申请日2014.09.05
公开(公告)日2014.12.03
IPC分类号C02F3/28
摘要
一种硝酸铵废水生化处理装置及运行方法，属于硝酸铵废水的处理、高氨氮工业废水生化处理技术领域。用以储存硝酸铵废水原水箱、反硝化生物滤池和厌氧氨氧化升流式污泥床反应器依序连接;原水水箱的进水口与硝酸铵废水的排放口连通，进水泵通过进水管连接在硝酸铵废水原水箱与反硝化生物滤池之间;反硝化生物滤池设有滤头、承托层、火山岩填料区及碳源投加系统和气水反冲洗系统;碳源投加系统的碳源水箱连接碳源投加泵，碳源投加泵连接进水管;反冲洗系统设有反冲洗水箱、进水阀、反冲洗进水管、空压机、进气阀、反冲洗进气管、反冲洗出水管和排水阀;本发明适用于硝酸铵废水的处理，结构完善，占地面积小，脱氮效果好，运行能耗低。
权利要求书
1.一种硝酸铵废水处理装置，其特征在于用以储存硝酸铵废水原水 箱、反硝化生物滤池和厌氧氨氧化升流式污泥床反应器依序连接;
原水水箱的进水口与硝酸铵废水的排放口连通，进水泵通过进水管连 接在硝酸铵废水原水箱与反硝化生物滤池之间;反硝化生物滤池设有滤 头、承托层、火山岩填料区及碳源投加系统和气水反冲洗系统;碳源投加 系统的碳源水箱连接碳源投加泵，碳源投加泵连接进水管;反冲洗系统设 有反冲洗水箱、进水阀、反冲洗进水管、空压机、进气阀、反冲洗进气管、 反冲洗出水管和排水阀;
反冲洗水箱连接进水阀，进水阀的另一端连接反冲洗进水管，反冲洗 进水管的另一端连接进水管，空压机连接进气阀，进气阀的另一端连接反 冲洗进气管，反冲洗进气管的另一端连接反硝化生物滤池，
反硝化生物滤池出水管连接反硝化生物滤池和排水阀，反硝化生物滤 池出水管的另一端连接第二排水阀，排水阀的另一端连接反冲洗出水管， 第二排水阀的另一端连接进水管，进水管的另一端连接厌氧氨氧化升流式 污泥床反反应器，厌氧氨氧化升流式污泥床反应器设有布水系统、反应区、 沉淀区、三相分离器、排气管、第二排气阀、出水管、取样管;反应区的 下方有布水系统，布水系统连接进水管，反应区的上方有沉淀区，沉淀区 有三相分离器设置，三相分离器连接第二排气阀，第二排气阀连接排气管， 厌氧氨氧化升流式污泥床反应器的上方连接出水管，厌氧氨氧化升流式污 泥床反应器的罐体上连接取样管。
2.一种硝酸铵废水处理的方法，其特征在于硝酸铵废水首先进入反 硝化生物滤池，通过碳源投加泵投加适量的碳源，生物膜中的反硝化细菌 利用投加碳源将污水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐，反硝化生物滤池出水进 入厌氧氨氧化升流式污泥床反应器;当反硝化反应器的滤料截污量达到设 定程度时，停止进水，对滤层进行气水反冲洗，反冲洗水通过反冲洗出水 管排出。
3.根据权利要求2所述的一种硝酸铵废水处理的方法，其特征是包 括以下步骤：
步骤1)、反硝化反应器的接种和启动：将硝酸铵废水通入进水水箱， 并从污水处理厂回流污泥管道中取活性污泥混合液注入到进水水箱，使得 进水中的SS在10-20mg/L;开启进水泵，使进水水箱中的废水进入到反 硝化反应器;同时开启碳源投加泵，向反硝化反应器中投加碳源;监测出 水中的亚硝酸盐浓度和总氮浓度，调节碳源的投加量和反应器的进水量， 当整个装置的反硝化去除负荷1kg/m3·d时，硝酸盐去除率90%以上同时 反硝化的产物80%以上为亚硝酸盐时，既可确认反硝化反应器启动成功， 进行下一步骤;
