高氨氮废水的生物脱氮系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污水处理领域，具体涉及一种高氨氮废水的生物脱氮系统。
【背景技术】
[0002]高氨氮高浓度有机废水一般采用厌氧处理去除有机物，厌氧处理出水则为高氮低碳废水，针对高氮低碳废水，传统的生物脱氮主要采用硝化-反硝化法，分为2个阶段，首先是自养的硝化菌在好氧的条件下将氨氮氧化为N03 -N、N02 -N，然后通过异养的反硝化菌在缺氧的条件下利用有机碳源将N03 -n、no2 -N还原为氮气。硝化-反硝化法对生活污水、食品加工废水等低氨氮废水有较好的脱氮效果，对于高氮低碳废水的脱氮效果差，主要是因为反硝化过程需要易降解有机物，高氮低碳废水缺乏易降解有机物。另外硝化过程产生酸度，使混合液pH值降低，影响微生物活性和处理系统效能，因此需要加碱中和，增加了处理费用。荷兰Delft工业大学于1997年提出并开发了一种新型脱氮工艺(短程硝化-厌氧氨氧化)受到了国内外广泛重视。其基本原理是:先在有氧的条件下，利用氨氧化菌将氨氧化成N02，然后在厌氧或缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以N02作为电子受体，直接将NH 4+氧化为N2o在厌氧氨氧化过程中，将NH4+和N0 2转化为N2的过程为完全自养，且NH4+-N的氧化无需分子态氧的参与，而N02 -N的还原也无需有机物的参与。所以，与传统硝化-反硝化生物脱氮工艺相比，厌氧氨氧化工艺工艺可以节省62.5%的供氧量，而且不需要外加碳源，因而可以大幅度地降低脱氮的基建投资和运行成本。但是，由于厌氧氨氧化菌生长缓慢、细胞产率低，在工程上很难培养出足够数量的厌氧氨氧化污泥，并且厌氧氨氧化菌对温度敏感，最适温度是30~40 °C，工程上很少有废水具有这个温度，还有，控制短程硝化也是一大难点。因此，短程硝化-厌氧氨氧化工艺在实际工程应用还很少。另外，短程硝化-厌氧氨氧化工艺还会产生一定量的no3，因此，总氮的去除效率也不是很高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有生物脱氮工艺脱氮效果差，不能实现完全脱氮，耗时较长的技术缺陷，为人们提供一种全程完全自养脱氮，脱氮效率高，费用低的高氨氮废水的生物脱氮系统。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明的高氨氮废水的生物脱氮系统，由前处理单元、脱氮单元和后处理单元依次连接而成，高氨氮废水经过前处理单元去除有机物后进入脱氮单元，在脱氮单元去除氨氮后进入后处理单元，在后处理单元沉淀污泥，后处理单元出水达到排放标准后排放或回用，其特征在于脱氮单元中加有零价铁(Fe°)、二价铁离子(Fe2+)或三价铁离子(Fe3+)，加入好氧或厌氧污泥作为接种污泥，培养具有硝化、自养反硝化、Fe3+还原和Fe 2+氧化的多功能微生物混合污泥；脱氮单元采用间歇供氧，供氧与不供氧时间根据出水中NH/和N03、N02浓度调节，NH4+浓度高时，延长供氧时间，缩短不供氧时间，NO 3、N02浓度高时，延长不供氧时间，缩短供氧时间；供氧期间脱氮单元中的高氨氮废水溶解氧浓度不高于1.5mg/L0
[0005]上述方案中，所述前处理单元为厌氧生物处理单元、沉淀单元或自然处理单元，以去除有机物、悬浮物和对脱氮微生物有抑制作用的物质。
[0006]上述方案中，所述后处理单元为絮凝单元、沉淀单元，以去除污泥，同时达到去除磷和难降解有机物的作用。
[0007]上述方案中，所述接种污泥为硝化污泥、反硝化污泥和厌氧氨氧化污泥中的一种或多种。
[0008]上述方案中，所述二价铁离子或三价铁离子与氨氮浓度的摩尔比为1.0~6.0: 1;零价铁与氨氮浓度的摩尔比为2~20: 1。
[0009]上述方案中，所述零价铁为铁粉、废铁渣、铁刨花和废钢铁中的一种或多种。
