公布日：2023.03.21
申请日：2022.10.19
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F101/
16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，包括以下步骤：S1、调节池；S2、一级反硝化池和一级硝化池：然后废水经提升泵，通过提升泵进入第一级短程硝化反硝化和第二级全程硝化反硝化进行生化处理；S3、中间水池；S4、二级反硝化池和二级硝化池；S5、MBR池和芬顿反应池：在两级硝化反硝化生化系统后，设置芬顿反应处理系统，使这部分难降解COD通过芬顿反应转化成分子量不太大的中间产物或直接变成H2O、CO2去除；S6、反应池和沉淀池；S7、硫自氧反硝化；S8、活性炭吸附池；S9、压框压滤。本发明低碳高氨氮废水的处理效率，减少停留时间，短程硝化反硝化与传统硝化反硝化生物脱氮相比，可节省氧气，降低能耗；节省反硝化所需碳源。
权利要求书
1.一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、调节池：低碳高氨氮废水通过管道收集后，进入水质调节池进行水质水量的调节；S2、一级反硝化池和一级硝化池：然后废水经提升泵，通过提升泵进入第一级短程硝化反硝化和第二级全程硝化反硝化进行生化处理；S3、中间水池：然后进入中间水池，中间水池对第一级短程硝化反硝化和第二级全程硝化反硝化进行生化处理处理的费用进行缓存；S4、二级反硝化池和二级硝化池：中间水池内的第一级短程硝化反硝化和第二级全程硝化反硝化进行生化处理之后的水通过提升泵提升到二级反硝化池内进行处理；S5、MBR池和芬顿反应池：在两级硝化反硝化生化系统后，设置芬顿反应处理系统，使这部分难降解COD通过芬顿反应转化成分子量不太大的中间产物或直接变成H2O、CO2去除；S6、反应池和沉淀池：芬顿反应之后液体进入到反应池内，然后向反应池内添加碱、PAC和PAM，进行对液体与碱、PAC和PAM充分反映，然后注入到沉淀池内；S7、硫自氧反硝化：沉淀池处理之后，将废液进行硫自氧反硝化池内处理，通过硫自氧反硝化进行脱氮处理；S8、活性炭吸附池：经过脱氮处理之后的液体进入到活性炭吸附池内，通过活性炭吸附达到排放标准；S9、压框压滤：然后进入到板框压滤出机内，出水通过板框压滤出机进行固液分离，固体污泥进行填埋处理，出水达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S2中，短程硝化反硝化为主的生化方式→传统硝化反硝化(A/O)做强化处理→芬顿反应去除难降解COD兼顾除磷处理技术→硫自养反硝化深度脱氮→活性炭吸附做保障，短程生物脱氮途径流程：
3.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S2和S4中，反硝化池中进行的是反硝化反应，脱氮作用是指细菌将硝酸盐(NO3-)中的氮(N)通过一系列中间产物(NO2-、NO、N2O)还原为氮气(N2)的生物化学过程，参与这一过程的细菌统称为反硝化菌，为了强化总氮的去除，内回流比应不小于3，缺氧池采用潜水搅拌机搅拌，应保证水中溶解氧浓度在0.5mg/L以下，以保证反硝化反应的顺利进行，设计缺氧池停留时间36h以上。
4.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S2和S4中，硝化池中进行的是硝化反应，是利用硝化菌将污水中的氨态氮氧化为硝态氮去除氨氮的方法，硝化由两个连续的生化反应组成:首先在亚硝酸菌的作用下，使氨氮转化为亚硝酸氮，接着亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮，亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，属化能自养菌。
5.根据权利要求4所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S2和S4中，硝化菌对pH的变化十分敏感，最佳pH是7.5-8.5，适宜温度是20-30℃，硝化处理过程中，生化需氧量浓度不宜过高，应控制在2-4mg/L，否则会使自养型的硝化菌得不到优势，硝化反应无法进行。
6.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S4中，通过控制硝化、反硝化池的pH值，曝气强度和曝气时间，硝化液回流量、污泥回流量，使系统维持在最佳运行状态。
7.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S2和S4中，短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性上存在的固有差异，控制硝化反应只进行到NO2-N阶段，造成大量的NO2-N累积，然后就进行反硝化反应，正常硝化是NH3生成亚硝酸根NO2-，进而生成硝酸根NO3-，硝酸根在缺氧条件下，生产亚硝酸根，再进一步生产N2。
8.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S5中，芬顿反应过程是过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，反应具有去除难降解有机污染物的高能力。
9.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S7中，无机化能营养型、光能营养型的硫氧化细菌可在缺氧或厌氧条件下利用还原态硫作为电子供体，通过氧化还原态硫获取能量，同时以硝酸盐为电子受体，将其还原为氮气，从而实现自养反硝化过程，以单质硫为例，反应过程如下：
55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+。
