低碳氮比高氨氮化工综合废水的生物脱氮系统及方法

摘要

本发明公开了一种低碳氮比高氨氮化工综合废水的生物脱氮系统及方法。属于环境保护技术领域。其方法是配水池中的水经水解酸化池、第一好氧池、第一沉淀池的一段A/O处理单元，通过培养异养菌，将难生物降解有机物分解成易生物降解的小分子有机物，矿化有机氮，降解去除大部分易生物降解有机物；再经缺氧池、第二好氧池、第二沉淀池的二段A/O处理单元，通过培养自养型硝化菌，联合缺氧池中的异养菌完成废水中氨氮的有效去除。本发明的突出优点和效果是该处理系统抗冲击性负荷能力强，能有效去除化工废水中的难生物降解物质，去除效果稳定，出水COD稳定低于100mg/L；并且能有效去除化工废水中的有机氮和氨氮，有机氮氨化率≥90％，出水氨氮稳定低于30mg/L。

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护领域中的工业污水处理，尤其涉及一种低碳氮比高氨氮化工综合废水的生物脱氮系统及方法。

背景技术

目前，废水生物脱氮工艺主要有：

(1)硝化-反硝化工艺

硝化-反硝化工艺是一项成熟的废水生物脱氮技术，也是目前应用最为广泛的氮素污染控制技术。该工艺通常采用两个反应器或将一个反应器隔成两个隔间，分别进行硝化和反硝化。硝化过程主要利用自养型硝化菌将NH₄⁺-N氧化成NO₃^--N，反硝化过程主要利用异养型反硝化菌将NO₃^--N还原成N₂。

一般来说，硝化-反硝化工艺主要用于处理低氨氮浓度的市政污水，处理高氨氮浓度废水时效果不佳。在传统的硝化-反硝化工艺中，先将NH₄⁺-N氧化为NO₃^--N，曝气量大；再将NO₃^--N还原成N₂，有机物不足时需外加碳源；另外还需投加酸碱中和试剂，费用较高，在处理高氨氮浓度的废水时缺陷更加明显。

(2)Oland工艺

Oland(Oxygen-limited autotrophic nitrification-denitrification)工艺是比利时Gent大学提出的新型生物脱氮工艺。该工艺通过调控DO浓度，使废水中一部分NH₄⁺-N氧化为NO₂^--N，再使残留的NH₄⁺-N与NO₂^--N反应形成N₂，但其具体机理至今尚不清楚。

Oland工艺的特点表现在：其接种的硝化污泥容易获取，不需任何适应过程就可直接应用；工艺的运行过程中不需单独供给NO₂^-；低DO下即可运行，对厌氧条件要求不高；处理高氨氮废水时只需确定一个适宜的负荷率，即可取得一定的处理效果。但是Oland工艺的处理能力较低，反应条件控制较为复杂，在实际工程中应用还有一定的限制。

(3)Sharon工艺

Sharon(Single reactor for high activity ammonia removal over nitrite)工艺又叫短程硝化-反硝化工艺，是荷兰Delft工业大学提出的新型生物脱氮工艺。其基本原理是：在较高温度下，好氧氨氧化菌的生长速率高于亚硝酸氧化菌，通过控制温度和水力停留时间，可将亚硝酸氧化菌洗出，使好氧氨氧化菌在反应器中占绝对优势，从而使大部分NH₄⁺-N氧化成NO₂^--N，然后进行反硝化脱氮。这一工艺采用好氧-缺氧交替运行的操作方式，在单个反应器内即可实现短程硝化-反硝化脱氮。程硝化-反硝化工艺条件控制较为复杂，在实际废水处理中还有一定的应用限制。

发明内容

本发明目的是针对综合化工废水水质变动较大、水质成份复杂、碳氮比较低的各种生物脱氮方法的不足，提供了一种低碳氮比高氨氮化工综合废水的生物脱氮系统及方法。

低碳氮比高氨氮化工综合废水生物脱氮系统是配水池经进水泵依次与水解酸化池、第一好氧池、第一沉淀池、缺氧池、第二好氧池、第二沉淀池相连接，第一沉淀池底部经第一回流泵与水解酸化池相连接，第二沉淀池底部经第二回流泵与缺氧池相连接，第二好氧池出水口经第三回流泵与缺氧池进水口相连接，空气压缩泵分别与第一好氧池底部、第二好氧池底部相连接，水解酸化池上设有第一搅拌机，缺氧池上设有第二搅拌机。

所述由第一回流泵从第一沉淀池回流至水解酸化池的回流比为0.5～0.8，由第二回流泵从第二沉淀池回流至缺氧池的回流比为0.5～0.8，由第三回流泵从第二好氧池出口回流至缺氧池的回流比为1.5～2.0。第一好氧池有机负荷为0.15kgBOD₅/kgMLVSS·d。第二好氧池脱氮负荷为0.01kgNH₃-N/kgMLVSS·d。

低碳氮比高氨氮化工综合废水生物脱氮方法是：配水池中的水经水解酸化池、第一好氧池、第一沉淀池的一段A/O处理单元，通过培养异养菌，将难生物降解有机物分解成易生物降解的小分子有机物，矿化有机氮，降解去除大部分易生物降解有机物，再经缺氧池、第二好氧池、第二沉淀池的二段A/O处理单元，通过培养自养型硝化菌，联合缺氧池中的异养菌完成废水中氨氮的有效去除。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1)抗冲击性负荷能力强；

