含硝酸鹽水的深度處理方法

2023-05-19 11:57:51

專利名稱：含硝酸鹽水的深度處理方法
技術領域：
本發明屬於水處理技術領域，具體涉及含硝酸鹽水的深度處理方法。
背景技術：
近年來，世界上許多地方地下水硝酸鹽含量嚴重超標，硝酸鹽汙染已經成為地下水汙染中一個重要的環境問題。隨著地表水汙染的日趨嚴重，人類對地下水的依賴程度將進一步增加，而硝酸鹽含量超標的地下水，不僅不能直接用於工業用水，而且給飲水安全帶來了嚴重威脅。2007年，國家環境保護總局等七部委下發的環發[ 2007] 201號《關於加強河流汙染防治工作的通知》要求，2009年底，所有汙水處理廠必須達到一級A排放標準，而該標準對總氮有嚴格要求(TN < 15mg噸―1)。2011年8月31日，國務院辦公廳印發了《十二五節能減排綜合性工作方案》，其中氨氮和氮氧化物被納入全國水汙染物排放約束性控制指標。規定氨氮和氮氧化物在「十二五」期間的節能目標為全國氨氮和氮氧化物排放總量比2010年分別下降10%。因此，反硝化脫氮被提到了重要位置，開發新型有效的反硝化工藝成為控制總氮排放研究的新方向。目前含硝酸鹽水的生物處理工藝可分為懸浮活性汙泥處理法和附著生長生物處理工藝，且大多數是在缺氧情況下進行的。SBR法是比較常用的活性汙泥法，但由於換水的限制，對於低濃度硝酸鹽的地下水，該工藝處理效率較低。顆粒汙泥反硝化工藝因其汙泥濃度高、處理效率高等優點已經得到許多學者的關注，但是反硝化顆粒汙泥工藝的啟動較慢，且在高負荷運行下容易發生不穩定，出水中常常含有細菌膠體還需進一步處理。若出水水質要求高，經顆粒汙泥反硝化工序後仍需進行好氧深度處理，從而增加了投資成本，因此，所以不管是從啟動時間，還是出於投資成本考慮，顆粒汙泥技術也不適合於小規模硝酸鹽水的處理。該現狀亟待解決。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服了對於小規模硝酸鹽水處理，現有技術的SBR法受到換水限制，處理效率較低，或者顆粒汙泥反硝化工藝啟動較慢，在高負荷運行下容易發生不穩定，無法直接達到深度處理要求等的缺陷，提供了一種特別適用於小規模處理，流程簡單，成本低，處理效率高的含硝酸鹽水的深度處理方法。本發明的含硝酸鹽水的深度處理方法包括如下步驟將含硝酸鹽水與碳源進入曝氣池處理，之後再經二沉池泥水分離即可；其中，所述的硝酸鹽負荷為O. I l.OgNO3-N · Γ1 · cf1，所述的碳源的用量以COD計，COD與NO3-N的比值為4. 5 5. 5。本發明中，所述的含硝酸鹽水可為本領域常規所說的工業上含硝酸鹽廢水，也可為含硝酸鹽的地下水，一般硝酸鹽以NO3-N計為20mg .171 IOOmg .171, COD值為IOmg .L4 50mg · L-1, pH 6. O 9. O。其中，所述的含硝酸鹽的濁度本發明沒有特殊限制，常規範圍內均可處理。
本發明中，所述的含硝酸鹽水的處理規模較佳的為彡IOOOOm3 · cf1 ;其中，當本發明的方法用於原有脫氮工藝升級改進時，由於可以利用原有曝氣池，此時處理規模可以適當放寬，與原有汙水廠規模大小有關。本發明中，所述的含硝酸鹽水的pH、溫度適應範圍很廣，常規範圍pH6. O 9. 0，溫度I (TC 30°C，均能夠適用，不需特殊控制。本發明中，所述的碳源可為本領域常規使用的碳源，如小分子醇類或葡萄糖，較佳的為甲醇和/或葡萄糖，更佳的為廢甲醇或糖類澱粉生產企業的廢水，達到以廢治廢的效果。所述的碳源的用量以COD計算，本發明處理的工業上含硝酸鹽廢水或者含硝酸鹽的地下水COD不計在碳源內。碳源僅指外加碳源，以C0D/N03-N計。本發明中，所述的曝氣池為本領域常規所用，其中包括的汙泥為常規好氧活性汙泥法所用，一般有兩大類菌反硝化菌和碳氧化菌，直接從一般城市汙水廠的汙泥接種即可。
