CN1312063C - 一种小区污水脱氨氮的方法 - Google Patents

Abstract

一种小区污水脱氨氮的方法，它属于污水处理技术领域。本发明是这样实现的：污水经厌氧滤池、接触氧化池、沉淀池处理后，以上向流方式进入两级平行改性沸石吸附再生柱中的一级进行氨氮吸附，当氨氮吸附饱和后停止进水，改由另外一级改性沸石吸附再生柱进行氨氮吸附，同时对氨氮吸附饱和后的改性沸石吸附再生柱进行反冲洗；反冲洗后，加入碳酸氢盐循环再生液进行曝气再生；再生后再一次进行反冲洗，待用；当另一级改性沸石吸附再生柱中氨氮吸附饱和后，再生后改性沸石吸附再生柱重新投入运行。本发明的方法工艺流程简单，基建和运行成本低，氨氮处理效率高，抗氨氮冲击负荷强，可广泛应用于小区污水脱氨氮领域，具有明显的经济、环境和社会效益。

Description

一种小区污水脱氨氮的方法

技术领域：

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种小区污水脱氨氮的方法。

背景技术：

近年来随着城市建设和工业的高速发展以及城市人口的不断膨胀，城市小区的规模和数量也在急剧增加。虽然全国各城市正在不断积极的新建、改建和扩建城市污水处理厂，但仍有大量的不达标小区污水被直接排放至受纳水体中。这部分污水的排放不仅污染了环境和水源，更加重了水资源的日益短缺和水质的日益恶化，从而导致生态环境的恶性循环。因此如何解决这部分小区污水中氮、磷等污染指标的达标排放，控制水体富营养化对促进污水回用的发展和水环境的恢复有着现实和深远的意义。目前生物好氧有机物的污染经二级处理后已基本得到有效的控制，但是由氮、磷等营养物质引起的水体水华、赤潮等富营养化现象却逐渐加重。由于人们越来越清楚的认识到氮、磷污染所致的水体富营养化对生态环境的巨大威胁，因此严格控制氮、磷等营养性污染物的排放指标已成为业界的普遍共识，废水脱氨氮技术逐渐成为污水处理的热点问题。传统上生物法脱氨氮工艺是最为经济有效的治理技术，并在理论上和技术上均取得了重大突破，然而这些工艺普遍存在投资大、占地面积大、难以实现氨氮完全去除等缺点。而物化法虽然能节约占地面积，提高氮素的去除率，但成本高、操作专业、流程复杂，仍难以有效解决除氨效果不理想这个问题。为此寻求一种即可以提高氨氮去除率又能进行生物脱氮的新工艺势在必行。大量研究发现沸石作为一种呈结晶阴离子型架状结构的多孔铝硅酸盐，对NH₄ ⁺具有特殊的离子交换和吸附性能，并可以作为生物载体吸附硝化菌，从而达到生物脱氮的目的。由于沸石对氨氮具有较高的选择性，利用沸石吸附技术去除城市废水中氨氮在国内外已得到广泛发展。但只将沸石作为离子交换树脂吸附水相中的氨氮，则其对亚硝氮、硝氮、有机氮等除氨氮以外的其它形态的氮并没有去除作用，限制了它在水处理领域的应用。实践证明利用沸石分子筛作用去除水中的氨氮后，再通过沸石表面生长的大量硝化菌进一步去除沸石吸附的NH₄ ⁺实现沸石的生物再生，从而增强系统的硝化性能，能够对实际二级和一级处理出水中的氨氮稳定去除。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种小区污水脱氨氮的方法，以克服传统的硝化反硝化生物脱氨氮工艺投资大、占地面积大、难以实现氨氮完全去除等诸多缺点。本发明是这样对小区污水进行脱氨氮处理的：污水经厌氧滤池、接触氧化池、沉淀池处理后，其核心是：(一)沉淀池出水进入盛装粒状改性沸石的改性沸石吸附再生单元中，所述改性沸石吸附再生单元包括平行的两级改性沸石吸附再生柱，沉淀池出水以上向流方式进入其中一级改性沸石吸附再生柱中，沸石作为离子交换剂吸附污水中的氨氮，粘附在沸石表面的硝化菌生物膜吸收水中的游离氨；(二)该级改性沸石吸附再生柱内的改性沸石在氨氮吸附饱和后停止进水，污水改以上向流方式进入另外一级改性沸石吸附再生柱中，进行氨氮吸附，同时对氨氮吸附饱和后的改性沸石吸附再生柱进行反冲洗处理；(三)改性沸石吸附再生柱反冲洗后，加入碳酸氢盐循环再生液，同时进行曝气，完成改性沸石吸附再生柱的再生；(四)完成生物再生后的改性沸石吸附再生柱再一次进行反冲洗，去除富含硝氮的反冲洗水，待用；(五)当另一级改性沸石吸附再生柱氨氮吸附饱和后，已经完成生物再生的改性沸石吸附再生柱重新投入运行，如此往复，长期循环使用；其中改性沸石上生长的硝化菌生物膜是由斜板沉淀池污水流入改性沸石吸附再生柱后35～40天自然形成的生物膜，生物量为2～6.5mgVSS/g。

