公布日：2022.12.09
申請日：2022.10.21
分類號：C02F9/14(2006.01)I;C08B37/04(2006.01)I;C02F1/56(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/78(2006.01)N;C02F3/10(2006.01)N;
C02F3/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種強化污水生物脫氮的處理方法，涉及環(huán)境保護(hù)污水處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法將污水經(jīng)過細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池、反應(yīng)池、初沉池、改良型A2O池、二沉池、絮凝池、終沉池、反硝化濾池、臭氧催化氧化池、曝氣生物濾池、消毒池、排放口的工藝處理，得到的出水達(dá)到準(zhǔn)IV類標(biāo)準(zhǔn)；且本發(fā)明還在處理過程中以3‑氨基‑5‑羥基吡唑改性的PVA多相聚合物作為填料，以異丙基縮水甘油醚改性的海藻酸鈉作為助凝劑，進(jìn)一步提升了污水中的生物脫氮效果。
權(quán)利要求書
1.一種強化污水生物脫氮的處理方法，包括：將污水經(jīng)過細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池、反應(yīng)池、初沉池、改良型A2O池、二沉池、絮凝池、終沉池、反硝化濾池、臭氧催化氧化池、曝氣生物濾池、消毒池、排放口，使得處理出水達(dá)到準(zhǔn)IV類標(biāo)準(zhǔn)；其特征在于，所述改良型A2O池采用改良型A2O工藝；所述改良型A2O工藝包含厭氧、缺氧、好氧工藝；所述好氧工藝中添加改性PVA多相聚合物填料或PVA多相聚合物填料；所述改性PVA多相聚合物填料由3-氨基-5-羥基吡唑改性PVA多相聚合物填料而得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化污水生物脫氮的處理方法，其特征在于：所述出水中NH3-N去除率≥94.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化污水生物脫氮的處理方法，其特征在于：所述出水中TN去除率≥85.2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化污水生物脫氮的處理方法，其特征在于：所述PVA多相聚合物填料孔隙率＞95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化污水生物脫氮的處理方法，其特征在于：所述絮凝池中添加混凝劑和助凝劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種強化污水生物脫氮的處理方法，其特征在于：所述混凝劑包含有機高分子混凝劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種強化污水生物脫氮的處理方法，其特征在于：所述混凝劑加入量為1-8mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種強化污水生物脫氮的處理方法，其特征在于：所述混凝劑與助凝劑的質(zhì)量比為1:0.3-0.35。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種強化污水生物脫氮的處理方法，經(jīng)該方法處理得到的出水中的NH3-N、TN濃度明顯優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)要求，且出水水質(zhì)穩(wěn)定。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案為：一種強化污水生物脫氮的處理方法，包括：將污水經(jīng)過細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池、反應(yīng)池、初沉池、改良型A2O池、二沉池、絮凝池、終沉池、反硝化濾池、臭氧催化氧化池、曝氣生物濾池、消毒池、排放口，該工藝組合完全能夠滿足污水處理目標(biāo)，使最終處理出水達(dá)到準(zhǔn)IV類標(biāo)準(zhǔn)；上述改良型A2O池采用改良型A2O工藝；上述改良型A2O工藝包含厭氧、缺氧、好氧工藝；上述好氧工藝中添加改性PVA多相聚合物填料或PVA多相聚合物填料；上述改性PVA多相聚合物填料由3-氨基-5-羥基吡唑改性PVA多相聚合物填料而得。
本發(fā)明在污水生物脫氮生化系統(tǒng)中采用改良型A2O工藝，污染物首先在厭氧狀態(tài)下將難降解的大分子的有機物分解成容易降解的小分子有機物，然后進(jìn)入“缺氧-好氧”工藝，在較高溶解氧的條件下被微生物氧化分解為二氧化碳和水，實現(xiàn)污染物的降解，同時通過硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，好氧池混合液再回流到缺氧池，在反硝化菌的作用下實現(xiàn)脫氮。為強化生化處理能力，好氧池內(nèi)投加PVA多相聚合物填料，來增加微生物濃度，提高生物脫氮能力。
