CN1209301C - 含高浓度有机物和高浓度氨氮污水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种含高浓度有机物和高浓度氨氮污水的处理方法，采用两步厌氧生物反应和一步好氧反应相串联的三级处理方式，两个等容积的厌氧处理单元串联构成厌氧生物反应系统，第一级厌氧处理单元将污水中的有机物转化为沼气，第二级则将污水中的有机物和氨态氮及硝酸态氮分别转化为沼气和氮气，好氧处理单元将污水中的有机物和氨态氮分别转化为CO2、H2O和硝酸态氮，污水经三级处理后进入沉淀澄清单元，一部分澄清水作为回流水返回到第二级厌氧处理单元，剩余的处理水被排放。本发明的厌氧处理系统采用两个等容积的厌氧处理装置串联构成，减小了总容积而提高了有机物的去除率，并使后继好氧处理效果稳定，处理水达标稳定性高。
Description
技术领域：
本发明涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种含高浓度有机物和高浓度氨氮污水的处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术：
许多工业生产中都产生同时含有高浓度有机物和高浓度氨氮的污水，如酒精、酿酒、食品和饮料加工等等。这些污水是污染程度非常大的污染源，对于年产酒精量为1.5万吨的企业来说，所排放的污水就相当于一座30万人口生活污水的污染量。
现有方法处理这类污水采用“厌氧+缺氧/好氧组合处理工艺”(A+A/O处理工艺)，其特征是先将废水经过厌氧生物处理单元处理，目的是将废水中约80％左右的有机物通过产生沼气予以去除，使污水中有机物浓度得到降低；而未被去除的剩余有机物和氨氮再通过后续的缺氧/好氧处理单元进行去除。
实践证明，现行的A+A/O处理工艺存在以下缺点：
(1)由于厌氧处理单元处理中含有较高浓度的有机物和氨态氮，所以后继的A/O处理单元的脱氮效果较差、反应时间长、动力消耗高。
(2)由于厌氧处理单元出水浓度波动较大，所以整个系统的处理效果不稳定。或者为了提高整个系统的处理稳定性，则必须增大厌氧处理装置的容积，从而导致整个处理设施的建设和运行费用升高。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种新型的含高浓度有机物和高浓度氨氮污水的处理方法，不仅能提高污水处理的稳定性和效率，而且维护管理容易。
为实现这样的目的，本发明提供的污水处理方法，采用两步厌氧生物反应和一步好氧反应相串联的三级处理方式，厌氧生物反应系统采用两个等容积的厌氧处理单元串联构成，第一级厌氧处理单元将污水中的有机物转化为沼气，第二级厌氧处理单元同时将污水中的有机物和氨态氮及硝酸态氮分别转化为沼气和氮气，好氧处理单元同时将污水中的有机物和氨态氮分别转化为CO2、H2O和硝酸态氮。污水经三级处理后进入好氧处理单元之后设置的沉淀澄清单元，以使其出水得到澄清，取一部分澄清后的出水作为回流水返回到第二级厌氧处理单元，剩余的作为处理水被排放。
污水在两级厌氧处理单元中的水温设定为53-57℃或33-37℃；流入第一级和第二级厌氧处理单元的水中的有机物浓度分别设定为2000-30000mg/LCODcr和300-6000mg/LCODcr，水力停留时间分别设定为20-40小时和10-20小时；好氧处理单元水中所需要的溶解氧通过萝茨风机供给，溶解氧的浓度设定为4-6mg/L，流入好氧处理单元水中的有机物浓度和氨氮浓度分别设定为100-500mg/LCODcr和30-100mg/L，水力停留时间设定为5-20小时，回流水的流量与所处理的污水的流量比例为1-2∶1。
