一种用于壤中流处理的生物脱硝方法

1.本发明涉及水质生物净化处理领域，涉及是涉及一种壤中流净化的生物脱硝技术，该技术也可用于各种含硝废水的生物化学处理。


背景技术：

2.我国部分地区存在着大量由砂岩或页岩风化而来的泥页岩，由于易风化、抗蚀性差、孔隙度大、入渗能力强的特性，导致土壤中的氮以硝态氮的形式流失随壤中流流失十分严重。如不进行截流治理，会造成附近地表水体的富营养化以及地下水的硝酸盐污染。
3.其中四川盆地紫色土地区的氮流失较其他类型土壤更为严重，硝态氮的流失浓度多在20.00mg/l以上，总氮的浓度略高于硝态氮。壤中流携带氮流失带来的污染具有随机性、时空性和潜伏性。壤中流的产流以及养分的流失受多方面因素的影响，随机性大，控制较为困难。
4.目前针对壤中流养分流失，主要的控制措施有合理施肥、坡改梯工程和生态护坡。这些措施主要是在养分流失产生源头和径流过程进行控制，在一定程度上减少了氮的流失，但其对地表径流的削减作用更为明显，对壤中流的作用相对较小。
5.同时，传统脱硝技术的缺氧池在进行生化反应时，池内的微生物絮团表面会粘附反硝化反应产生的微气泡，引起污泥上浮，造成缺氧池活性污泥与底物混合不均，继而影响反应速率。因此急需开发出一种高效、无污染，应用性、针对性强的污水生化处理技术对含硝废水进行治理。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的上述问题，本技术提供了一种用于壤中流处理的生物脱硝方法。本发明能够应用于硝态氮浓度较高的污水处理中，适合于开发小型集成化的高负荷处理设备用于含硝态氮的壤中流污水以及工业废水，具有高效、无污染、应用性强等优点。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种用于壤中流处理的生物脱硝方法，具体步骤如下：
9.(1)将含硝的壤中流污水注入生物脱硝池中；
10.(2)同时向生物脱硝池加入经过驯化的反硝化污泥或者城镇污水厂污泥；
11.(3)将吹填沙加入所述生物脱硝池，搅拌均匀，形成表面附着生物膜的重质污泥；
12.(4)向上述生物脱硝池中加入碳源，通过搅拌充分混合完成反硝化反应；
13.(5)完成反硝化反应后的混合物流至机械旋流分离器进行泥核分离，分离后得到的富含吹填沙的混合液回流至生物脱硝池，分离后得到的污泥则流至沉淀池进行泥水分离获得活性污泥。
14.所述生物脱硝池为多级，在每一级的生物脱硝池中重复步骤(2)、步骤(3)以及步骤(4)的过程；
15.其中，根据生物脱硝池中微生物生长的需要，在各级生物脱硝池补充酸度，调节各
级生物脱硝池中液体的ph为6～8；
16.步骤(4)中，重质污泥在各级生物脱硝池通过搅拌充分混合，对含硝的壤中流废水中的硝态氮进行反硝化反应，在最后一级生物脱硝池反应后得到的混合液回流至一级生物脱硝池，该回流称为稀释回流；
17.步骤(5)中，经机械旋流分离器进行泥核分离后得到的吹填沙回流至一级生物脱硝池进行回收利用，该回流称为内回流；
18.步骤(5)中，在沉淀池进行泥水分离后得到的活性污泥回流至一级脱硝池进行回收，该回流称为外回流，其余部分作为剩余污泥排出系统。
19.步骤(2)中所述反硝化污泥是指各种工艺处理壤中流污水后获得的反硝化污泥，包括步骤(5)沉淀池进行泥水分离后获得的活性污泥；所述经过驯化是指使反硝化污泥及城镇污水厂污泥中的微生物适合于生物脱硝池的反硝化反应。
20.步骤(3)中所述吹填沙为促沉凝核，其投加的根据壤中流的污水性质、设计负荷以及污泥浓度进行选择；所述吹填沙的粒径为10～20μm，投加比例为污泥浓度的10～20％。
