一种双泥反硝化除磷脱氮法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理方法，特别是一种双泥反硝化除磷脱氮法。
【背景技术】
[0002]石油化工联合企业在用炼油生产的副产气体以及石脑油等轻油或重油为原料进行热裂解生产乙烯、丙烯、丁烯等化工原料或进一步反应合成各种有机化学产品时，形成需排出的石化废水。由于在生产过程中常涉及含磷、氮、重金属等物质，因此这种石化废水成分复杂，污染物浓度高，毒性强且难降解，对环境污染严重，单一的处理工艺很难达到水质排放要求；一般采用物化法预处理，生化法二级处理，若要回用，则需再结合吸附、膜分离等深度处理。
[0003]目前预处理后混合石化废水的处理方法有很多，如A/0、A2/0、SBR、CASS、UCT,MUCT, VIP、JHB和氧化沟等工艺，虽然这些传统脱氮除磷工艺能够去除废水的氮磷，但硝化菌、反硝化菌和聚磷菌等微生物在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，很难在同一系统中同时使氮、磷稳定高效地去除，特别是在近年来国家节能减排力度加大，污水排放指标提高后，易造成氮、磷单项排放不达标现象，从而阻碍了生物脱氮除磷技术的应用。此外，运行费用高、剩余污泥产量多也是传统脱氮除磷工艺进一步扩大应用的瓶颈。
[0004]新近发展起来的反硝化除磷理论为有效解决传统脱氮除磷工艺中存在的矛盾提供了新思路。双泥反硝化除磷脱氮法就是反硝化聚磷菌在缺氧条件下以硝态氮为电子受体进行反硝化除磷，达到同步除磷脱氮的效果，解决了传统脱氮除磷工艺中聚磷菌除磷与反硝化菌脱氮间的制约。以反硝化除磷理论开发出的双泥系统D^hanox工艺又被称为双泥反硝化除磷脱氮法，其与传统脱氮除磷工艺相比，降低了 30%的曝气量，减少了约50%的污泥产量，被认为是一种节能减排的污水处理工艺。
[0005]但该双泥反硝化除磷脱氮法存在以下些缺点:若回流至厌氧池中的污泥含有硝态氮，则会影响厌氧池中磷的释放和PHB的合成；缺氧反硝化池中一定浓度的化学需氧量(COD)会导致反硝化除磷效果的恶化；进水氨氮过高时，厌氧处理后污泥超越至缺氧反硝化池的过程中，挟带的氨氮会导致整个系统的出水氨氮过高。
[0006]非专利文献1:B1logical anoxic phosphorus removal-the dephanox process,G.Bortonej et al.Water Science and Technology, Volume 34，Issues 1-2，1996，Pages 119 - 128.非专利文献 2:Anoxic phosphate uptake in the dephanox process, G.Bortonejet al.Water Science and Technology, Volume 40，Issues 4-5，1999，Pages 177 -185.
【发明内容】
[0007]本发明人为了克服现有的双泥反硝化除磷脱氮法的上述不足，经过深入研究，发现通过在双泥反硝化除磷脱氮法中进一步包括预反硝化处理步骤，可以解决上述技术问题，得到一种脱氮除磷效率高、COD降解效果好的双泥反硝化除磷脱氮法，经过本发明的方法处理后的废水中的氮、磷及COD去除效果达到国家一级A的排放标准。
[0008]本发明的方法的特征在于，在现有技术的双泥反硝化除磷脱氮法中，进一步包括预反硝化处理步骤。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的双泥反硝化除磷脱氮法的一个实施方式的流程示意图。
【具体实施方式】
[0010]根据本发明的方法，使废水依次经过预反硝化处理步骤、厌氧释磷步骤、中沉步骤、硝化步骤、缺氧反硝化步骤、曝气步骤和终沉步骤。
[0011]本发明中，可以对石油化工联合企业排放的石化废水预先进行例如气浮等的预处理。本发明中，预处理后的石化废水也称之为废水。通常，本发明的方法中，用于处理的废水中，氨氮含量〈50 mg/L，总磷(TP)含量〈8 mg/L，化学需氧量(COD) <500mg/L，pH为6?8。
[0012]预反硝化处理步骤
使废水首先进入预反硝化处理步骤。由于硝态氮会影响厌氧释磷步骤中磷的释放和PHB的合成。因此，在预反硝化处理步骤中对废水中的硝态氮进行处理。预反硝化处理步骤优选在厌氧或缺氧的条件下进行，更优选在厌氧的条件下进行。