本发明提出了在小区污水处理过程中，污水经厌氧、接触氧化、沉淀处理后，在污水进入改性沸石吸附再生容器时，沸石作为离子交换剂吸附污水中的氨氮，同时又作为硝化菌生物膜载体，为微生物提供生长介质。反应过程中，一方面沸石通过离子交换作用吸附水中的铵根，另一方面生长在沸石表面的硝化菌将沸石表面的氨氮转化为硝酸盐。当水中NH₄ ⁺浓度下降时，已吸附NH₄ ⁺的沸石与水中阳离子发生离子交换作用，释放出部分NH₄ ⁺供硝化菌继续硝化，直至水中NH₄ ⁺浓度降至很低为止，此时沸石得以全部或者部分再生，可以继续循环使用。沸石生化结合脱氨氮过程实质是沸石离子交换、沸石化学再生和生物硝化三个过程，其中沸石的化学再生和解吸氨的生物硝化过程同时发生，可看作是沸石生物再生过程。本发明的方法工艺流程简单，基建和运行成本低，氨氮处理效率高，抗氨氮冲击负荷强，可广泛应用于小区污水脱氨氮领域，具有明显的经济、环境和社会效益。本工艺与传统的硝化反硝化生物脱氨氮工艺相比，具有以下有益效果：

(1)在本发明的小区污水脱氨氮过程中，污水经厌氧池、接触氧化池、斜板沉淀池等传统工艺处理后，大部分有机物和部分氨氮得以去除。污水流经沸石改性沸石吸附再生柱时，由于改性沸石对NH₄ ⁺具有特殊的离子交换和吸附性能，污水中残留的NH₄ ⁺将被吸附到沸石表面。待沸石柱氨氮吸附饱和后，通过使用碳酸氢盐溶液对沸石所吸附的NH₄ ⁺离子进行解吸，并进行充分曝气。利用沸石表面的微生物就可以将溶液中的NH₄ ⁺氧化成NO₃ ^-，实现改性沸石的生物再生，从而实现小区污水处理过程，改性沸石可以连续生物再生，长期循环使用的目标。

(2)改性沸石吸附再生柱的吸附阶段是将斜板沉淀池出水中所有的NH₄ ⁺几乎都富集到沸石上。因此在生物再生阶段，只需将含有阳离子的再生液在系统中循环流动，以解吸被沸石吸附的NH₄ ⁺，使其进入到溶液当中，供微生物硝化。由于在再生阶段添加的碳酸氢盐缓冲剂所能提供的阳离子已足够维持改性沸石化学再生所需的阳离于浓度，无须再添加其他用于解吸的化学试剂。与现有的沸石再生工艺相比，沸石再生只需在同一反应器中完成。因此，该方法的操作费用、占地面积和大规模的用于化学再生的盐水生产可以减至最低。

(3)改性沸石吸附再生柱不仅对氨氮具有一定的离子交换选择性，而且对溶解性有机物也具有良好的吸附性能，沸石表面所具有的较高的微生物活性将进一步降低污水中污染物的含量，保证出水水质。

(4)本发明的改性沸石吸附再生柱上均装有反冲洗口，可以保证无悬浮颗粒积累造成的床层填塞，同时还可以去除与硝化菌形成营养物竞争的异养菌，提高改性沸石吸附再生柱的工作寿命和再生质量。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图，图2为改性沸石吸附再生柱生物再生工艺流程图。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式是这样对小区污水进行脱氨氮处理的：污水经厌氧滤池、接触氧化池、沉淀池处理后，其核心是：(一)沉淀池出水进入盛装粒状改性沸石的改性沸石吸附再生单元中，所述改性沸石吸附再生单元包括平行的两级改性沸石吸附再生柱，沉淀池出水以上向流方式进入其中一级改性沸石吸附再生柱中，沸石作为离子交换剂吸附污水中的氨氮，粘附在沸石表面的硝化菌生物膜吸收水中的游离氨；(二)该级改性沸石吸附再生柱内的改性沸石在氨氮吸附饱和后停止进水，污水改以上向流方式进入另外一级改性沸石吸附再生柱中，进行氨氮吸附，同时对氨氮吸附饱和后的改性沸石吸附再生柱进行反冲洗处理；(三)改性沸石吸附再生柱反冲洗后，加入碳酸氢盐循环再生液，同时进行曝气，完成改性沸石吸附再生柱的再生；(四)完成生物再生后的改性沸石吸附再生柱再一次进行反冲洗，去除富含硝氮的反冲洗水，待用；(五)当另一级改性沸石吸附再生柱氨氮吸附饱和后，已经完成生物再生的改性沸石吸附再生柱重新投入运行，如此往复，长期循环使用。所述改性沸石的粒径为0.8～1.5mm；改性沸石上生长的硝化菌生物膜是由斜板沉淀池污水流入改性沸石吸附再生柱后35～40天自然形成的生物膜，其生物量为2～6.5mgVSS/g；改性沸石吸附再生柱进水流速为4～10m/h，离子交换时间至少10min；碳酸氢盐再生液中Na⁺浓度为2000mg/L，再生时再生液以1～2m/h的流速由泵打入改性沸石吸附再生柱中；改性沸石吸附再生柱反冲洗时的曝气强度2～4L/m²·s；改性沸石吸附再生柱的反冲时间为10～20min；反冲洗水强度为10～20L/m²·s。

