专利名称：一种全程自养脱氮工艺生物滤池的反冲洗方法
技术领域：
本发明涉及高氨氮废水处理领域，具体的说涉及解决高氨氮废水条件下生物膜全程自养脱氮(CANON)工艺堵塞问题的反冲洗方法。
背景技术：
随着经济发展人类活动加剧，水体污染日益加剧，其中氮素的污染会导致水体富营养化、隔绝大气富氧、生成有毒物质、增加水处理成本等一系列问题。污水厂的污泥消化液以及各种工业废水(化肥生产、食品加工、印染行业、垃圾填埋和垃圾渗滤液等)氨氮排放量非常大，其有着氨氮浓度高、C/N低等特点，因此此类废水处理困难，是导致我国水环境污染的重要因素之一。低碳源高氨氮的典型水质，目前处理方法主要有生物法和物化法，而其中物化法处理低C/N的废水有着处理费用高、操作复杂易产生二次污染等缺点；因此生物脱氮有一定优势。在生物脱氮工艺中，全程自养脱氮(CANON)工艺有着曝气量少、无需外加碳源、反应装置少等特点是适合所述废水的可选方案。火山岩填料CANON工艺相对其他形式有着较高的处理负荷，但是火山岩生物滤池不可避免的会出现堵塞现象从而大大降低他的处理效果。因此，针对火山岩填料全程自养脱氮(CANON)工艺处理低碳源高氨氮废水中所遇到的易堵塞的问题，如何解决这个问题使该工艺能够一直处在高效稳定的状态是该工艺在应用中的关键。对于火山岩滤料生物滤池全程自养脱氮(CANON)工艺的应用有着重要的意义。
发明内容
本发明的目 的在于解决火山岩滤料全程自养脱氮(CANON)工艺中存在的堵塞问题的反冲洗方法。为达到上述的技术效果，本发明的技术方案是这样实现的:一种全程自养脱氮工艺生物滤池的反冲洗方法，其特征在于，包括如下步骤:I)首先是反冲洗的确定:将出水pH在3天之内增大0.2以上作为应该反冲洗的指示参数；2)反冲洗强度的确定:采用气水反冲方法进行反冲；气水反冲强度为进水流速为0.6-1.0m/min,曝气为2.0-3.5m/s,持续8_10min使得多余的生物膜充分脱落；再将脱落的生物膜完全冲洗出滤池，采用气水反冲强度为进水流速为0.3-0.5m/min，曝气为
0.5-0.7m/s，持续 8-10min ；3)反冲洗后生物滤池的恢复:维持进水负荷不变，同时将曝气量降低至反冲洗前的 60%-70%。具体原理如下:a、反冲洗的确定，通过进出水pH差值的变化和去除效果的变化指示反冲洗周期。当反应器堵塞即出水效果变差时并不是反冲洗的最佳时期，通过监测进出水之间的差值变化在反应器堵塞之前进行反冲洗使反应器始终处在较好的处理效果。因此将出水pH在3天之内增大0.2以上作为应该反冲洗的指示参数。b、曝气生物滤池的反冲，当生物滤池出现堵塞现象，即总氮去除率低于60%的时候，对滤池进行反冲洗。气水反冲强度为进水流速为0.6-1.0m/min,曝气为2.0-3.5m/s，持续8-lOmin使得多余的生物膜充分脱落；再将脱落的生物膜完全冲洗出滤池，采用气水反冲强度为进水流速为0.3-0.5m/min，曝气为0.5-0.7m/s，持续8_10min，将脱落的生物膜完全冲洗出滤池。C、冲洗后滤池的恢复，反冲洗后生物膜的结构有所变化，导致厌氧环境下的ANAMMOX菌暴露出来，需降低曝气量以减小溶解氧对ANAMMOX菌的抑制。因此维持进水负荷不变，同时将曝气量降低至反冲洗前的60%-70%。本发明通过采用气水反冲洗的方法解决了火山岩滤料生物滤池的CANON工艺中存在的堵塞现象，通过反冲提高了该工艺的处理效果，增强了工艺的稳定性。