步骤2)、启动厌氧氨氧化过程：短程反硝化顺利启动后，其出水含有 适宜比例的氨氮和亚硝酸盐;将该部分出水进入到后续的厌氧氨氧化反应 器;厌氧氨氧化反应器投加厌氧氨氧化颗粒污泥作为种泥，初始浓度为 5g/L左右;定期监测沉淀池出水中的氨氮浓度和亚硝酸盐浓度;在连续 运行过程中通过增加调节储水池，避免进水水质和水量大范围的波动，以 防止系统处理效果的下降和污泥的流失;在上述条件下运行，当反应器的 氨氮去除负荷达到1.0kg/(m3·d)，同时总氮去除率超过85%时，确定厌 氧氨氧化过程启动结束，进入下一步;
步骤3)、短程反硝化-厌氧氨氧化平稳运行期：厌氧氨氧化过程成功 启动后，系统调试结束，进入到正常运行期;正常运行过程中，当反硝化 滤池的滤速低于系统设定的最低滤速时，开始进入反冲洗流程;反冲洗利 用系统出水，反冲水回流到进水水箱进行再次处理，反冲洗过程结束后系 统进入到下一个周期的平稳运行期。
说明书
一种硝酸铵废水生化处理装置及运行方法
技术领域
本发明涉及一种硝酸铵废水生化处理装置及运行方法，属于硝酸铵 废水的处理、高氨氮工业废水生化处理技术领域。
背景技术
国民经济和社会发展规划纲要中，氨氮第一次作为约束性指标纳入总 量控制的考核当中。并拟定到2015年，实现氨氮总量减排10%的目标。 作为新增约束性指标，氨氮减排的制度和措施急需在实践中探索。目前， 氮的去除已经成为当今污水处理和再生回用的主要问题。高氨氮工业废水 污染物浓度高，水质复杂，不经妥善处理对环境的危害很大，是目前污水 脱氮处理的重点和难点之一。
硝酸铵是一种常用的化工原料，是制备硝基复合肥料，冷冻剂等的主 要原材料。我国是农业大国，对肥料的需求旺盛，硝酸铵的年产量150 万吨以上。硝酸铵生产工艺决定了稀硝酸带入的水分在中和、蒸发及结晶 过程中以二次蒸汽的形式排出，形成的工艺冷凝液中含有硝酸铵和氨。未 经处理的硝酸铵废水排放对人体和自然环境有极大的危害：硝酸铵对人体 的呼吸道和皮肤有刺激性，人直接接触会危险身体健康;过多的硝酸铵废 水排放到自然水体，容易引发富营养化现象;硝酸铵废水对大气也存在一 定污染。
硝酸铵废水同时含有铵态氮和硝态氮，氮含量较高，废水处理的出水 总氮难以达到排放标准。对于高浓度的硝酸铵废水，目前还不存在技术成 熟、经济合理的处理措施。硝酸铵废水目前大部分未能处理达标排放。现 有的主要处理技术包括：吹脱法、化学沉淀法、膜分离法和生化法。吹脱 法是在碱性条件下通入空气，大量的空气与废水接触将氨吹脱出来，从而 去除废水中的氨氮。该方法的能耗较大，脱氨率在70%左右，而且不能回 收硝酸根离子，无法达到国家排放标准。化学沉淀法，是通过在氨氮废水 中投加镁化合物和磷酸或磷酸氢盐生成磷酸铵镁沉淀，从而去除废水中氨 氮的方法。磷酸铵镁是缓释氮肥料，可实现回收利用，但是该方法需要投 加化学药剂，运行成本高;而且出水水质指标也难以到达排放标准。膜分 离法处理硝酸铵废水包括反渗透和电渗析等。膜分离法的效果较高，但是 运行中的高能耗，以及膜的使用寿命短等因素，限制了其大规模的应用。
生化法处理高氨氮废水相比具有经济高效，运行费用低，二次污染少 等特点。但是传统的脱氮技术处理硝酸铵废水仍有较大难度。传统脱氮处 理技术应用硝化菌在好氧的条件下将氨氮氧化成硝酸盐，然后硝酸盐在缺 氧的环境中被反硝化菌利用有机碳源还原成氮气。传统工艺的局限性在异 养反硝化过程需要有机物作为电子供体完成硝酸盐的还原。硝酸铵的废水 碳氮比低，处理过程需要大量投加甲醇等外加碳源以保证脱氮效果。这不 仅显著增加运行费用，同时也会产生更多剩余污泥，增加后续污泥处理工 艺的负担。
