公布日：2023.05.26
申請(qǐng)日：2023.01.10
分類號(hào)：C02F3/30(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)I;C02F3/10(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，采用A/O生物脫氮工藝，生物脫氮池包括反硝化區(qū)A和硝化區(qū)O，反硝化A區(qū)溶氧為0.1～0.3mg/L、pH6.0～8.5，硝化區(qū)O溶氧為1.0～5.0mg/L、pH7.5～9.5，所述生物脫氮池內(nèi)安裝生物繩填料，填料直徑為20～30mm，安裝密度不少于300m/m3；所述生物脫氮池投加適鹽脫氮微生物進(jìn)行掛膜培養(yǎng)，采用A/O-生物膜方法運(yùn)行；生物脫氮池投加堿液調(diào)節(jié)pH與堿度，且堿液投加點(diǎn)不少于4個(gè)。本發(fā)明采用多點(diǎn)投加堿液的方式，在A/O生物脫氮池形成多個(gè)較高pH和較高堿度的微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)鹽度1％～5％CaCl2廢水NH3-N可穩(wěn)定處理達(dá)標(biāo)。
權(quán)利要求書
1.一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，采用A/O生物脫氮工藝，生物脫氮池包括反硝化區(qū)A和硝化區(qū)O，反硝化A區(qū)溶氧為0.1～0.3mg/L、pH6.0～8.5，硝化區(qū)O溶氧為1.0～5.0mg/L、pH7.5～9.5，其特征在于：所述生物脫氮池內(nèi)安裝生物繩填料，填料直徑為20～30mm，安裝密度不少于300m/m3；所述生物脫氮池投加適鹽脫氮微生物進(jìn)行掛膜培養(yǎng)，采用A/O-生物膜方法運(yùn)行；所述生物脫氮池投加堿液調(diào)節(jié)pH與堿度，且堿液投加點(diǎn)不少于4個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為10000～20000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于8個(gè)，且硝化區(qū)OpH為7.6～9.0或堿度不低于200mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為20000～30000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于16個(gè)，且硝化區(qū)OpH不低于7.9或堿度不低于300mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為30000～40000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于24個(gè)，且硝化區(qū)OpH不低于8.1或堿度不低于400mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：高鹽高鈣廢水的CaCl2含量為40000～50000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于32個(gè)，且硝化區(qū)OpH不低于8.3或堿度不低于600mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：所述反硝化區(qū)A分為至少2格，所述硝化區(qū)O至少分為4格。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：所述脫氮池投加生物促進(jìn)劑；所述生物促進(jìn)劑為耐鹽酵母提取物、甜菜堿、生物活性磷、氯化鉀的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：所述A/O生物脫氮池內(nèi)K+濃度不低于100mg/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：高鹽高鈣廢水先采用臭氧氧化進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)入生物脫氮池。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，其特征在于：所述脫氮工藝還可以是A/O-A/O、SBR、氧化溝、同步硝化反硝化或短程硝化反硝化。
發(fā)明內(nèi)容
