一種含鹽氨氮廢水的自養(yǎng)脫氮處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含鹽氨氮廢水的自養(yǎng)脫氮處理方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。第一步，厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥的制備，第二步，梯度馴化適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥，第三步，自養(yǎng)脫氮處理含鹽氨氮廢水，將鹽度5g/L?30g/L，氨氮濃度為110±20mg/L，亞硝氮濃度為130±20mg/L的氨氮廢水輸入裝有經(jīng)過第二步處理獲得的適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥反應(yīng)器中，將反應(yīng)器密閉，在33±0.5℃和pH＝7.6?8.6下反應(yīng)，氨氮去除率在70％以上，亞硝氮去除率80％以上，總氮去除率在80％以上后將出水通過政排水管網(wǎng)，進(jìn)入城市污水廠進(jìn)行常規(guī)處理。本發(fā)明的含鹽氨氮廢水不需要脫鹽處理直接進(jìn)行自養(yǎng)脫氮，達(dá)到了節(jié)能高效處理的目的?？蓮V泛用于含鹽氨氮廢水的處理。
【專利說明】
一種含鹽氨氮廢水的自養(yǎng)脫氮處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種含鹽氨氮廢水的自養(yǎng)脫氮處理方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮是水體中藻類生長的營養(yǎng)物質(zhì)之一，水體中氮含量過高必然導(dǎo)致藻類的惡性增 殖，進(jìn)而導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)的失衡，使水體富營養(yǎng)化，造成水資源緊張。目前脫除水體中氮 的脫氮技術(shù)，分為異養(yǎng)反硝化技術(shù)和自養(yǎng)反硝化技術(shù)。前者是以投加有機(jī)物（甲醇、乙醇、醋 酸等)作為反硝化基質(zhì)以解決廢水低營養(yǎng)問題，所以該異養(yǎng)反硝化脫氮生物處理技術(shù)需外 加碳源，而且污泥產(chǎn)量高，曝氣量大。后者自養(yǎng)反硝化脫氮技術(shù)(或稱為厭氧氨氧化自養(yǎng)脫 氮)具有污泥產(chǎn)量低、無需碳源和節(jié)省60%曝氣量的顯著優(yōu)勢。但是，隨著海水養(yǎng)殖和海產(chǎn) 品加工的進(jìn)展，產(chǎn)生了大量的含鹽氨氮廢水。隨著含鹽(這些無機(jī)鹽主要為氯化鈉和硫酸 鹽)廢水排量的逐漸增多（如來自食品、化工、石油發(fā)酵、農(nóng)藥等含鹽生產(chǎn)廢水以及海水利用 的不斷拓展），尋求高鹽度、高氨氮廢水的有效處理非常急迫。目前針對高鹽度、高氨氮廢水 的處理方法主要有物理方法、化學(xué)方法、生物方法等，但由于物理、化學(xué)法運(yùn)行費(fèi)用較高、處 理效果不理想、同時極易造成二次污染而難以在實(shí)際應(yīng)用中推廣;傳統(tǒng)生物法在處理低氨 氮廢水時具有很大優(yōu)勢，但遇廢水中鹽度過高時，由于條件限制，在污水處理前一般不會進(jìn) 行包括蒸發(fā)法、電化學(xué)方法、離子交換法、吸附、膜分離技術(shù)等脫除廢水中的鹽分和有機(jī)物 的脫鹽處理，因?yàn)椴捎妹擕}處理工藝一般都面臨較高的成本，且易造成再生廢水的二次污 染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能高效的含鹽氨氮廢水處理方法。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用自養(yǎng)脫氮處理含鹽氨氮廢水，首先，在自養(yǎng)脫氮條 件下，確定厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌所能承受的鹽度閾值，以期馴化出適鹽厭氧氨氧化污泥， 用于處理鹽度閾值內(nèi)的含氮廢水，對于高于鹽度閾值的含氮廢水可通過設(shè)置調(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù) 處理，用本發(fā)明的自養(yǎng)脫氮方法處理含鹽氨氮廢水節(jié)能、高效。
