CN114804533A - 废水氨氮高效脱除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的废水氨氮高效脱除方法，采用“氨吹脱+加氯氧化+生物吸收+生物脱氮”过程，先采用氨吹脱将废水中的氨氮吹脱出来，将废水中氨氮浓度降低至排放标准以下后达标排放，出水不达标则经过加氯池投加次氯酸钠将残留氨氮继续氧化反应去除，随后进清水池经硫酸回调pH，确保所有指标达标排放；吹脱废气采用生物吸收，外排吸收液进行生物脱氮，处理后的尾水用于补充吸收液；上述过程将废气处理与废水处理有机结合起来，有效避免高盐、高硬度废水对生化的影响，从而实现废水中氨氮的有效去除。

Description

废水氨氮高效脱除方法
技术领域
本发明涉及废水氨氮处理技术领域，具体为废水氨氮高效脱除方法。
背景技术
为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐、重金属以及高浓度氨氮，其中很多是第一类污染。
污水处理工艺是污水处理的关键，处理工艺选择是否得当，直接关系到处理系统出水水质、运转是否稳定、运转成本的高低和管理的难易。因此，必须结合实际情况慎重地选择适当的工艺，以达到最佳效果。
对于处理对象为脱硫和湿电废水物化处理后的尾水，废水的水质复杂、可生化性差，且前端物化处理引入大量钙离子和盐分，同时对氨氮、总氮几乎无去除，导致废水氨氮含量高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供废水氨氮高效脱除方法，将废气处理与废水处理有机结合起来，有效避免高盐、高硬度废水对生化的影响，以解决脱硫废水及湿电废水中氨氮超标的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
废水氨氮高效脱除方法，包括以下步骤：
S1、废水进入吹脱池，吹脱池内加入氢氧化钠，吹脱池内设置pH在线仪表，控制吹脱池内pH在11-12，进水水温控制在50℃，吹脱池内24h不间断曝气，将游离状态的氨吹出,吹脱池内设置隔墙，形成多级吹脱，吹脱废气排至生物吸收池，吹脱废水流入加氯池；
S2、加氯池内投加次氯酸钠，将吹脱池内未完全出脱的氨或氮利用次氯酸钠的氧化性氧化成氯胺或氮气，至废水氨氮达标排放；
S3、生物吸收池底部设置布气管，中间设置含有微生物的填料层，顶部设置喷淋系统；引风机将吹脱废气引入送至生物吸收池内，来自循环池的吸收液进入喷淋系统，喷淋系统向下喷淋吸收液，吹脱废气由下而上与吸收液以及填料层内微生物进行接触，实现氨的吸收、吸附、降解；
S4、生物吸收池排放的吸收废液和废气进入中间池，中间池内添加葡萄糖、碳酸钠、硫酸，通过曝气混合均匀，进行生物预氧化，尾气达标排放，吸收废液再经水泵提升进入曝气生物流化池；
S5、吸收废液中的氨氧化成硝态氨后再经曝气生物流化池进行反硝化作用去除废水中的氨氮和总氮，出水回流至循环池。
优选的，在S1中氢氧化钠通过氢氧化钠加药系统添加，该氢氧化钠加药系统的流量为100L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.1kw。
优选的，在S2中达标排放的废水进入清水池，清水池内投加硫酸回调pH值，废水达标进入污水管网。
优选的，循环池和生物吸收池之间设置冷却器。
优选的，葡萄糖、碳酸钠、硫酸均通过加药装置投加，加药装置包括葡萄糖加药系统、碳酸钠加药系统和硫酸加药系统。
优选的，硫酸加药系统的流量为100L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.1kw；葡萄糖加药系统和碳酸钠加药系统的流量均为300L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.5kw。
优选的，次氯酸钠通过次氯酸钠加药系统投加，该系统的流量为100L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.1kw。
优选的，曝气生物流化池包括一级曝气生物流化池和二级曝气生物流化池，一级曝气生物流化池和二级曝气生物流化池内均设置有生物填料，一级曝气生物流化池内的生物填料内的微生物利用风机曝气提供的氧气进行硝化反应，将吸收废液中的氨氧化成硝态氮，再经二级曝气生物流化池进行反硝化生成氮气，二级曝气生物流化池出水回流至循环池。
