一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法

專利名稱：一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種水、廢水、污水處理，更具體地說涉及一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法。
背景技術：
高鹽、低碳工業廢水的特征是含鹽量高、氨氮濃度高、有機成分低。較高的含鹽量造成廢水的滲透壓往往超過一般活性污泥的耐受極限，而且廢水中有機成分較低，不能滿足活性污泥中異養微生物的營養需求。這就使得一般的活性污泥法和生物膜法無法用來處理這種高氨氮的無機工業廢水。目前，處理這種高鹽無機氨氮廢水主要還是折點氯氯化法、 離子交換法、吹脫/氣提和化學沉淀法。折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。處理氨氮廢水所需的實際氯氣量取決于溫度、PH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9 IOmg氯氣。pH值在6 7時為最佳反應區間，接觸時間為O. 5 2小時。折點加氯法處理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化，以去除水中殘留的氯。Img殘留氯大約需要O. 9 I. Omg的二氧化硫。但是該方法運行費用高，副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染，而且氯氣本身劇毒，存在安全風險。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂，從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，它是一類硅質的陽離子交換劑，成本低，對NH4+有很強的選擇性。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點。但再生液為高濃度氨氮廢水，仍需進一步處理。吹脫法是使水作為不連續相與空氣接觸，利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮的方法。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水處理，但吹脫效率影響因子多，不容易控制，特別是受溫度影響比較大，在北方寒冷季節效率會大大降低，而且現在許多吹脫裝置考慮到經濟性，沒有回收氨，直接排放到大氣中，造成大氣污染。汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出，處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程，即在高pH值時,使廢水與氣體密切接觸,從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。該方法適用于處理連續排放的高濃度氨氮廢水，操作條件與吹脫法類似，對氨氮的去除率可達97%以上。但是汽提塔內容易生成水垢，使操作無法正常進行。化學沉淀法是根據廢水中污染物的性質，必要時投加某種化工原料，在一定的工藝條件下(溫度、催化劑、PH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等)進行化學反應， 使廢水中污染物生成溶解度很小的沉淀物或聚合物，或者生成不溶于水的氣體產物，從而使廢水凈化，或者達到一定的去除率。化學沉淀法處理NH3-N是始于20世紀60年代，在90 年代興起的一種新的處理方法，其主要原理就是NH4+、Mg;、PO43-在堿性水溶液中生成沉淀。在氨氮廢水中投加化學沉淀劑Mg (OH) 2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4 · 6H20(鳥糞石)沉淀，該沉淀物經造粒等過程后，可開發作為復合肥使用。但是該方法處理成本比較高。