污水通过水泵依次从底部流入采用了升流式厌氧污泥床(UASB)或厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)工艺设计的第一级厌氧处理单元和第二级厌氧处理单元，污水在厌氧污泥床中由下而上呈活塞流方式流动，在流动的过程中，污水中的污染物被颗粒污泥中的厌氧细菌降解，并产生出沼气和氮气，未被去除的剩余污染物随着第二级厌氧处理单元的出水流入好氧处理单元，通过好氧细菌的作用继续被去除，在好氧处理单元之后设有一个沉淀澄清单元，以使其出水得到澄清，好氧处理单元水中所需要的溶解氧通过萝茨风机供给，好氧处理单元的出水有一部分作为回流水返回到第二级厌氧处理单元，剩余的作为处理水被排放。
本发明的厌氧处理单元所采用的装置及方法见张振家的发明专利ZL97103589.5(2000年5月16日授权，证书号58997)；好氧处理单元所采用的装置及方法见《污水好氧生物膜处理装置》(中国发明专利申请号：021577803)。
本发明的厌氧处理系统采用两个等容积的厌氧处理单元串联构成，总容积只有现行单级厌氧处理系统容积的50％-60％，而有机物的去除率可提高10-20个百分点，沼气产生量提高10-20个百分点，并克服了现行的单级厌氧处理系统在进水浓度和水量发生波动时，有机物的去除率波动大，后继好氧处理效果不稳定，处理水达标稳定性差的问题。
本发明由第二级厌氧处理单元与好氧处理单元构成了一个去除污水中氮的系统，可以在二级厌氧处理装置的下部和上部分别形成两个功能区：脱氮功能区和产沼气功能区。其原理是利用一级厌氧出水中所含有的有机物和氨态氮与好氧处理单元回流水中的硝酸态氮，在装置下部脱氮功能区中进行反硝化脱氮和氨氧化脱氮反应，使污水中的氨态氮和硝酸态氮的浓度同时得到降低，从而有效地降低好氧处理单元进水中的氨态氮浓度，使好氧处理单元的反应时间和能量消耗降低；同时，在上述脱氮工程中没有消耗完的有机物可以在水流上升过程中在装置的上部产沼气功能区中通过甲烷菌的代谢作用被转化为沼气，使有机物得到进一步去除。
与现行的A/O法脱氮工艺不同，本发明的好氧处理单元主要为进行硝化反应，使氨态氮的浓度达到排放标准。进入好氧处理单元的水中所含有污染物主要为脱氮过程中所未被去除的氨态氮，有机物基本在厌氧处理系统被去除，因此，在好氧处理单元中有机物对于氨态氮硝化反应的影响几乎没有，从而提高了硝化反应的效率。
好氧处理单元中好氧微生物以形成生物膜的方式附着在预先安放在处理装置中的载体填料表面，好氧微生物不随水流流出，增值缓慢的硝化菌可以在处理装置中大量保持，为提高硝化效率提供了基础。
与现行的A/O法脱氮工艺不同，本发明的第二级厌氧处理单元与好氧处理单元所构成的脱氮工艺中无沉淀澄清单元的污泥回流和好氧处理单元含有好氧微生物固体混和液的回流，而只是将经过沉淀澄清的出水进行部分清水回流，回流水中无好氧微生物。
通过本发明方法的实施，可以使污水中90％以上的有机物转化为沼气，沼气中甲烷的含量可以达到65％-70％，处理水中有机物浓度可以下降到100mg/LCODcr以下，氨态氮的浓度可以下降到15mg/L以下，使处理后的水质达到《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-1996)所规定的一级标准。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
图中，1、污水，2、第一级厌氧处理单元，3、沼气，4、第二级厌氧处理单元，5、沼气和氮气，6、好氧处理单元，7、澄清回流水，8、沉淀澄清单元，9、处理水，10、排放污泥。
具体实施方式：
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明实施例采用的方法流程如图1所示，主要包括将污水中的有机物转化为沼气的第一级厌氧处理，同时将污水中的有机物和氨态氮及硝酸态氮分别转化为沼气和氮气的第二级厌氧处理，以及同时将污水中的有机物和氨态氮分别转化为CO2、H2O和硝酸态氮的好氧处理。处理装置分别由第一级厌氧处理单元2、第二级厌氧处理单元4、好氧处理单元6、沉淀澄清单元8构成。
实施例1：