[0005] 具體工藝如下：
[0006] 第一步，厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥的制備
[0007] 先將鹽度為Og/L，氨氮濃度為140 ± 20mg/L，亞硝氮濃度為190 ± 20mg/L的氨氮廢 水輸入裝有污泥濃度為2900gVSS/L的污泥的反應(yīng)器內(nèi)，控制反應(yīng)器內(nèi)的攪拌速度為70~ 80r/min，充水比為0.5;密閉反應(yīng)器，在33±0.5°C和pH = 7.6-8.6下反應(yīng)，測定出水中的氨 氮、硝氮、亞硝氮的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變時，通過計算，當(dāng)氨氮去除率在90%以上，亞硝氮去除 率接近100%，總氮去除率在80%以上，污泥VSS穩(wěn)定維持在2900gVSS/L左右時，將處理好的 出水排放，即獲得穩(wěn)定脫氮效果的厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥；
[0008] 第二步，分步馴化適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥
[0009] 先將鹽度為5g/L_10g/L的氨氮廢水輸入裝有經(jīng)過第一步處理獲得的穩(wěn)定狀態(tài)的 厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥的反應(yīng)器中，控制反應(yīng)器內(nèi)的攪拌速度為70~80r/min，充水比 為0.5;將反應(yīng)器密閉，在33±0.5°(：和?!1=7.6~8.6下反應(yīng)，測定水中的氨氮、硝氮、亞硝氮 的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變時，通過計算氨氮去除率在70%以上，亞硝氮去除率80%以上，總氮去 除率在80%以上時，將處理好的水排出，再將鹽度為20g/L~30g/L，氨氮濃度較低的氨氮廢 水輸入，其他反應(yīng)條件不變，測定水中的氨氮、硝氮、亞硝氮的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變，通過計算 氨氮去除率在60%以上，亞硝氮去除率80%以上，總氮去除率在70%以上時，排除處理好的 出水，得到適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥；
[0010]上述鹽度為5g/L~2(^/1的氨氮廢水的氨氮濃度為130±20mg/L，亞硝氮濃度為 170±20mg/L;
[0011] 上述鹽度為20g//L~30g//L的氨氮濃度較低的氨氮廢水的氨氮濃度為110±20mg/ L，亞硝氮濃度為130 ± 20mg/L;
[0012] 第三步，自養(yǎng)脫氮處理含鹽氨氮廢水
[0013] 將鹽度為5g/L~30g/L，氨氮濃度為110 ± 20mg/L，亞硝氮濃度為130 ± 20mg/L的氨 氮廢水輸入裝有經(jīng)過第二步處理獲得的適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥反應(yīng)器中，控制反 應(yīng)器內(nèi)的攪拌速度為70~80r/min，充水比=0.5;將反應(yīng)器密閉，在33 ± 0.5°C和pH = 7.6-8.6下，測定水中的氨氮、硝氮、亞硝氮的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變時，通過計算，氨氮去除率在 70%以上，亞硝氮去除率80%以上，總氮去除率在80%以上，滿足《無機(jī)化學(xué)工業(yè)污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31573-2015)中間接排放的要求后通過管道排入市政排水管網(wǎng)，至城市污水廠 進(jìn)行常規(guī)處理。