10.根据权利要求1所述的一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，其特征在于：所述S8中，活性炭是用木材、煤、果壳其中一种或多种含碳物质在高温缺氧条件下活化制成活性炭，活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法。
(二)技术方案
本为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法所采用的技术方案是:包括以下步骤：
S1、调节池：低碳高氨氮废水通过管道收集后，进入水质调节池进行水质水量的调节；
S2、一级反硝化池和一级硝化池：然后废水经提升泵，通过提升泵进入第一级短程硝化反硝化和第二级全程硝化反硝化进行生化处理；
S3、中间水池：然后进入中间水池，中间水池对第一级短程硝化反硝化和第二级全程硝化反硝化进行生化处理处理的费用进行缓存；
S4、二级反硝化池和二级硝化池：中间水池内的第一级短程硝化反硝化和第二级全程硝化反硝化进行生化处理之后的水通过提升泵提升到二级反硝化池内进行处理；
S5、MBR池和芬顿反应池：在两级硝化反硝化生化系统后，设置芬顿反应处理系统，使这部分难降解COD通过芬顿反应转化成分子量不太大的中间产物或直接变成H2O、CO2去除；
S6、反应池和沉淀池：芬顿反应之后液体进入到反应池内，然后向反应池内添加碱、PAC和PAM，进行对液体与碱、PAC和PAM充分反映，然后注入到沉淀池内；
S7、硫自氧反硝化：沉淀池处理之后，将废液进行硫自氧反硝化池内处理，通过硫自氧反硝化进行脱氮处理；
S8、活性炭吸附池：经过脱氮处理之后的液体进入到活性炭吸附池内，通过活性炭吸附达到排放标准；
S9、压框压滤：然后进入到板框压滤出机内，出水通过板框压滤出机进行固液分离，固体污泥进行填埋处理，出水达标排放。
作为优选方案，所述S2中，短程硝化反硝化为主的生化方式→传统硝化反硝化(A/O)做强化处理→芬顿反应去除难降解COD兼顾除磷处理技术→硫自养反硝化深度脱氮→活性炭吸附做保障，短程生物脱氮途径流程：
作为优选方案，所述S2和S4中，反硝化池中进行的是反硝化反应，脱氮作用是指细菌将硝酸盐(NO3-)中的氮(N)通过一系列中间产物(NO2-、NO、N2O)还原为氮气(N2)的生物化学过程，参与这一过程的细菌统称为反硝化菌，为了强化总氮的去除，内回流比应不小于3，缺氧池采用潜水搅拌机搅拌，应保证水中溶解氧浓度在0.5mg/L以下，以保证反硝化反应的顺利进行，设计缺氧池停留时间36h以上。
作为优选方案，所述S2和S4中，硝化池中进行的是硝化反应，是利用硝化菌将污水中的氨态氮氧化为硝态氮去除氨氮的方法，硝化由两个连续的生化反应组成:首先在亚硝酸菌的作用下，使氨氮转化为亚硝酸氮，接着亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮，亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，属化能自养菌。
作为优选方案，所述S2和S4中，硝化菌对pH的变化十分敏感，最佳pH是7.5-8.5，适宜温度是20-30℃，硝化处理过程中，生化需氧量浓度不宜过高，应控制在2-4mg/L，否则会使自养型的硝化菌得不到优势，硝化反应无法进行。
作为优选方案，所述S4中，通过控制硝化、反硝化池的pH值，曝气强度和曝气时间，硝化液回流量、污泥回流量，使系统维持在最佳运行状态。
作为优选方案，所述S2和S4中，短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性上存在的固有差异，控制硝化反应只进行到NO2-N阶段，造成大量的NO2-N累积，然后就进行反硝化反应，正常硝化是NH3生成亚硝酸根NO2-，进而生成硝酸根NO3-，硝酸根在缺氧条件下，生产亚硝酸根，再进一步生产N2。
作为优选方案，所述S5中，芬顿反应过程是过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，反应具有去除难降解有机污染物的高能力。
作为优选方案，所述S7中，无机化能营养型、光能营养型的硫氧化细菌可在缺氧或厌氧条件下利用还原态硫作为电子供体，通过氧化还原态硫获取能量，同时以硝酸盐为电子受体，将其还原为氮气，从而实现自养反硝化过程，以单质硫为例，反应过程如下：
55S+20CO2+50NO3-+38H2O+4NH4+→4C5H7O2N+25N2+55SO42-+64H+。
作为优选方案，所述S8中，活性炭是用木材、煤、果壳其中一种或多种含碳物质在高温缺氧条件下活化制成活性炭，活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种低碳源高浓度氨氮废水降解处理方法，具备以下有益效果：
1、本发明采用短程硝化反硝化的生物脱氮处理工艺，可大大显著提高低碳高氨氮废水的处理效率，减少停留时间，短程硝化反硝化是将硝化过程控制在NO2—N阶段，随后在缺氧条件下进行反硝化，也就是不完全硝化反硝化生物脱氮。短程硝化反硝化与传统硝化反硝化生物脱氮相比，具有许多有点：可节省氧气供应量约25％，降低能耗；节省反硝化所需碳源40％，节约运行成本。
2、通过控制反应条件，培养处理低碳高氨氮废水的专性亚硝化细菌，从而提高反应速度、有效节约曝气量和反硝化的碳源。在进水氨氮负荷为1kgNH4+-N/m
3.d的条件下，氨氮亚硝化效率达到80％以上，是传统硝化工艺的5倍以上。
3、采用的芬顿反应，芬顿反应是一种无机化学反应，过程是过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态。反应具有去除难降解有机污染物的高能力。
（发明人：熊建军;陈志强;郑继刚;黄君权）