21.步骤(4)所述碳源包括葡萄糖、醋酸钠、或乙酸。
22.步骤(5)中所述机械旋流分离是通过机械作用力对重质污泥中的凝核及其表面粘附的功能性微生物进行剥离后回收利用，所述机械作用力为不破坏吹填沙表面生物膜的生物特性以及其原有物理特性的作用力，包括离心力或摩擦力。
23.所述碳源投加为分段投加，其下一级生物脱硝池的碳源投加量为上一级生物脱硝池的50～70％，为保证出水合格，最后一级生物脱硝池不投加碳源。
24.所述含硝的壤中流污水可以全部进入一级生物脱硝池，逐池逐级依序进行反硝化反应；也可以分段进入各级生物脱硝池，再配合各级投加的碳源进行反硝化反应，以降低前端生物脱硝池的污泥负荷，各级生物脱硝池的污泥负荷0.1～0.20kg no
3-‑
n/(kg mlss
·
d)。
25.所述生物脱硝池的级数为3～6级，根据含硝的壤中流污水性质、污泥浓度、处理标准以及污泥与吹填沙的质量比选择。
26.所述含硝的壤中流污水由硝态氮含量高的废水无机化工废水代替。
27.本发明所用吹填沙是实心的，内表面积为20～50m2/g，堆积密度为1.2～2.0g/m3，真密度为2.5～2.7g/m3，投加量为2～5g/l。吹填沙可以通过干粉投药装置在一级生物脱硝池单点投加，也可以将吹填沙制备成乳浊液，通过液体加药装置补充到各级生物脱硝池。其可以提高污泥比重，避免生物脱硝池中的活性污泥因反硝化产生微气泡造成污泥上浮的影响，在增加微生物絮团比表面积的同时增加污染物与活性污泥的混合接触。
28.重质污泥的浓度为12～16g/l，成熟的重质污泥中吹填沙的质量浓度为1～2g/l，其可以对活性污泥进行配重，增加系统中污泥的比重，避免生物脱硝池内的微生物因反硝化反应产生气泡粘附造成污泥上浮的影响。配合生物脱硝池内的水力搅拌，增加污染物与混合液的接触混合，提高污泥负荷。
29.所述机械旋流分离器位于最后一级，也就是第n级生物脱硝池之后、沉淀池之前，机械旋流分离器对重质污泥中吹填沙的分离效率为90～95％。重质污泥经机械旋流分离后絮团表面的微气泡得以完全去除，活性污泥中仍含有微量吹填沙以提升污泥在沉淀池的沉淀效率。
30.上述方法中提到三种回流，分别为稀释回流、内回流、外回流。稀释回流是将经生化反应后流到第n级生物脱硝池的混合液回流至第一级脱硝池，以稀释进水中的污染物浓度，避免高浓度污染物对微生物产生抑制。内回流是将经机械旋流分离后的吹填沙回收至前端生物脱硝池，以避免其流失。外回流则是将经机械旋流分离沉淀后的污泥进行回流，以维持系统污泥浓度，避免污泥流失。
31.上述方法中，搅拌作用为升流式或者旋流式水力搅拌，作用力可以为直叶桨叶、折叶桨叶、螺旋桨叶、双曲面搅拌等能形成环形上升流对凝核或者重质污泥进行水力搅拌混合的机械力，但不仅限于所述一种方式。同时，水力搅拌能使反硝化反应产生的含氮气及二氧化碳的微气泡并聚，其采用的搅拌器混合功率不小于5w/m3。
32.本发明有益的技术效果在于：
33.本发明通过多级生物脱硝、吹填沙的投加补充、机械搅拌、机械旋流分离、回流、沉淀等步骤，提高了生物脱硝池的容积负荷，且通过形成以促沉凝核为核心，能快速沉降的重质活性污泥提高生化系统中反硝化功能性微生物的浓度，增强系统对污水中硝态氮的去除率以及微生物对碳源的利用效率，提升出水水质。
