废水同步脱氮和重金属回收工艺方法及其专用系统的制作方法
【专利说明】废水同步脱氮和重金属回收工艺方法及其专用系统 (-)技术领域
[0001] 本发明设及一种废水的处理工艺方法及其专用系统，具体设及一种低碳氮比含重 金属高氨氮废水的同步脱氮和重金属回收工艺方法及其专用系统。 (二）【背景技术】
[0002] 过量的重金属对废水生物处理系统中的微生物会产生急性毒害，当长期处理高负 荷含重金属的废水时，重金属会因为吸附、沉淀等物化作用蓄积于污泥中，影响反应器的运 行性能甚至造成反应器的崩溃。而且传统的生物脱氮技术硝化一反硝化技术需要消耗有机 碳源，能效低。因此一些低碳氮比含重金属高氨氮废水，例如制革废水、金属蚀刻加工废水 W及禽畜养殖废水、垃圾渗滤液的厌氧消化出水等，一直是废水处理领域的难题。
[0003] 厌氧氨氧化工艺因其无需外加有机碳源、脱氮负荷高、运行费用低、占地空间小等 优点，已被公认为是目前最经济的生物脱氮工艺之一，也有望在低碳氮比含重金属高氨氮 废水的脱氮处理中大显身手。但在实际运行过程中难免会面临一些问题，如废水中高浓度 重金属的蓄积会长期影响体系的脱氮性能等，亟需开发一种既能高效脱氮又能有效去除并 回收重金属的技术。
[0004] 目前，对于废水中的金属去除和回收，生物吸附是一种极具前景的技术。厌氧氨氧 化颗粒污泥表面被胞外聚合物覆盖，而胞外聚合物含有丰富的有机官能团，如駿基、幾基、 胺基。该些官能团在中性条件下能和多价金属形成有机金属配合物，持留废水中大量金属 离子。
[0005] 针对该些问题，本发明提供了一种低碳氮比含重金属高氨氮废水的同步脱氮和重 金属回收工艺方法。该工艺方法能高效回收反应器中污泥持留的重金属，快速恢复反应器 的脱氮性能，实现厌氧氨氧化污泥的无害化循环再生，可长期用于低碳氮比含重金属高氨 氮废水的高效低耗脱氮。同时，本发明还提供了一种用于该工艺方法的专用系统。 (H)
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低碳氮比含重金属高氨氮废水的 同步脱氮和重金属回收工艺方法及其专用系统。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[000引一种低碳氮比含重金属高氨氮废水的同步脱氮和重金属回收工艺方法，所述工艺 方法包括=个单元操作，分别是重金属回收单元、自养脱氮单元、污泥再生单元；
[0009] 所述含重金属高氨氮废水首先进入重金属回收单元进行重金属回收，所述重金属 回收单元的操作方法包括：
[0010] (a)厌氧生物吸附：低碳氮比含重金属高氨氮废水中的重金属经污泥吸附，得到 吸附了重金属的污泥和含氨氮上清液；
[0011] 化）化学脱附：将（a)中得到的吸附了重金属的污泥进行化学脱附，所述化学脱附 的方法为；在所述吸附了重金属的污泥中加入馨合清洗液，调节抑至7. 4~7. 6,密闭，在 30~35°C下振荡清洗，静置分层，得到重金属洗脱液和清洗后的污泥，所得重金属洗脱液 用于回收重金属；
[0012] 脱除了重金属的废水，即重金属回收单元（a)中得到的含氨氮上清液进入自养脱 氮单元将废水中的氨氮转化为氮气，实现自养脱氮，得到合格的可排放出水，所述自养脱氮 单元的操作方法包括：
[0013] (C)短程硝化：重金属回收单元（a)中得到的含氨氮上清液经短程硝化通过低溶 解氧和高氨氮负荷调控将其中所含氨氮的一半转化为亚硝氮，得到短程硝化出水，并产生 剩余污泥I，将剩余污泥I补充到重金属回收单元（a)中用于重金属吸附，所得短程硝化出 水中，含有等摩尔比的氨氮和亚硝氮；