本發明中，所述的曝氣池中的活性汙泥接種量較佳的為IOg · L—1 15g · ΙΛ更佳的為15g · L'本發明中，所述的曝氣池中的曝氣量為本領域常規所用，較佳的為15 80m3/min/1000m3 ;更佳的為當硝酸鹽負荷彡O. 5gN03_N · Γ1 · cf1時，在活性汙泥接種啟動期，曝氣量為15 20m3/min/1000m3，在硝酸鹽去除率至彡95%，後，曝氣量為20 30m3/min/1000m3，其中，硝酸鹽負荷每增加 O. IgNO3-N · L-1 · cf1，曝氣量增加 10m3/min/1000m3。其中，若本發明方法用於現有脫氮工程的技術升級，現有脫氮工程已富集反硝化菌和碳氧化菌，本領域技術人員均知不需要特別限定啟動時的曝氣量控制。本發明中，所述的二沉池一般將汙泥回流至曝氣池進水端，其回流比較佳的為O. 5 2.0，更佳的為1.0。本發明含硝酸鹽水的深度處理方法屬於好氧活性汙泥法，可通過現有設備實施例，例如，具體實施時的主要構築物可為曝氣池和二沉池，也可以通過對現有脫氮工程技術升級實現，比如在現有A/Ο系統的曝氣池廊道增設加藥管，投加碳源，進一步控制具體操作條件以實現本發明的技術方案。本發明所用試劑和原料除特殊說明外均市售可得，本發明相關工藝除特別說明夕卜，均可按照本領域中的常規技術和常規條件進行操作。在符合本領域常識的基礎上，本發明中上述的各技術特徵的優選條件可以任意組合得到本發明較佳實例。本發明的積極進步效果在於I、本發明的含硝酸鹽水的深度處理方法特別適用於小規模含硝酸鹽水處理以及現有脫氮工程的技術升級，實施簡單，成本低，處理效率高，同樣的好氧活性汙泥法設施既能夠滿足反硝化處理，又能滿足深度處理要求，同時省略了缺氧池，極大節約了水處理場地；2、本發明的含硝酸鹽水的深度處理方法出水NO3-N為I 5mg噸―1，當濃度為50 IOOmg · Γ1硝酸鹽水，進水負荷為O. 5gN03-N · Γ1 · cf1時，出水硝酸鹽無檢出，出水COD僅為8mg · Γ1左右；既滿足國家標準GB18918-2002《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》中的一級 A 標準總氮< 15mg · L 1J COD < 5Omg .L1, BOD < IOmg · L S SS < IOmg .L1,更滿足國家標準GB3838-2002《地表水環境質量標準》集中式生活飲用水C0D < 15mg · L_\ BOD< 3mg · L-1, NO3-N 小於 IOmg · L-1 ；3、進一步地，發明人檢測上海市自來水COD為4mg · Λ總有機碳TOC為2. 3mg · L-1，比較本發明方法出水COD為6. 5mg · L-1左右，TOC為2. 99mg · L-1左右，且測得出水有機物成分主要為SMP(蛋白和核酸)，由此證明出水達到降解極限。


圖I為實施例I的對含硝酸鹽水深度處理的工藝流程示意圖。圖2為實施例2的原有對含硝酸鹽水處理的工藝流程示意圖。圖3為實施例2的原有對含硝酸鹽水處理中曝氣池工藝改進後的流程示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。下述實施例中，NO3-N, COD、BOD、TOC和SS的檢測方法均按國家標準執行《水和廢水監測分析方法》，中國環境科學出版社，第三版，1989年；具體為C0D檢測標準為GB11914-89重鉻酸鉀法；濁度檢測採用哈希濁度儀BSS-200D ；B0D檢測標準為GB7488-87稀釋與接種法；N03-N檢測標準為GB7480-87酚二磺酸光度法；SS檢測標準為GBl 1901-89重量法；T0C採用德國元素liqui TOC測定儀進行測定。實施例I本實施例的對含硝酸鹽水深度處理的工藝流程示意圖如圖I所示，將含硝酸鹽水與碳源進入曝氣池處理，之後再經二沉池泥水分離即可；汙泥回流至曝氣池進水端。本實施例處理含硝酸鹽水為某地區地下水，其硝酸鹽濃度為20_50mg · Γ1左右，COD為40mg · Γ1左右，pH為7. 