本發(fā)明屬于環(huán)境工程污水生物處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法，適用于石化、化肥工業(yè)、印染工業(yè)、電路板行業(yè)、垃圾滲濾液等含氨氮廢水的處理。

背景技術(shù)：

隨著生物技術(shù)與工程技術(shù)的不斷發(fā)展，短程硝化反硝化、厭氧氨氮化等經(jīng)濟(jì)高效的生物脫氮技術(shù)的研究不斷深入。與傳統(tǒng)廢水脫氮技術(shù)相比，短程硝化反硝化技術(shù)理論上能節(jié)約25％的曝氣能耗，減少40％反硝化過(guò)程所需要的碳源，并且能夠大大地提高反硝化速率，而厭氧氨氧化技術(shù)能在無(wú)碳源條件下實(shí)現(xiàn)自養(yǎng)脫氮，是一種先進(jìn)的生物脫氮技術(shù)。但是短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等技術(shù)的大規(guī)模工程化應(yīng)用依然受到極大的限制，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中氨氮的亞硝化難以穩(wěn)定高效地實(shí)現(xiàn)。

氨氮的亞硝化主要是通過(guò)選擇性抑制亞硝酸鹽氧化菌的活性使得氨氮氧化過(guò)程停留在亞硝酸鹽階段而實(shí)現(xiàn)的。目前選擇性抑制亞硝酸鹽氧化菌而不影響氨氧化細(xì)菌活性的方法主要有：控制高溫條件、控制低溶解氧、控制游離氨抑制等。其中高溫獲得亞硝氮積累的能耗較高，而低溶解氧下的活性污泥法實(shí)現(xiàn)亞硝化容易發(fā)生污泥膨脹問(wèn)題，而且容積負(fù)荷低，處理能力不強(qiáng)，而控制游離氨的抑制實(shí)現(xiàn)亞硝化難以穩(wěn)定，這是因?yàn)殡S著氨氮的降解游離氨的濃度不斷下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法。本發(fā)明利用裝滿能夠吸附氨氮的載體材料的好氧反應(yīng)柱實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高效的亞硝態(tài)氮的產(chǎn)生。

一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)好氧反應(yīng)柱進(jìn)行好氧硝化生物掛膜培養(yǎng)，所述好氧反應(yīng)柱裝填有吸附氨氮的填料；

(2)將氨氮廢水通入步驟(1)中掛膜培養(yǎng)完成后的好氧反應(yīng)柱中，在溶解氧的條件下，經(jīng)一定水力停留時(shí)間反應(yīng)，出水，實(shí)現(xiàn)了氨氮廢水的高效亞硝化。

步驟(1)中所述吸附氨氮的填料為天然沸石、人造沸石、麥飯石中一種或一種以上。本發(fā)明將吸附氨氮的填料作為載體，然后進(jìn)行好氧硝化生物膜掛膜培養(yǎng)，在處理氨氮廢水時(shí)，廢水中的游離的氨氮通過(guò)微生物的降解作用與吸附材料的吸附解析作用下形成動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)柱內(nèi)游離氨氮濃度基本相等，進(jìn)而使得反應(yīng)柱內(nèi)游離氨氮的濃度維持在一定范圍。所述好氧硝化生物為硝化細(xì)菌。

步驟(1)中所述生物掛膜培養(yǎng)為復(fù)合掛膜法，具體為：采用硝化污泥進(jìn)行接種悶曝，其中污泥投加質(zhì)量與反應(yīng)器體積比為0.2～50g/l，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為0.1～7.0mg/l，溫度為15～40℃下進(jìn)行悶曝，悶曝時(shí)間為1～5天；然后連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)，直至出水氨氮去除率超過(guò)90％，并且在連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)的過(guò)程中控制反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為0.1～7.0mg/l，溫度為15～40℃。