优选的，曝气生物流化池中的生物填料内生物量为10-20g/L；曝气形式为穿孔曝气，所述穿孔的孔径为Φ3.5。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过氨吹脱、加氯氧化、生物吸收以及生物脱氮处理，采用氨吹脱将废水中的氨氮吹脱出来，将废水中氨氮浓度降低至排放标准以下后达标排放，若出水不达标，则经过加氯池投加次氯酸钠将残留氨氮继续氧化反应去除，随后进清水池经盐酸回调PH，确保所有指标达标排放。吹脱出来的废气采用生物吸收，循环吸收液为高氨氮废水，连续补充和外排，外排吸收液进入生物脱氮处理系统，处理后的尾水用于补充吸收液。
本工艺路线成熟可靠，将废气处理与废水处理有机结合起来，可以有效避免高盐、高硬度废水对生化的影响，从而实现废水中氨氮的有效去除。
附图说明
图1为本发明的废水氨氮高效脱除方法的系统工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
废水氨氮高效脱除方法，包括以下步骤：
S1、三联箱出水首先进入吹脱池，同时加入氢氧化钠，池内设置pH在线仪表，控制池内pH在11-12，进水水温控制在50℃左右。池内24小时不间断曝气，将游离状态的氨吹出,为提高吹脱效率，吹脱池设置隔墙，形成多级吹脱。吹脱废气由排气口排至生物吸收池，出水流入加氯池。
S2、加氯池内投加次氯酸钠，将吹脱池内未完全出脱的氨或氮利用次氯酸钠的氧化性氧化成氯胺或氮气，实现氨氮总氮的脱除，至废水氨氮达标排放；达标排放的废水进入清水池，清水池内投加硫酸回调pH值，废水达标后经水泵提升进入污水管网。
S3、生物吸收池底部设置布气管，中间设置含有微生物的填料层，顶部设置喷淋系统；引风机将吹脱废气引入送至生物吸收池内，来自循环池的吸收液进入喷淋系统，喷淋系统向下喷淋吸收液，废气由下而上与吸收液以及填料层内微生物进行接触，喷淋吸收液吸收废气中的氨，生物吸收池内设置填料和挡板，以增大气液接触面积，实现氨的吸收、吸附、降解，尾气达标排放；喷淋吸收液在循环使用过程中会不断升温，影响吸收效果，因此在循环池和生物吸收池之间设置冷却器进行降温。
S4、生物吸收池排放的吸收废液和废气进入中间池，中间池内添加葡萄糖、碳酸钠、硫酸，通过曝气混合均匀，进行生物预氧化，尾气达标排放，吸收废液再经水泵提升进入曝气生物流化池。
S5、吸收废液中的氨氧化成硝态氨后再经曝气生物流化池进行反硝化作用去除废水中的氨氮和总氮。
上述曝气生物流化池包括一级曝气生物流化池和二级曝气生物流化池，一级曝气生物流化池和二级曝气生物流化池内均设置有生物填料，一级曝气生物流化池内的生物填料内的微生物利用风机曝气提供的氧气进行硝化反应，将吸收废液中的氨氧化成硝态氮，再经二级曝气生物流化池进行反硝化生成氮气，实现氨氮、总氮的有效去除，二级曝气生物流化池出水回流至循环池，继续循环使用。
随着运行时间的推移，循环池内吸收液含盐量将会逐渐积累，过高的含盐量会影响生化效率，定时将循环池内吸收液排放至吹脱池，最终随着脱硫废水排出系统，不足的吸收液采用自来水补充。
在上述废水氨氮高效脱除方法中，氨吹脱作为污水处理系统的第一个处理单元，其效率对于保证脱硫和湿电废水的达标排放起到决定性作用。针对废水水质硬度大、含盐量高的特性，不适宜采用吹脱塔，更不适宜汽提，故采用传统脱氨池工艺，延长吹脱时间。
氨氮在废水中主要以铵离子和游离氨状态存在，其平衡关系如下所示：NH3+H2O—NH4 ++OH-，这个平衡关系受pH值的影响，当pH值高时，平衡向左移动，游离氨的比例增大，常温时，当pH值为7时氨氮大多数以铵离子状态存在，而pH为11时，游离氨大致占98％。不同pH、温度下氨氮的离解率详见表1。
表1：不同pH、温度下氨氮的离解率(％)：
pH 20℃ 30℃ 35℃
9.0 25 50 58
9.5 60 80 83
10.0 80 90 93
11.0 98 98 98
当水的pH值升高，呈游离状态的氨易于逸出，若加以搅拌、曝气等物理作用更可促使氨从水中溢出。
因废水水质硬度高、易结垢堵塞的特点，采用吹脱池，穿孔曝气形式，避免结垢堵塞。
