CN1834032A - 一种焦化废水脱氮方法 - Google Patents

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张文成
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Abstract

本发明涉及一种含氮污水处理方法，具体的说，是一种对焦化废水生物脱氮的处理方法。解决现有焦化废水处理过程中存在的工艺流程长，占地面积大，基建投资高，运行费用也较高的技术问题。一种焦化废水脱氮方法，在SBR反应器内进行硝化和反硝化反应，通过向反应器投加沸石粉末(分子式Na2O·Al2O3·xSiO3·yH2O，孔径4，200～300目)和采用限制性曝气强化SBR反应器的脱氮效果，出水氨氮达到了国家污水一级排放标准。主要用于对焦化废水含有的氨氮进行生物脱除。

Description

一种焦化废水脱氮方法
技术领域：
本发明涉及一种含氮污水处理方法，具体的说，是一种对焦化废水生物脱氮的处理方法。
背景技术：
氮化合物是营养物质，因而会引起藻类的过度繁殖，造成水体富营养化现象；大量藻类死亡时会耗去水中的氧，而一些藻类蛋白类毒素可富集在水产生物体内，并通过食物链使人中毒。氨氮对鱼类和其它生物有较大毒性；氨氮对某些金属有腐蚀作用，对给水投氯消毒会有不利影响，会使加氯量成倍增加。饮用水中硝态氮超过10mg/L会引起婴儿的高铁血红蛋白症，使血红素中的Fe2+成为Fe3+而失去结合氧的能力，直接威胁着人类的健康。随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，含氮化合物的排放量急剧增加，已成为环境的主要污染源而引起各界的关注。水质富营养化问题的尖锐化迫使越来越多的国家和地区制定严格的氨氮排放标准。我国1998年实施的《污水综合排放标准》(GB 8978-96)中要求焦化废水二级排放标准小于25mg/L，一级排放标准小于15mg/L。
焦化废水含有大量有机物、高浓度氨、挥发酚、氰等，是难处理的废水。焦化废水的处理方法有物理法、化学法和生物法，其中生物法因其处理成本低、无二次污染等而倍受关注。而普通生化和延时曝气法不能有效去除焦化废水中的氨氮，九十年代初，宝钢焦化废水改为A/O脱氮工艺，使废水处理后达到了排放标准。在总结宝钢焦化废水生物脱氮经验的基础上，合钢等焦化厂废水处理，其流程为A2/O，增加了厌氧段，对原水进行了水解酸化实现了焦化废水生物脱氮。这些处理工艺明显的缺点是：工艺流程长，占地面积大，基建投资高，运行费用也较高；硝化过程产生的酸度需加碱中和；在反硝化过程中添加甲醇作为碳源，增加了运行费用。
近年来脱氮工艺有了新的发展，主要是在一个反应器内实现硝化和反硝化，以缩短和简化流程。在同一反应装置中，分为不同的反应区域，如有的把反应装置分为好氧、兼氧和厌氧的不同区域，分别进行硝化反硝化(参见中国专利00206626)。在同一反应器中不同时段进行不同的工艺控制，使硝化和反硝化在同一装置的不同时段进行(参见美国专利US5266200)。这些脱氮工艺虽然缩短了工艺流程，但它们仍按好氧硝化、缺氧反硝化的模式进行的脱氮反应。随着实践的深入，脱氮理论有了的新突破，主要是突破好氧硝化、缺氧反硝化的传统模式，最大限度的节约加碱量和碳源量。主要理论有短程硝化反硝化、好氧反硝化、氧限制硝化反硝化和厌氧氨氧化等。氧限制硝化反硝化是由比利时Gent微生物生态实验室开发。通过控制溶解氧，使硝化过程仅进行到NH4 +氧化为NO2 -阶段，由于缺乏电子受体，由NH4 +氧化产生的NO2 -氧化未发生反应的NH4 +形成N2。该工艺无需将NH4 +氧化为NO3 -，节约了氧的消耗；利用NH4 +提供的正碳离子，节约了碳源的加入。Gent微生物生态实验室应用该工艺探讨了低浓度微污染含氮废水的处理。好氧反硝化所呈现出的最大特征是好氧阶段总氮的损失。在好氧硝化过程中，如果碳氮比值较低，DO较低，能导致N2O释放量增大；而且还有人发现，好氧条件的反硝化会产生比厌氧条件反硝化时更多的N2O中间产物。因此好氧硝化或好氧反硝化产生了中间产物N2O作为气体逸出，构成了好氧条件下总氮损失的一部分。短程硝化反硝化在硝化阶段可减少需氧量，降低了能耗；反硝化阶段可减少有机碳源，降低了运行费用；反应时间缩短，反应器容积可减小；具有较高的反硝化速率；减少了投碱量等。对许多低COD/NH4 +比的焦化废水，具有重要的现实意义。厌氧氨氧化无需外加有机物作电子供体，既可节省费用，又可防止二次污染；可使耗氧能耗大为降低；氨厌氧氧化的生物产酸量、产碱量大为下降，可以节省可观的中和药剂。
以上新的脱氮理论的发展，需要新的脱氮工艺来实现这些新的脱氮理论。但是如何提供一种有效可行、并使得设备投资和运行费用大幅降低的对焦化废水处理工艺，现有技术没有明确的提示。
发明内容：
