前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法
2023-07-27 19:25:16
前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法
【專利摘要】本發明涉及一種前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，在對高氨氮廢水進行短程硝化反硝化處理之前，向廢水中添加有機酸對廢水進行預氧化。本發明通過有機酸的添加，為反應體系提供了氫離子，結合高氨氮廢水中含有的硝酸根，形成酸性氧化環境，促進了難生物降解大分子物質向可供微生物利用的小分子物質的轉化，將對氨氧化菌有毒、有害的有機物開環或斷鏈，分解為小分子，預氧化過程一方面可以降低廢水對微生物的毒性，提高廢水自身的可生化性，為短程硝化和反硝化菌群提供良好的外部環境，另一方面也可以為後續的硝化反應過程提供碳源。
【專利說明】前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種廢水處理方法，尤其涉及一種在廢水的處理過程中通過前置加酸預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化反應的方法。
【背景技術】
[0002]煉油催化劑生產廢水主要是重油催化裂化催化劑生產的廢水，其生產過程使用大量銨鹽和氨水，高氨氮廢水是煉油催化劑生產過程的必然產物。催化劑汙水水質複雜，具有懸浮物及氨氮濃度高、波動幅度大(60mg/L~300mg/L)、成分複雜和B/C值低等特點,較難實現生物處理。目前常用的處理方法包括物化處理法(如吹脫法和折點加氯法等)和生物處理法。傳統的生物處理法是目前應用最廣泛的脫氮技術，運用微生物的生理代謝作用將氨氮轉化為硝酸鹽，再通過反硝化作用實現徹底脫氮。
[0003]傳統的生物處理技術主要存在以下問題:工藝流程長、佔地面積大及基建投資費用高；冬季低溫時，微生物活性低，易造成處理效果不穩定；系統的HRT較長，需要較大的曝氣池，增加了投資和運行費用；系統為維持較高的生物濃度及獲得良好的脫氮效果，必須同時進行汙泥和硝化液回流，增加了動力消耗和運行費用；系統抗衝擊能力較弱，高濃度氨氮廢水會抑制硝化細菌生長，處理費用較高，而且還有可能造成二次汙染。
【發明內容】
[0004]為克服現有技術下的上述缺陷，本發明的目的在於提供一種前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，可在短時間內快速啟動短程硝化反硝化過程，實現煉油催化劑廢水的經濟高效處理。
[0005]本發明採用的技術方案為:一種前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，在對高氨氮廢水進行短程硝化反硝化處理之前，向廢水中添加有機酸對廢水進
行預氧化。
[0006]所述有機酸優選為乙酸。
[0007]所述乙酸的添加量可以為含每克氨氮的廢水中添加2.5~3.5g乙酸。
[0008]通常，廢水的預氧化過程中持續對廢水進行攪拌，預氧化處理的時間為30~60mino
[0009]本方法在向廢水中添加乙酸的同時可以添加生活汙水，所述生活汙水可以為市政汙水和/或居民區汙水，添加的乙酸與生活汙水中的硝酸根的摩爾濃度比優選大於I且小於2。
[0010]優選地，調節廢水在短程硝化反應過程中的曝氣量，使廢水中的溶解氧濃度為0.5 ~1.0mg/Lo
[0011]在廢水的處理過程中，可以向進行短程硝化反應過程中的廢水中添加汙泥，所述汙泥可以為市政汙泥和/或廢水處理廠產生的汙泥。
[0012]進一步地，可以向進行短程硝化反應過程中的廢水中添加鹼，調節廢水的pH值為8.0 ~8.5ο
