一种氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法技术

本发明专利技术属于氨氮废水处理的技术领域，公开了一种氨氮废水部分预亚硝化‑厌氧氨氧化高效脱氮方法。方法：1)向装有氨氮吸附填料的装置中接种硝化污泥，进行生物挂膜培养；2)将碱度与氨氮废水混合，于曝气条件下，在装有氨氮吸附填料的装置中进行部分预亚硝化；3)预亚硝化后的出水通入厌氧氨氧化反应器中，补充碱度，曝气，然后进行厌氧氨氧化反应，实现氨氮废水的脱氮。本发明专利技术先预亚硝化，降低了高浓度氨氮废水在高pH值下，产生高浓度FA对微生物的毒性作用；结合预亚硝化降低了厌氧氨氧化装置中的曝气量，避免破坏厌氧氨氧化颗粒污泥或菌胶团。本发明专利技术的方法简单，实现高效脱氮。

A Partial Prenitrification-Anaerobic Ammonia Oxidation High Efficiency Denitrification Method for Ammonia Nitrogen Wastewater

The invention belongs to the technical field of ammonia nitrogen wastewater treatment, and discloses a partial pre-nitrification and anaerobic ammonia oxidation efficient denitrification method for ammonia nitrogen wastewater. METHODS: 1) Nitrifying sludge was inoculated into the device with ammonia nitrogen adsorption filler for biofilm culture; 2) Alkalinity was mixed with ammonia nitrogen wastewater and partially pre-nitrification was carried out in the device with ammonia nitrogen adsorption filler under aeration conditions; 3) The effluent from pre-nitrification was fed into the anaerobic ammonia oxidation reactor to supplement alkalinity, aeration, and then anaerobic ammonia oxidation was carried out. Denitrification of ammonia-nitrogen wastewater. The invention first pre-nitrosation, reduces the toxic effect of high concentration FA on microorganisms under high pH value of high concentration ammonia nitrogen wastewater; combined with pre-nitrosation, reduces the aeration amount in the anaerobic ammonia oxidation device, and avoids destroying the anaerobic ammonia oxidation granular sludge or bacterial micelles. The method of the invention is simple and realizes high efficiency denitrification.