综上，为降低高氨氮污水处理的运行成本，保证出水符合排放标准， 需要开发经济高效的新工艺。目前厌氧氨氧化工艺处理硝酸铵废水的技术 优势最显著。厌氧氨氧化技术主要利用厌氧氨氧化菌作为工艺主体，该菌 种具有独特的代谢途径，厌氧的条件下可利用亚硝酸盐作为电子供体直接 将氨氮氧化成氮气，并且这一过程不需要有机碳源。厌氧氨氧化技术与传 统硝化-反硝化脱氮工艺相比具有明显的优势：厌氧氨氧化菌是化能自养 菌，以无机碳作为碳源，这样在脱氮的过程中不需要投加有机碳源，节省 了运行费用;硝化过程只需将50%的氨氮氧化至亚硝酸盐氮，工艺的需氧 量和供氧能耗大幅下降;厌氧氨氧化的脱氮效率和去除负荷较高，但是产 生污泥产量少。因此，厌氧氨氧化技术应用于硝酸铵废水的脱氮处理，可 产生显著的经济效益、环境效益和综合效益。该工艺符合可持续发展规律 的工艺，应用市场广阔。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种硝酸铵废水生化处理装 置及运行方法。
一种硝酸铵废水生化处理装置，包括依序连接的反硝化反应器和厌氧 氨氧化反应器。在反硝化反应器中，应用新型填料有效持留反硝化菌;通 过选择适宜的碳源种类和碳源投加比例，同时控制水力停留时间，实现反 硝化过程中的亚硝酸盐积累;反硝化反应器的出水进入到厌氧氨氧化颗粒 污泥反应器，利用厌氧氨氧化菌实现氨氮和亚硝酸盐的同时去除;通过合 理的反应器结构和水力流态为厌氧氨氧化颗粒污泥适宜生长环境，实现厌 氧氨氧化工艺的快速启动，并提高系统的脱氮效率以及工艺的稳定性。
本发明的技术方案是：
一种硝酸铵废水生化处理装置，用以储存硝酸铵废水原水箱、反硝化 生物滤池和厌氧氨氧化升流式污泥床反应器依序连接;
原水水箱的进水口与硝酸铵废水的排放口连通，进水泵通过进水管连 接在硝酸铵废水原水箱与反硝化生物滤池之间;反硝化生物滤池设有滤 头、承托层、火山岩填料区及碳源投加系统和气水反冲洗系统;碳源投加 系统的碳源水箱连接碳源投加泵，碳源投加泵连接进水管;反冲洗系统设 有反冲洗水箱、进水阀、反冲洗进水管、空压机、进气阀、反冲洗进气管、 反冲洗出水管和排水阀;
反冲洗水箱连接进水阀，进水阀的另一端连接反冲洗进水管，反冲洗 进水管的另一端连接进水管，空压机连接进气阀，进气阀的另一端连接反 冲洗进气管，反冲洗进气管的另一端连接反硝化生物滤池，
反硝化生物滤池出水管连接反硝化生物滤池和排水阀，反硝化生物滤 池出水管的另一端连接第二排水阀，排水阀的另一端连接反冲洗出水管， 第二排水阀的另一端连接进水管，进水管的另一端连接厌氧氨氧化升流式 污泥床反反应器，厌氧氨氧化升流式污泥床反应器设有布水系统、反应区、 沉淀区、三相分离器、排气管、第二排气阀、出水管、取样管;反应区的 下方有布水系统，布水系统连接进水管，反应区的上方有沉淀区，沉淀区 有三相分离器设置，三相分离器连接第二排气阀，第二排气阀连接排气管， 厌氧氨氧化升流式污泥床反应器的上方连接出水管，厌氧氨氧化升流式污 泥床反应器的罐体上连接取样管。
一种硝酸铵废水生化处理运行方法，硝酸铵废水首先进入反硝化生物 滤池，通过碳源投加泵投加适量的碳源，生物膜中的反硝化细菌利用投加 碳源将污水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐，反硝化生物滤池出水进入厌氧氨 氧化升流式污泥床反应器;当反硝化反应器的滤料截污量达到设定程度 时，停止进水，对滤层进行气水反冲洗，反冲洗水通过反冲洗出水管排出。
厌氧氨氧化升流式污泥床反应器以颗粒污泥为主体，通过厌氧氨氧化 菌的作用将进水中的氨氮和亚硝酸盐同时去除，达到总氮去除的目的。
一种硝酸铵废水生化处理运行方法，包括以下步骤：
步骤1)、反硝化反应器的接种和启动：将硝酸铵废水通入进水水箱， 并从污水处理厂回流污泥管道中取活性污泥混合液注入到进水水箱，使得 进水中的SS在10-20mg/L;开启进水泵，使进水水箱中的废水进入到反 硝化反应器;同时开启碳源投加泵，向反硝化反应器中投加碳源;监测出 水中的亚硝酸盐浓度和总氮浓度，调节碳源的投加量和反应器的进水量， 当整个装置的反硝化去除负荷1kgN/(m3·d)时，硝酸盐去除率90%以上同 时反硝化的产物80%以上为亚硝酸盐时，既可确认反硝化反应器启动成 功，进行下一步骤;