[0013]通常情況下，廢水在反應器中進行處理，所述反應器可以包括豎直的圓柱狀殼體，所述殼體內可以同軸設有豎直的中空筒，所述中空筒的底端可以與所述殼體的底端固定連接，所述中空筒的頂端敞開，所述殼體的頂端至少與所述中空筒臨近的部分敞開且所述中空筒的頂端高於所述殼體的頂端，或者所述中空筒的頂端敞開且與所述殼體的內部空間連通，所述中空筒內可以設有攪拌槳，優選地，所述中空筒與所述殼體之間的環形空間分為好氧區和缺氧區上下兩部分，所述好氧區的底部可以設有微孔曝氣裝置，所述缺氧區內可以填充有用於促進反硝化反應進行的填料。
[0014]所述中空筒的底端可以設有與其連通並延伸至所述殼體外的進水管，所述殼體的底端可以設有與所述環形空間連通並延伸至所述殼體外的出水管。[0015]本發明的有益效果:本發明通過向進行短程硝化反硝化之前的廢水中添加有機酸進行預氧化，為反應體系提供了氫離子，結合高氨氮廢水(和與有機酸同時添加的生活汙水)中含有的硝酸根，形成酸性氧化環境(反應穩定後可以進行一定程度的汙水回流以提供硝酸根)，促進了難生物降解大分子物質向可供微生物利用的小分子物質的轉化(將對氨氧化菌有毒、有害的有機物開環或斷鏈，分解為小分子)。預氧化過程一方面可以降低廢水對微生物的毒性，提高廢水自身的可生化性，為短程硝化和反硝化菌群提供良好的外部環境，另一方面也可以為後續的硝化反應過程提供碳源，根據 申請人:的實驗，依據這種預氧化方法，可有效改善煉油催化劑生產廢水的可生化性(B0D5/C0D&可提高32-50%)。
[0016]預氧化過程中持續對廢水進行攪拌，既有利於有機酸中的氫離子與廢水中的硝酸根離子結合形成酸性氧化環境，又可進一步促進難生物降解的大分子物質向可供微生物利用的小分子物質轉化。
[0017]向廢水中添加有機酸的同時添加生活汙水，提高了廢水中硝酸根的含量，有利於加快硝酸根與氫離子結合的反應趨勢，促進酸性氧化環境的形成。
[0018]調節廢水在短程硝化反應過程中的曝氣量，有利於氨氧化菌的積累，同時，較低的溶解氧也為反硝化反應過程中的填料表面的生物膜提供了缺氧-厭氧環境，利於反硝化過程的順利進行。
[0019]向進行短程硝化反應過程中的廢水中添加適量的活性汙泥，可以提高廢水中的微生物含量，避免由於在低曝氣量下廢水中的微生物含量太低而影響後續反應的進程。
[0020]反應器分為預氧化區、好氧區和缺氧區，將預氧化過程、短程硝化和反硝化過程進行了有效分隔，便於對各反應過程分別進行調節和控制。加酸預氧化和反應器的合理分區，增強廢水脫氮的處理速率，並可為微生物提供良好的外部生長環境，從而加快短程硝化反硝化過程的啟動速率。該方法還具有節省曝氣量、降低能耗、節省反硝化碳源、節省反應器容積和降低汙泥產量等特點，還可以通過調整有機酸及生活汙水投加量、汙水回流量和廢水在各反應過程中的停留時間，實現良好的生物脫氮效果，有效地抗擊汙泥衝擊負荷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的反應器的結構示意圖；
圖2是本發明的實驗例的短程硝化效果圖。【具體實施方式】
[0022]本發明提供了一種前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，在對高氨氮廢水進行短程硝化反硝化處理之前，向廢水中添加有機酸對廢水進行預氧化。通過有機酸的添加，為反應體系提供了氫離子，結合高氨氮廢水(和與有機酸同時添加的生活汙水)中含有的硝酸根，形成酸性氧化環境(反應穩定後可以進行一定程度的汙水回流以提供硝酸根)，促進了難生物降解大分子物質向可供微生物利用的小分子物質的轉化(將對氨氧化菌有毒、有害的有機物開環或斷鏈，分解為小分子)。預氧化過程一方面可以降低廢水對微生物的毒性，提高廢水自身的可生化性，為短程硝化和反硝化菌群提供良好的外部環境，另一方面也可以為後續的硝化反應過程提供碳源。
[0023]在反應穩定後，可以將外筒出水回流至內筒，以提供硝酸鹽根，所述回流水量通常不大於進水總量的1/5，通常回流水量約為反應器總進水量的1/6。
[0024]通常，廢水的預氧化過程中持續對廢水進行攪拌，既有利於有機酸中的氫離子與廢水中的硝酸根離子結合形成酸性氧化環境，又可進一步促進難生物降解的大分子物質向可供微生物利用的小分子物質轉化。優選地，預氧化處理的時間為30~60min。