具體地，上述出水中NH3-N去除率≥94.5%；更優(yōu)地，上述出水中NH3-N去除率≥97.7%。
具體地，上述出水中TN去除率≥85.2%；更優(yōu)地，上述出水中TN去除率≥90.6%。
具體地，改良型A2O池生化出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行固液分離，出水進(jìn)入絮凝池，沉淀污泥回流到調(diào)節(jié)池及厭氧池，剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池。
具體地，根據(jù)二沉池出水總磷濃度，在絮凝池中加入混凝劑和助凝劑，進(jìn)一步去除廢水中的含磷物質(zhì)，絮凝出水進(jìn)入終沉池，經(jīng)過斜管沉淀后出水依次進(jìn)入反硝化濾池、臭氧氧化池、曝氣生物濾池，沉淀污泥進(jìn)入污泥濃縮池。
具體地，反硝化濾池、臭氧氧化池、曝氣生物濾池作為出水TN、CODCr達(dá)標(biāo)的保障措施，根據(jù)運行情況選擇開啟；曝氣生物濾池出水進(jìn)入消毒池，經(jīng)消毒后達(dá)標(biāo)排放。
具體地，生化剩余污泥進(jìn)入調(diào)節(jié)池，通過初沉池排除，初沉池污泥、終沉池污泥進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后用泵提升進(jìn)入污泥調(diào)理池，經(jīng)加藥調(diào)質(zhì)后采用高壓隔膜廂式壓濾機壓榨脫水，脫水后的干泥外運處置。
本發(fā)明還公開了一種改性PVA多相聚合物填料的制備方法，采用丁二酸酐對PVA多相聚合物填料中的PVA進(jìn)行羧酸化，再與3-氨基-5-羥基吡唑進(jìn)行酰胺反應(yīng)，制得改性PVA多相聚合物填料。
本發(fā)明將3-氨基-5-羥基吡唑中的羥基引入到PVA側(cè)鏈上，減少了對PVA多相聚合物填料氫鍵的破壞，同時改變了PVA分子鏈的規(guī)整結(jié)構(gòu)，降低其結(jié)晶度，提高了PVA多相聚合物填料的穩(wěn)定性能，且改性后分子鏈間的纏結(jié)增多，PVA多相聚合物填料表面的孔隙增加，進(jìn)一步提升了PVA多相聚合物填料在污水處理中的脫氮效果。
具體地，上述改性PVA多相聚合物填料的制備方法，包括以下步驟：將PVA多相聚合物填料浸入含有丁二酸酐、三乙胺的乙醇溶液（濃度8-10wt%）中，表面交聯(lián)反應(yīng)5-6h，取出，丙酮洗滌，然后浸入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺、3-氨基-5-羥基吡唑的乙醇溶液（濃度8-10wt%）中，反應(yīng)5-6h，取出后用丙酮洗滌，干燥，制得改性PVA多相聚合物填料。
對本發(fā)明而言，上述PVA與丁二酸酐的質(zhì)量比為1:0.1-0.15；PVA與三乙胺的質(zhì)量比為1:0.02-0.03；PVA與3-氨基-5-羥基吡唑的摩爾比為1:0.05-0.0.08；1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亞胺鹽酸鹽與3-氨基-5-羥基吡唑的摩爾比為1:0.8-1.2；N-羥基琥珀酰亞胺與3-氨基-5-羥基吡唑的質(zhì)量比為1:0.8-1.2。
對本發(fā)明而言，上述PVA多相聚合物填料為PVA多相聚合物縮醛海綿體。
PVA多相聚合物生物填料是一種多相聚合物海綿體，條帶形態(tài)懸掛式，其材質(zhì)PVA多相聚合物縮醛海綿體具有親水性、親生物、惰性骨架、高強度、耐磨損、耐風(fēng)化、耐化學(xué)性、表面粗糙、三維多孔、帶正電荷、巨大比表面積、全體積反應(yīng)器。
對本發(fā)明而言，上述PVA多相聚合物填料包含如下優(yōu)點：（1）比表面積巨大：20000-35000m2/m3；（2）孔隙率大：空隙率＞95%；（3）容積負(fù)荷高；（4）親生物性好：該填料通過添加對細(xì)胞有益的納米礦物微粉和細(xì)菌活化因子（稀土合金微粉經(jīng)化學(xué)活化，交聯(lián)親水親生物高強度海綿體），經(jīng)生物活化處理后能釋放遠(yuǎn)紅外線，菌群活力增強，饑餓感強以及適宜微生物系統(tǒng)生長的仿生水草條帶形態(tài)，非常適宜微生物生長掛膜，藻菌共生的微觀環(huán)境；（5）親水性好：填料以PVA材質(zhì)為骨架，填料載體材質(zhì)含有大量高活性的羥基，其親水基團(tuán)作用顯著；（6）運行不堵塞：由高強度親水PVA樹脂為主的多種高分子材料化學(xué)交聯(lián)制成，具有親水和親生物性，與水結(jié)合后該填料會快速變成柔軟的網(wǎng)格狀海綿體，且柔韌性明顯增強，確保了該填料長時間運行不堵塞；（7）安裝拆除方便：懸掛式安裝方式，簡單方便為“半流化床工藝”：具有流化床和半流化床的優(yōu)點且摒棄了二者缺點；（8）節(jié)能效果好：該填料半流化床工藝，具有氣泡切割能力強且為親水和親生物的全體積反應(yīng)器，溶解氧利用率增大，污水處理廠節(jié)能非常明顯；（9）使用壽命長：該填料具有耐摩擦、耐酸堿、防堵塞、易清洗、強度大、拆和裝方便等特點、使用時限可達(dá)10年以上。