具体实施方式二：参见图1和图2，本实施方式的改性沸石吸附再生单元由二极平行的改性沸石吸附再生柱4和改性沸石吸附再生柱5组成，改性沸石吸附再生柱4和改性沸石吸附再生柱5之间装有自动转换开关6，改性沸石吸附再生柱的底部装有反冲洗装置8，改性沸石吸附再生柱的一侧装有碳酸氢盐再生液储藏罐9，改性沸石吸附再生柱与再生液储藏罐9之间装有再生液回流装置10，再生柱底部装有曝气装置7，用其处理污水中氨氮的过程为：(一)污水经厌氧滤池1、接触氧化池2、斜板沉淀池3处理后，斜板沉淀池3出水以上向流方式进入改性沸石吸附再生柱4中，沸石作为离子交换剂吸附污水中的铵根，粘附在沸石表面的硝化菌生物膜吸收水中的游离氨；(二)改性沸石吸附再生柱4内的改性沸石在氨氮离子交换饱和后停止进水，污水改以上向流方式进入改性沸石吸附再生柱5中，进行氨氮离子交换，同时对氨氮吸附饱和后的改性沸石吸附再生柱4进行生物再生，以恢复改性沸石的氨氮吸附能力，改性沸石进行生物再生时，首先需对该再生柱进行反冲洗，反冲洗操作不仅可以去除悬浮物，防止床层阻塞，同时还可以去除与硝化菌形成营养物竞争的异养菌；(三)改性沸石吸附再生柱4反冲洗后，将一定浓度的碳酸氢盐循环再生液用泵打入再生柱，在保证生物再生时硝化菌所需的稳定的PH值的同时，为再生过程提供足够浓度的Na⁺，同时进行曝气以保证硝化菌进行硝化反应时对氧的需要；(四)完成生物再生后的改性沸石吸附再生柱4再一次进行反冲洗，去除富含Na⁺的反冲洗水，待用；(五)当改性沸石吸附再生柱5中氨氮吸附饱和后，已经完成生物再生的一级改性沸石吸附再生柱4重新投入运行，如此往复，长期循环使用。

Claims (9)

1、一种小区污水脱氨氮的方法，它按照下述步骤进行：污水经厌氧滤池、接触氧化池、沉淀池处理后，其特征在于(一)沉淀池出水进入盛装粒状改性沸石的改性沸石吸附再生单元中，所述改性沸石吸附再生单元包括平行的两级改性沸石吸附再生柱，沉淀池出水以上向流方式进入其中一级改性沸石吸附再生柱中，沸石作为离子交换剂吸附污水中的氨氮，粘附在沸石表面的硝化菌生物膜吸收水中的游离氨；(二)该级改性沸石吸附再生柱内的改性沸石在氨氮吸附饱和后停止进水，污水改以上向流方式进入另外一级改性沸石吸附再生柱中，进行氨氮吸附，同时对氨氮吸附饱和后的改性沸石吸附再生柱进行反冲洗处理；(三)改性沸石吸附再生柱反冲洗后，加入碳酸氢盐循环再生液，同时进行曝气，完成改性沸石吸附再生柱的再生；(四)完成生物再生后的改性沸石吸附再生柱再一次进行反冲洗，去除富含硝氮的反冲洗水，待用；(五)当另一级改性沸石吸附再生柱氨氮吸附饱和后，已经完成生物再生的改性沸石吸附再生柱重新投入运行；其中改性沸石上生长的硝化菌生物膜是由斜板沉淀池污水流入改性沸石吸附再生柱后35～40天自然形成的生物膜，生物量为2～6.5mgVSS/g。

2、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述改性沸石的粒径为0.8～1.5mm。

3、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述改性沸石吸附再生柱进水流速为4～10m/h，离子交换时间至少10min。

4、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述碳酸氢盐再生液中Na⁺浓度为2000mg/L，再生液以1～2m/h的流速由泵打入改性沸石吸附再生柱中。

5、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述改性沸石吸附再生柱反冲洗时的曝气强度2～4L/m²·s。

6、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述改性沸石吸附再生柱的反冲时间为10～20min；反冲洗水强度为10～20L/m²·s。

7、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述平行的两级改性沸石吸附再生柱之间装有自动转换开关。

8、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述改性沸石吸附再生柱的底部装有反冲洗装置。

9、根据权利要求1所述的一种小区污水脱氨氮的方法，其特征在于所述改性沸石吸附再生柱的一侧装有碳酸氢盐再生液储藏罐，改性沸石吸附再生柱与再生液储藏罐之间装有再生液回流装置，再生柱底部装有曝气装置。