一種採用活性汙泥氧化溝工藝去除汙水氨氮的方法
2023-04-28 11:40:06 3
專利名稱：一種採用活性汙泥氧化溝工藝去除汙水氨氮的方法
技術領域：
本發明涉及採用活性汙泥氧化溝工藝，經硝化和反硝化過程去除汙水氨氮的方法。
背景技術：
氨氮是水體中危害較大的汙染因子，它會導致河流、湖泊的富營養化，使水體自淨能力減弱。汙染水體的氨氮通常指以氨形態存在的氮，相對其它有機類汙染物來說被汙染水體中氨氮去除的難度要大得多。在現有技術中，被汙染水體中氨氮的去除方法主要有物理、化學和生物的方法。物理或化學法包括空氣吹脫法、折點氯化法、離子交換吸附法、絮凝沉澱法、電滲析法、催化溼式氧化法、液膜法等。這些方法一般用於高濃度氨氮廢水的預處理，且處理成本很高。生物法去除氨氮是通過某些微生物的作用，使被汙染水體中的氨氮最終形成氮氣逸出水體從而達到淨化處理的目的。生物法成本要低得多，其適用面也更廣，如漁業養殖水體的氨氮淨化處理、生活廢水或工業廢水中氨氮的去除等。
生物法去除氨氮主要通過硝化作用過程和反硝化作用過程來完成。在硝化作用過程中，於好氧的條件下氨氮在硝化菌的作用下氧化為硝酸鹽或亞硝酸鹽氮；反硝化作用是指硝酸鹽和亞硝酸鹽被還原為氣態氮的過程。於缺氧條件下，利用有機物作為電子供體，反硝化細菌將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為氮氣。在這兩個過程中，一般認為硝化作用過程更為重要，它是生物法去除氨氮的關鍵，其完成的難度也相對較高。因為大多數硝化菌是化能自養型微生物，而與異養型微生物相比，自養微生物繁殖速率慢、生長環境較苛刻，在很多條件下無法與異養型微生物在生長競爭中取得優勢。因此，當水體中硝化菌含量較低時，僅調節汙水的供氧和PH值等環境仍無法在較短的時間內使硝化菌自然生長繁殖，在工業上通常的做法是直接向汙水中投放培養好的高濃度硝化菌種，如投入含有高濃度硝化菌的活性汙泥。這些高濃度的硝化菌種是通過專門的工序來培養得到的，如中國專利ZL02156977.0和中國專利申請00808700.8均介紹了用於去除汙水中氨氮的高濃度硝化菌種的培養方法。由外界引入硝化菌種確實能保證硝化作用過程在較短的時間內順利地進行，但運行管理卻很不方便，成本也相對較高，而且這種方法的適用性並不寬泛，如對於排放量較大的工業汙水處理便不十分適合。
發明內容
本發明提供了一種活性汙泥氧化溝工藝去除汙水氨氮的方法，通過向汙水投加一種硝化菌培養促進劑以及配合調節汙水的供氧和PH值等手段可在水體中營造適合硝化菌生長繁殖環境，硝化菌可在短時間內生長繁殖，從而能解決生物法去除氨氮中硝化作用過程需要由外界引入硝化菌種這一技術問題。
以下是本發明解決上述技術問題的技術方案一種活性汙泥氧化溝工藝去除汙水氨氮的方法，該方法包括汙水經初步沉澱去除固體雜質後進入氧化溝進行處理。氧化溝中至少各存在一個硝化區、反硝化區和沉澱區，汙水於硝化區進水並循環經過各區，與進水等量的沉澱區上清液排放。進水水質控制為水溫10～25℃，pH值7～9，鹼度200～350mg/L，BOD5負荷小於0.1kgBOD5/kgMLVSS.d；各區工藝條件控制為硝化區汙泥濃度2～4g/L，泥齡10～25d，溶解氧濃度2～5mg/l，水力停留時間8～12小時；反硝化區汙泥濃度2～4g/L，泥齡10～25d，厭氧狀態，水力停留時間2～4小時；沉澱區水力停留時間2～4小時。
在進水的硝化區中加入一種硝化菌培養促進劑，加入量為5～20mg/l，該硝化菌培養促進劑為一種組合物，組分包括糖蜜、金屬鹽和吸附劑，其配比為
糖蜜100重量份；金屬鹽0.2～2.5重量份；吸附劑1～8重量份，上述金屬鹽包括A和B，其中A為MnSO4或MnCl2，B為MgSO4或CaCl2或兩者的混合物，A與B的摩爾比為10∶(0.5～5)，上述吸附劑為沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰中的一種或兩種以上的混合物。
