專利名稱：培養(yǎng)馴化硝化、反硝化菌處理焦化污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理方法，尤其是利用原有普通活性污泥培養(yǎng)馴化硝化、反硝化菌處理焦化廠污水的方法。
背景技術(shù)：
生物脫氮是利用化學(xué)原理將廢水中的氨氮(NH4+)經(jīng)過(guò)硝化和反硝化反應(yīng)，最終使氨氮轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氮?dú)舛摮?。硝化就是將氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}形式的整個(gè)過(guò)程。即，反應(yīng)借助異養(yǎng)菌和自養(yǎng)菌來(lái)完成，在自然環(huán)境中由異養(yǎng)菌產(chǎn)生大量的硝酸鹽和硝化菌屬，這兩類有機(jī)體為了自身的生長(zhǎng)，需要從無(wú)機(jī)物的氧化作用中獲得能量——碳源(即CO2或碳酸鹽)。所以硝化就是在好氧條件下，利用硝化菌將NH4+-N氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的過(guò)程。其反應(yīng)式如下
總的反應(yīng)式為
在NH4+-N的氧化期間需要大量的堿度(HCO3-)，氧化1毫克NH4+-N需消耗8.64毫克HCO3-，其中小部分結(jié)合到細(xì)胞物質(zhì)內(nèi)，大多數(shù)用于中和在氧化期間釋放出的氫離子。每毫克NH4+-N氧化成NO3--N需要4.33毫克氧。
反硝化就是在缺氧的條件下，讓硝酸鹽(NO3-)和亞硝酸鹽(NO2-)還原為氣態(tài)氮(N2)的過(guò)程。參與這一過(guò)程的菌稱為反硝化菌，大多數(shù)反硝化菌是假單胞菌(屬化能異養(yǎng)菌)，屬典型的革蘭氏陰性菌。此種細(xì)菌也是異養(yǎng)的兼性菌，在有氧及無(wú)機(jī)碳源條件下，可使氨氮(NH3-N)轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-。而在無(wú)氧化條件下，它們利用NO2-和NO3-進(jìn)行無(wú)氧呼吸，以NO2-和NO3-中的氧為氧源，完成對(duì)有機(jī)物(碳源)的氧化，同時(shí)將NO2-和NO3-還原為N2。反應(yīng)式如下
從反應(yīng)中可看出，反應(yīng)需在無(wú)氧以及有充足碳源的條件下方可進(jìn)行。工業(yè)生產(chǎn)中就是利用這一原理來(lái)達(dá)到最終脫氮的目的。因?yàn)?，氮、磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素。工業(yè)污水尤其是焦化污水中，含有大量的氨氮(NH4+)，它要消耗水體中的氧，生成硝態(tài)氮(NO3--N)或亞硝態(tài)氮(NO2--N)，從而使水中溶解氧急劇下降，最終導(dǎo)致水體被污染。中國(guó)專利89107208公開(kāi)了一種“高含氮污水的脫氮方法及設(shè)備”。它是將含氮污水先進(jìn)入反硝化裝置，再引入硝化裝置，最后引入沉淀池沉淀后排出，沉淀池污泥回流到硝化裝置，沉淀池的部分上清水回流到反硝化裝置，以使硝化和反硝化處于最佳脫氮狀態(tài)。但如果在硝化和反硝化過(guò)程中，沒(méi)有足夠的生物菌，或者需要外加生物菌，仍不能實(shí)現(xiàn)較佳狀態(tài)的脫氮。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在較短時(shí)間內(nèi)，利用污水處理的自身工藝流程，為硝化和反硝化過(guò)程培養(yǎng)、馴化出充足的硝化菌和反硝化菌，實(shí)現(xiàn)有效處理焦化污水的方法。
本發(fā)明提供的方法是將含氮污水引入反硝化過(guò)程，處理后再引入硝化過(guò)程，最后引入沉淀過(guò)程，沉淀過(guò)程部分污泥回流到硝化過(guò)程，沉淀過(guò)程部分上清水回流到反硝化過(guò)程，其特征在于a、先將硝化過(guò)程中的好氧池混合液填充到反硝化過(guò)程中的缺氧池內(nèi)，然后以80-120m3/h的流量將沉淀池上清液回流至缺氧池，使污泥在池內(nèi)循環(huán)至少120小時(shí)，讓污泥中的微生物粘附在池內(nèi)的填料上，完成反硝化菌的接種，控制池中溶解氧在0.5mg/L以下，PH值7-8，溫度25-30℃，培養(yǎng)、馴化出反硝化菌；b、在硝化過(guò)程中的好氧池中通入含氮污水，控制好氧池混合液中COD＜500mg/L、氨氮＜50mg/L，溶解氧濃度3-5mg/L，PH值7-9，溫度20-35℃，含P(磷)量4-5mg/L，堿度80-150mg/L，培養(yǎng)、馴化出硝化菌。
所述a過(guò)程中沉淀池上清液回流至缺氧池的回流比為2-4∶1。
所述好氧池中可加入Na2CO3(碳酸鈉)，以便調(diào)整混合液的PH值為7-7.5，堿度為80-150mg/L。