本发明的方法用于处理某大米原料酿酒厂的洗米与大豆蒸煮工序所排放的混和污水，污水流量为350m3/d，采用的工艺流程如图1所示。先将污水送入第一级厌氧处理单元2进行处理，进水中有机物浓度为5000mg/LCODcr，总氮浓度为500mg/L，水力停留时间为20小时，厌氧处理单元中的水温为33-37℃，有机物的去除率为80％，处理每立方米污水得到沼气2.0Nm3；第一级厌氧处理单元2的出水与回流水7混和后再送入第二级厌氧处理单元4进行处理，水力停留时间为10小时，有机物的去除率为70％，处理每立方米污水得到沼气0.5Nm3；第二级厌氧处理单元4的出水再送入好氧处理单元6进行处理，进水中有机物浓度为100-120mg/LCODcr，氨态氮浓度为30-40mg/L，水力停留时间为10小时，所需要的溶解氧通过萝茨风机供给，溶解氧的浓度为4-6mg/L，有机物的去除率为50％，氨态氮的去除率为80％；好氧处理单元6的出水送入沉淀澄清单元8，其出水的有机物浓度为40-60mg/LCODcr，氨态氮浓度为6-8mg/L，一部分作为回流水7返回到第二级厌氧处理单元4，回流水的流量为350m3/d，剩余的水作为处理水9达标排放。沉淀澄清单元8中所产生的排放污泥10是一种由微生物细胞构成的固体残渣，其含丰富的氮、磷元素，可以作为有机肥加以利用。
实施例2：
本发明的方法用于处理某玉米原料酒精厂的酒精蒸馏塔排出的污水，污水流量为700-800m3/d，采用的工艺流程如图1所示。先将经过去除了悬浮固体的污水送入第一级厌氧处理单元2进行处理，进水中有机物浓度为25000-30000mg/LCODcr，总氮浓度为1500mg/L，水力停留时间为30小时，第一级厌氧处理单元中的水温为53-57℃，有机物的去除率为90％，处理每立方米污水得到沼气13.5Nm3；第一级厌氧处理单元2的出水与回流水7混和后再送入第二级厌氧处理单元4进行处理，水力停留时间为15小时，第二级厌氧处理单元中的水温为33-37℃，有机物的去除率为70％，处理每立方米污水得到沼气2.0Nm3；第二级厌氧处理单元4的出水再送入好氧处理单元6进行处理，进水中有机物浓度为400-500mg/LCODcr，氨态氮浓度为50-60mg/L，水力停留时间为15小时，所需要的溶解氧通过萝茨风机供给，溶解氧的浓度为4-6mg/L，有机物的去除率为80-85％，氨态氮的去除率为85％；好氧处理单元6的出水送入沉淀澄清单元8，其出水的有机物浓度为80-90mg/LCODcr，氨态氮浓度为10-13mg/L，一部分作为回流水7返回到第二级厌氧处理单元4，回流水的流量为800m3/d，剩余的水作为处理水9达标排放。沉淀澄清单元8中所产生的排放污泥10是一种由微生物细胞构成的固体残渣，其含丰富的氮、磷元素，可以作为有机肥加以利用。
Claims (1)
1、一种含高浓度有机物和高浓度氨氮污水的处理方法，其特征在于采用两步厌氧生物反应和一步好氧反应相串联的三级处理方式，厌氧生物反应系统采用两个等容积的厌氧处理单元串联构成，厌氧处理单元采用升流式厌氧污泥床或厌氧膨胀颗粒污泥床，第一级厌氧处理单元将污水中的有机物转化为沼气，第二级厌氧处理单元的下部和上部分别形成两个功能区：脱氮功能区和产沼气功能区，将污水中的有机物和氨态氮及硝酸态氮分别转化为沼气和氮气，好氧处理单元将污水中的有机物和氨态氮分别转化为CO2、H2O和硝酸态氮，污水经三级处理后进入沉淀澄清单元，取一部分澄清后的出水作为回流水返回到第二级厌氧处理单元，剩余的作为处理水被排放，污水在两级厌氧处理单元中的水温设定为53-57℃或33-37℃，流入第一级和第二级厌氧处理单元的水中的有机物浓度分别设定为2000-30000mg/LCODcr和300-6000mg/LCODcr，水力停留时间分别设定为20-40小时和10-20小时，好氧处理单元水中所需要的溶解氧的浓度设定为4-6mg/L，流入好氧处理单元水中的有机物浓度和氨氮浓度分别设定为100-500mg/LCODcr和30-100mg/L，水力停留时间设定为5-20小时，回流水的流量与所处理的污水的流量比例为1-2∶1。
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