公布日：2023.03.21
申請日：2022.10.19
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F101/
16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，包括以下步驟：S1、調(diào)節(jié)池；S2、一級反硝化池和一級硝化池：然后廢水經(jīng)提升泵，通過提升泵進入第一級短程硝化反硝化和第二級全程硝化反硝化進行生化處理；S3、中間水池；S4、二級反硝化池和二級硝化池；S5、MBR池和芬頓反應池：在兩級硝化反硝化生化系統(tǒng)后，設置芬頓反應處理系統(tǒng)，使這部分難降解COD通過芬頓反應轉(zhuǎn)化成分子量不太大的中間產(chǎn)物或直接變成H2O、CO2去除；S6、反應池和沉淀池；S7、硫自氧反硝化；S8、活性炭吸附池；S9、壓框壓濾。本發(fā)明低碳高氨氮廢水的處理效率，減少停留時間，短程硝化反硝化與傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮相比，可節(jié)省氧氣，降低能耗；節(jié)省反硝化所需碳源。
權利要求書
1.一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、調(diào)節(jié)池：低碳高氨氮廢水通過管道收集后，進入水質(zhì)調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)；S2、一級反硝化池和一級硝化池：然后廢水經(jīng)提升泵，通過提升泵進入第一級短程硝化反硝化和第二級全程硝化反硝化進行生化處理；S3、中間水池：然后進入中間水池，中間水池對第一級短程硝化反硝化和第二級全程硝化反硝化進行生化處理處理的費用進行緩存；S4、二級反硝化池和二級硝化池：中間水池內(nèi)的第一級短程硝化反硝化和第二級全程硝化反硝化進行生化處理之后的水通過提升泵提升到二級反硝化池內(nèi)進行處理；S5、MBR池和芬頓反應池：在兩級硝化反硝化生化系統(tǒng)后，設置芬頓反應處理系統(tǒng)，使這部分難降解COD通過芬頓反應轉(zhuǎn)化成分子量不太大的中間產(chǎn)物或直接變成H2O、CO2去除；S6、反應池和沉淀池：芬頓反應之后液體進入到反應池內(nèi)，然后向反應池內(nèi)添加堿、PAC和PAM，進行對液體與堿、PAC和PAM充分反映，然后注入到沉淀池內(nèi)；S7、硫自氧反硝化：沉淀池處理之后，將廢液進行硫自氧反硝化池內(nèi)處理，通過硫自氧反硝化進行脫氮處理；S8、活性炭吸附池：經(jīng)過脫氮處理之后的液體進入到活性炭吸附池內(nèi)，通過活性炭吸附達到排放標準；S9、壓框壓濾：然后進入到板框壓濾出機內(nèi)，出水通過板框壓濾出機進行固液分離，固體污泥進行填埋處理，出水達標排放。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2中，短程硝化反硝化為主的生化方式→傳統(tǒng)硝化反硝化(A/O)做強化處理→芬頓反應去除難降解COD兼顧除磷處理技術→硫自養(yǎng)反硝化深度脫氮→活性炭吸附做保障，短程生物脫氮途徑流程：
3.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，反硝化池中進行的是反硝化反應，脫氮作用是指細菌將硝酸鹽(NO3-)中的氮(N)通過一系列中間產(chǎn)物(NO2-、NO、N2O)還原為氮氣(N2)的生物化學過程，參與這一過程的細菌統(tǒng)稱為反硝化菌，為了強化總氮的去除，內(nèi)回流比應不小于3，缺氧池采用潛水攪拌機攪拌，應保證水中溶解氧濃度在0.5mg/L以下，以保證反硝化反應的順利進行，設計缺氧池停留時間36h以上。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，硝化池中進行的是硝化反應，是利用硝化菌將污水中的氨態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮去除氨氮的方法，硝化由兩個連續(xù)的生化反應組成:首先在亞硝酸菌的作用下，使氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，接著亞硝酸氮在硝酸菌的作用下，進一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮，亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌，屬化能自養(yǎng)菌。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，硝化菌對pH的變化十分敏感，最佳pH是7.5-8.5，適宜溫度是20-30℃，硝化處理過程中，生化需氧量濃度不宜過高，應控制在2-4mg/L，否則會使自養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢，硝化反應無法進行。