[0014] (d)厌氧氨氧化脱氮；（C)中得到的短程硝化出水经厌氧氨氧化污泥进行脱氮，其 中所含等摩尔比的氨氮和亚硝氮转化为氮气，实现自养脱氮，得到厌氧氨氧化出水，即合格 的可排放出水，并产生剩余污泥II，将剩余污泥II补充到重金属回收单元（a)中用于重金 属吸附，在所得厌氧氨氧化出水中加入馨合剂即作为重金属回收单元化）中所述的馨合清 洗液用于污泥中重金属的脱附；
[0015] 重金属回收单元化）中，吸附了重金属的污泥经化学脱附后，进入污泥再生单元 进行污泥再生，再生得到的厌氧氨氧化污泥不断补充到自养脱氮单元（d)中用于废水脱 氮，所述污泥再生单元的操作方法包括：
[0016] (e)厌氧氨氧化污泥再生；将重金属回收单元化）中得到的清洗后的污泥进行厌 氧氨氧化污泥再生，所述再生的方法为；将所述清洗后的污泥接种到高负荷厌氧氨氧化污 泥再生罐中，于30~40°C的避光恒温条件下，将自养脱氮单元（C)中得到的短程硝化出水 稀释至基质氨氮和亚硝氮的初始浓度各自为50~70mg[1，再作为进水累入高负荷厌氧氨 氧化污泥再生罐中，运行至出水亚硝氮浓度低于lOmg[1时，外加物理场强化污泥活性，并 逐步提高进水中基质氨氮和亚硝氮的浓度，当总氮去除率稳定在85%W上，且基质摩尔反 应计量比稳定时，再生成功，得到厌氧氨氧化污泥W及污泥再生出水，再生所得厌氧氨氧化 污泥补充到自养脱氮单元（d)中用于脱氮；所述外加物理场，是超声场、磁场、电场的一种 或任意两种W上。
[0017] 需要说明的是：所述自养脱氮单元（C)中，所得的短程硝化出水的一部分经稀释 用于污泥再生单元（e)中厌氧氨氧化污泥的再生过程，大部分的短程硝化出水经自养脱氮 单元（d)实现脱氮；所述自养脱氮单元（d)中，得到的厌氧氨氧化出水即为实现了重金属回 收和脱氮的合格的可排放出水，并且在该厌氧氨氧化出水中加入馨合剂即可作为重金属回 收单元化）中所述的馨合清洗液。
[001引本发明所述的工艺方法，所述的低碳氮比含重金属高氨氮废水通常来自制革废 水、金属蚀刻加工废水、禽畜养殖废水W及垃圾渗滤液的厌氧消化出水等。所述的重金属为 Ni、化、(M、化、Zn中的一种或任意两种W上。
[0019] 重金属回收单元（a)中，所述废水中的重金属经污泥吸附时，优选泥水体积比为 1 ;2~5,水力停留时间为2~lOh;并且，推荐采用揽拌的方式，揽拌速度为100~2(K)巧m， 揽拌时间为12~2化。
[0020] 重金属回收单元化）中，优选所述吸附了重金属的污泥与馨合清洗液的体积比为 1 ;8~12,且所述污泥浓度为2. 0~3.Og?VSS?L-i;pH的调节优选使用Imol?L-1盐酸和 Imol?L-1化OH溶液；所述在30~35°C下振荡清洗，优选清洗时间为12~4她。
[0021] 自养脱氮单元（d)中，所述在厌氧氨氧化出水中加入馨合剂即作为重金属回收单 元化）中所述的馨合清洗液，优选所述的馨合剂为邸TA二钢，且所述馨合剂在馨合清洗液 中的浓度为0. 5~Immol?L-1。
[0022] 污泥再生单元（e)中，所述高负荷厌氧氨氧化污泥再生罐中累入进水后，优选水 力停留时间为0. 8~1. 5h;所述逐步提高进水中基质氨氮和亚硝氮的浓度，是通过降低短 程硝化出水的稀释比实现的，进水中基质浓度的提高布幅优选为14~28mg所述基质 摩尔反应计量比稳定，优选的情况是；亚硝氮/氨氮与理论值1. 32,硝氮/氨氮与理论值 0. 26的T-test检验均满足P<0. 05;所述污泥再生出水可W经自养脱氮单元（d)实现脱氮。