上述硝化菌培養促進劑配比中金屬鹽最好為0.5～1.5重量份；金屬鹽A與B的摩爾比最好為10∶(1.5～3)；吸附劑最好為2～6重量份。
硝化菌培養促進劑最好先用水配製成稀釋液後再加入汙水中，稀釋液中硝化菌培養促進劑與水的重量比為1∶(10～100)。這樣可使得促進劑與汙水的混合更加均勻。
在上述技術方案中，汙水首先進行初步的沉澱處理以去除體積較大的固體雜質，然後進入氧化溝中進行處理。氧化溝的結構形式與現有技術完全相同，至少各存在一個硝化區、反硝化區和沉澱區，各區可以任意次序串聯，即反硝化區可以前置或後置。汙水通常於硝化區進水，循環地流經各區，與進水等量的沉澱區的上清液排放。氧化溝中可以由上述三個區構成一個或數個循環單元，於某一硝化區進水並從某一沉澱區排放；也可由硝化區和反硝化區構成一個或數個循環單元，從某一硝化區進水，然後從另一硝化區或某一反硝化區進入一個沉澱區，經汙泥沉澱後上清液排放。當循環單元為一個以上時，硝化促進劑可以僅投加於位於進水口的硝化區。汙水在硝化區內於好氧的條件下進行硝化反應；在反硝化區內於厭氧的條件下進行反硝化反應；在沉澱區中實現汙泥的沉降，沉降的汙泥部分回流，剩餘汙泥定期排放。所要強調的是，現有的氧化溝工藝中一個氧化溝中存在的硝化區、反硝化區和沉澱區的數量各異且相互的連接形式種類繁多，但本發明對氧化溝的結構形式並不提出特別的要求，現有的各類活性汙泥氧化溝的結構形式都能適用於本發明的技術方案，基本的要求是至少各存在一個硝化區、反硝化區和沉澱區以任意的次序串聯構成一個循環單元。
眾所周知，硝化菌對外部環境比較敏感，生長繁殖對環境的要求很高，除需要好氧和合適的酸鹼度以及溫度外還需要有合適的硝化菌培養促進物質存在。現有的研究結果表明可溶性有機碳(DOC)、分子態有機物(POM)、各類維生素這三類物質在低濃度條件下對硝化菌的培養有明顯的促進作用。本發明中使用的硝化菌培養促進劑主要含有三種組分，其中的糖蜜為主要成分，它富含可溶性有機物(DOC)、大分子物質(POM)、維生素。其二為金屬鹽，它的作用是補充硝化菌生長必須的礦物質，並作為酶的組分參與硝化反應。第三種成分為吸附劑，它在硝化反應系統中起吸附、沉澱氨氮、提供硝化細菌生長載體的作用。
與現有技術相比，本發明的優點主要包括兩個方面。一是通過直接向汙水投加一種硝化菌培養促進劑，使得汙水本身產生適合硝化菌生長繁殖的環境，硝化菌在短時間內能快速繁殖生長，不必再由外界引入硝化菌種，操作過程更為簡單。配合調節汙水的溫度、溶解氧和PH值等環境，硝化作用過程能在短時間內順利進行，在其它條件相同的情況下，使用了該促進劑後氨氮的去除率可以提高近20％以上，很好地滿足了工業化生物法去除氨氮的工藝要求；二是由於採用的促進劑的最主要成分糖蜜是製糖工業產生的廢料，其價格非常低廉，因此該促進劑的整體成本很低。從另一角度來講，本發明還為製糖工業產生的廢物的綜合利用提供了一個新的途徑。
下面將通過具體的實施方案對本發明作進一步的描述，相對於現有技術來說，本發明的關鍵是在汙水進水中投加了一種硝化菌培養促進劑，而其它方面如氧化溝的結構、工藝條件等與現有的活性汙泥氧化溝工藝基本相同。所有這些也為本領域的普通技術人員所熟知，故在實施例中將僅注重對硝化菌培養促進劑配比、投加量等條件的列舉。
具體實施例方式
各實施例試驗的汙水為石油化工綜合汙水，並經初沉澱處理，進水水質CODCr260mg/lNH3-N 30mg/l實施例1～10汙水經初步沉澱去除固體雜質後將水質調為水溫10～25℃，pH值7～9，鹼度200～350mg/L，BOD5負荷小於0.1kgBOD5/kgMLVSS.d。