步驟(2)中所述廢水為氨氮廢水，包括各類含氨氮廢水和預(yù)處理后的含氨氮廢水，其中氨氮濃度為100～1000mg/l，ph為7.0～9.0。

步驟(2)中所述吸附氨氮的填料在好氧反應(yīng)柱中裝填的高度為1～4m。

步驟(2)中所述氨氮廢水在好氧反應(yīng)柱內(nèi)的水溫為15～40℃，所述溶解氧為0.1～7.0mg/l，水力停留時(shí)間為1～20h，優(yōu)選1～8h。

步驟(2)中所述出水的氨氮與亞硝氮質(zhì)量比為2:1～1:5。廢水中氨氮經(jīng)過(guò)亞硝化，廢水中氨氮大部分轉(zhuǎn)化為亞硝氮。

步驟(2)中所述出水的亞硝氮積累率為70.0～100.0％。本發(fā)明經(jīng)過(guò)亞硝化處理的廢水可作為反硝化等脫氮方法的進(jìn)水。

本發(fā)明的原理為：

廢水中游離氨濃度對(duì)氨氮氧化菌和亞硝氮氧化菌抑制范圍不同，其中游離氨濃度為0.1～1.0mg/l時(shí)開(kāi)始對(duì)亞硝氮氧化菌產(chǎn)生抑制作用；本發(fā)明原理基于載體材料具有的吸附氨氮特性以及氨氧化細(xì)菌的降解作用，當(dāng)廢水經(jīng)過(guò)好氧反應(yīng)柱時(shí)，在載體材料的吸附解吸與氨氧化細(xì)菌降解作用下，反應(yīng)柱內(nèi)的游離氨能穩(wěn)定維持在一定濃度范圍，在進(jìn)水氨氮濃度一定條件下通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間填料層高度，進(jìn)而使反應(yīng)柱內(nèi)游離氨濃度高于1.0mg/l，在此游離氨濃度范圍，亞硝氮氧化菌的活性將被抑制甚至被淘汰，而氨氮氧化菌的活性不受影響，因此氨氮只在氨氧化細(xì)菌作用下轉(zhuǎn)化為亞硝氮，實(shí)現(xiàn)了氨氮的亞硝化反應(yīng)。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果

(1)本發(fā)明的操作方法簡(jiǎn)單、不需要引入其他化學(xué)試劑，通過(guò)生物的方法實(shí)現(xiàn)了氨氮的高效亞硝化；

(2)本發(fā)明采用的氨氮吸附材料作為微生物的載體，不僅能夠控制穩(wěn)定的游離氨實(shí)現(xiàn)氨氮亞硝化，而且載體材料有利于亞硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，降低高濃度氨氮廢水對(duì)微生物的毒害作用，抗沖擊能力強(qiáng)；

(3)本發(fā)明中氨氮廢水經(jīng)好氧反應(yīng)柱處理后氨氮大部分轉(zhuǎn)化為亞硝氮，為短程硝化反硝化、厭氧氨氧化技術(shù)等新型脫氮技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化方法的裝置示意圖；其中進(jìn)水桶-1、水泵-2、好氧反應(yīng)柱-3、附著有生物膜的填料-4，氣泵-5；好氧反應(yīng)柱左側(cè)箭頭的方向是指氨氮廢水進(jìn)入進(jìn)水口的方向，好氧反應(yīng)柱右側(cè)箭頭的方向是指廢水從出水口出水的方向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

圖1為本發(fā)明基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法的裝置示意圖，主要包括進(jìn)水桶-1、水泵-2、好氧反應(yīng)柱-3、附著有生物膜的填料-4和氣泵-5；

圖1中含氨氮廢水從進(jìn)水桶1通過(guò)水泵2進(jìn)入好氧反應(yīng)柱3內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，好氧反應(yīng)柱3內(nèi)裝有吸附氨氮的填料4(該填料經(jīng)過(guò)好氧硝化生物掛膜培養(yǎng)，得到附著有生物膜的填料)，通過(guò)氣泵5對(duì)好氧反應(yīng)柱進(jìn)行曝氣維持微生物活性從而對(duì)氨氮進(jìn)行亞硝化。好氧反應(yīng)柱的下端設(shè)有進(jìn)水口，上端設(shè)有出水口，填料層位于好氧反應(yīng)柱的進(jìn)水口的上方，出水口的下方；進(jìn)水口與水泵連接。好氧反應(yīng)柱的下端還設(shè)有進(jìn)氣口，或者好氧反應(yīng)柱的底部設(shè)有曝氣裝置，進(jìn)氣口與氣泵連接。