[0023] 本发明还提供了一种用于所述的低碳氮比含重金属高氨氮废水的同步脱氮和重 金属回收工艺方法的专用系统，所述系统包括；生物吸附池、化学脱附池、短程硝化池、主线 厌氧氨氧化池、高负荷厌氧氨氧化污泥再生罐；
[0024] 所述生物吸附池设有废水进水口，所述生物吸附池还设有出水口A连接管道通入 短程硝化池；所述短程硝化池设有出水口B连接设有两条支路的管道，一条支路通入主线 厌氧氨氧化池，另一条支路通入高负荷厌氧氨氧化污泥再生罐；所述主线厌氧氨氧化池设 有出水口C连接设有两条支路的管道，一条支路排水，另一条支路通入化学脱附池；所述高 负荷厌氧氨氧化污泥再生罐设有出水口D连接设有两条支路的管道，一条支路排水，另一 条支路通入主线厌氧氨氧化池；所述化学脱附池设有出水口E用于排放重金属洗脱液；
[0025] 所述生物吸附池设有污泥输出口A连接设有污泥输送累A的管道通入化学脱附 池，所述短程硝化池设有污泥输出口B连接设有污泥输送累B的管道通入生物吸附池，所述 主线厌氧氨氧化池设有污泥输出口C连接设有污泥输送累C的管道通入生物吸附池，所述 高负荷厌氧氨氧化污泥再生罐设有污泥输出口D连接设有污泥输送累D的管道通入主线厌 氧氨氧化池，所述化学脱附池设有污泥输出口E连接设有污泥输送累E的管道通入高负荷 厌氧氨氧化污泥再生罐。
[0026] 进一步，本发明所述的专用系统中，所述的化学脱附池内设置揽拌器。
[0027] 本发明的优点主要体现在；所述工艺方法及其专用系统能高效回收反应器中污泥 持留的重金属，快速恢复反应器的脱氮性能，实现厌氧氨氧化污泥的无害化循环再生，可长 期用于低碳氮比含重金属高氨氮废水的高效低耗脱氮及重金属回收。 (四）
【附图说明】
[002引图1是本发明工艺方法专用系统的示意图；
[0029] 图1中；1一生物吸附池、2-短程硝化池、3-主线厌氧氨氧化池、4-高负荷厌氧 氨氧化污泥再生罐、5-化学脱附池、6-污泥输送累A、7-污泥输送累B、8-污泥输送累C、 9-污泥输送累D、10-污泥输送累E、11-污泥输出口A、12-污泥输出口B、13-污泥输出 口C、14-污泥输出口D、15-污泥输出口E、16-废水进水口、17-出水口A、18-出水口B、 19一出水口C、20-出水口D、21-出水口E、22-揽拌器；
[0030] 图2是高负荷厌氧氨氧化再生罐的运行性能图。 (五）
【具体实施方式】
[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于 此：
[0032] 实施例1
[0033] 本发明所述的低碳氮比含重金属高氨氮废水的同步脱氮和重金属回收工艺方法 的专用系统，如图1所示：
[0034] 所述系统包括：生物吸附池1、化学脱附池5、短程硝化池2、主线厌氧氨氧化池3、 高负荷厌氧氨氧化污泥再生罐4 ;
[0035] 所述生物吸附池1设有废水进水口 16,所述生物吸附池1还设有出水口A17连接 管道通入短程硝化池2;所述短程硝化池2设有出水口B18连接设有两条支路的管道，一条 支路通入主线厌氧氨氧化池3,另一条支路通入高负荷厌氧氨氧化污泥再生罐4;所述主线 厌氧氨氧化池3设有出水口C19连接设有两条支路的管道，一条支路排水，另一条支路通入 化学脱附池5 ;所述高负荷厌氧氨氧化