處理汙水的氧化溝構造為三溝式氧化溝，分別為硝化區、反硝化區和沉澱區，並以上述次序串聯，總容積為87000m3。
硝化、反硝化和沉澱區的工藝條件控制為硝化區汙泥濃度2～4g/L，泥齡10～25d，溶解氧濃度2～5mg/l，水力停留時間8～12小時；反硝區汙泥濃度2～4g/L，泥齡10～25d，厭氧狀態，水力停留時間2～4小時；沉澱區水力停留時間2～4小時。
汙水由硝化區的進水口進入氧化溝，並循環地經過硝化區、反硝化區及沉澱區。進水流量控制為4500m3/hr，等量的沉澱區上清液排放。沉澱區汙泥部分回流，剩餘汙泥定期排放。
按設定的量向硝化區的汙水中連續投入硝化菌培養促進劑，硝化菌培養促進劑先用工業水配製成稀釋液，稀釋液中硝化菌培養促進劑與水的重量比為1∶(10～100)。各實施例使用的硝化菌培養促進劑按所需的比例進行配製，其中糖蜜均為100重量份，其它組分的配比見表1，促進劑投加量見表2。
測試出水的水質。測試結果見表2，其中比較例為進水不投加促進劑，其餘試驗條件同實施例。
表1.單位重量份
表2.
權利要求
1.一種採用活性汙泥氧化溝工藝去除汙水氨氮的方法，該方法包括汙水經初步沉澱去除固體雜質後進入氧化溝進行處理，氧化溝中至少各存在一個硝化區、反硝化區和沉澱區，汙水於硝化區進水並循環經過各區，與進水等量的沉澱區上清液排放，進水水質控制為水溫10～25℃，pH值7～9，鹼度200～350mg/L，BOD5負荷小於0.1kgBOD5/kgMLVSS.d；各區工藝條件控制為硝化區汙泥濃度2～4g/L，泥齡10～25d，溶解氧濃度2～5mg/l，水力停留時間8～12小時；反硝化區汙泥濃度2～4g/L，泥齡10～25d，厭氧狀態，水力停留時間2～4小時；沉澱區水力停留時間2～4小時，其特徵是在進水的硝化區中加入一種硝化菌培養促進劑，加入量為5～20mg/l，該硝化菌培養促進劑為一種組合物，組分包括糖蜜、金屬鹽和吸附劑，其配比為糖蜜100重量份；金屬鹽0.2～2.5重量份；吸附劑1～8重量份，上述金屬鹽包括A和B，其中A為MnSO4或MnCl2，B為MgSO4或CaCl2或兩者的混合物，A與B的摩爾比為10∶(0.5～5)，上述吸附劑為沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰中的一種或兩種以上的混合物。
2.根據權利要求1所述的去除汙水氨氮的方法，其特徵在於所述的硝化菌培養促進劑配比中金屬鹽為0.5～1.5重量份。
3.根據權利要求1所述的去除汙水氨氮的方法，其特徵在於所述的硝化菌培養促進劑配比中金屬鹽A與B的摩爾比為10∶(1.5～3)。
4.根據權利要求1所述的去除汙水氨氮的方法，其特徵在於所述的硝化菌培養促進劑配比中吸附劑為2～6重量份。
5.根據權利要求1所述的去除汙水氨氮的方法，其特徵在於所述的硝化菌培養促進劑先用水配製成稀釋液後再加入汙水，稀釋液中硝化菌培養促進劑與水的重量比為1∶(10～100)。
全文摘要
一種活性汙泥氧化溝工藝去除汙水氨氮的方法，包括汙水經初步沉澱去除固體雜質後進入氧化溝進行處理。氧化溝中至少各存在一個硝化區、反硝化區和沉澱區，汙水於硝化區進水並循環經過各區，與進水等量的沉澱區上清液排放。在進水的硝化區中加入一種硝化菌培養促進劑，加入量為5～20mg/l，該硝化菌培養促進劑組分包括糖蜜、金屬鹽和吸附劑，配比為糖蜜100重量份；金屬鹽0.2～2.5重量份；吸附劑1～8重量份。金屬鹽包括A和B，A為MnSO
文檔編號C02F3/12GK101062811SQ20061002614
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月27日 優先權日2006年4月27日
發明者吳敏, 倉一華, 祝娟芝, 楊玉梅 申請人:中國石化上海石油化工股份有限公司