反冲洗过程操作简单，容易控制。以本发明反冲的反应器，在进水负荷等条件不变的条件下经反冲之后去除率由堵塞前的50.1%提高到了 84%，达到了较好的处理效果。本发明具有以下有益效果:I)确立了较为完整的CANON生物滤池反冲洗方法，有效地解决了 CANON工艺生物滤池在运行过程中出现的堵塞问题，为工程实际运行奠定了基础；2)确定了以出水pH变化作为反冲洗周期的指示参数，该参数简单易测，可准确指示滤池堵塞情况；3)确定了气-水 联合反冲的反冲洗方式，给出了适用于CANON生物滤池反冲洗强度及反冲洗时间。4)确定了反冲洗之后的恢复策略，该方法使得CANON反应器在反冲洗之后快速的恢复处理效果。
:图1是本发明采用的CANON试验装置示意图。1.空气泵；2.进水泵；3.反冲洗泵；4.取样口；5.火山岩填料；6.水浴图2是米用本方法反冲洗如后进水总氮负荷、去除负荷和去除率的变化图。图3是采用本方法反冲洗前后进出水pH变化图。
具体实施例方式以下结合具体实施方式
对本发明做进一步描述，本发明的保护范围并不局限于此。本发明解决火山岩滤料全程自养脱氮(CANON)工艺堵塞的反冲洗方法，其思路为:在火山岩滤料的CANON工艺上向流生物滤池反应器中，随着生物量的不断增长最终使得反应器堵塞，而在这一堵塞过程中通过监测个参数的变化(主要是PH变化)确定反冲洗的周期；然后对反应器进行气水反冲(间歇曝气)一气水反冲方的方法进行反冲洗，使反应器中多余的生物量排除系统之外，反应器中水流和曝气均匀无堵塞现象，同时处理效果又不受太大影响；最后是反冲之后处理效果的恢复，反冲之后改变了滤料表面微生物结构可降低曝气量以减小溶解氧对ANAMMOX均得影响。本发明采用pH变化确定反冲洗的周期。对于其他滤池如，给水的滤池以及厌氧生物滤池在其堵塞前进水压强有着明显的变化，因此可以用压强的变化作为反冲洗指示参数，但是对于上向流火山岩滤料CANON滤池由于曝气的存在使得滤池内始终存在可使水通过的气路，因而在堵塞之前进水压强没有明显的变化，因此进水压强不可作为此反应装置的指示参数。在进水水质较为稳定的条件下出水的PH在堵塞之前将会升高，根据此指示可将反冲洗放到滤池堵塞之前从而使得滤池处于较好的处理效果。本发明采用气水反冲(间歇曝气)一气水反冲方法进行反冲。气水反冲(间歇曝气)强度为进水流速为0.6-1.0m/min,曝气为2.0-3.5m/s，持续8_10min，使得多余的生物膜充分脱落；再将脱落的生物膜完全冲洗出滤池，采用气水反冲强度为进水流速为
0.3-0.5m/min,曝气为 0.5-0.7m/s 持续时间 IOmin0本发明在反冲洗之后采用降低曝气量的方式进行恢复。在反冲洗完毕之后直接运行，同时不改变进水负荷，降低曝气量至反冲前的60%。通过此方法可有效的恢复滤池的处理效果同时又维持了滤池较高的处理负荷。具体实施例火山岩生物滤池处理人工高氨氮配水，以自来水中添加适量(NH4) 2S04、NaNO2,NaHC03、KH2PO4配置而成，且不含有机碳源。具体水质如下:氨氮质量浓度为380-420mg/L ;亚硝酸盐氮质量浓度为0_10mg/L ;磷酸盐质量浓度为0.5-2mg/L ;碱度的质量浓度(以CaCO3)为1600_1800mg/L。反应器采用有机玻璃加工而成的`生物滤柱，内径150_，高度1500mm外部设有水浴加热，总体积22L主内装火山岩生物滤料填装高度为1200mm有效体积8L。