一種微汙染原水富氧曝氣生物硝化除nh的製作方法
2023-05-11 13:37:46
專利名稱：一種微汙染原水富氧曝氣生物硝化除nh的製作方法
技術領域：
本發明涉及給水處理技術領域，尤其涉及一種微汙染原水生物預處理富氧曝氣條件下生物硝化除NH3-N處理工藝。該方法與工藝特別適用於微汙染水源原水預處理去除NH3-N，適合與傳統的常規淨水工藝聯合形成組合工藝淨化微汙染原水。
背景技術：
近年來，隨著經濟的高速發展，我國大部分地表水和地下水受到了不同程度的汙染，氨氮是主要的汙染物之一。如果受汙染的水源水不加處理或處理不當，導致自來水廠出水中的氨氮含量偏高，會造成管網中亞硝化菌和硝化菌的繁殖生長，從而使管網中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量超標。硝酸鹽過量會使嬰兒患上高鐵血紅蛋白症，當飲用水中硝態氮(NO3--N)含量高於10mg/L時就會使紅血球不能帶氧而導致嬰兒窒息死亡；另外，硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為亞硝胺後會產生致癌、致突變、致畸的「三致物」。因此必須對微汙染原水中的氨氮進行預處理。
目前，微汙染水源原水中氨氮預處理的去除方法主要有以下幾種沸石吸附法沸石是一種含水架狀結構矽酸鋁鹽礦物，對水中的氨氮具有良好的吸附作用和交換能力。在利用改性過的沸石對低濃度氨氮進行處理時，最高去除率可以達到90％以上。沸石去除氨氮的性能穩定可靠，處理效果良好，且沸石資源豐富，價格低廉，失效後容易再生，設備操作簡單，運轉管理方便，但只適用於中小型水廠。
電吸附法電吸附利用帶電電極表面吸附水中離子，使水中的氨離子在電極表面富集濃縮，從而達到去除氨氮的目的。原水從一端進入由陰、陽電極形成的通道，最終從另一端流出。在此過程中，由於受到電場作用，水中帶正電的氨離子向負極遷移，被電極吸附儲存在電極表面所形成的電層中。但電吸附具有耗電量大，運行成本高的缺點。
生物處理法生物處理技術的本質是水體天然淨化的人工化，通過微生物的降解作用將氨氮去除。如生物濾池是在好氧條件下利用附著在載體上的生物膜對水中可生物降解物質進行去除的一種方法。有人曾研究過滴式生物濾池和淹沒式生物濾池對微汙染地面水中氨氮的去除效果，試驗表明兩種生物濾池對氨氮的去除效果都比較理想，分別達到了65％和90％。生物濾池雖然具有生物膜比表面積大、淨化能力強、管理簡便，節省動力消耗、水力停留時間短等特點，但其較適用於有機物含量較低的水質淨化，並且容易堵塞。
生物轉盤圓盤直徑的40％～75％浸沒在水中，其餘部分與空氣接觸，圓盤表面附著的生物膜與水接觸時可以去除水中的氨氮。生物轉盤上生長的生物種類多，食物鏈長，耐衝擊負荷能力強，可適應水質變化；硝化過程充分，處理效果好；不存在類似於生物濾池的堵塞情況。但不足之處是生物氧化接觸時間較長，構築物佔地面積大，碟片價格較貴，基建投資較高。
生物接觸氧化的關鍵在於填料的選擇，因為填料作為微生物的載體影響著生物生長、繁殖和脫落，並且和處理效率、能耗、基建投資、穩定性等都有直接關係。目前常見的填料有半軟性填料、組合填料、彈性立體填料、懸浮填料、陶粒填料和固定化微生物型填料等。目前生物接觸氧化法在我國微汙染水處理中得到了較廣泛的應用，並且已有一些實際工程投入運行，取得了較好的氨氮去除效果。缺點是填料間水流緩慢，水力衝刷小，且其運行效果受諸多因素影響，特別是水溫對氨氮去除有較大的影響，當水溫低於5℃～8℃時，氨氮去除率較低。此法適用於氨氮含量較高的原水處理。
臭氧——生物活性碳工藝該工藝對氨氮的去除主要是利用活性炭上生長的微生物的降解作用，在溶解氧豐富的條件下，水中的氨氮先由亞硝化細菌氧化成亞硝酸鹽，然後再由硝化細菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。臭氧——生物活性碳工藝具有較好的去除氨氮效果。臭氧——生物活性碳工藝將活性炭物理化學吸附、臭氧的化學氧化、生物氧化降解作用緊密結合在一起，相互促進，使處理水水質明顯提高。但是，由於受水中溶解氧的限制，該工藝不適於處理進水氨氮含量較高的原水。
發明內容
本發明針對微汙染水源原水常規淨化工藝除汙染效果差，難以適應除汙染需要的現狀，提供一種以高好氧生物硝化作用為主要特徵的微汙染原水富氧曝氣生物硝化預處理除氨氮工藝。它是基於對微汙染原水淨化微生物主體硝化菌和操作參數等因子的設計與調控，本發明能夠有效地去除水中的NH3-N和有機汙染物等，與其它與處理技術相比，具有處理效率高，運行費用低，可作為化學法預處理除氨氮的替代技術。