[0010]上述方案中，所述脱氮单元中高氨氮废水的pH值为6.5~8.5，在15-35 °C下，高氨氮废水在反应器中停留0.5-5天，然后进入后处理单元。
[0011]上述方案中，所述高氨氮废水的氨氮浓度为10~1000 mg N/L。
[0012]本发明所涉及的生物反应为:
4Fe + 302 + 6H20 = 4Fe (0H) 3 (化学反应)
3Fe (0H) 3 + 5H+ + NH:— 3Fe 2+ + 9H20 + 0.5N2 (生物反应，厌氧铁氨氧化)
4Fe (OH) 2 + 02 + 2H20 = 4Fe (OH) 3 (化学反应)
在硝化微生物作用下，02氧化NH4+生成N03、N02 ;零价铁与水中的溶解氧经过系列氧化反应后生成Fe3+，在铁还原微生物作用下，Fe3+氧化NH 4+生成氮气(N 2)、N03、N02和Fe 2+;在铁氧化微生物作用下，Fe2+还原N0 3、N02生产氮气(N 2)和Fe3+;在另一类铁氧化微生物作用下，剩余的Fe2+被氧气氧化生成Fe 3+。整个脱氮单元具有循环脱氮作用。
[0013]本发明所用的接种污泥范围广泛，包括一般性的好氧或厌氧污泥，可选择一种污泥单独接种或多种污泥同时混合接种。
[0014]运试表明，本发明的高氨氮废水的生物脱氮系统能处理的氨氮浓度高达1000 mg/L，出水氨氮浓度可达到15 mg/L以下，氨氮去除率高达99%，出水总氮浓度可达到25mg/L以下，总氮去除率高达95%。
[0015]本发明的优点表现在以下几方面:
(1)铁既是电子供体又作电子受体，在反应体系中以还原态Fe(II)与氧化态Fe (III)这两种形式交替转换，同时带动体系中的含氮化合物持续脱除，具有双重脱氮功能；
(2)全程完全自养脱氮，不需要外加碳源，节省运行费用；
(3)氧的利用率明显提高，体系耗氧量少，进而能耗费用低；
(4)脱氮单元碱度得到平衡，不用加碱维持系统碱度；
(5)剩余污泥少，节省污泥处理处置费用；
(6)同时具有除磷作用；
(7)运行费用比传统脱氮除磷技术降低40%以上。
[0016]本发明适合于处理高氨氮有机废水，尤其适合于处理低碳氮比、高氨氮浓度的有机废水，如厌氧消化上清液、垃圾渗滤液、养殖废水、制药废水、光电废水等。
[0017]因此，本发明克服了现有生物脱氮工艺脱氮效果差，不能实现完全脱氮，耗时较长的技术缺陷，提供的高氨氮废水的生物脱氮系统全程完全自养脱氮，脱氮效率高，费用低。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例进一步详述本发明，但本发明不仅限于所述实施例。
[0019]实施例一
本例的高氨氮废水的生物脱氮系统由前处理单元、脱氮单元和后处理单元依次连接而成，高氨氮废水经过前处理单元去除有机物后进入脱氮单元，在脱氮单元去除氨氮后进入后处理单元，在后处理单元沉淀污泥，后处理单元出水达到排放标准后排放或回用；脱氮单元中加有零价铁(Fe°)，加入好氧或厌氧污泥作为接种污泥，培养具有硝化、自养反硝化、Fe3+还原和Fe 2+氧化的多功能微生物混合污泥；脱氮单元采用间歇供氧，每隔0.5-2小时供氧0.5-2小时，供氧与不供氧时间根据出水中NH4+和N0 3、N02浓度调节，NH 4+浓度高于15mg/L，延长供氧时间，缩短不供氧时间，N03、勵2浓度高于15mg/L，延长不供氧时间，缩短供氧时间；供氧期间脱氮单元中的高氨氮废水溶解氧浓度不高于1.5mg/L0
[0020]前处理单元为厌氧生物处理单元，以去除有机物、悬浮物和对脱氮微生物有抑制作用的物质。后处理单元为絮凝单元，以去除污泥，同时达到去除磷和难降解有机物的作用。接种污泥为硝化污泥。零价铁与氨氮浓度的摩尔比为2~20: 1。零价铁为铁粉。
[0021]脱氮单元中高氨氮废水的pH值为6.5~8.5，在15~35 °C下，高氨氮废水在反应器中停留0.5~5天，然后进入后处理单元。高氨氮废水的氨氮浓度为10~1000 mg N/L。