目前市場上也有針對這種廢水的生物處理方法。該方法先向廢水中投加有機碳源，然后再利用嗜鹽微生物進行處理的方法。但是目前這種方法工藝還不成熟，而且處理成本相對很高。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術不足之處而提供一種投資費用低、出水好，運行過程便于管理的高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法。本發明的目的是通過以下措施來實現一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，其特征在于，包括如下步驟和工藝條件步驟一、制備營養液I)所述激活生物菌種所需的營養液以重量百分比計包括以下組分無機氮磷A組 5 10%、無機氮磷B組I 2%、微量元素O. 3 3%、促生物質O. 5 I %，所述無機氮磷A組選自尿素、碳酸銨、硫酸銨、硝酸鹽中的一種或一種以上組合，無機氮磷B組選自磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽、偏磷酸鹽中的一種或一種以上組合，微量元素選自Mg鹽、Zn鹽、 Cu鹽、Co鹽中的一種或一種以上組合，促生物質選自糖蜜、海帶提取物、菠菜葉提取物、苜蓿草葉提取物中的一種或一種以上組合；步驟二、制備培養液I)所述持續生物增效單元培養液的組分為生物菌種、激活生物菌種所需的營養液、載體、去氯自來水，所述生物菌種為市購產品百特安851硝化菌，所述載體為無機固體粉末物，選自活性碳粉末、沸石粉，硅藻土中的一種或一種以上組合，所述去氯自來水為通過活性碳過濾后的自來水；2)所述持續生物增效單元培養液組分的質量百分比，O. I 10%生物菌種， O. 01 1%載體，O. I 1%激活生物菌種所需的營養液，其余為去氯自來水；控制培養液的氨氮濃度為100 300mg/L ；步驟三、培養微生物I)培養為步驟二所得的培養液提供合適的培養條件pH為7 7. 8，DO為3. Omg/ L以上，溫度為20 30°C ；2)排放所述培養液排放間歇進行培養周期為24 120小時,第一次培養結束后，排出50%的菌液，備用，排放結束后，補充進水，并按比例補充營養液和硅藻土粉末，繼續培養24小時，再次排放50%的菌液，備用，排放結束后，重復第二次培養過程，直至第20 次培養結束，第20次培養結束后，重復上述第I至20次培養過程；步驟四、現場持續投加培養液將步驟二所得處于對數期菌群的培養液按一定比例持續投加到曝氣池的進水端， 所述培養液的投加量控制為100 lOOOppm。培養液可以連續投加或間歇投加，間歇投加時，投加間隔控制在I 48小時，優選控制在I至8小時。同時，采取措施延長生物菌種在曝氣池中的停留時間，提高硝化效果。本發明進一步采取如下措施
所述的采取措施為在廢水處理的曝氣池中投加懸浮生物填料，所述懸浮生物填料選自聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫的一種，以圓柱狀、球狀和蜂窩煤狀為主，密度接近于水，在廢水中呈懸浮狀態。所述的懸浮生物填料的投加比控制為10 40%。所述的采取措施為在于曝氣池進出口安裝了篩網，所述篩網的網眼尺寸小于懸浮生物調料最小直徑。所述營養液以重量百分比計包括以下組分碳酸銨5 10%、磷酸二氫鉀I 2%, ZnCO3O. I I %, MgCO3O. I I %、Co (NO3) 20· I 1%、海帶提取物 O. 5 1%。與現有技術相比，本發明提出的一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，具有如下優點本發明通過配制激活、培養硝化菌所需的營養液、投加無機固體粉末作為載體，大大提高了硝化菌的培養效果，進而通過持續排放處于對數期的硝化菌， 采取延長硝化菌在曝氣池中的停留時間達到降低出水氨氮的目的，降低了投資成本、運行費用成本，取得了顯著的進步。
具體實施例方式下面結合實施例對具體實施方式