本發明的特徵在於，所述微汙染原水富氧曝氣生物硝化處理工藝基於硝化菌在DO為8～11mg/L富氧曝氣條件下的生物反應特徵，對特定有機物和氨氮的利用能力和對生存環境較強的適應能力，以硝化菌為處理主體，在高好氧反應條件下通過硝酸菌將NH3-N氧化成NO2--N，亞硝酸菌將NO2--N進一步氧化成NO3-N。硝化菌的培養採用動態的填料自然掛膜的培養方式，常溫下一般7～15d內硝化菌掛膜培養成功，掛膜在開放的曝氣反應池中進行，無須專門的無菌環境。
本技術作為微汙染水源原水的生物預處理工序去除氨氮及部分有機物，需與水廠常規淨水工藝聯合應用形成組合工藝才能淨化水質和滿足飲用水水質標準及要求。
本發明的主要目的在於克服現有水廠常規淨化工藝處理微汙染水源原水時除NH3-N效率低，除有機物效果差，氯耗大，出廠水不能達標，難以滿足飲用水標準和要求等不足，提供一種高效低耗的氨氮去除效果好，運行成本低，工藝簡單，操作管理方便的微汙染水源水生物預處理方法。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點(1)比較安全。不需向水中投加任何化學藥劑，與化學法相比，消除了化學藥劑可能發生的反應生成某些有害副產物，提高了飲用水的安全性。有效地去除了氨氮，減少了氯化消毒用量，降低了氯化消毒過程可能形成的有害副產物。
(2)比較經濟。除了向水中曝氣供氧之外，不需投加任何東西，運行成本低，由於有效地去除了氨氮等物質，降低了氯化消毒用量，節約了藥劑費用。
(3)簡單易行。工藝簡單，操作方便，運行穩定，作為預處理工序，易於與常規淨水工藝聯合形成組合工藝使用，可沿用水廠處理設施，節約投資，見效快，易於推廣使用。
(4)去除效率高，出水水質好。富氧生物硝化工藝能有效地去除原水中的NH3-N和有機物等，與水廠常規淨水工藝聯合使用，出廠水達到飲用水標準要求，能滿足安全供水的要求。
具體實施方法以下詳細說明本發明的工作原理和實施方法本發明所述的富氧曝氣生物硝化處理除氨氮工藝採用固定生物填料接觸氧化池，池底布設微孔曝氣器，微孔曝氣器通過管道與空壓機相連。曝氣器上方布設組合填料。在本專利技術實施的硝化菌掛膜培養中，首先在硝化池加水，然後開啟鼓風機供氧，開始的1～7d內採用間斷進水連續曝氣，採用正常一半的曝氣量，待7d左右填料上掛膜初步成功後，一邊進水一邊同時出水，並採用正常的曝氣供氧量，控制池中DO為8～10mg/L，15d後硝化池生物填料動態自然掛膜成功，氨氮去除率達90％以上，轉入正常運行管理。
實施例1某河段微汙染水源原水，其水質如表1所示，採用水廠常規的預氯化—混凝沉澱—過濾—氯氣消毒淨水系統，出廠水不能滿足飲用水標準和要求。採用富氧曝氣生物硝化預處理與常規淨水工藝組合處理後，出廠水優於飲用水標準。處理結果見表1中。生物硝化池在正常運行條件水溫20℃～26℃，HRT 1.2h和DO為8～10mg/L的除氨氮效果見表2所示。
表1 處理結果
表2 除氨氮結果
從表2可知，經過富氧生物硝化預處理後，出水NH3-N在0.5mg/L以下，再經過常規進水工藝處理，出廠水可以滿足飲用水要求。
實施例2某微汙水源水，採用富氧曝氣生物硝化預處理與常規淨水工藝組合處理後，出廠水優於飲用水標準。處理結果見表3中。生物硝化池在正常運行條件水溫17℃～26℃，HRT 1.2h和DO為8～10mg/L的除氨氮效果見表2所示。
表3 去除NH3-N結果
權利要求
1.一種微汙染原水富氧生物硝化除NH3-N工藝，其特徵在於，它基於硝化菌在高好氧條件下的生化反應特徵，對特定碳源和氨氮等的利用能力和對特定的生存環境的適應能力，通過對汙染原水淨化微生物主體和操作參數等因子的設計與控制，以各種硝化菌為處理主體，在富氧條件下處理微汙染原水。
2.如權利要求1所述的微汙染原水富氧生物硝化預處理工藝，其特徵在於，採用微孔曝氣方式，控制硝化反應在DO為8～11mg/L富氧條件下進行，硝酸菌將氨氮氧化為亞硝酸氮，亞硝酸菌將亞硝酸氮氧化為硝酸鹽氮。
3.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，硝化菌的培養與水處理過程均在開放式反應器中進行，無須專門的無菌環境，採用動態的生物填料自然掛膜的培養方法，常溫下7～15d掛膜培養成功。
4.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，該技術作為預處理工序，需與水廠傳統的處理工藝聯合應用形成組合工藝。反應器構型可採用長方形、方形、矩形等多種形式，硝化菌的生長形式採用生物填料接觸氧化、懸浮填料培養。
5.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，硝化池的HRT為1～1.5h。
全文摘要
本發明針對微汙染水源水常用的除NH
文檔編號C02F3/34GK1994938SQ20061012985
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月5日 優先權日2006年12月5日
發明者肖羽堂 申請人:南開大學