【技术实现步骤摘要】
一种氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法
本专利技术属于氨氮废水处理的
，具体涉及一种氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法。
技术介绍
废水中的氨氮，排放到自然水体，引起自然水体的富营养化，使水质变差，故废水中的氨氮必须脱除，达到排放标准。生物法脱除废水中的氨氮，是现今最常用，最经济的处理方法。按脱氮过程，主要有三种生物脱氮方法：1、硝化-反硝化法：目前，应用最为广泛的脱氮工艺，如：污水处理厂的A2O法，氧化沟法等都采用这种脱氮工艺，它的原理是先将水中的氨氮通过氨氧化菌(AOB)转化为亚硝氮，再通过氮氧化菌(NOB)转化为硝态氮，在有碳源的厌氧条件下，反硝化作用将其转化为氮气而脱氨；2、亚硝化-反硝化法：该方法将水中的氨氮通过氨氧化菌(AOB)转化为亚硝氮，然后，在需要较少的碳源条件下(相对于硝化-反硝化法)，直接将亚硝氮通过反硝化转化为氮气而脱除；3、厌氧氨氧化法：该方法将部分氨氮亚硝化，然后亚硝氮与氨氮以一定比例在厌氧氨氧化菌的作用下，转化为氮气。整个反应只需要将部分氨氮亚硝化，曝气量少，同时不需要额外添加碳源，被视为节能、低碳的生物脱氮方法。综合对比以上三种生物脱氮过程，硝化-反硝化所需碳源最多，且氨氮氧化过程所需的氧气也最多，能耗最大，但由于该反应比较容易实现，目前仍广泛使用。而亚硝化-反硝化、厌氧氨氧化，因需要的碳源较少或不需要碳源，且能耗低，是近年来研究开发和工程应用的热点。由于氨氮在氨氧化菌(AOB)的作用下转化为亚硝氮后，很容易进一步被氮氧化菌(NOB)氧化为硝态氮，故如何抑制NOB，将氨氮氧化过程控制为以亚硝化为主，使亚硝氮得以累积，成为亚硝化-反硝化、厌氧氨氧化的关键。厌氧氨氧化是目前最经济的生物脱氮方法，在厌氧氨氧化反应器中，虽然厌氧氨氧化所需的曝气量只有完全硝化-反硝化曝气量的四分之一左右，但要脱除大量的氨氮，特别是脱除氨氮的负荷较大时，厌氧氨氧化需要相当大的曝气量，且大量的曝气亦会破坏厌氧氨氧化颗粒污泥，从而削弱甚至抑制厌氧氨氧化反应；此外，对于高浓度氨氮废水，一次性添加大量的碱度不仅会带来高pH环境，且必将导致游离氨(FA)大幅增加，不利于厌氧氨氧化。
技术实现思路
为了能够降低生物脱氮成本，提高脱氮效率，同时也为了克服上述亚硝化-反硝化、厌氧氨氧化的缺点和不足，本专利技术目的在于提供一种氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法。本专利技术将部分预亚硝化与厌氧氨氧化串联结合，以碳酸钠(或碳酸氢钠)作为氨氮部分预亚硝化的碱度供体，实现氨氮废水的部分预亚硝化。通过氨氮废水的部分预亚硝化，可避免一次性向厌氧氨氧化反应器中投加大量的碱度，部分氨氮的转化，使得氨氮的浓度降低，同时碱度在亚硝化过程中被消耗；再补充部分碱度，使得FA维持在不抑制厌氧氨氧化菌活性的范围，提高厌氧氨氧化的效率。此预亚硝化方法，适用于浓度为250-1500mg/L氨氮废水。采用本专利技术方法实现氨氮废水的部分预亚硝化，然后，在厌氧氨氧化反应器中，通过厌氧氨氧化的作用脱除高氨氮废水中的氨氮。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法，包括以下步骤：(1)向装有氨氮吸附填料的装置中接种硝化污泥，进行生物挂膜培养并形成生物填料滤床，作为部分预亚硝化的反应装置；(2)将碱度与氨氮废水混合，通入上述装有氨氮吸附填料的装置中，曝气，控制水力停留时间实现部分预亚硝化；所述碱度由碳酸钠或碳酸氢钠提供所述碱度与氨氮的质量比为0.5-3.0；所述碱度的投加量是根据废水中氨氮亚硝化所需碱度计算碳酸钠或碳酸氢钠的投加量；(3)将步骤(2)中预亚硝化后的出水通入厌氧氨氧化反应器中，补充碱度，曝气，然后进行厌氧氨氧化反应，实现氨氮废水的脱氮；整个过程中进行连续进水。步骤(3)中所述预亚硝化后出水中亚硝氮：氨氮的质量比为0.1-0.7；步骤(3)中所述补充碱度与氨氮废水中氨氮的质量比值与步骤(2)中碱度与氨氮废水中氨氮的质量比值之和为4.7。步骤(1)中所述氨氮吸附填料为天然沸石、人造沸石、麦饭石中一种以上；粒径范围为0.5-3mm。步骤(1)中所述生物挂膜培养的条件为：污泥投加质量与装置体积比为0.2-50g/L，溶解氧浓度为1-5mg/L，进水氨氮浓度为200-300mg/L，碱度:氨氮＝4，于温度20-40℃下闷曝(停止进水)1-2天；然后继续进水培养，直至出水氨氮去除率约为50-60％。步骤(2)中所述氨氮废水，包括各类含氨氮废水和预处理后的含氨氮废水，其氨氮浓度为250-1500mg/L；步骤(2)中所述预亚硝化的水温为20-40℃，所述曝气的条件是指装置中溶解氧浓度为1-5mg/L，所述水力停留的时间为0.5-12h。步骤(2)中所述预亚硝化，是指预亚硝化反应装置将进水5％-40％的氨氮转化为亚硝氮；步骤(3)中所述氨氮废水的氨氮浓度为250-1500mg/L。步骤(3)中所述厌氧氨氧化的条件为：溶解氧浓度控制在0.1-4mg/L；反应温度为27±5℃，水力停留时间为8-24h。所述碱度所用供体为碳酸氢钠或者碳酸钠。步骤(3)中所述厌氧氨氧化反应器为培养启动成功的厌氧氨氧化反应器，具体是向反应器中接种厌氧氨氧化颗粒菌种，以含有氨氮和亚硝氮的废水作为进水，连续进水培养，水温维持在27±5℃，溶解氧低于0.1mg/L，当脱氮负荷为100gN/(m3·d)时，启动成功。本专利技术采用预亚硝化-厌氧氨氧化工艺，高氨氮废水经过预亚硝化装置(接种有硝化污泥的生物填料滤床)，部分氨氮转化为亚硝氮(预亚硝化)，再经厌氧氨氧化反应器，实现废水的脱氮处理。该方法适用于工业、养殖、农业等领域中含较高氨氮浓度的废水处理。由于氨氮在AOB作用下转化为亚硝氮的过程需要消耗大量碱度和氧气，理论上完全转化1g氨氮，需消耗约7.14g碱度(以碳酸钙计)和2.29g氧气，故低碱度氨氮废水的处理，需添加大量碱度和提供较高的曝气量。将氨氮浓度250-1500mg/L的氨氮废水先进行部分亚硝化，再通过厌氧氨氧化脱氮，可以节约大量的碱度和曝气量，是高浓度氨氮废水脱氮低成本化的有效途径。本专利技术利用生物滤床对氨氮废水进行部分预亚硝化，将氨氮亚硝化过程所需的大部分曝气量控制在前端预亚硝化，从而减少后续厌氧氨氧化反应器的曝气量，防止高曝气量对厌氧氨氧化颗粒或菌胶团的破坏，使厌氧氨氧化过程运行更稳定，有利于提高处理效率；另外，将碱度分为两次分别投加到预亚硝化装置和厌氧氨氧化装置中，因第一次投加的碱度在预亚硝化装置中已被消耗，从而减少后续厌氧氨氧化碱度的投加量，有效避免了因一次性向厌氧氨氧化装置中投加碱度导致FA过高对厌氧氨氧化的影响。本专利技术的原理为：在厌氧氨氧化反应器中氨氮的亚硝化需要消耗氧气，而在氨氮浓度过高时需要消耗的氧气量多，使得在运行过程中需要增加曝气量，但曝气量太大会破坏厌氧氨氧化颗粒污泥结构，从而不利于厌氧氨氧化反应；本专利技术通过在前端加入预亚硝化装置，预先高效地将部分氨氮转化为亚硝氮，从而避免了大曝气量对厌氧氨氧化颗粒污泥的冲击与破坏。当碳酸钠作为碱度供体时，若一次性投加至厌氧氨氧化反应器，会导致pH升高，使游离氨浓度同步升高，严重抑制厌氧氨氧化颗粒污泥。而本专利技术通过两步投加碱度，减少了向厌氧氨氧化装置中的碱度投加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨氮废水部分预亚硝化‑厌氧氨氧化高效脱氮方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)向装有氨氮吸附填料的装置中接种硝化污泥，进行生物挂膜培养并形成生物填料滤床，作为部分预亚硝化的反应装置；(2)将碱度与氨氮废水混合，通入上述装有氨氮吸附填料的装置中，曝气，控制水力停留时间实现部分预亚硝化；所述碱度由碳酸钠或碳酸氢钠提供；所述碱度与氨氮的质量比为0.5‑3；(3)将步骤(2)中预亚硝化后的出水通入厌氧氨氧化反应器中，补充碱度，曝气，然后进行厌氧氨氧化反应，实现氨氮废水的脱氮。