實(shí)施例1

一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法，包括以下步驟：

(1)將天然沸石裝入好氧反應(yīng)柱中，天然沸石裝填的高度為1m,填料層上方與出水口間的具體為0.1m,采用復(fù)合掛膜法實(shí)現(xiàn)好氧反應(yīng)柱掛膜；掛膜培養(yǎng)的條件為：在天然沸石上接種城市污水處理廠活性污泥(硝化污泥)進(jìn)行悶曝，投加污泥質(zhì)量與反應(yīng)器體積比為1g/l，悶曝時(shí)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為0.5～1.5mg/l,溫度25℃，悶曝時(shí)間為3天；悶曝完成后，連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)直至出水氨氮去除率超過(guò)90％以上后完成，在連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)時(shí)，控制反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為0.5～1.5mg/l,水溫為25℃；

(2)培養(yǎng)結(jié)束后，將氨氮濃度為115.0mg/l，亞硝氮濃度為0.1mg/l，硝氮濃度為1.1mg/l，ph＝7.2的廢水通入上述掛膜培養(yǎng)后的好氧反應(yīng)柱中，進(jìn)行亞硝化反應(yīng)，其中好氧反應(yīng)柱中水溫為25℃，溶解氧為0.5～1.5mg/l，反應(yīng)停留時(shí)間為1h，經(jīng)好氧反應(yīng)柱亞硝化處理后，出水的氨氮濃度為48.3mg/l，亞硝氮濃度為53.2mg/l，硝氮濃度為1.4mg/l，亞硝氮積累率為97.3％。

實(shí)施例2

一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法，包括以下步驟：

(1)將天然沸石裝入好氧反應(yīng)柱中，天然沸石裝填的高度為2m,填料層上方與出水口間的具體為0.2m,采用復(fù)合掛膜法實(shí)現(xiàn)好氧反應(yīng)柱掛膜；掛膜培養(yǎng)的條件為：在天然沸石上接種城市污水處理廠活性污泥(硝化污泥)進(jìn)行悶曝，其中投加污泥質(zhì)量與反應(yīng)器體積比為1.5g/l，悶曝時(shí)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為4.2～6.2mg/l，溫度38℃，悶曝時(shí)間為4天；悶曝完成后，連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)，控制反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為4.2～6.2mg/l,溫度為38℃下；

(2)培養(yǎng)結(jié)束后將氨氮濃度為295.0mg/l，亞硝氮濃度為0.2mg/l，硝氮濃度為1.5mg/l，ph＝7.9的廢水通入上述掛膜培養(yǎng)后的好氧反應(yīng)柱中，進(jìn)行亞硝化反應(yīng)，其中好氧反應(yīng)柱中水溫為38℃，溶解氧為4.2～6.2mg/l，反應(yīng)停留時(shí)間(水力停留時(shí)間)為8h，經(jīng)好氧反應(yīng)柱亞硝化處理后，出水的氨氮濃度為45.5mg/l，亞硝氮濃度為249.2mg/l，硝氮濃度為2.1mg/l，亞硝氮積累率為99.1％。

實(shí)施例3

一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法，包括以下步驟：

(1)將人造沸石裝入好氧反應(yīng)柱中，人造沸石裝填的高度為3m,填料層上方與出水口間的具體為0.3m,采用復(fù)合掛膜法實(shí)現(xiàn)好氧反應(yīng)柱掛膜；掛膜培養(yǎng)的條件為：在人造沸石上接種城市污水處理廠活性污泥(硝化污泥)進(jìn)行悶曝，其中投加污泥質(zhì)量與反應(yīng)器體積比為5g/l，悶曝時(shí)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為3.5～5.0mg/l，溫度32℃，悶曝時(shí)間為4天；悶曝完成后，連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)，控制反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為3.5～5.0mg/l,溫度為32℃下；