34.本发明以吹填沙为促沉凝核，培养外部附着异养反硝化菌群的重质污泥，改善了生物脱硝池中反硝化污泥因粘附微气泡沉降性能及混合效果差的缺点。通过投加吹填沙以提高生化系统的污泥浓度，提升了生物脱硝池的污泥负荷，增加污泥絮团的比重，减弱因反硝化反应产生微气泡造成污泥上浮的影响，减少了沉淀池的占地。也避免了游离氧进入系统造成碳源利用率下降的问题。同时可以对吹填沙等废弃物进行开发回收再利用，使得技术在高效脱硝的基础上更加绿色环保。
35.其中，吹填沙具有颗粒粒径均匀、球形度高、硬度大、杂质少、物料易得等优点，提高反应系统效能；同时所述重质活性污泥沉降性能好，颗粒密实，可有效避免因脱氮产生的微气泡造成污泥上浮等各种问题，提高反应系统的处理效能。
附图说明
36.图1本发明的壤中流的生物脱硝技术的工艺流程图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.图1为本发明的用于壤中流的生物脱硝技术的流程图，如图1所示，所述壤中流的生物脱硝技术，包括以下步骤：
39.在处理含硝的壤中流废水的各级生物脱硝池中，接种驯化后的同类型项目的反硝化污泥或者采用城镇污水厂污泥；其中同类型项目的反硝化污泥是指同样是处理含硝的壤中流污水后获得的反硝化污泥，城镇污水厂污泥是指在城镇污水厂处理后得到的污泥。
40.根据污泥浓度向生物脱硝池内投加合理质量及粒径的吹填沙；通过机械搅拌作用使投加的凝核均匀扩散到生物脱硝池内，形成以吹填沙为凝核，表面附着生物膜的重质污泥；
mlss
·
d)；沉淀池面积为21m2，表面负荷为1.2m3/m2·
h。进水流量为25m3/h，内回流流量为25～30m3/h，污泥回流流量为25～50m3/h，稀释回流流量为2200m3/h。污泥浓度为12g/l，凝核的投加浓度为1.5g/l，计算得所需投加粉沙为1650kg。
58.(2)将1650kg粒径为10～20μm的吹填沙直接加入一级生物脱硝池，通过机械搅拌作用将吹填沙均匀分布到生化池内；
59.(3)向各级生物脱硝池中投加驯化后的同类型项目的反硝化污泥，使其充分混合，最后通过微生物自身增殖以及其生物粘性与投加的吹填沙形成以吹填沙为凝核，表面附着反硝化功能性菌群的重质污泥；
60.(4)重质污泥利用污水原有的cod以及外加的碳源在五级生物脱硝池完成反硝化反应后；其中碳源选用葡萄糖或者乙酸钠均可，用量为常规生物脱硝池中正常反脱硝反应所需量，下一级生物脱硝池的碳源投加量为上一级生物脱硝池的50～70％，为保证出水合格，最后一级生物脱硝池不投加碳源；
61.(5)流至机械旋流分离器进行泥核分离，分离后的吹填沙回流至一级生物脱硝池，污泥则流至沉淀池进行泥水分离。
62.壤中流污水和重质污泥的混合液经过五级生物脱硝后以及沉淀池沉淀后处理出水水质ph：6.61～7.12，cod质量浓度：20～30mg/l，硝态氮质量浓度：10～20mg/l。
63.比较例1
64.对本发明实施例2步骤(3)重质污泥性能进行测试，并且与普通的污水处理厂的缺氧池中可以处理的污泥性能进行对比例，具体测试结果表1所示。
65.表1
66.污泥的沉降性能实施例1污水厂缺氧池污泥混合液悬浮固体浓度(mlss)(mg/l)8000～200002500～4500混合液挥发性悬浮固体浓度(mlvss)(mg/l)7000～180001200～3600污泥沉降比(sv)(％)10～4015～30污泥的总氮负荷kg no
3-‑
n/(kg mlss
·
d)0.1～0.20.05～0.1
67.从表1的数据对比可以看到，本发明所述用于壤中流的生物脱硝技术改善了污泥的沉降性能，提高了污泥负荷。
68.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。