吹脱池内设置隔墙形成多级串联，调节pH值后的水进入吹脱池，沿隔墙导流依次经过各级吹脱池，与由风机从池底向上吹送的空气充分接触，完成传质过程，使氨由液相转为气相，随气体排出，完成吹脱过程。
在上述废水氨氮高效脱除方法中，吸收前先通过汽水换热器降温，降低温度后进入生物吸收池进行处理。生物吸收池采用两级吸收，第一级冷凝吸收氨水及冷却氨溶于水的反应热，以降低池内温度，提高氨气在水中的溶解度，也相应提高了氨水浓度；第二级采用自来水喷淋吸收逃逸氨和未被吸收的氨气，保证了氨的达标排放。
采用生物吸收进行高效吸收，随后吹脱废气达标排放，吸收废液进入后续处理单元处理后回用，整个过程不产生二次污染。
前端吹脱过程中所产生的含氨废气经塔顶冷凝器冷凝后集中送至生物吸收池处理，废气通过底部布气管均匀分布在池底，随后上升经过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层，利用顶部喷淋吸收液和微生物细胞对氨等污染物进行高效的吸收、吸附和降解，氨极易溶于水，加之微生物的细胞个体小、表面积大、吸附性强、代谢类型多样的特点，可将氨充分吸收吸附后形成铵盐、硝酸盐无机物；同时废气中夹带的其他有机污染物也可被充分吸收降解。
生物吸收过程主要以三个步骤进行：(1)水溶吸收渗透；(2)生物吸收吸附；(3)生物氧化降解。
第一步：生物吸收池顶均匀分布有喷淋系统，填料层表面覆盖有水层，废气中的氨等污染物与喷淋吸收液和填料层接触后充分溶解，并从气相转化为水相，利于填料层中的微生物作进一步的吸收和分解。另外，填料层的多孔性使其具有超大的比表面积，使气、水两相有更大的接触面积，有效增大了气相化学物质在水相中的传送扩散速率。水溶吸收渗透过程是物理作用过程，高速的传送扩散意味着滤料可迅速将废气中氨等污染物的浓度降至极低的水平。
第二步：水溶液中的氨等污染物被微生物吸附、吸收，使氨等污染物从水中转移至微生物体内。
第三步：通过生物氧化来降解污染物的过程，填料层中的微生物将以氨等污染物为食，把污染物转化为自身的营养物质，使碳、氢、氧、氮、硫等元素从化合物的形式转化为游离态，进入微生物的自身循环过程，从而达到降解的目的。
与此同时，微生物又可实现自身的繁殖过程。当作为食物的污染化合物与微生物的营养需要达到平衡，而水分、温度、酸碱程度等条件均符合微生物所需时，微生物代谢繁殖将会达到稳定的平衡，而最终的产物是无污染的二氧化碳、氮气、水和盐，从而使污染物得以去除。
在上述废水氨氮高效脱除方法中，曝气生物流化池中流化介质采用NC-5ppi型专用生物填料，采用微生物与载体的自固定化技术将成活后的微生物固定在生物填料上。固定微生物后载体的平均密度约为1.0g/cm3，与水的密度十分接近，不需反冲洗。与常规的生物技术相比，可获得高得多的生物量，因此废水基质的降解速度快，停留时间短。
上述废水氨氮高效脱除方法中曝气生物流化池具有以下技术特点：
(a)生物量大，采用NC-5ppi型生物填料，这种生物填料具有比表面积大、挂膜容易、生物膜更新快的优点。生物量可达到10-20g/L以上，比普通活性污泥法高出5倍以上；生物膜更新比较快，因而微生物具有较高活性，大大提高了污水处理效果。
(b)传质效率高，填料在曝气生物流化池中一直处于流化状态，由于空气搅动使整个反应池内污水和填料充分接触，生物膜和水流之间产生较大的相对流速，加快了微生物表面的介质更新，增强了传质效果，加快了生物代谢。
(c)充氧效率高，生物填料在水中一直呈流化状态，与气泡进行接触并不断切割，因而其充氧效率高，动力效率在3kg/(kw·h)以上，相比其他工艺提高30％，充氧效率的提高有利于加快有机物的氧化速度，降低运行能耗。
(d)具有较高的污染物处理负荷，在污水处理工艺中，其BOD5负荷达到5-6kg/(m3填料·d)；进行污水深度处理，BOD负荷可以达到1-3kg/(m3填料·d)。
(e)生物降解效果好，由于生物填料表面充氧效果好，难以截留的自养型菌种易富集繁殖，对常规异养型菌种难降解的部分有机物具有较高的去除率。
(f)出水水质稳定，特别适用于废水的深度处理工艺过程。
(g)在应用方面，同接触氧化工艺相比，省却了填料框架，填料投加方便，相比于现有技术应用的曝气生物滤池，不用进行反冲洗，自动控制简单，操作管理方便，降低了投资费用和运行费用，且运行连续稳定。
经上述废水氨氮高效脱除方法废水处理后水质达到如下指标：
序后 水质指标要求 单位 最高允许浓度