[0013]在预反硝化处理步骤中，可以使用厌氧反硝化菌。其中，优选使用反硝化聚磷菌。
[0014]反硝化聚磷菌通常以反硝化聚磷菌污泥的形式使用。该反硝化聚磷菌污泥的用量相对于所要处理的废水体积为10%?40%，优选为20%?40%，更优选为25%?30%。反硝化聚磷菌污泥是指，以在A/0 (缺氧/好氧)或其他生化系统中的污泥为对象，将其中的反硝化聚磷菌进行富集驯化，使反硝化聚磷菌占污泥中微生物的75体积％以上的污泥。反硝化聚磷菌污泥在废水中的浓度为2000g/m3?7000g/m3,优选3000g/m3?6000g/m3,更优选为3500g/m3 ?5000g/m3。
[0015]在预反硝化处理步骤中，pH为6.5?7.5，优选为6.8?7.3，更优选为6.9?7.1。预反硝化处理步骤中，将污泥浓度调节为2.5?4.5g/L，优选2.8?4.5g/L，更优选3?4.4g/L。预反硝化处理步骤中，水力停留时间没有特别限定，可以是0.5?1.0 h，优选0.5 ?0.9h,更优选 0.6 ?0.8h。
[0016]预反硝化处理步骤中，在使用反硝化聚磷菌进行反硝化处理时，反硝化聚磷菌利用进水中的有机物作为电子供体，以废水的硝态氮或其他氮的氧化物作电子受体，将其还原为氮气或氮的其他气态氧化物，降低了硝态氮对后续的反硝化聚磷菌厌氧释磷的影响。
[0017]在经过预反硝化处理步骤之后，废水中的硝态氮含量比处理之前减少至少44%，优选减少至少47%，更优选减少至少51%。另外，废水中的COD比处理之前减少至少17%，优选减少至少19%，更优选减少至少20%。而且，在经过预反硝化处理步骤后，泥水混合物中的溶解氧降低，由此可以避免进水和污泥中的氧进入厌氧释磷步骤，保证了厌氧释磷步骤的厌氧条件。在处理之后，废水中的溶解氧比处理前减少至少21%，优选减少至少28%，更优选减少至少33%。
[0018]厌氧释磷步骤厌氧释磷步骤可以按照通常的方式进行，例如可以是以下方式。可以使用相对于厌氧释磷步骤中泥水混合物的体积为109Γ40%的反硝化聚磷菌污泥。该反硝化聚磷菌污泥可以是如上所述的反硝化聚磷菌污泥。厌氧释磷步骤中，PH控制在7.0?8.0。厌氧释磷步骤中，水力停留时间没有特别限定，可以为1.5?3h。厌氧释磷步骤中，污泥浓度为2.5?4.5g/L。反硝化聚磷菌在厌氧条件下水解胞内的聚磷，利用水解聚磷的能量合成缺氧条件下过量摄磷的能量并储存在体内。
[0019]中沉步骤
中沉步骤可以按照通常的方式进行，例如可以是以下方式。在厌氧释磷步骤中的泥水混合物进入中沉步骤后，泥水分离1.5?3h。上清液进入硝化步骤，污泥的至少一部分通过污泥泵超越至缺氧反硝化步骤。超越至缺氧反硝化步骤的污泥相对于所处理的污水量的体积之比(超越比)为25%?35%，优选27%?34%，更优选30%?33%。
[0020]通过上述的污泥超越，避免了反硝化聚磷菌等微生物进入硝化步骤而对硝化菌产生竞争，不利于硝化作用的高效进行。
[0021]硝化步骤
硝化步骤可以按照通常的方式进行，例如可以是以下方式。进入到硝化步骤的上清液在硝化菌的作用下进行硝化作用，将氨氮等含氮物质氧化成硝态氮。硝化步骤中，使用以硝化菌为主体的生物膜。“以硝化菌为主体”是指在采用纤维束作为载体形成的硝化生物膜上，硝化菌占所有菌种的90质量％以上。
[0022]硝化步骤中，使溶解氧为2mg/L?4mg/L。硝化步骤中,温度控制为25°C?35°C。硝化步骤中，pH值控制为7.5^8.5。硝化步骤中，水力停留时间没有特别限定，可以为5?10h。
[0023]缺氧反硝化步骤
经过硝化步骤处理后的出水含有大量硝态氮，并且通过硝化步骤的生物膜，避免将硝化菌带入缺氧反硝化步骤、破坏双泥反硝化除磷脱氮系统。
[0024]缺氧反硝化步骤可以按照通常的方式进行，例如可以是以下方式。在缺氧反硝化步骤中，从中沉步骤超越过来的反硝化聚磷菌污泥以储存在体内的能量为电子供体，以硝态氮为电子受体进行反硝化脱氮除磷，同时部分由污泥挟带来的氨氮发生同化作用。在缺氧反硝化步骤中，水力停留时间没有特别限定，可以为3.5?7h。在缺氧反硝化步骤中，pH值为7?8。
[0025]曝气步骤
曝气步骤可以按照通常的方式进行，例如可以是以下方式。缺氧反硝化步骤的废水进入曝气步骤。曝气步骤主要是除去缺氧反硝化步骤中由于硝态