生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)階段。高鹽條件下的生物脫氮同樣包括硝化和反硝化兩個(gè)階段。相比于反硝化隨鹽度增加下降速率較慢，硝化是高鹽廢水生物脫氮的主要限速步驟。硝化階段涉及的氨氧化菌(NH3-N→NO2-N)與亞硝酸鹽氧化菌(NO2-N→NO3-N)對(duì)鹽度、pH、堿度、毒性物質(zhì)、溶氧等工藝條件更敏感；而且隨著鹽度升高，氨氧化速率與亞硝酸鹽氧化速率快速降低。反硝化菌受高鹽度的抑制則相對(duì)比較輕微。投加適鹽或耐鹽的硝化菌與反硝化菌，是高鹽廢水，包括高CaCl2廢水A/O工藝建立硝化能力與反硝化能力的基礎(chǔ)條件。
發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：往高CaCl2廢水連續(xù)投加適鹽或耐鹽的硝化菌，A/O生物脫氮池能夠?qū)?/span>NH3-N進(jìn)行硝化，使出水NH3-N降低；但NH3-N硝化去除速率較低。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：曝氣條件下，往高鹽高鈣廢水中加入堿液會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣(最終轉(zhuǎn)化為CaCO3)和碳酸鈣沉淀，可見簡(jiǎn)單投加NaOH、NaHCO3或Na2CO3不能很好的維持高鹽度(CaCl2含量1％～5％)條件下氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌對(duì)NH3-N和NO2-N進(jìn)行降解所需的適宜pH和堿度條件。例如，A/O活性污泥法條件下，當(dāng)進(jìn)水pH從7.0～8.5提升至9.0～12.0，A/O生物脫氮池的pH僅能夠維持在6.3～7.5，繼續(xù)加入堿液難以有效提高A/O生物脫氮池的pH，且CaCl2濃度越高，A/O活性污泥法生物脫氮池的pH越低；當(dāng)CaCl2濃度達(dá)到3％～5％，A/O池污泥濃度(MLSS)達(dá)到4000mg/L以后，即使增加堿液投加量，曝氣條件下pH一般仍低于7.2。
高CaCl2廢水活性污泥法條件下，投加堿液提升pH困難的主要原因在于：曝氣條件下，投加的堿液與廢水中的CaCl2和活性污泥分解有機(jī)物產(chǎn)生的CO2等反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈣沉淀，且活性污泥有較強(qiáng)的pH緩沖作用。因此，A/O活性污泥工藝處理高鹽高鈣廢水，pH和堿度很難達(dá)到高鹽廢水脫氮所需要的pH和堿度條件。
發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：相比于活性污泥法，采用生物膜法，A/O生物脫氮池的pH容易維持在相對(duì)更高的范圍。例如，當(dāng)CaCl2含量為4％，活性污泥法的A/O曝氣池出水pH為6.3～6.7，而生物膜法的A/O曝氣池的pH能夠達(dá)到7.2～8.1；當(dāng)CaCl2含量為3％，活性污泥法的A/O曝氣池出水pH為6.4～6.8，而生物膜法的A/O曝氣池的pH能夠達(dá)到7.2～8.2。
針對(duì)高CaCl2廢水中投加堿液容易生成碳酸鈣(CaCO3)沉淀，且堿液濃度越高，碳酸鈣生成比例越高這種問(wèn)題。本發(fā)明采用多點(diǎn)進(jìn)水，利用部分高鹽高鈣廢水(例如環(huán)氧丙烷廢水、有機(jī)硅生產(chǎn)廢水、稀土生產(chǎn)廢水等)高pH所具備的堿性，通過(guò)分散多點(diǎn)投加在A/O生物脫氮池形成多個(gè)較高pH和較高堿度的微環(huán)境，堿性廢水分散多點(diǎn)進(jìn)水能夠減少單點(diǎn)進(jìn)水局部進(jìn)水堿性太高導(dǎo)致的過(guò)度碳酸鈣沉淀問(wèn)題，而且分散多點(diǎn)進(jìn)水形成的局部微環(huán)境的pH和堿度能夠滿足耐鹽硝化菌的最適宜范圍；且堿性高pH進(jìn)水點(diǎn)越多，A/O生物脫氮池具備較高pH、較高堿度的微環(huán)境數(shù)量越多，也就越多的耐鹽硝化菌能夠被利用。
當(dāng)進(jìn)水pH為中性或弱堿性，廢水提供的堿度和pH調(diào)節(jié)能力不足以對(duì)高氯化鈣廢水的A/O生物脫氮池的pH與堿度進(jìn)行微環(huán)境調(diào)節(jié)，需要采用多點(diǎn)投加堿液替代多點(diǎn)堿性進(jìn)水，其作用相同。