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S4中，通過控制硝化、反硝化池的pH值，曝氣強度和曝氣時間，硝化液回流量、污泥回流量，使系統(tǒng)維持在最佳運行狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S2和S4中，短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亞硝酸菌在動力學特性上存在的固有差異，控制硝化反應只進行到NO2-N階段，造成大量的NO2-N累積，然后就進行反硝化反應，正常硝化是NH3生成亞硝酸根NO2-，進而生成硝酸根NO3-，硝酸根在缺氧條件下，生產(chǎn)亞硝酸根，再進一步生產(chǎn)N2。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S5中，芬頓反應過程是過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子Fe2+的混合溶液將很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態(tài)，反應具有去除難降解有機污染物的高能力。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S7中，無機化能營養(yǎng)型、光能營養(yǎng)型的硫氧化細菌可在缺氧或厭氧條件下利用還原態(tài)硫作為電子供體，通過氧化還原態(tài)硫獲取能量，同時以硝酸鹽為電子受體，將其還原為氮氣，從而實現(xiàn)自養(yǎng)反硝化過程，以單質(zhì)硫為例，反應過程如下：
55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，其特征在于：所述S8中，活性炭是用木材、煤、果殼其中一種或多種含碳物質(zhì)在高溫缺氧條件下活化制成活性炭，活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化學吸附、氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的水處理方法。
發(fā)明內(nèi)容
(一)解決的技術問題
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法。
(二)技術方案
本為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案，一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法所采用的技術方案是:包括以下步驟：
S1、調(diào)節(jié)池：低碳高氨氮廢水通過管道收集后，進入水質(zhì)調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)；
S2、一級反硝化池和一級硝化池：然后廢水經(jīng)提升泵，通過提升泵進入第一級短程硝化反硝化和第二級全程硝化反硝化進行生化處理；
S3、中間水池：然后進入中間水池，中間水池對第一級短程硝化反硝化和第二級全程硝化反硝化進行生化處理處理的費用進行緩存；
S4、二級反硝化池和二級硝化池：中間水池內(nèi)的第一級短程硝化反硝化和第二級全程硝化反硝化進行生化處理之后的水通過提升泵提升到二級反硝化池內(nèi)進行處理；
S5、MBR池和芬頓反應池：在兩級硝化反硝化生化系統(tǒng)后，設置芬頓反應處理系統(tǒng)，使這部分難降解COD通過芬頓反應轉(zhuǎn)化成分子量不太大的中間產(chǎn)物或直接變成H2O、CO2去除；
S6、反應池和沉淀池：芬頓反應之后液體進入到反應池內(nèi)，然后向反應池內(nèi)添加堿、PAC和PAM，進行對液體與堿、PAC和PAM充分反映，然后注入到沉淀池內(nèi)；
S7、硫自氧反硝化：沉淀池處理之后，將廢液進行硫自氧反硝化池內(nèi)處理，通過硫自氧反硝化進行脫氮處理；
S8、活性炭吸附池：經(jīng)過脫氮處理之后的液體進入到活性炭吸附池內(nèi)，通過活性炭吸附達到排放標準；
S9、壓框壓濾：然后進入到板框壓濾出機內(nèi)，出水通過板框壓濾出機進行固液分離，固體污泥進行填埋處理，出水達標排放。
作為優(yōu)選方案，所述S2中，短程硝化反硝化為主的生化方式→傳統(tǒng)硝化反硝化(A/O)做強化處理→芬頓反應去除難降解COD兼顧除磷處理技術→硫自養(yǎng)反硝化深度脫氮→活性炭吸附做保障，短程生物脫氮途徑流程：
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，反硝化池中進行的是反硝化反應，脫氮作用是指細菌將硝酸鹽(NO3-)中的氮(N)通過一系列中間產(chǎn)物(NO2-、NO、N2O)還原為氮氣(N2)的生物化學過程，參與這一過程的細菌統(tǒng)稱為反硝化菌，為了強化總氮的去除，內(nèi)回流比應不小于3，缺氧池采用潛水攪拌機攪拌，應保證水中溶解氧濃度在0.5mg/L以下，以保證反硝化反應的順利進行，設計缺氧池停留時間36h以上。