作詳細說明一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，包括如下步驟和工藝條件步驟一、制備營養液I)所述激活生物菌種所需的營養液以重量百分比計包括以下組分無機氮磷A組 5 10%、無機氮磷B組I 2%、微量元素O. 3 3%、促生物質O. 5 I %，所述無機氮磷A組選自尿素、碳酸銨、硫酸銨、硝酸鹽中的一種或一種以上組合，無機氮磷B組選自磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽、偏磷酸鹽中的一種或一種以上組合，微量元素選自Mg鹽、Zn鹽、 Cu鹽、Co鹽中的一種或一種以上組合，促生物質選自糖蜜、海帶提取物、菠菜葉提取物、苜蓿草葉提取物中的一種或一種以上組合。本步驟針對硝化菌的激活與培養開發了一種營養液，該營養液不僅可以為硝化菌生長所必需的無機氮磷和微量元素，還包括了促生物質，可以加快硝化菌增長速度，縮短培養時間。優化的營養液以重量百分比計包括以下組分碳酸銨5 10%、磷酸二氫鉀I 2%, ZnCO3O. I I %, MgCO3O. I I %、Co (NO3) 20· I I %、糖蜜 O. 5 1%。步驟二、制備培養液I)所述持續生物增效單元培養液的組分為生物菌種、激活生物菌種所需的營養液、載體、去氯自來水，所述生物菌種為市購產品百特安851硝化菌，所述載體為無機固體粉末物，選自活性碳粉末、沸石粉，硅藻土中的一種或一種以上組合，所述去氯自來水為通過活性碳過濾后的自來水；2)所述持續生物增效單元培養液組分的質量百分比，O. I 10%生物菌種， O. 01 1%載體，O. I 1%激活生物菌種所需的營養液，其余為去氯自來水；控制培養液的氨氮濃度為100 300mg/L ；本步驟中采用的生物菌種為市購產品百特安851硝化菌，也適用于其它類似硝化菌種。為了提高硝化菌的培養效果，本發明在培養過程中投加了無機固體粉末物質作為載體。載體是活性碳粉末、沸石粉，硅藻土或其它無機固體粉末中的一種或多種組成的混合物。本步驟中所采用的水為去氯自來水，由市政自來水消毒藥劑投加量的多少直接影響硝化菌培養。消毒劑投加過量，自來水中含有過量余氯，會直接將復合微生物殺死。為了避免自來水中余氯對培養過程的影響，本發明對進水用自來水進行了除氯處理，典型方法為活性碳過濾。本發明通過系統的有機負荷率F/M來控制營養液濃度與微生物菌種量之間的關聯關系是非常有效的，如果F/M偏低，微生物處于靜止期或內源呼吸期，難以實現增殖，甚至數量會減少。如果F/M偏高，容易造成物料的浪費，培養過程不經濟。本發明的培養通過調節培養單元的接種量和營養液的投加量來控制F/M，使得微生物既能實現對數增長，又不會造成物料的浪費。具體的做法從實驗中找到了平衡范圍微生物的接種量控制在系統容積的O. I 10%，系統中有機營養水平控制在300 500mg/L最適宜。步驟三、培養微生物I)培養為步驟二所得的培養液提供合適的培養條件pH為7 7. 8，DO為3. Omg/ L以上，溫度為20 30°C ；2)排放所述培養液排放間歇進行；培養周期為24 120小時,第一次培養結束后，排出50%的菌液，備用，排放結束后，補充進水，并按比例補充營養液和硅藻土粉末，繼續培養24小時，再次排放50%的菌液，備用，排放結束后，重復第二次培養過程，直至第20 次培養結束，第20次培養結束后，重復上述第I至20次培養過程。本步驟中，培養液的pH、D0和溫度都是微生物培養的重要影響因素。為此，培養過程中必須對系統的pH、DO和溫度進行控制。對于培養液的間歇排放及有限排放，可有效地保證培養液中的菌群始終處于對數期。步驟四、現場持續投加培養液將步驟二所得處于對數期菌群的培養液按一定比例持續投加到曝氣池的進水端， 所述培養液的投加量控制為100 IOOOppm ;培養液可以連續投加，也可以間歇投加，最好采用連續投加的方式。間歇投加時，投加間隔應控制在I至48小時，優先控制在I至8小時。同時，采取措施延長生物菌種在曝氣池中的停留時間，提高硝化效果。本步驟中除按比例設入培養液外，還采取了如下措施延長生物菌種在曝氣池中的停留時間在廢水處理的曝氣池中投加懸浮生物填料，所述懸浮生物填料選自聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫的一種，以圓柱狀、球狀和蜂窩煤狀為主，密度接近于水，在廢水中呈懸浮狀態。