本發(fā)明針對(duì)投加堿液(例如NaOH、NaHCO3或Na2CO3等)調(diào)節(jié)高CaCl2廢水的pH和堿度困難的問(wèn)題，提供了一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，采用A/O生物膜工藝，并且采用多點(diǎn)堿性進(jìn)水和多點(diǎn)投加堿液的方式，在A/O生物脫氮池整體堿度和整體pH偏低的情況下，形成多個(gè)較高pH和較高堿度的微環(huán)境，同時(shí)減少單點(diǎn)進(jìn)水導(dǎo)致的大量碳酸鈣沉淀問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)鹽度1％～5％的CaCl2廢水NH3-N可穩(wěn)定處理達(dá)標(biāo)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種高鹽高鈣廢水的生物脫氮方法，生物脫氮工藝采用A/O工藝，生物脫氮池包括反硝化區(qū)A和硝化區(qū)O，其特征在于：所述生物脫氮池內(nèi)安裝生物繩填料，填料直徑為20～30mm，安裝密度不少于300m/m3；所述生物脫氮池A/O工藝采用生物膜法運(yùn)行并投加適鹽脫氮微生物；所述生物脫氮池投加堿液調(diào)節(jié)pH與堿度，且堿液投加點(diǎn)不少于4個(gè)，堿液投加點(diǎn)按生物脫氮池面積均勻布置。
所述廢水CaCl2含量為10000～20000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于8個(gè)，且O區(qū)pH為7.6～9.0或堿度不低于200mg/L。
所述廢水CaCl2含量為20000～30000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于16個(gè)，且O區(qū)pH不低于7.9或堿度不低于300mg/L。
所述廢水CaCl2含量為30000～40000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于24個(gè)，且O區(qū)pH不低于8.1或堿度不低于400mg/L。
所述廢水CaCl2含量為40000～50000mg/L，所述堿液投加點(diǎn)不少于32個(gè)，且O區(qū)pH不低于8.3或堿度不低于600mg/L。
所述的堿液為NaOH、NaHCO3或Na2CO3中的至少一種。
上述任一方案改進(jìn)：所述反硝化區(qū)A池分為至少2格，所述硝化區(qū)O池至少分為4格。
上述任一方案改進(jìn)：所述生物脫氮池投加生物促進(jìn)劑。所述生物促進(jìn)劑為耐鹽酵母提取物、甜菜堿、生物活性磷、氯化鉀的一種或多種。
所述耐鹽酵母提取物具體可以選自市售安琪酵母粉。
所述生物促進(jìn)劑的投加量為10～100mg/L。
上述任一方案改進(jìn)：所述A/O生物脫氮池內(nèi)K+濃度不低于100mg/L。
上述任一方案改進(jìn)：所述廢水先采用臭氧氧化進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)入A/O生物脫氮池。
上述任一方案改進(jìn)：所述生物脫氮工藝還可以是A/O-A/O、SBR、氧化溝、同步硝化反硝化或短程硝化反硝化。
上述任一方案改進(jìn)：生物脫氮池設(shè)置多個(gè)進(jìn)水點(diǎn)，采用多點(diǎn)堿性進(jìn)水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明及有益技術(shù)效果包括：
本發(fā)明采用A/O生物膜法對(duì)高CaCl2廢水中NH3-N進(jìn)行硝化和反硝化處理，投加適鹽脫氮微生物，包括適鹽硝化菌和適鹽反硝化菌條件下，本發(fā)明采用堿性廢水多點(diǎn)進(jìn)水和碳酸氫鈉多點(diǎn)投加的方式，在A/O生物脫氮池整體pH與堿度提高有限的情況下，實(shí)現(xiàn)A/O生物膜池多個(gè)微環(huán)境的pH和堿度能夠滿足適鹽硝化菌的生長(zhǎng)繁殖和硝化條件，從而提高A/O生物膜池的硝化速率、NH3-N去除率和TN去除率。
(1)、相比現(xiàn)有技術(shù)單點(diǎn)進(jìn)水和單點(diǎn)投加堿液，本發(fā)明采用多點(diǎn)進(jìn)水和多點(diǎn)投加堿液，可將1～5％鹽度CaCl2廢水條件下的硝化速率提高100％～400％；對(duì)于降低高鹽高鈣廢水生物脫氮池水力停留時(shí)間HRT、工程投資與占地面積具有重要意義。
(2)、本發(fā)明采用多點(diǎn)進(jìn)水和多點(diǎn)投加堿液，可在進(jìn)水CaCl2為1～5％、進(jìn)水NH3-N為15～40mg/L、水力停留時(shí)間HRT不超過(guò)24h條件下，將出水NH3-N處理至5mg/L、甚至1mg/L以下，實(shí)現(xiàn)NH3-N穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
(3)、本發(fā)明還提出了高鹽高鈣廢水條件下，通過(guò)投加生物促進(jìn)劑以提高適鹽硝化菌代謝活性的方案，對(duì)于NH3-N、TN的穩(wěn)定處理達(dá)標(biāo)具有重要意義。
（發(fā)明人：徐軍;王開春;張文杰;孫浩;孫文妮;張璐璐;王強(qiáng);田鳳蓉）