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，硝化池中進行的是硝化反應，是利用硝化菌將污水中的氨態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮去除氨氮的方法，硝化由兩個連續(xù)的生化反應組成:首先在亞硝酸菌的作用下，使氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，接著亞硝酸氮在硝酸菌的作用下，進一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮，亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌，屬化能自養(yǎng)菌。
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，硝化菌對pH的變化十分敏感，最佳pH是7.5-8.5，適宜溫度是20-30℃，硝化處理過程中，生化需氧量濃度不宜過高，應控制在2-4mg/L，否則會使自養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢，硝化反應無法進行。
作為優(yōu)選方案，所述S4中，通過控制硝化、反硝化池的pH值，曝氣強度和曝氣時間，硝化液回流量、污泥回流量，使系統(tǒng)維持在最佳運行狀態(tài)。
作為優(yōu)選方案，所述S2和S4中，短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亞硝酸菌在動力學特性上存在的固有差異，控制硝化反應只進行到NO2-N階段，造成大量的NO2-N累積，然后就進行反硝化反應，正常硝化是NH3生成亞硝酸根NO2-，進而生成硝酸根NO3-，硝酸根在缺氧條件下，生產(chǎn)亞硝酸根，再進一步生產(chǎn)N2。
作為優(yōu)選方案，所述S5中，芬頓反應過程是過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子Fe2+的混合溶液將很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態(tài)，反應具有去除難降解有機污染物的高能力。
作為優(yōu)選方案，所述S7中，無機化能營養(yǎng)型、光能營養(yǎng)型的硫氧化細菌可在缺氧或厭氧條件下利用還原態(tài)硫作為電子供體，通過氧化還原態(tài)硫獲取能量，同時以硝酸鹽為電子受體，將其還原為氮氣，從而實現(xiàn)自養(yǎng)反硝化過程，以單質(zhì)硫為例，反應過程如下：
55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+。
作為優(yōu)選方案，所述S8中，活性炭是用木材、煤、果殼其中一種或多種含碳物質(zhì)在高溫缺氧條件下活化制成活性炭，活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化學吸附、氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的水處理方法。
(三)有益效果
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種低碳源高濃度氨氮廢水降解處理方法，具備以下有益效果：
1、本發(fā)明采用短程硝化反硝化的生物脫氮處理工藝，可大大顯著提高低碳高氨氮廢水的處理效率，減少停留時間，短程硝化反硝化是將硝化過程控制在NO2—N階段，隨后在缺氧條件下進行反硝化，也就是不完全硝化反硝化生物脫氮。短程硝化反硝化與傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮相比，具有許多有點：可節(jié)省氧氣供應量約25％，降低能耗；節(jié)省反硝化所需碳源40％，節(jié)約運行成本。
2、通過控制反應條件，培養(yǎng)處理低碳高氨氮廢水的專性亞硝化細菌，從而提高反應速度、有效節(jié)約曝氣量和反硝化的碳源。在進水氨氮負荷為1kgNH4+-N/m
3.d的條件下，氨氮亞硝化效率達到80％以上，是傳統(tǒng)硝化工藝的5倍以上。
3、采用的芬頓反應，芬頓反應是一種無機化學反應，過程是過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子Fe2+的混合溶液將很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態(tài)。反應具有去除難降解有機污染物的高能力。
（發(fā)明人：熊建軍;陳志強;鄭繼剛;黃君權）