[0014] 上述第一，第二和第三步均需添加微量元素市售分析純商品，具體微量元素種類 及濃度如下：EDTA · 2Na為 18.75mg/L，ZnS〇4 · 7H20為0.54mg/L，CoCl2 · 6H20為0.3mg/L， MnCl2 · 4H20為 1.24mg/L，CuS〇4 · 5H20為0.31mg/L，NaMo〇4 · 2H20為0.275mg/L，NiCl · 6H2O S〇.24mg/L，H3B〇4S〇.0175mg/L，NaSe〇4.10H2〇S〇.26mg/L，NaTO4.2H2〇S〇.06mg/L。
[0015] 本發(fā)明的有益結(jié)果：
[0016] I，由于本發(fā)明在獲得厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥基礎(chǔ)上，分步馴化適鹽厭氧氨氧 化自養(yǎng)脫氮菌污泥，獲得穩(wěn)定狀態(tài)的厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥，因此，含鹽氨氮廢水不需 要脫鹽處理直接進(jìn)行自養(yǎng)脫氮，達(dá)到了節(jié)能高效處理的目的。
[0017] 2，本發(fā)明通過馴化適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥，確定了可用于高含鹽氨氮廢 水的處理的鹽度閾值，鹽度為5g/L_30g/L氨氮廢水經(jīng)過本發(fā)明處理后，總氮、氨氮、亞硝氮 的去除率最低分別達(dá)到60%、80%、70%以上，出水滿足《無機(jī)化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB31573-2015)中間接排放的要求。
[0018] 3,由于本發(fā)明進(jìn)水設(shè)置調(diào)節(jié)池，在處理鹽度高于30gAJ寸，可將鹽度調(diào)節(jié)到30g/L 或以下，因此可以保證含鹽氨氮廢水自養(yǎng)脫氮的效果。
[0019] 4,本發(fā)明適用于含鹽廢水的自養(yǎng)脫氮處理，通過不同鹽度水平下的TN的去除率及 EPS的測定，確定鹽度增加時，確保厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥活性。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以人工配水的方式，通過配水時加入不同量的NaCl，得到鹽度從Og/L到40g/L的變 化(含鹽濃度為(^/1、58/1、10 8/1、2(^/1、3(^/1、4(^/1)的氨氮廢水，通過蠕動栗增壓將上 述配制的氨氮廢水(進(jìn)水)加入到反應(yīng)器，反應(yīng)器總?cè)莘e2.5L，有效容積2L，充水比0.5;采用 全自動時控開關(guān)控制，一天三個周期，每個周期運(yùn)行480min，包括進(jìn)水5min，反應(yīng)395min，沉 淀55min，排水5min，閑置20min。利用水浴加熱裝置及蠕動栗，維持反應(yīng)器溫度在33 ±O . 5 °C，從而排除了溫度對于自養(yǎng)脫氮的影響;反應(yīng)相當(dāng)?shù)臅r間后進(jìn)行取樣，取樣時間間隔為1 小時，利用紫外分光光度計，對吸光度進(jìn)行測定，分析水樣的氨氮、硝氮、亞硝氮的去除率； 經(jīng)過整個運(yùn)行周期之后，對于出水的氨氮、硝氮、亞硝氮的去除率進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，分析隨著 鹽度的從〇g/L到40g/L的增加變化，測定出水的氨氮、硝氮、亞硝氮的出水濃度，獲得去除率 的變化;通過比較脫氮率的變化，判斷鹽度對于微生物的活性的影響程度，得到厭氧氨氧化 污泥的鹽度閾值，得到可用于含鹽氨氮廢水處理的適鹽厭氧氨氧化污泥。具體操作如下：