本发明的目的是在序批式反应器(SBR反应器)处理焦化废水生物脱氮的基础上，提供一种利用沸石和限制曝气强化脱氮效果的焦化废水高效生物脱氮处理方法。
本发明的技术方案：一种焦化废水脱氮方法，在SBR反应器内进行硝化和反硝化反应，通过向反应器投加沸石粉末(分子式Na2O·Al2O3·xSiO3·yH2O，孔径4，200～300目)和采用限制性曝气强化SBR反应器的脱氮效果，出水氨氮达到了国家污水一级排放标准。
SBR反应器中的脱氮细菌采用常规方法获得，是用普通生化处理焦化废水的二沉池中的污泥经NH4Cl溶液和焦化废水两步驯化富集得到。焦化废水为氨氮浓度为250～300mg/L、C/N为2～3，废水进入SBR反应器进行处理，反应器中的脱氮细菌浓度为3900-4100mg/L。保持反应器中的pH值7.5～8.5、温度30～35℃和限制曝气维持溶解氧0.5～1mg/L，运行周期12h，曝气6h，出水氨氮小于15mg/L，出水氨氮达到了国家污水一级排放标准。根据焦化废水低C/N比的特点，利用SBR反应器，通过限制曝气控制反应器中的溶解氧，并利用沸石粉末强化脱氮过程，强化了脱氮效果，改善了污泥沉降性能。在低C/N比下，通过控制DO可以实现使硝化过程仅进行到NH4 +氧化为NO2 -阶段，由于缺乏电子受体，由NH4 +氧化产生的NO2 -氧化未发生反应的NH4 +形成N2。由于焦化废水的C/N比较低，无需加过多的碳源调整到好氧硝化、厌氧反硝化所需的C/N＝5～8，节省了投碳运行费用。采用SBR限制性曝气工艺，溶解氧控制在0.5～1mg/L，与传统生物处理溶解氧控制在2～4mg/L相比，可以节省曝气运行的处理费用的50％。沸石对于焦化废水中的氨氮有良好的吸附特性，将沸石粉末投入SBR反应池中，利用细菌的硝化反硝化使沸石再生，且可以在沸石表面形成膜，在膜的表面产生同步硝化反硝化，促进氨氮的去除，同时改善了污泥沉降性能。
本发明的有益效果：1、通过限制曝气和沸石生物强化SBR反应器的脱氮效果，使曝气过程总氮脱除从10％提高到70％，节约了运行费用；2、控制溶解氧，降低了曝气的消耗，减少了运行费用。3、通过投加沸石粉末，强化了脱氮效果，改善了污泥沉降性能。4、适应高氨氮、低C/N比的焦化废水中氨氮的脱除。
具体实施方式：
向反应器中投加沸石粉末的目数为200～300目，孔径4。控制曝气池中的pH值7.5～8.5，溶解氧0.5～1mg/L，温度30～35℃，污泥浓度为即脱氮细菌浓度为3900-4100mg/L，焦化废水氨氮浓度为250～300mg/L、C/N为2～3。运行周期12h，曝气6h，搅拌3h，得到的氨氮处理结果如表1所示。测试按国标常规方法进行。
由表1可知，经6h限制曝气，氨氮脱除率达到97.36％，总氮脱除率达到77.56％，搅拌3h后，总氮脱除达到96.27％，完全达到了污水排放标准。
                           表1焦化废水脱氮数据表
  时间min   NH4 +-Nmg/L   NO2 --Nmg/L   NO3 --Nmg/L   总氮mg/L   NH4 +-N损失％   总氮损失％
  03060120180240300360420480540600   228155.399.7171.4337.529.5822.436.033000   013.5318.2520.9925.213.6812.155.145333.1   026.9329.9626.2633.6647.637.03403022105.4   228195.8147.9118.696.3690.8671.6151.173825138.5   031.8756.2868.6883.5587.0390.1797.3698.68100100100   014.1435.1447.9657.7560.1668.677.5683.3489.0494.396.27

Claims (7)

1、一种焦化废水脱氮方法，在SBR反应器内进行硝化和反硝化反应，其特征是：当焦化废水进入有脱氮细菌的SBR反应器，向反应器投加沸石粉末并进行限制性曝气，处理后出水氨氮达到了国家污水一级排放标准。
2、根据权利要求1所述的一种焦化废水脱氮方法，其特征是：脱氮细菌的浓度为3900-4100mg/L。
3、根据权利要求1所述的一种焦化废水脱氮方法，其特征是：焦化废水氨氮浓度为250～300mg/L、C/N为2～3。
4、根据权利要求1所述的一种焦化废水脱氮方法，其特征是：所述的沸石粉末的目数为200～300目，孔径4。
5、根据权利要求1所述的一种焦化废水脱氮方法，其特征是：所述的限制性曝气为溶解氧控制在0.5～1mg/L。
6、根据权利要求1或5所述的一种焦化废水脱氮方法，其特征是：曝气运行周期为12h，曝气时间为6h。
7、根据权利要求1所述的一种焦化废水脱氮方法，其特征是：保持反应器中的pH值7.5～8.5、温度30～35℃。
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