[0025]所述有機酸優選為乙酸，其添加量可以為含每克氨氮的廢水中添加2.5~3.5g乙酸。
[0026]本方法在向廢水中添加乙酸的同時可以添加生活汙水，所述生活汙水可以為市政汙水和/或居民區汙水，添加的乙酸與生活汙水中的硝酸根的摩爾濃度比優選大於I且小於2。所述生活汙水的添加提高了廢水中硝酸根的含量，有利於加快硝酸根與氫離子結合的反應趨勢，促進酸性氧化環境的形成。
[0027]優選地，調節廢水在短程硝化反應過程中的曝氣量，使廢水中的溶解氧濃度為
0.5 ~1.0mg/L (如 0.5 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L 或 1.0 mg/L),有利於氨氧化菌的積累，同時，較低的溶解氧也為反硝化過程中的調料表面的生物膜提供了缺氧-厭氧環境，利於反硝化過程的順利進行。
[0028]在廢水的處理過程中，根據廢水的處理總量，可以向進行短程硝化反應過程中的廢水中添加適量的汙泥，以提高廢水中的微生物含量，避免由於在低曝氣量下廢水中的微生物含量太低而影響後續反應的進程。所述汙泥可以為市政汙泥和/或廢水處理廠產生的汙泥。
[0029]進一步地，可以向進行短程硝化反應過程中的廢水中添加鹼，調節廢水的pH值為8.0~8.5，以促進短程硝化過程的進行，添加的鹼可以為碳酸鈉。
[0030]通常情況下，廢水在反應器中進行處理，參見圖1，所述反應器可以包括豎直的圓柱狀殼體I,所述殼體內可以同軸設有豎直的中空筒2，所述中空筒的內部空間為廢水的預氧化區3，所述中空筒的底端封閉並與所述殼體的底端固定連接，所述中空筒的底端可以延伸至所述殼體的底端外，也可以位於殼體的內部，當所述中空筒的底端延伸至所述殼體的底端外時，二者間密封，當所述中空筒的底端位於所述殼體內時，二者間可以密封也可以留有間隙，所述中空筒與所述殼體的頂端可以採用以下兩種方式設置:一種方式為所述中空筒的頂端敞開，所述殼體的頂端至少與所述中空筒臨近的部分敞開且所述中空筒的頂端高於所述殼體的頂端，以使所述預氧化區內的廢水可以流入所述中空筒與所述殼體之間的空間，而位於所述中空筒與所述殼體之間的空間內的廢水不會倒流至所述預氧化區，優選地，所述殼體的頂端全部敞開；另一種方式為所述中空筒的頂端低於所述殼體的頂端，所述中空筒的頂端敞開且與所述殼體的內部空間連通，由於所述中空筒的頂端低於所述殼體的頂端，在採用此種方式時，應注意控制所述中空筒與所述殼體之間的空間內的廢水的液面高度，使其始終保持低於所述中空筒的頂端，以防止所述中空筒與所述殼體之間的空間內的廢水倒流至所述預氧化區。所述中空筒內可以設有攪拌槳4，方便對預氧化區內的廢水進行攪拌，優選地，所述中空筒與所述殼體之間的環形空間分為好氧區5和缺氧區6上下兩部分，所述好氧區的底部可以設有微孔曝氣裝置7，用於在廢水的短程硝化過程中曝氣，所述缺氧區內可以填充有用於促進反硝化反應進行的填料(生物膜載體)8。所述中空筒的底端可以設有與其連通並延伸至所述殼體外的進水管9，用於向所述預氧化區內注入廢水、有機酸及生活汙水，所述殼體的底端可以設有與所述環形空間(或缺氧區)連通並延伸至所述殼體外的出水管10，經所述反應器處理後的廢水可以通過所述出水管排出所述反應器，所述進水管和出水管上均可以設有閥門。所述反應器還可以設有汙泥進管，其入口連接汙泥源，出口與所述好氧區連通或者當所述殼體的頂端敞開時，位於所述好氧區的上方或伸入所述好氧區，用於在廢水的短程硝化過程中向廢水中添加汙泥。
[0031]所述反應器分為預氧化區、好氧區和缺氧區，將廢水的預氧化過程、短程硝化和反硝化過程進行了有效分隔，便於對各反應過程分別進行調節和控制。加酸預氧化和反應器的合理分區，可有效改善催化劑生產廢水的可生化性(B0D/C0D可提高32-50%)，增強廢水脫氮的處理速率，並可為微生物提供良好的外部生長環境，從而加快短程硝化反硝化過程的啟動速率。該方法還具有節省曝氣量、降低能耗、節省反硝化碳源(達40%左右)、節省反應器容積和降低汙泥產量的特點，還可以通過調整有機酸及生活汙水投加量、汙水回流量和廢水在各反應過程匯總的停留時間，實現良好的生物脫氮效果，有效地抗擊汙泥衝擊負荷。