PVA多相聚合物生物填料作為高效微生物載體，使得微生物大量的附著并固定于填料上，填料在水中呈均勻S型彎曲狀，在水氣力驅(qū)動剪切下，填料左右上下擺動范圍為一米左右，形成半流化接觸氧化方式，極大的提高了生物量，強化了填料上生物膜的更新。
對本發(fā)明而言，PVA多相聚合物生物填料懸掛量只占好氧池有效容積的5-10％說明填料投入產(chǎn)出比優(yōu)。
對本發(fā)明而言，PVA多相聚合物生物填料安裝方式包含有水安裝和無水安裝。有水安裝采用懸掛式安裝方式，無需停水停機，將呈簾片狀的填料兩端固定于池壁，垂直晾衣狀安放在生化池污水中，此安裝方式利于日后系統(tǒng)檢修（安裝拆除快捷）。無水安裝可以選擇固定式和懸掛式兩種安裝方式。
對本發(fā)明而言，上述PVA多相聚合物生物填料適用范圍包含城鎮(zhèn)污水處理廠的擴建新建、提質(zhì)改造、強化處理等生化處理中的各個工段。除有效強化有機污染物、脫除氮磷的降解，還針對生化系統(tǒng)中的重金屬、氯化物、酚類等有害物質(zhì)的強化處理。
對本發(fā)明而言，上述絮凝池中添加混凝劑和助凝劑。
對本發(fā)明而言，上述混凝劑包含有機高分子混凝劑。
對本發(fā)明而言，上述混凝劑加入量為1-8mg/L。
對本發(fā)明而言，上述混凝劑與助凝劑的質(zhì)量比為1:0.3-0.35。
對本發(fā)明而言，上述助凝劑包含改性海藻酸鈉。
本發(fā)明還公開了一種改性海藻酸鈉的制備方法，包括：采用異丙基縮水甘油醚與海藻酸鈉進(jìn)行醇羥基交聯(lián)反應(yīng)，制得改性海藻酸鈉。
本發(fā)明采用異丙基縮水甘油醚與海藻酸鈉中的羥基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，分子之間通過醚鍵相連接，使得大分子鏈增長，分子質(zhì)量變大，分子間作用力增強，交聯(lián)后生成的醚鍵和分子中剩余的羥基都能形成氫鍵，進(jìn)一步增強分子間的作用力，分子或鏈段之間相互纏繞更加緊密，使得助凝劑在污水處理方面效果更好。
具體地，上述改性海藻酸鈉的制備方法，包括以下步驟：在海藻酸鈉中加入水（配制濃度為2.5-3.5wt%），攪拌混合后，加入濃度為2-2.5wt%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值至8-9，然后緩慢加入異丙基縮水甘油醚，在50-65℃，反應(yīng)1.5-2h，完成后冷卻至室溫，加入濃度為2.5-3wt%的鹽酸中和，然后加入無水乙醇直到出現(xiàn)絮狀物且溶液完全呈水狀，離心，干燥，制得改性海藻酸鈉。
對本發(fā)明而言，上述海藻酸鈉與異丙基縮水甘油醚的質(zhì)量比為1:0.8-1.2。
本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明在污水處理工藝中的好氧池中懸掛PVA多相聚合物生物填料，使得微生物大量的附著并固定于填料上，形成半流化接觸氧化方式，材料表面所生長的生物量通常是傳統(tǒng)活性污泥法的10-20倍，并且微生物與載體結(jié)合牢固，不易脫落，不易流失，不易堵塞的高負(fù)載的生物量，保證了生物流化床反應(yīng)池去除污染物的高效和穩(wěn)定。由于填料是親水、親生物材質(zhì)，在運行過程中，填料內(nèi)部與外部會真正形成溶解氧梯度，能夠?qū)⑺须y降解的大分子有機物轉(zhuǎn)化成小分子有機物，故而形成在同一個反應(yīng)器當(dāng)中同時發(fā)生氨氧化、硝化和反硝化聯(lián)合作用，有力的保證了氨氮、總氮的高效去除。氨氮硝化反硝化過程存在短程硝化反硝化和全程硝化反硝化過程兩種，添加PVA多相聚合物生物填料以后，同時存在同步硝化反硝化和短程硝化反硝化，節(jié)省碳源和堿度。短程同時硝化反硝化生物脫氮過程，除了具備同時生物脫氮過程的一系列優(yōu)點外，與全程硝化反硝化相比，還具備較高的反硝化速率，且硝化階段可減少25%左右的供氧量。另外，由于生化系統(tǒng)投加了比表面積巨大、親水性、親生物、填料水結(jié)合后會快速變成柔軟且柔韌性明顯增強的蜂窩狀海綿體結(jié)構(gòu)PVA多相聚合物生物填料，使得生化系統(tǒng)內(nèi)微生物體量巨大，更耐沖擊，出水也更穩(wěn)定。
因此，本發(fā)明提供了一種強化污水生物脫氮的處理方法，經(jīng)該方法處理得到的出水中的NH3-N、TN濃度明顯優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)要求，且出水水質(zhì)穩(wěn)定。
（發(fā)明人：周昱冉;胡丁根;沙力爭）