試驗表明，當懸浮填料的填充比例為曝氣池容積的10 40%范圍是好的，超過40%以后，硝化效果提聞會趨緩。本發明還在于曝氣池進出口安裝了篩網，所述篩網的網眼尺寸小于懸浮生物調料最小直徑。篩網可防止懸浮生物填料流失。下面結合具體實施例進一步說明實施例I :某石化廢水步驟一、制備營養液分別稱取8kg(NH4)2C03，2kg磷酸二氫鉀，O. 5kgMgS04， O. 2kg Co (N03) 2，Ikg糖蜜，混合均勻，加除氯自來水至100kg，攪拌使其溶解。步驟二、制備培養液培養系統采用兩臺宜態科環保的生物在線自動培養器，交替運行。分別3kg稱取上述營養液，2kg百特安硝化菌液、IkglOO目的硅藻土粉末，攪拌，加除氯自來水至1000kg。步驟三、培養微生物培養過程中工藝條件控制為pH為7 7. 8，DO為3. Omg/L 以上，溫度為20 30°C。培養液排放間歇進行，培養周期為24小時。第一次培養結束后， 排出50%的菌液。排放結束后,補充進水,并按比例補充營養液和娃藻土粉末,繼續培養24 小時，再次排放50%的菌液。排放結束后，重復第二次培養過程，直至第20次培養結束。第 20次培養結束后，重復上述第I至20次培養過程。第六步現場持續投加培養液將步驟二所得處于對數期菌群的培養液持續投加至廢水處理系統的曝氣池，投加量控制在800ppm，采用連續投加的方式；同時，在曝氣池中投加了市購的懸浮生物填料。該懸浮填料投加比例控制在曝氣池容積的15%。本實施例還在曝氣池進出口分別安裝了篩孔直徑小于生物填料最小直徑的篩網。經過近2個月的試驗，處理設施出水氨氮持續維持在10mg/l以下。實施例2 某化肥廢水步驟一、制備營養液分別稱取8kg (NH4) 2C03，2kg磷酸二氫鉀，O. 5kgMgS04， O. 2kg Co (N03) 2，Ikg糖蜜，混合均勻，加除氯自來水至100kg，攪拌使其溶解。步驟二、制備培養液培養系統采用兩臺宜態科環保的生物在線自動培養器，交替運行。分別稱取3kg上述營養液，3kg百特安硝化菌液、3kgl00目的硅藻土粉末，攪拌，加除氯自來水至1000kg。步驟三、培養微生物培養過程中工藝條件控制為pH為7 7. 8，DO為3. Omg/L 以上，溫度為20 30°C。培養排放間歇進行，培養周期為24小時。第一次培養結束后，排出50%的菌液。排放結束后，補充進水，并按比例補充營養液和硅藻土粉末，繼續培養24小時，再次排放50%的菌液。排放結束后，重復第二次培養過程，直至第20次培養結束。第 20次培養結束后，重復上述第I至20次培養過程。第六步現場持續投加培養液將步驟二所得處于對數期菌群的培養液投加至廢水處理系統的曝氣池，投加量控制在500ppm，采用間歇投加，投加時間間隔為4小時。同時，在曝氣池中投加了市購的懸浮生物填料。該懸浮填料投加比例控制在曝氣池容積的20%。還在曝氣池進出口分別安裝了篩孔直徑小于生物填料最小直徑的篩網。經過近I個月的試驗，處理設施出水氨氮持續維持在5mg/l以下。本發明處理的廢水，廢水經初沉池去除較大懸浮顆粒后，進入曝氣池。持續地向曝氣池中投加處于對數期的硝化菌群培養液，在曝氣池中，硝化菌進行好氧呼吸，將廢水中的氨氮氧化為硝態氮。曝氣池出水經泥水分離后，出水直接排放。二沉池排出的污泥，一部分作為回流污泥回流至曝氣池，以維持曝氣池的運行。另一部分作為剩余污泥和初沉池排出的污泥一起送污泥處理單元進行濃縮脫水。為了在不改變曝氣池容積的情況下，延長硝化泥齡，在曝氣池中投加密度接近于水的懸浮載體。本發明取得了顯著的進步和社會效益。以上結合實施例作了說明，上述實施例并不構成對本發明的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，其特征在于，包括如下步驟和工藝條件步驟一、制備營養液I)所述激活生物菌種所需的營養液以重量百分比計包括以下組分無機氮磷A組5 10%、無機氮磷B組I 2 %、微量元素0. 3 3 %、促生物質0. 