1 PH值 6.0～9.0
2 CODcr mg/L ≤350
3 BOD5 mg/L ≤180
4 悬浮物(SS) mg/L ≤290
5 氨氮(NH3-N) mg/L ≤23
6 总磷(TP) mg/L ≤3.5
7 总氮(TN) mg/L ≤34
8 动植物油 mg/L ≤9
9 石油类 mg/L ≤9

Claims (9)

1.废水氨氮高效脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、废水进入吹脱池，吹脱池内加入氢氧化钠，吹脱池内设置pH在线仪表，控制吹脱池内pH在11-12，进水水温控制在50℃，吹脱池内24h不间断曝气，将游离状态的氨吹出,吹脱池内设置隔墙，形成多级吹脱，吹脱废气排至生物吸收池，吹脱废水流入加氯池；
S2、加氯池内投加次氯酸钠，将吹脱池内未完全出脱的氨或氮利用次氯酸钠的氧化性氧化成氯胺或氮气，至废水氨氮达标排放；
S3、生物吸收池底部设置布气管，中间设置含有微生物的填料层，顶部设置喷淋系统；引风机将吹脱废气引入送至生物吸收池内，来自循环池的吸收液进入喷淋系统，喷淋系统向下喷淋吸收液，吹脱废气由下而上与吸收液以及填料层内微生物进行接触，实现氨的吸收、吸附、降解；
S4、生物吸收池排放的吸收废液和废气进入中间池，中间池内添加葡萄糖、碳酸钠、硫酸，通过曝气混合均匀，进行生物预氧化，尾气达标排放，吸收废液再经水泵提升进入曝气生物流化池；
S5、吸收废液中的氨氧化成硝态氨后再经曝气生物流化池进行反硝化作用去除废水中的氨氮和总氮，出水回流至循环池。
2.根据权利要求1所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：在S1中氢氧化钠通过氢氧化钠加药系统添加，该氢氧化钠加药系统的流量为100L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.1kw。
3.根据权利要求1所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：在S2中达标排放的废水进入清水池，清水池内投加硫酸回调pH值，废水达标进入污水管网。
4.根据权利要求1所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：循环池和生物吸收池之间设置冷却器。
5.根据权利要求1或3所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：所述葡萄糖、碳酸钠、硫酸均通过加药装置投加，所述加药装置包括葡萄糖加药系统、碳酸钠加药系统和硫酸加药系统。
6.根据权利要求5所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：所述硫酸加药系统的流量为100L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.1kw；所述葡萄糖加药系统和碳酸钠加药系统的流量均为300L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.5kw。
7.根据权利要求1所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：所述次氯酸钠通过次氯酸钠加药系统投加，该氯酸钠加药系统的流量为100L/h、扬程为30m，搅拌功率为1.1kw。
8.根据权利要求1所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：曝气生物流化池包括一级曝气生物流化池和二级曝气生物流化池，一级曝气生物流化池和二级曝气生物流化池内均设置有生物填料，一级曝气生物流化池内的生物填料内的微生物利用风机曝气提供的氧气进行硝化反应，将吸收废液中的氨氧化成硝态氮，再经二级曝气生物流化池进行反硝化生成氮气，二级曝气生物流化池出水回流至循环池。
9.根据权利要求8所述的废水氨氮高效脱除方法，其特征在于：曝气生物流化池中的生物填料内生物量为10-20g/L；曝气形式为穿孔曝气，穿孔的孔径为Φ3.5。
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