【技术特征摘要】
1.一种氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)向装有氨氮吸附填料的装置中接种硝化污泥，进行生物挂膜培养并形成生物填料滤床，作为部分预亚硝化的反应装置；(2)将碱度与氨氮废水混合，通入上述装有氨氮吸附填料的装置中，曝气，控制水力停留时间实现部分预亚硝化；所述碱度由碳酸钠或碳酸氢钠提供；所述碱度与氨氮的质量比为0.5-3；(3)将步骤(2)中预亚硝化后的出水通入厌氧氨氧化反应器中，补充碱度，曝气，然后进行厌氧氨氧化反应，实现氨氮废水的脱氮。2.根据权利要求1所述氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法，其特征在于：步骤(3)中所述补充碱度与氨氮废水中氨氮的质量比值与步骤(2)中碱度与氨氮废水中氨氮的质量比值之和为4.7。3.根据权利要求1所述氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法，其特征在于：步骤(2)中所述氨氮废水，包括各类含氨氮废水和预处理后的含氨氮废水，其中氨氮浓度为250-1500mg/L；步骤(2)中所述预亚硝化的水温为20-40℃，所述曝气的条件是指装置中溶解氧浓度为1-5mg/L，所述水力停留的时间为0.5-12h。4.根据权利要求1所述氨氮废水部分预亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮方法，其特征在于：步骤(3)中所述厌氧氨氧化的条件为：溶解氧浓度控制在0.1-4mg/L；反应温度为27±5℃，水力停留时间为8-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓军，冯兴会，陈振国，
申请(专利权)人：华南理工大学，佛山市化尔铵生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44