5 I %，所述無機氮磷A組選自尿素、碳酸銨、硫酸銨、硝酸鹽中的一種或一種以上組合，無機氮磷B組選自磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽、偏磷酸鹽中的一種或一種以上組合,微量元素選自Mg鹽、Zn鹽、Cu鹽、 Co鹽中的一種或一種以上組合，促生物質選自糖蜜、海帶提取物、菠菜葉提取物、苜蓿草葉提取物中的一種或一種以上組合；步驟二、制備培養液1)所述持續生物增效單元培養液的組分為生物菌種、激活生物菌種所需的營養液、 載體、去氯自來水，所述生物菌種為市購產品百特安851硝化菌，所述載體為無機固體粉末物，選自活性碳粉末、沸石粉，硅藻土中的一種或一種以上組合，所述去氯自來水為通過活性碳過濾后的自來水；2)所述持續生物增效單元培養液組分的質量百分比，0.I 10%生物菌種，0. 01 1% 載體，0. I I %激活生物菌種所需的營養液,其余為去氯自來水；控制培養液的氨氮濃度為 100 300mg/L ；步驟三、培養微生物1)培養為步驟二所得的培養液提供合適的培養條件pH為7 7.8，DO為3. Omg/L以上，溫度為20 30°C ；2)排放所述培養液排放間歇進行培養周期為24 120小時,第一次培養結束后,排出50%的菌液,備用,排放結束后,補充進水,并按比例補充營養液和娃藻土粉末，繼續培養 24小時，再次排放50%的菌液，備用，排放結束后，重復第二次培養過程，直至第20次培養結束，第20次培養結束后，重復上述第I至20次培養過程；步驟四、現場持續投加培養液將步驟二所得處于對數期菌群的培養液按一定比例持續投加到曝氣池的進水端，所述培養液的投加量控制為100 lOOOppm。培養液連續投加或間歇投加，間歇投加時，投加間隔控制在I至48小時，優選控制在I至8小時，同時，采取措施延長生物菌種在曝氣池中的停留時間，提聞硝化效果。
2.根據權利要求I所述的高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，其特征在于，所述的采取措施為在廢水處理的曝氣池中投加懸浮生物填料，所述懸浮生物填料選自聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫的一種，以圓柱狀、球狀和蜂窩煤狀為主， 密度接近于水，在廢水中呈懸浮狀態。
3.根據權利要求2所述的高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，其特征在于，所述的懸浮生物填料的投加比控制為10 40%。
4.根據權利要求I所述的高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，其特征在于，所述的采取措施為在于曝氣池進出口安裝了篩網，所述篩網的網眼尺寸小于懸浮生物調料最小直徑。
5.根據權利要求I所述的高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，其特征在于，所述營養液以重量百分比計包括以下組分碳酸銨5 10%、磷酸二氫鉀I 2%, ZnCO3O. I I %, MgCO3O. I I %, Co (NO3) 20. I 1%、糖蜜 0. 5 IV0o
全文摘要
本發明涉及一種高鹽、低碳工業廢水持續生物增效去除氨氮的處理方法，包括如下步驟和工藝條件制備激活生物菌種所需的營養液無機氮磷A組5～10％、無機氮磷B組1～2％、微量元素0.3～3％、促生物質0.5～1％；制備培養液組分及質量百分比為0.1～10％生物菌種，0.01～1％載體，0.1～1％激活生物菌種所需的營養液，其余為去氯自來水，控制培養液的氨氮濃度為100～300mg/L；培養條件pH為7～7.8，DO為3.0mg/L以上，溫度為20～30℃；培養液排放間歇進行；現場持續投加培養液并采取措施延長生物菌種在曝氣池中的停留時間，提高硝化效果。培養液連續投加或間歇投加，本發明降低了投資、運行成本，運行過程便于管理，出水好，取得了顯著的進步。
文檔編號C12N1/20GK102583706SQ20121001140
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者王亦寧 申請人:宜態科環保技術(蘇州)有限公司