5。處理水量為IOOOOm3 · cf1，主要構築物曝氣池，水池尺寸20X20X5. 5m，有效容積=IOOOm3 ;二沉池尺寸Φ30Χ5. 5m，有效容積:3533m3。含硝酸鹽水的深度處理方法碳源採用當地一家化肥廠的廢甲醇，COD為50000mg -L^10含硝酸鹽地下水和碳源通過泵一起抽進曝氣池處理，池內一次性接種活性汙泥15g · L—1，汙泥回流比為I. O。硝酸鹽負荷為O. 5gN03-N · L—1 · d—1，C0D/N03-N為4. 5，進水流量為IOOOOm3 · cf1。一開始啟動期，曝氣量控制為15 20m3/min/1000m3，滿足活性汙泥懸浮即可，有利於反硝化菌優先增殖；硝酸鹽去除率提高至95%以上後，曝氣量逐步提高至20-30m3/min/1000m3，加強培養碳氧化菌，從而深度處理含硝酸鹽水。經檢測，穩定運行時，處理後最終出水硝酸鹽氮以NO3-N計為0-0. 5mg · L-1, COD為6. 5mg · I/1左右，已經達到降解極限，BOD小於O. 5mg · L-1，TOC為2. 99mg · L-1出水很清澈，出水濁度< O. 5NTU, SS為
4.5mg · L 1。之後繼續提高負荷至O. 8gN03-N · L-1 · cf1，發現出水COD由原來的6. 5mg · L-1升高至15mg · L-1左右，故提高曝氣量至40 50mVmin/1000m3,出水COD降至IOmg · L-1左右，繼續提高曝氣量至50 60mVmin/1000m3，出水COD可以降至5 8mg · L'再次提高負荷至I. OgNO3-N · Γ1 · cf1，出水COD再次升高至15mg · Γ1左右，故曝氣量加大至70 80m3/min/1000m3,出水得到改善,COD降至6mg · L—1左右。結果顯示，負荷每提高
O.IgNO3-N · Γ1 · cf1，曝氣量需提高10m3/min/1000m3左右有機物得到良好的深度處理。
實施例2某氮肥廠廢水COD為250 450mg · L4,氨氮為100 200mg · I71,目前米用A/0工藝進行脫氮處理，處理水量為13000m3 · Cf1，現有處理工藝具體流程示意圖見附圖2，經處理後，出水COD < 20mg · I/1,氨氮< Img · L4,但是硝酸鹽高達50mg · L4,完全無法滿足深度處理要求，不滿足一級A標準(總氮小於15mg · L-1)。按本發明的方法，對原有對含硝酸鹽廢水處理中曝氣池處理步驟進行改進，具體工藝流程示意圖見附圖3。含硝酸鹽水的深度處理方法原曝氣池共7200m3，分四個廊道，現在末尾一個廊道前端加設加藥罐。最後一段廊道的總有效容積為1800m3(60X6. 0X5. 5m0l))。硝酸鹽濃度為50mg · Λ流量為
13000m3 · cf1，處理負荷為O. 36gN0s-N · Γ1 · cf1，按本發明方法，以葡萄糖為碳源，投加量C0D/N03-N為5. 5。曝氣風量採用原系統曝氣量(21m3/min/1000m3)。原A/0系統汙泥濃度為6g -L-1左右，不需要另外投加汙泥，且原系統中本來就富集反硝化菌和碳氧化菌，所以不需要特別的啟動措施，汙泥回流比為1.0。經檢測，處理後出水硝酸鹽氮(NO3-N)為O. 5 I. Omg · Λ COD為7. 5mg · Λ BOD小於 O. 5mg · ΙΛ 濁度為 O. 45NTU, SS 為 4. 6mg · L'實施例3採用實驗室模擬裝置進行試驗，裝置為曝氣池20L，二沉池100L。進水硝酸鹽濃度為 50_100mg · L \ COD 值為 IOmg · L 1 50mg · L S pH 6· O 9· O,負荷為 O. I
