反应器出水TN与总含盐量之比小于万分之一，继续进行反渗透，产生的浓水不会影响蒸发回收盐分的品控。

6）反渗透浓盐水不再进入前端生化池，减少浓盐水处理流程，减少水处理流程。

附图说明

图1为一种稳定处理超滤反渗透浓水中硝酸盐的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实例对本发明作进一步说明：

图1一种稳定处理超滤反渗透浓水中硝酸盐的工艺流程示意图

生化系统出水进入反渗透系统，其中一部分再生水回用，其余含有硝酸盐的浓水进入脱氮反应器，脱除浓水中硝酸盐后，进入砂滤池去除可能含有的悬浮物，之后浓水进入其余反渗透系统进行进一步浓缩处理，最终浓水进入多级结晶系统进行蒸发结晶，回收水中盐分。

实施例1

某化肥厂生化出水，原来处理流程为电活性絮凝+电气浮氧化+斜管沉淀+超滤+多级反渗透+蒸发结晶的工艺，因为浓水中存在大量硝酸盐，导致结晶盐回收不纯，同时浓盐水需要重新回到生化段进行处理，现在对处理流程进行改进，具体步骤如下：

（1）某化肥厂生化出水经过一级反渗透后，总含盐量为9000-11000 mg/L，TN为35mg/L，进入反硝化反应器后，水力停留时间（HRT）为1h，出水TN<1.5 mg/L，碳源为甲醇和乙酸钠复合碳源，出水COD（26±3 mg/L）等于进水COD（26±3 mg/L）。

（2）当反硝化反应器稳定运行一周后，提高一级反渗透的产水量，将浓水总含盐量提高到10000 mg/L，TN为40 mg/L左右，HRT提高到1.5h，出水TN<1.5 mg/L，出水COD（31±3mg/L）等于进水COD（31±3 mg/L）。

（3）继续提高浓水总含盐量，每次提高10%，直到总含盐量<25000 mg/L，TN为100mg/L左右，水力停留时间升高到3h，出水TN<1.5 mg/L，出水COD（50±3 mg/L）小于进水COD（80±3 mg/L）。同时，减少反应器HRT到2h，出水TN<1.5 mg/L，反应器负荷为1.2 kgN/（m³·d）,TN:总含盐量=1：16667。反应器连续运行3月，未发生颗粒污泥解体现象。

（4）继续对反硝化反应器出水进行浓缩，结晶后硫酸盐中硝酸盐含量低于0.01%，氯盐中硝酸盐含量低于0.01%。

实施例2

使用该工艺处理焦化厂生化出水，原处理流程为高密池+过滤器+多级反渗透+蒸发结晶，原含硝酸盐浓盐水使用臭氧接触+A/O生化池+MBR工艺进行处理，长期运行过程中导致反应池中盐分较高，同时需要大量清水稀释浓盐水，现在将流程改进，具体步骤如下：

（1）先将脱氮反应器设置到一级反渗透之后，生化出水经过一级反渗透后，总含盐量<12000mg/L，TN为45mg/L，进入反硝化反应器后，水力停留时间（HRT）为2h，出水TN<1.5mg/L，碳源为甲醇、乙酸钠（比例为3:1），出水COD（42±5mg/L）等于进水COD（41±5mg/L）。

（2）当反硝化反应器稳定运行一周后，提高一级反渗透的产水量，将浓水总含盐量提高到13000 mg/L，TN为50mg/L左右，HRT提高到3h，出水TN<1.5 mg/L，出水COD（53±4mg/L）等于进水COD（53±4mg/L）。

（3）继续提高浓水总含盐量，每次提高10%，直到脱氮反应器接入第二级反渗透之后，此时总含盐量<40000 mg/L，TN为150 mg/L左右，水力停留时间升高到5h，出水TN<1.5mg/L，出水COD（60±3 mg/L）小于进水COD（160±3 mg/L）。同时，减少反应器HRT到3h，出水TN<1.5 mg/L，反应器负荷为1.2 kgN/（m³·d）,TN:总含盐量=1:26667。反应器连续运行一年，虽然在第6月出现轻微污泥解体现象，但及时降低含盐量后，污泥重新颗粒化，之后提高含盐量到原来水平，未发生污泥解体。

（4）继续对反硝化反应器出水进行浓缩，结晶后硫酸盐中硝酸盐含量低于0.02%，氯盐中硝酸盐含量低于0.01%。

实施例1、2都利用本发明有效去除了反渗透浓水中的硝酸盐，并且利用厌氧颗粒污泥提高了反硝化污泥浓度，提高了反应器脱氮负荷，具有较高的实用价值。

Claims

1.一种稳定处理超滤、反渗透浓水中硝酸盐的工艺，其特征在于：

将反应器设置在一级超滤、反渗透系统之后，所述反应器采用上进下出模式，其中接种厌氧颗粒污泥，并利用碳源精准投加系统投加碳源；该工艺包括如下步骤：

1) 控制所述反应器的进水总含盐量为8000-15000 mg/L，TN>30 mg/L，HRT为1-36 h；

2) 待所述反应器的出水硝酸盐稳定5-10天后，提高进水的总含盐量；

3) 去除反应器出水中悬浮物；

4) 将去除悬浮物后的出水进一步浓缩，然后通过蒸发结晶回收盐分。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的碳源是甲醇、乙醇、乙酸钠、葡萄糖和糖蜜中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述厌氧颗粒污泥的浓度为15000-40000mg/L。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤2)的具体工艺为：

所述反应器的出水硝酸盐稳定在1-5 mg/L5-10天后，提高进水的总含盐量，每次提高5-30%；将所述进水的总含盐量提高至20000-40000 mg/L，出水TN为1-10 mg/L。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤3)的具体工艺为：

所述反应器的出水进入砂滤池去除悬浮物，砂滤池出水悬浮物不超过5mg/L。

6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤4)的具体工艺为：

去除悬浮物后的出水继续进入后续反渗透系统，直到总含盐量提高到150000-200000mg/L，然后进入蒸发结晶系统回收盐分。