[0032]實驗例:
接種汙泥為某石化公司煉油汙水處理廠催化劑生產廢水處理單元回流汙泥，接種量為
0.8L，接種後反應器內汙泥濃度3257mg/L，在33°C、溶解氧0.5mg/L的條件下運行反應器。催化劑廢水為高氨氮、低碳廢水，且含有大量鹽類和難被生物利用的大分子有機物及還原性物質，水質成分複雜，處理難度較大，其主要水質指標如表1所示，反應器運行效果如圖2所示，生活汙水為廠區內的市政汙水。
【權利要求】
1.一種前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於在對高氨氮廢水進行短程硝化反硝化處理之前，向廢水中添加有機酸對廢水進行預氧化。
2.根據權利要求1所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於所述有機酸為乙酸。
3.根據權利要求2所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於所述乙酸的添加量為含每克氨氮的廢水中添加2.5~3.5g乙酸。
4.根據權利要求3所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於廢水的預氧化過程中持續對廢水進行攪拌，預氧化處理的時間為30~60min。
5.根據權利要求4所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於向廢水中添加乙酸的同時添加生活汙水，所述生活汙水為市政汙水和/或居民區汙水，添加的乙酸與生活汙水中的硝酸根的摩爾濃度比大於I且小於2。
6.根據權利要求5所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於調節廢水在短程硝化反應過程中的曝氣量，使廢水中的溶解氧濃度為0.5~1.0mg/Lo
7.根據權利要求6所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於向進行短程硝化反應過程中的廢水中添加活性汙泥，所述汙泥為市政汙泥和/或廢水處理廠產生的活性汙泥。
8.根據權利要求7所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於向進行短程硝化反應過程中的廢水中添加鹼，調節廢水的PH值為8.0~8.5。
9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於廢水在反應器中進行處理，所述反應器包括豎直的圓柱狀殼體，所述殼體內同軸設有豎直的中空筒，所述中空筒的底端與所述殼體的底端固定連接，所述中空筒的頂端敞開，所述殼體的頂端至少與所述中空筒臨近的部分敞開且所述中空筒的頂端高於所述殼體的頂端，或者所述中空筒的頂端敞開且與所述殼體的內部空間連通，所述中空筒內設有攪拌槳，所述中空筒與所述殼體之間的環形空間分為好氧區和缺氧區上下兩部分，所述好氧區的底部設有微孔曝氣裝置，所述缺氧區內填充有用於促進反硝化反應進行的填料。
10.根據權利要求9所述的前置預氧化實現快速啟動短程硝化反硝化處理廢水的方法，其特徵在於所述中空筒的底端設有與其連通並延伸至所述殼體外的進水管，所述殼體的底端設有與所述環形空間連通並延伸至所述殼體外的出水管。
【文檔編號】C02F1/72GK103508546SQ201310463076
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2013年10月8日
【發明者】周華堂, 高大文, 許賢文, 陳揚, 胡威夷, 丁晶, 趙小晶, 賈東輝, 胡奇, 周戈 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國崑崙工程公司