在研究利用污水處理系統(tǒng)自身的普通活性污泥來(lái)接種、馴化出能夠?qū)钡趸上跛猁}和亞硝酸鹽的硝化菌，以及能夠?qū)⑾跛猁}和亞硝酸鹽還原為氣態(tài)氮的反硝化菌的過(guò)程中，主要解決了以下難題1、作為反硝化菌培養(yǎng)、馴化的首要條件就是必須有豐富而又易于降解的有機(jī)物作為碳源和能源，因此，本發(fā)明設(shè)置了前置反硝化過(guò)程，充分利用含氮污水中的有機(jī)物作為碳源(CO2或碳酸鹽)，同時(shí)利用回流污水給反硝化菌提供NO3-。
2、由于O2對(duì)硝酸鹽還原酶的活性有抑制作用，另外NO3-和O2本身氧化還原電位的差異，也會(huì)使反硝化菌優(yōu)先選擇O2而不是NO3-，因而必須控制缺氧池中溶解氧在0.5mg/L以下。
3、硝化菌是一種高度好氧菌，專性化能自氧，對(duì)有機(jī)物的存在十分敏感，當(dāng)有機(jī)物濃度或氨氮濃度超過(guò)一定數(shù)量時(shí)，即可對(duì)硝化菌產(chǎn)生抑制作用，因此只能摻入少量的含氮污水，使好氧池混合液中COD＜400mg/L、氨氮＜40mg/L。
4、硝化菌要氧化大量的NH4+或NO2-以獲得足夠的能量用于生長(zhǎng)，因此好氧池中必須有足夠的溶解氧。當(dāng)溶解氧低于0.5mg/l時(shí)，硝化反應(yīng)趨于停止，當(dāng)溶解氧濃度升高時(shí)，硝化速率亦增加。所以好氧池混合液溶解氧濃度控制在3-5mg/L。
5、溫度對(duì)硝化菌的生長(zhǎng)和硝化速率有較大影響，硝化菌可以在4-45℃范圍內(nèi)生長(zhǎng)，但其最適溫度為25-35℃。另外穩(wěn)定的水溫對(duì)硝化菌的生長(zhǎng)和提高硝化速率十分有益.本系統(tǒng)好氧池冬季水溫20-24℃，夏季水溫27-32℃，相對(duì)穩(wěn)定，硝化菌的生長(zhǎng)和硝化速率比較理想。
6、硝化菌最適宜的PH值為8.5，當(dāng)PH值低于7時(shí)，硝化速率明顯下降；但把PH值調(diào)得過(guò)高，需要的堿度就大，運(yùn)行費(fèi)用上升。所以PH值控制在7-7.5范圍內(nèi)，讓硝化菌適應(yīng)低PH值環(huán)境，目的就是降低Na2CO3(碳酸鈉)的投加量。
7、C、N、P營(yíng)養(yǎng)元素的比例協(xié)調(diào)是硝化菌生長(zhǎng)的重要條件，焦化廢水中P營(yíng)養(yǎng)元素較少，必須外加磷鹽，以使好氧池混合液含P(磷)量調(diào)控在4-5mg/L的范圍內(nèi)。
8、Na2CO3(碳酸鈉)的加入量可以根據(jù)好氧池混合液的PH值和堿度來(lái)決定，目的是將PH值調(diào)整在7-7.5，堿度控制在80-150mg/L的范圍內(nèi)。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果由于上述方案，能夠利用污水處理系統(tǒng)自身的普通活性污泥，接種、馴化出能夠?qū)钡趸上跛猁}和亞硝酸鹽的硝化菌，以及能夠?qū)⑾跛猁}和亞硝酸鹽還原為氣態(tài)氮的反硝化菌，不僅可減少馴化環(huán)節(jié)，縮短培養(yǎng)時(shí)間，而且能充分滿足污水處理所需要的硝化菌和反硝化菌，并能降低運(yùn)行成本，使所處理的焦化污水完全達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。表1為用現(xiàn)有方法與本發(fā)明方法處理焦化廠污水所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)。表2為用本發(fā)明方法處理焦化廠污水所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)。好氧池內(nèi)NO3--N和NO2--N的變化情況見(jiàn)圖2，好氧池內(nèi)進(jìn)水NH3-N和出水NH3-N的變化情況見(jiàn)圖3。


圖1為本發(fā)明之工藝流程圖；圖2為好氧池內(nèi)NO3--N和NO2--N的變化情況；圖3為好氧池內(nèi)進(jìn)水NH3-N和出水NH3-N的變化情況。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
實(shí)施例11、將各車間在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水集中排入除油池，除去重油及部分輕油；2、除油池出水自流進(jìn)入浮選池再次進(jìn)行除油，為后道工序創(chuàng)造一個(gè)好的水質(zhì)條件；遇到水質(zhì)較差或水量較大時(shí)，除油池出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，待后道工序負(fù)荷減輕時(shí)再回抽到除油池；3、浮選池出水自流入均和池，根據(jù)需要加入磷鹽，使之與廢水混合，控制含磷(P)量4-5mg/L，然后送入?yún)捬醭兀?