[0022]本例对氣氣去除率可达到99%，容积去除负荷达到0.1~0.5kg N/ (m3.d)。
[0023]实施例二
本例中，前处理单元为沉淀单元，后处理单元为絮凝单元。接种污泥为厌氧氨氧化污泥。零价铁为铁刨花。其余同实施例一。
[0024]实施例三
本例中，前处理单元为自然处理单元，后处理单元为沉淀单元。接种污泥为反硝化污泥。零价铁为废铁渣。其余同实施例一。
[0025]实施例四
本例中，前处理单元为自然处理单元，后处理单元为絮凝单元。接种污泥为硝化污泥和厌氧氨氧化污泥。零价铁为铁刨花和废钢铁。其余同实施例一。
[0026]实施例五
本例中，零价铁为铁粉、铁刨花和废钢铁。其余同实施例一。
[0027]实施例六
本例中，脱氮单元中加有二价铁离子(Fe2+)或三价铁离子(Fe3+)，没有零价铁，二价铁离子或三价铁离子与氨氮浓度的摩尔比为1.0~6.0: 1 ;其余同实施例一。
【主权项】
1.一种高氨氮废水的生物脱氮系统，由前处理单元、脱氮单元和后处理单元依次连接而成，高氨氮废水经过前处理单元去除有机物后进入脱氮单元，在脱氮单元去除氨氮后进入后处理单元，在后处理单元沉淀污泥，后处理单元出水达到排放标准后排放或回用，其特征在于脱氮单元中加有零价铁(Fe°)、二价铁离子(Fe2+)或三价铁离子(Fe3+)，加入好氧或厌氧污泥作为接种污泥，培养具有硝化、自养反硝化、Fe3+还原和Fe 2+氧化的多功能微生物混合污泥；脱氮单元采用间歇供氧，供氧与不供氧时间根据出水中NH/和N03、N02浓度调节，NH4+浓度高时，延长供氧时间，缩短不供氧时间，NO 3、N02浓度高时，延长不供氧时间，缩短供氧时间；供氧期间脱氮单元中的高氨氮废水溶解氧浓度不高于1.5mg/L02.根据权利要求1所述的高氨氮废水的生物脱氮系统，其特征在于所述前处理单元为厌氧生物处理单元、沉淀单元或自然处理单元。3.根据权利要求1或2所述的高氨氮废水的生物脱氮系统，其特征在于所述后处理单元为絮凝单元、沉淀单元。4.根据权利要求1所述的高氨氮废水的生物脱氮系统，其特征在于所述接种污泥为硝化污泥、反硝化污泥和厌氧氨氧化污泥中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的高氨氮废水的生物脱氮系统，其特征在于所述二价铁离子或三价铁离子与氨氮浓度的摩尔比为1.0~6.0: 1 ;零价铁与氨氮浓度的摩尔比为2~20: 1。6.根据权利要求1所述的高氨氮废水的生物脱氮系统，其特征在于所述零价铁为铁粉、废铁渣、铁刨花和废钢铁中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的高氨氮废水的生物脱氮系统，其特征在于所述脱氮单元中高氨氮废水的pH值为6.5-8.5，在15~35 °C下，高氨氮废水在反应器中停留0.5~5天，然后进入后处理单元。8.根据权利要求1所述的高氨氮废水的生物脱氮系统，其特征在于所述高氨氮废水的氨氮浓度为10~1000 mg N/Lo
【专利摘要】本发明属于污水处理领域内的一种高氨氮废水的生物脱氮系统，由前处理单元、脱氮单元和后处理单元依次连接而成，脱氮单元中加有零价铁、二价铁离子或三价铁离子，加入好氧或厌氧污泥作为接种污泥，培养具有硝化、自养反硝化、Fe3+还原和Fe2+氧化的多功能微生物混合污泥；脱氮单元采用间歇供氧，供氧期间脱氮单元中的高氨氮废水溶解氧浓度不高于1.5mg/L。本发明克服了现有生物脱氮工艺脱氮效果差，不能实现完全脱氮，耗时较长的技术缺陷，提供的高氨氮废水的生物脱氮系统全程完全自养脱氮，脱氮效率高，费用低。
【IPC分类】C02F9/14
【公开号】CN105347618
【申请号】CN201510775569
【发明人】邓良伟, 郑丹
【申请人】农业部沼气科学研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月15日