步骤2)、启动厌氧氨氧化过程：短程反硝化顺利启动后，其出水含有 适宜比例的氨氮和亚硝酸盐;将该部分出水进入到后续的厌氧氨氧化反应 器;厌氧氨氧化反应器投加厌氧氨氧化颗粒污泥作为种泥，初始浓度为 5g/L左右;定期监测沉淀池出水中的氨氮浓度和亚硝酸盐浓度;在连续 运行过程中通过增加调节储水池，避免进水水质和水量大范围的波动，以 防止系统处理效果的下降和污泥的流失;在上述条件下运行，当反应器的 氨氮去除负荷达到1.0kg/(m3·d)，同时总氮去除率超过85%时，确定厌 氧氨氧化过程启动结束，进入下一步;
步骤3)、短程反硝化-厌氧氨氧化平稳运行期：厌氧氨氧化过程成功 启动后，系统调试结束，进入到正常运行期;正常运行过程中，当反硝化 滤池的滤速低于系统设定的最低滤速时，开始进入反冲洗流程。反冲洗利 用系统出水，反冲水回流到进水水箱进行再次处理，反冲洗过程结束后系 统进入到下一个周期的平稳运行期。
本发明的运行工艺原理：将进水、碳源混合均匀后进入到反硝化反应 器，反硝化反应器中的滤池表面附着生长反硝化菌。通过控制进水中的碳 源的比例和水流停留时间，使得进水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐，而不进 一步还原为氮气;进水中的氨氮在反硝化反应器中浓度保持基本不变。通 过反硝化反应器的废水含有比例相当的的氨氮和亚硝酸盐。其出水水质适 宜进入到后续的厌氧氨氧化颗粒污泥反应器进行进一步的处理。厌氧氨氧 化反应器中的颗粒污泥聚集生长充足的厌氧氨氧化菌，厌氧氨氧化菌利用 进水中的氨氮和亚硝酸盐为底物，直接转换为氮气，从而达到总氮去除的 目的。厌氧氨氧化反应器顶部设有三相分离器，固液气分离后，气体可直 接排放，颗粒污泥重新沉淀回系统，而出水经过溢流堰后排放。
与传统的高氨氮污水处理工艺和常规的厌氧氨氧化脱氮处理工艺等 现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明处理硝酸铵废水的运行能耗降低。传统的硝化反硝化工艺 处理硝酸铵废水，为达到氨氮去除的目的需要进行大量曝气，将氨氮氧化 成硝酸盐或亚硝酸盐。本发明由于采用了新型的厌氧氨氧化技术，整体工 艺都不需要进行曝气。通过反硝化生成的亚硝酸盐在本发明装置中作为氧 化剂，代替氧气直接氧化氨氮为氮气。由于不需要进行曝气，本设备不仅 节省了曝气设备，最重要的是节省运行能耗，降低运行费用。
2)本发明处理硝酸铵废水节省外碳源。硝酸铵废水中的总氮去除一 直是处理的难点。由于进水中的有机物非常有限，利用传统硝化反硝化工 艺处理硝酸铵废水时，反硝化受碳源限制效率较低。利用本发明处理硝酸 铵废水只需要将废水中含有的硝酸盐还原为亚硝酸盐，后续该部分亚硝酸 盐可直接和氨氮反应生成氮气，碳源投加量只有需要传统投加量的25%。 因此该方面处理硝酸铵废水可以节省碳源投加量，进一步降低了废水处理 的运行费用
3)本发明的处理负荷高，占地面积小。传统生化处理受氧气传质效 率的限制，氨氮的去除负荷不高，从而导致处理工艺的流程长，占地面积 大。本发明中不需要进行曝气，主要的两种反应，反硝化反应和厌氧氨氧 化反应由于采用了生物膜和颗粒物污泥的形式，最高去除负荷均可以达到 5-10kgN/(m3·d)。该发明的处理负荷高，可以显著降低占地面积，减少 基建投资费用。
本发明适用于硝酸铵废水的处理，结构完善，占地面积小，脱氮效果 好，运行能耗低。