2)能有效去除化工废水中的难生物降解物质，去除效果稳定，出水稳定COD低于100mg/L；

3)能有效去除化工废水中的有机氮和氨氮，有机氮氨化率≥90％，出水氨氮稳定低于30mg/L。

附图说明

附图是低碳氮比高氨氮化工综合废水生物脱氮系统结构示意图；

图中：配水池1、经进水泵2、水解酸化池3、第一好氧池4、第一沉淀池5、缺氧池6、第二好氧池7、第二沉淀池8、第一回流泵11、第二回流泵9、第三回流泵10、空气压缩泵12、第一搅拌机13、第二搅拌机14。

具体实施方式

如附图所示，低碳氮比高氨氮化工综合废水生物脱氮系统中的配水池1经进水泵2依次与水解酸化池3、第一好氧池4、第一沉淀池5、缺氧池6、第二好氧池7、第二沉淀池8相连接，第一沉淀池底部经第一回流泵11与水解酸化池相连接，第二沉淀池底部经第二回流泵9与缺氧池相连接，第二好氧池出水口经第三回流泵10与缺氧池进水口相连接，空气压缩泵12分别与第一好氧池底部、第二好氧池底部相连接，水解酸化池3上设有第一搅拌机13，缺氧池6上设有第二搅拌机14。

所述由第一回流泵从第一沉淀池回流至水解酸化池的回流比为0.5～0.8，第二回流泵从第二沉淀池回流至缺氧池的回流比为0.5～0.8，由第三回流泵从第二好氧池出口回流至缺氧池的回流比为1.5～2.0。第一好氧池有机负荷为0.15kgBOD₅/kgMLVSS·d，第二好氧池脱氮负荷为0.01kgNH₃-N/kgMLVSS·d。

低碳氮比高氨氮化工综合废水生物脱氮方法是：配水池中的水经水解酸化池、第一好氧池、第一沉淀池的一段A/O处理单元，通过培养异养菌，将难生物降解有机物分解成易生物降解的小分子有机物，矿化有机氮，降解去除大部分易生物降解有机物，再经缺氧池、第二好氧池、第二沉淀池的二段A/O处理单元，利用自养型硝化菌，联合缺氧池中的异养菌完成废水中氨氮的有效去除。

实施例1，处理低负荷有机氮，处理水水质特征：COD：285.00mg/L-804.00mg/L，平均449.50mg/L；KN：55.00mg/L-74.00mg/L，平均59.68mg/L，其中KN的组成成分有机氮占30％，氨氮占70％。在水解酸化池和第一好氧池主要利用异养菌的代谢功能将难生物降解有机物分解成易生物降解的小分子有机物，并且同时矿化有机氮，降解去除大部分易生物降解有机物，一沉池回流污泥由回流泵回流至一段水解酸化池和一段好氧池，回流比为0.6；在第二好氧池主要利用自养型硝化菌，联合缺氧池中的异养菌完成废水中氨氮的有效去除。二沉池回流污泥由回流泵回流至二段好氧池，回流比为0.6；二段好氧池出水由回流泵回流至二段缺氧池，回流比为1.5；第一好氧池有机负荷为0.15kgBOD₅/kgMLVSS·d；第二好氧池脱氮负荷为0.01kgNH₃-N/kgMLVSS·d。系统出水水质：COD：61.82mg/L-90.78mg/L，平均80.41mg/L；KN；30.44mg/L-39.65mg/L，平均37.09mg/L；NH₄⁺-N：13.37mg/L-28.96mg/L，平均23.52mg/L。

实施例2，处理中等负荷有机氮，处理水水质特征：COD：409mg/L-619mg/L，平均484.54mg/L；KN：71mg/L-91mg/L，平均81.61mg/L，其中KN的组成成分有机氮占67％，氨氮占33％。在水解酸化池和第一好氧池主要利用异养菌的代谢功能将难生物降解有机物分解成易生物降解的小分子有机物，并且同时矿化有机氮，降解去除大部分易生物降解有机物，一沉池回流污泥由回流泵回流至一段水解酸化池和一段好氧池，回流比为0.5；在第二好氧池主要利用自养型硝化菌，联合缺氧池中的异养菌完成废水中氨氮的有效去除，二沉池回流污泥由回流泵回流至二段好氧池，回流比为0.8；二段好氧池出水由回流泵回流至二段缺氧池，回流比为2.0；第一好氧池有机负荷为0.15kgBOD₅/kgMLVSS·d；第二好氧池脱氮负荷为0.01kgNH₃-N/kgMLVSS·d。系统出水水质：COD：48.48mg/L-99.61mg/L，平均80.06mg/L；KN：13.37mg/L-38.6mg/L，平均22.38mg/L；NH₄⁺-N：9.46mg/L-23.76mg/L，平均16.07mg/L。

实施例3，处理高负荷有机氮，处理水水质特征：COD：600mg/L左右；KN：210mg/L左右，进水有机氮65mg/L左右。在水解酸化池和第一好氧池主要利用异养菌的代谢功能将难生物降解有机物分解成易生物降解的小分子有机物，并且同时矿化有机氮，降解去除大部分易生物降解有机物，一沉池回流污泥由回流泵回流至一段水解酸化池和一段好氧池，回流比为0.8；在第二好氧池主要利用自养型硝化菌，联合缺氧池中的异养菌完成废水中氨氮的有效去除，二沉池回流污泥由回流泵回流至二段好氧池，回流比为0.8；二段好氧池出水由回流泵回流至二段缺氧池，回流比为2.0；第一好氧池有机负荷为0.15kgBOD₅/kgMLVSS·d；第二好氧池脱氮负荷为0.01kgNH₃-N/kgMLVSS·d。系统出水水质：COD：82.43mg/L-93.98mg/L，平均88.88mg/L；KN：2.96mg/L-44.4mg/L，平均23.24mg/L；NH₄⁺-N：0.56mg/L-29.33mg/L，平均18.67mg/L。