4、厭氧池內(nèi)設(shè)置組合填料和攪拌機(jī)，廢水經(jīng)充分?jǐn)嚢?，與池中組合填料上的生物膜(厭氧菌)進(jìn)行酸化反應(yīng)，降解一部分有害物質(zhì)，同時(shí)改善污水的可生化性，為下段處理創(chuàng)造有利條件；5、厭氧池出水自流至吸水井，待用；6、先將好氧池混合液填充到缺氧池內(nèi)，并使之填充滿，然后以80-120m3/h的流量將沉淀池上清液回流至缺氧池，使污泥在池內(nèi)循環(huán)至少120小時(shí)，讓污泥中的微生物粘附在池內(nèi)的填料上，完成反硝化菌的接種，控制池中溶解氧在0.5mg/L以下，PH值7-8，溫度25-30℃，培養(yǎng)、馴化出反硝化菌；7、將吸水井中的污水送入缺氧池，繼續(xù)將沉淀池的上清水回流進(jìn)缺氧池，其回流比為2-4，在缺氧池中，以進(jìn)水中的有機(jī)物作為硝化的碳源和能源，以沉淀池回流水中的硝態(tài)氮作為反硝化的氧源，在池中組合填料上生物膜兼性菌團(tuán)作用下進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)，使廢水中的NO3-、NO2-還原為氮?dú)庖萑氪髿猓?、缺氧池出水先少量流入好氧池，使混合液中COD＜500mg/L、氨氮＜50mg/L，以防止其中的有機(jī)物或氨氮濃度超量后，對(duì)硝化菌產(chǎn)生抑制作用，同時(shí)為了滿足生化要求，需要向好氧池中鼓入空氣，使溶解氧濃度保持在3-5mg/L的范圍，為微生物提供氧和對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，根據(jù)需要投入碳酸鈉(Na2CO3)及磷酸二氫鈉(NaH2PO4)，控制PH值7-9，溫度20-35℃，含P(磷)量4-5mg/L，堿度80-150mg/L，培養(yǎng)、馴化出硝化菌，使廢水中的氨氮在好氧池中被氧化成硝態(tài)氮；9、好氧池出水自流入沉淀池，混合液在此進(jìn)行泥水分離，上清液自流入污水回流泵房，經(jīng)泵部分送入缺氧池，其余水送入澄清池進(jìn)一步處理；分離出來(lái)的活性污泥大部分作為回流污泥送回好氧池，剩余部分定期送到污泥池。
表1 單位mg/l 表2
權(quán)利要求
1.一種培養(yǎng)馴化硝化、反硝化菌處理焦化污水的方法，它將含氮污水引入反硝化過(guò)程，處理后再引入硝化過(guò)程，最后引入沉淀過(guò)程，沉淀過(guò)程部分污泥回流到硝化過(guò)程，沉淀過(guò)程部分上清水回流到反硝化過(guò)程，其特征在于a、先將硝化過(guò)程中的好氧池混合液填充到反硝化過(guò)程中的缺氧池內(nèi)，然后以80-120m3/h的流量將沉淀池上清液回流至缺氧池，使污泥在池內(nèi)循環(huán)至少120小時(shí)，讓污泥中的微生物粘附在池內(nèi)的填料上，完成反硝化菌的接種，控制池中溶解氧在0.5mg/L以下，PH值7-8，溫度25-30℃，培養(yǎng)、馴化出反硝化菌；b、在硝化過(guò)程中的好氧池中通入含氮污水，控制好氧池混合液中COD＜500mg/L、氨氮＜50mg/L，溶解氧濃度3-5mg/L，PH值7-9，溫度20-35℃，含P(磷)量4-5mg/L，堿度80-150mg/L，培養(yǎng)、馴化出硝化菌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述a過(guò)程中沉淀池上清液回流至缺氧池的回流比為2-4。
3.、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述好氧池中可加入Na2CO3(碳酸鈉)，調(diào)整混合液的PH值為7-7.5，堿度為80-150mg/L。
全文摘要
本發(fā)明提供一種培養(yǎng)馴化硝化、反硝化菌處理焦化污水的方法。它將硝化過(guò)程中的好氧池混合液填充到反硝化過(guò)程中的缺氧池內(nèi)，然后以80－120m
文檔編號(hào)C02F9/02GK1626464SQ20031011117
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月8日
發(fā)明者曹吉良, 毛云海, 郭啟鴻, 欒春生 申請(qǐng)人:昆明鋼鐵股份有限公司