采用上向流进水方式，底部设有曝气装置，由转子流量计控制曝气量大小。正常运行阶段进水负荷为4.2kgN/m3/d,曝气量为6_10L/min，温度为33±2°C，pH为8.0-8.2，水力停留时间为1.33小时运行条件。反应器可达到大于3.0的去除负荷和70%的去除率，并且随着生物量的增加需不断提高曝气量。堵塞阶段:滤柱在堵塞之前出水pH会上升，去除率会下降，最终导致滤池堵塞产生短流现象。反应由启动开始不断提升负荷同时通过不断提高曝气量可以达到70%以上的处理效果，在第80天的时候已经严重堵塞，出水pH由以前的7.65左右上升至7.9，处理率降为为51%左右。滤池的反冲洗:在反应器运行80天时滤池堵塞严重对其进行反冲洗，反冲洗方法为:采用气水反冲(间歇曝气)——气水反冲方法进行反冲，气水反冲(间歇曝气)强度为进水流速为0.7m/min,曝气为2.5m/s，持续IOmin ;再将脱落的生物膜完全冲洗出滤池，采用气水反冲强度为进水流速为0.3m/min，曝气为0.6m/s，持续lOmin。最终冲洗出滤池污泥约30go滤池反冲洗之后的恢复:滤池反冲洗之后不改变水力停留时间级不改变进水流量，同时将曝气量由10L/min降低至6L/min。经过反冲洗之后的滤柱处理效果一直不断上升，在反冲洗后的第14天(总运行的第94天)去除率达到了 84%。反冲洗对CANON工艺的稳定运行影响:在滤池反冲洗的前后监测总氮的变化，得到A N03_/A TN的值为0.10-0.12，总氮损失由反冲洗前的50%提高至84%，因此可以认为反冲洗改善了滤池中水力条件解决了滤池的堵塞问题， 有利于火山岩填料生物滤池的稳定运行。
权利要求
1.一种全程自养脱氮工艺生物滤池的反冲洗方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)首先是反冲洗的确定:将出水PH在3天之内增大0.2以上作为应该反冲洗的指示参数； 2)反冲洗强度的确定:采用气水反冲方法进行反冲；气水反冲强度为进水流速为`0.6-1.0m/min,曝气为2.0-3.5m/s,持续8_10min使得多余的生物膜充分脱落；再将脱落的生物膜完全冲洗出滤池，采用气水反冲强度为进水流速为0.3-0.5m/min,曝气为`0.5-0.7m/s，持续 8-10min ； 3)反冲洗后生物滤池的恢复:维持进水负荷不变，同时将曝气量降低至反冲洗前的60%-70%。`
全文摘要
一种全程自养脱氮工艺生物滤池的反冲洗方法属于高氨氮废水处理技术领域。该方法主要内容为第一通过在生物滤池在堵塞前pH变化确定反冲洗的时间即反冲洗周期，以使生物滤池一直处于较高的处理效果；第二采用气水反冲(间歇曝气)——汽水反冲方法进行反冲；第三反冲洗后处理效果的恢复降低曝气量以减小溶解氧对厌氧氨氧化菌的抑制影响。本发明成功解决了火山岩滤料全程自养脱氮(CANON)工艺存在的堵塞现象，并且反冲洗方式简单效果明显，为生物滤料CANON工艺的堵塞问题提供了可行的解决方法。
文档编号C02F3/02GK103204586SQ20131007600
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者李冬, 崔少明, 梁瑜海, 杨卓, 苏庆岭, 吴青, 何永平, 张翠丹, 张玉龙, 周元正, 门绚, 杨胤, 范丹, 曾辉平, 张 杰 申请人:北京工业大学