[0021]第一階段是對厭氧氨氧化污泥進(jìn)行接種馴化穩(wěn)定。利用本課題組已有厭氧氨氧化 污泥(VSS穩(wěn)定在2900gVSS/L左右），通過控制進(jìn)水鹽度為Og/L，氨氮濃度為140 ± 20mg/L，亞 硝氮濃度為190 ± 20mg/L，達(dá)到穩(wěn)定時VSS為2900gVSS/L，氨氮去除率在90 %以上，亞硝氮去 除率接近100%，總氮去除率在80%以上，本階段經(jīng)歷時間約為60天；
[0022]第二階段根據(jù)第一階段的穩(wěn)定效果，保持進(jìn)水氨氮濃度為130±20mg/L，亞硝氮濃 度為170±20mg/L，設(shè)置鹽度梯度，首先在鹽度為5g/L條件下，穩(wěn)定時總氮、氨氮、亞硝氮的 去除率最低分別達(dá)到70%、80%、80%以上，本過程經(jīng)歷約80天的培養(yǎng)測定;之后為鹽度為 l〇g/L時，其脫氮效果與鹽度為5g/L時相近，本過程經(jīng)歷時間約為30天；
[0023]第三階段將鹽度調(diào)至20g/L，氨氮和亞硝態(tài)氮的去除效率有所降低，采取的措施是 降低氨氮，亞硝態(tài)氮的負(fù)荷，進(jìn)水氨氮濃度為130 ± 20mg/L，亞硝氮濃度為170 ± 20mg/L，本 階段經(jīng)歷時間約為40天，穩(wěn)定時總氮、氨氮、亞硝氮的去除率最低分別達(dá)到60%、80%、70% 以上，此時的總氮去除負(fù)荷在〇.35gN/L/d左右，通過對總氮去除負(fù)荷的比較，確定鹽度變化 程度較大時對于總氮去除效果的影響；
[0024]第四階段將鹽度調(diào)至30g/L，維持進(jìn)水氨氮濃度為110±20mg/L，亞硝氮濃度為130 ± 20mg/L，監(jiān)測時間為40天，此時厭氧氨氧化菌自養(yǎng)脫氮仍具有效果，經(jīng)過厭氧氨氧化菌的 作用，氨氮濃度得到降低，同時伴隨著亞硝態(tài)氮的積累，本階段總氮去除負(fù)荷在〇. 25gN/L/d 左右。
[0025] 將鹽度調(diào)至40g/L，進(jìn)水氨氮濃度為100 ± 20mg/L，亞硝氮濃度為110 ± 20mg/L，經(jīng) 過約30天的監(jiān)測，總氮去除負(fù)荷逐漸大幅度降低，低到0.09gN/L/d左右，觀察到污泥解體， 說明滲透壓過高，已經(jīng)造成厭氧氨氧化功能衰退;確定厭氧氨氧化污泥的耐鹽閾值為30g/ L0
[0026] 實(shí)驗(yàn)過程中的分析數(shù)據(jù)如下表1所示：
[0027] 表1運(yùn)行階段和進(jìn)水特征及運(yùn)行參數(shù)
[0031]通過以上數(shù)據(jù)得出厭氧氨氧化污泥對于含鹽廢水脫氮處理的鹽度閾值為30g/L， 對于含鹽廢水的自養(yǎng)脫氮處理方案的優(yōu)化具有較好的工程意義。
[0032] 上述反應(yīng)器均為密閉裝置，其攪拌速度為70~80r/min，充水比為0.5，在33 ±0.5 T^PpH=7.6-8.6 進(jìn)行。
[0033]經(jīng)過長期數(shù)據(jù)監(jiān)測，對研究的結(jié)果分析得出：厭氧氨氧化反應(yīng)器在鹽度0_20g/L長 期運(yùn)行時，可以達(dá)到穩(wěn)定的脫氮效果，總氮去除負(fù)荷穩(wěn)定在〇.35gN · I/1 · Cf1以上。但當(dāng)鹽 度達(dá)到30g/L，仍具有脫氮效果，但開始變差，到40g/L時，總氮去除負(fù)荷低到0.09gN · IZ1 · cT1，結(jié)合EPS的測定結(jié)果，此時的厭氧氨氧化活性以無法滿足工藝要求。說明厭氧氨氧化菌 對于鹽度的承受閾值在30 g//L范圍內(nèi)，當(dāng)超出此范圍時，對于出水效果的保證程度將會降 低。
【主權(quán)項】
1. 一種含鹽氨氮廢水的自養(yǎng)脫氮處理方法，其特征是： 第一步，厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥的制備 先將鹽度為〇g/L，氨氮濃度為140 ± 20mg/L，亞硝氮濃度為190 ± 20mg/L的氨氮廢水輸 入裝有污泥濃度為2900gVSS/L的污泥的反應(yīng)器內(nèi)，控制反應(yīng)器內(nèi)的攪拌速度為70-80r/ min，充水比為0.5;然后，密閉反應(yīng)器，在33±0.5°C和pH = 7.6-8.6下反應(yīng)，測定水中的氨 