I.OgNO3-N · L—1 · cf1，汙泥回流比為 O. 5 2. O。接種不同的汙泥量(5. Og · L^1UOg · L'15g · L-1)進行試驗。試驗結果發現，(I)當汙泥接種量為5. Og · L-1時，處理負荷為O. 25gN03-N · L-1 · cf1時，穩定運行期間，系統平均汙泥濃度為2. 5g · Γ1左右，出水COD為6mg · L'硝酸鹽無檢出，但是當負荷提高至O. 5gN03-N · Γ1 · cf1時，汙泥開始發粘，沉降性能變差，出水硝酸鹽氮提高至5mg · Λ COD提高至IOmg .L-1。(2)當接種量為IOg .L—1時，系統運行很穩定，在負荷為O. 5gN03_N .L—1 .cf1時，系統汙泥濃度為8g · ΙΛ出水硝酸鹽依然無檢出，出水COD為6mg · L-1左右。當系統負荷提高至I. OgNO3-N · Γ1 · Cf1時，出水硝酸鹽氮提高至2 3mg · Γ1左右，出水COD提高至IOmg · L-1左右。(3)當接種量為15g · L-1時，在負荷為I. OgNO3-N · L-1 · cf1時，系統能穩定運行，汙泥濃度維持在12g · Γ1左右，出水硝酸鹽無檢出，COD為6mg · L—1左右。汙泥接種量大，系統的汙泥負荷相應降低，從而保證含硝酸鹽的水得到深度處理，本發明汙泥接種量為 10 15g · L I。
權利要求
1.ー種含硝酸鹽水的深度處理方法，其特徵在於，其包括如下步驟將含硝酸鹽水與碳源進入曝氣池處理，之後再經ニ沉池泥水分離即可；其中，所述的硝酸鹽負荷為0. I I.OgNO3-N じ1 Cf1，所述的碳源的用量以COD計，COD與NO3-N的比值為4. 5 5. 5。
2.如權利要求I所述的深度處理方法，其特徵在於，所述的含硝酸鹽水為硝酸鹽以NO3-N 計為 20mg L 1 IOOmg .L1, COD 值為 IOmg L 1 50mg L \ pH 6. 0 9. O。
3.如權利要求I所述的深度處理方法，其特徵在於，所述的含硝酸鹽水的處理規模為く IOOOOm3 Cf1。
4.如權利要求I所述的深度處理方法，其特徵在於，所述的碳源為甲醇和/或葡萄糖。
5.如權利要求I所述的深度處理方法，其特徵在於，為廢甲醇或糖類澱粉生產企業的廢水。
6.如權利要求I所述的深度處理方法，其特徵在於，所述的曝氣池中的活性汙泥接種量為IOg L 1 15g Lし
7.如權利要求I所述的深度處理方法，其特徵在於，所述的曝氣池中的曝氣量為15 80m3/min/IOOOm3。
8.如權利要求7所述的深度處理方法，其特徵在於，當所述的硝酸鹽負荷彡0. 5gN03-N じ1 .Cf1時，在活性汙泥接種啟動期，所述的曝氣量為15 20m3/min/1000m3，在硝酸鹽去除率至彡95%後，所述的曝氣量為20 30m3/min/1000m3，其中，所述的硝酸鹽負荷每增加0. IgNO3-N じ1 cf1，所述的曝氣量增加10m3/min/1000m3。
9.如權利要求I所述的深度處理方法，其特徵在於，所述的ニ沉池將汙泥回流至曝氣池進水端；所述的汙泥回流至曝氣池進水端的回流比為0. 5 2. O。
10.如權利要求9所述的深度處理方法，其特徵在於，所述的汙泥回流至曝氣池進水端的回流比為1.0。
全文摘要
本發明公開了一種含硝酸鹽水的深度處理方法。該方法包括如下步驟將含硝酸鹽水與碳源進入曝氣池處理，之後再經二沉池泥水分離即可；其中，所述的硝酸鹽負荷為0.1～1.0g NO3-N·L-1·d-1，所述的碳源的用量以COD計，COD與NO3-N的比值為4.5～5.5。該方法特別適用於小規模處理，以及現有脫氮工程的技術升級，實施簡單，成本低，處理效率高。
文檔編號C02F3/12GK102795703SQ201210036848
公開日2012年11月28日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者金錫標, 王 鋒, 周思辰, 仇鑫耀, 洪大林, 韓媛媛 申請人:華東理工大學