(2)培養(yǎng)結(jié)束后將氨氮濃度為356.0mg/l，亞硝氮濃度為2.4mg/l，硝氮濃度為1.7mg/l，ph＝8.7的廢水通入上述掛膜培養(yǎng)后的好氧反應(yīng)柱中，進(jìn)行亞硝化反應(yīng)，其中好氧反應(yīng)柱中水溫為32℃，溶解氧為3.5～5.0mg/l，反應(yīng)停留時(shí)間為15h，經(jīng)好氧反應(yīng)柱亞硝化處理后，出水的氨氮濃度為171.5mg/l，亞硝氮濃度為169.2mg/l，硝氮濃度為3.8mg/l，亞硝氮積累率為97.7％。

實(shí)施例4

一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法，包括以下步驟：

(1)將人造沸石裝入好氧反應(yīng)柱中，人造沸石裝填的高度為4m,填料層上方與出水口間的具體為0.35m,采用復(fù)合掛膜法實(shí)現(xiàn)好氧反應(yīng)柱掛膜；掛膜培養(yǎng)的條件為：在人造沸石上接種城市污水處理廠活性污泥(硝化污泥)進(jìn)行悶曝，其中投加污泥質(zhì)量與反應(yīng)器體積比為10g/l，悶曝時(shí)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為4.8～6.8mg/l，溫度18℃，悶曝時(shí)間為4天；悶曝完成后，連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)，控制反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為4.8～6.8mg/l,溫度為18℃；

(2)培養(yǎng)結(jié)束后將氨氮濃度為598.0mg/l，亞硝氮濃度為2.2mg/l，硝氮濃度為1.8mg/l，ph＝8.4的廢水通入上述掛膜培養(yǎng)后的好氧反應(yīng)柱中，進(jìn)行亞硝化反應(yīng)，其中好氧反應(yīng)柱中水溫為18℃，溶解氧為4.8～6.8mg/l，反應(yīng)停留時(shí)間為12h，經(jīng)好氧反應(yīng)柱亞硝化處理后，出水的氨氮濃度為379.1mg/l，亞硝氮濃度為218.6mg/l，硝氮濃度為2.0mg/l，亞硝氮積累率為99.0％。

實(shí)施例5

一種基于氨氮廢水實(shí)現(xiàn)高效亞硝化的方法，包括以下步驟：

(1)將人造沸石裝入好氧反應(yīng)柱中，人造沸石裝填的高度為4.0m,填料層上方與出水口間的具體為0.4m,采用復(fù)合掛膜法實(shí)現(xiàn)好氧反應(yīng)柱掛膜；掛膜培養(yǎng)的條件為：在人造沸石上接種城市污水處理廠活性污泥(硝化污泥)進(jìn)行悶曝，其中投加污泥質(zhì)量與反應(yīng)器體積比為23g/l，悶曝時(shí)反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為5.2-7.0mg/l，溫度35℃，悶曝時(shí)間為4天；悶曝完成后，連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)，控制反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度為5.2～7.0mg/l，溫度為35℃下；

(2)培養(yǎng)結(jié)束后將氨氮濃度為948.0mg/l，亞硝氮濃度為3.2mg/l，硝氮濃度為2.5mg/l，ph＝8.2的廢水通入上述掛膜培養(yǎng)后的好氧反應(yīng)柱中，進(jìn)行亞硝化反應(yīng)，其中好氧反應(yīng)柱中水溫為35℃，溶解氧為5.2～7.0mg/l，反應(yīng)停留時(shí)間(水力停留時(shí)間)為18h，經(jīng)好氧反應(yīng)柱亞硝化處理后，出水的氨氮濃度為162.5mg/l，亞硝氮濃度為775.8mg/l，硝氮濃度為3.0mg/l，亞硝氮積累率為99.6％。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但是本發(fā)明的實(shí)施方式不受上述實(shí)例限制，其他的任何未背離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化均為等效。