氮、硝氮、亞硝氮的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變時，通過計算，當(dāng)氨氮去除率在90%以上，亞硝氮去除 率接近100%，總氮去除率在80%以上，污泥VSS穩(wěn)定維持在2900gVSS/L左右時，將處理好的 水排放，即獲得穩(wěn)定脫氮效果的厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥； 第二步，分步馴化適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥 先將鹽度為5g/L-10g/L的氨氮廢水輸入裝有經(jīng)過第一步處理獲得的穩(wěn)定狀態(tài)的厭氧 氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥的反應(yīng)器中，控制反應(yīng)器內(nèi)的攪拌速度為70_80r/min，充水比為 〇. 5;再將反應(yīng)器密閉，在33 ± 0.5°C和pH= 7.6-8.6下反應(yīng)，測定水中的氨氮、硝氮、亞硝氮 的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變時，通過計算，氨氮去除率在70%以上，亞硝氮去除率80 %以上，總氮 去除率在80 %以上時，將處理好的水排出，接著再將鹽度為20g/L-30g/L，氨氮濃度較低的 氨氮廢水輸入，其他反應(yīng)條件不變，測定水中的氨氮、硝氮、亞硝氮的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變時， 通過計算，氨氮去除率在60%以上，亞硝氮去除率80%以上，總氮去除率在70%以上后排除 處理好的水，得到適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥； 上述鹽度為5g/L-20g/L的氨氮廢水的氨氮濃度為130±20mg/L，亞硝氮濃度為170 土 20mg/L； 上述鹽度為20g/L-30g/L的氨氮濃度較低的氨氮廢水的氨氮濃度為110 ± 20mg/L，亞硝 氮濃度為130±20mg/L; 第三步，自養(yǎng)脫氮處理含鹽氨氮廢水 將鹽度為5g/L-30g/L，氨氮濃度為110 ± 20mg/L，亞硝氮濃度為130 ± 20mg/L的氨氮廢 水輸入裝有經(jīng)過第二步處理獲得的適鹽厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮菌污泥反應(yīng)器中，控制反應(yīng)器 內(nèi)的攪拌速度為70_80r/min，充水比=0.5;然后將反應(yīng)器密閉，在33 ±0.5°C和pH = 7.6-8.6下，測定水中的氨氮、硝氮、亞硝氮的濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變時，通過計算，氨氮去除率在 70%以上，亞硝氮去除率80%以上，總氮去除率在80%以上后通過管道，滿足《無機(jī)化學(xué)工 業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB31573-2015間接排放的要求的出水排入市政排水管網(wǎng)，最后進(jìn)入城 市污水廠進(jìn)行常規(guī)處理； 上述第一步，第二步和第三步均需添加市售分析純微量元素，具體微量元素種類及濃 度如下：EDTA · 2Na 為 18.75mg/L，ZnS〇4 · 7H20 為 0.54mg/L，CoCl2 · 6H20 為 0.3mg/L，MnCl2 · 4H20為1.24mg/L，CuS〇4 · 5H20為0.31mg/L，NaMo〇4 · 2H20為0.275mg/L，NiCl · 6H2O為 0.24mg/L，H3B〇4S〇.0175mg/L，NaSe〇4.10H2〇S〇.26mg/L，NaTO4.2H2〇S〇.06mg/L。
【文檔編號】C02F3/28GK106006953SQ201610223474
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】王亞宜, 姜廣萌, 宋成康
【申請人】同濟(jì)大學(xué)