專利名稱：一種高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的處理方法
一種高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的處理方法本發(fā)明涉及一種高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的方法，更具體地說，涉及一種以 廢氣中CO2作為無機碳源，將高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的方法，具體應(yīng)用行業(yè)包括催化 劑工業(yè)廢水、氮肥工業(yè)廢水處理。國內(nèi)外氨氮廢水的處理方法主要有物化法和生物法，近幾十年開發(fā)了很多高級氧 化工藝。物化法有折點氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫/汽提法、膜技術(shù)法、電滲析 法和結(jié)晶法。物化法存在反應(yīng)條件苛刻、運行費用高等缺點，其應(yīng)用也僅限于部分行業(yè)和領(lǐng) 域。生物法處理高濃度氨氮廢水有多種形式，主要有傳統(tǒng)硝化反硝化、亞硝酸硝化/ 反硝化工藝、同時硝化/反硝化、厭氧氨氧化工藝；其中亞硝酸硝化/反硝化工藝具有占地 面積小、節(jié)省投資、耗氧量小、動力消耗、碳源和堿量消耗少的優(yōu)點；但此過程中仍需添加一 定量的有機碳源。經(jīng)進一步研究證明，在不添加有機碳源，通過生物自養(yǎng)也能實現(xiàn)亞硝酸途 徑脫氮，但該法仍需添加一定的無機碳源，從而保證硝化反硝化的正常進行。而采用廢氣中 二氧化碳作為無機碳源為硝化和反硝化提供營養(yǎng)源，是一種清潔、經(jīng)濟、有效的方法。一方 面可以減少二氧化碳排放量，減少排污；另一方面可以為高濃度氨氮廢水的硝化反硝化提 供碳源，達到以污治污的目的。高級氧化技術(shù)主要包括光催化氧化、超臨界催化氧化、濕式氧化技術(shù)、催化濕式氧 化技術(shù)。這些技術(shù)都具有設(shè)備投資大、運行費用高、操作條件要求苛刻的特點，且經(jīng)高級氧 化技術(shù)后氨氮轉(zhuǎn)換為氮氧化物，總氮仍需進一步處理?，F(xiàn)有技術(shù)中，中國專利CN1359863A公開了一種催化劑氨氮污水處理方法，主要是 采用“物理化學(xué)一生物綜合治理催化裂化催化劑氨氮污水的方法”，該方法存在的主要問題 有①在生物硝化過程中需外加甲醇作為碳源，導(dǎo)致處理成本增加和排水COD值的增加。② 采用生化池設(shè)備處理氨氮廢水反應(yīng)停留時間長，設(shè)備占地面積大、投資大。中國專利CN1903752A、CN1978339C、Cm01139134A公開了三種高濃度氨氮廢水的 治理方法，它們的共同特點是以生化處理為主，輔以多種物理化學(xué)預(yù)處理手段，這些處理 工藝盡管能夠有效處理高濃度氨氮廢水，但仍需添加一定量的有機或無機碳源，從而導(dǎo)致 在高濃度氨氮廢水處理中，造成運行費用高的問題，難以推廣使用。為了克服目前生物法處理不含碳源高濃度氨氮廢水需添加碳源的缺點，本發(fā)明利 用廢氣中CO2作為無機碳源，建立了一種高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的處理工藝，為下一 步的反硝化打下良好的基礎(chǔ)，既解決了氨氮污染問題同時也消減了溫室氣體排放量，具有 雙重的環(huán)境效益。
本發(fā)明適用于表1所示水質(zhì)范圍的不含碳源高濃度氨氮廢水。表 1
氨氮(mg/L)SO, (mg/L)懸浮物(mg/L)pH水溫(V )300 10005000 20000200 8007. 0 12. 020 40 本發(fā)明所述處理工藝依次包括以下步驟1.含CO2廢氣預(yù)處理將降溫、除塵后廢氣部分用風(fēng)機引至吸收塔，部分引至曝氣 生物濾池；2.吸收液預(yù)處理吸收液收集至均質(zhì)槽后均質(zhì)、沉淀分離，上清液經(jīng)泵輸送至曝 氣生物濾池；3.菌體培養(yǎng)初期菌體培養(yǎng)在培養(yǎng)槽中進行，采用間歇式投加培養(yǎng)基的方法進行 培養(yǎng)；后期菌體培養(yǎng)采用連續(xù)進料的方式，逐步提高進水中氨氮濃度，從而達到菌體富集培 養(yǎng)的目的；4.硝化處理在完成菌體培養(yǎng)后，對曝氣生物濾池中吸收了廢氣中二氧化碳的高 濃度氨氮廢水進行處理，出水進入后續(xù)反硝化處理。在具體實施時，在步驟1，所述廢氣中CO2的含量為2-8%,02含量為16-18%，所述 氨氮廢水中氨氮濃度為300-1000mg/L，采用氨氮廢水部分循環(huán)吸收的方法，吸收時氣液比 為60 120 1 ；部分廢氣經(jīng)再次降溫后引致曝氣生物濾池，一方面繼續(xù)為其提供無機碳 源，調(diào)節(jié)PH ；另一方面為氨氮亞硝化提供氧氣。在具體實施時，在步驟2，所述CO2吸收液在體積為2m3的均質(zhì)槽中進行均質(zhì)、沉淀 分離，上清液用計量泵打入生化反應(yīng)器進行處理。在具體實施時，在步驟3，活性污泥取自市政污水處理廠，初期菌體培養(yǎng)在菌體培 養(yǎng)槽中進行，采用逐步提高碳酸氫銨投加量的方法進行培養(yǎng)，通過碳酸鈉控制培養(yǎng)槽的PH 在7. 0-9. 0，通過控溫裝置將溫度控制在20-40°C，溶解氧控制在1. 0-2. 5mg/L ；碳酸氫銨投 加濃度按照梯度式增加，分別為50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L，每一梯度試驗周期為 15天；后期連續(xù)培養(yǎng)在曝氣池中進行，進水氨氮濃度控制在800-1000mg/L，水力停留時間 逐步從10天縮短至3天。在具體實施時，在步驟4，所述高濃度氨氮廢水濃度為400_500mg/L，水力停留時 間為12-24h，反應(yīng)器中pH控制在6. 5-8. 5之間，溶解氧控制在1. 5-2. 5之間，溫度控制 20-350C，此時氨氮的亞硝化率可達85-95%。以催化劑生產(chǎn)廢水為例，來自生產(chǎn)分子篩或催化劑培燒爐的廢氣經(jīng)水洗、除塵、降 溫后，部分從吸收塔底部進入，部分經(jīng)再次降溫后引致曝氣生物濾池。進入吸收塔的廢氣在 塔內(nèi)經(jīng)氨氮廢水逆流吸收后從吸收塔頂部排出，吸收了廢氣中CO2的廢水進入均質(zhì)池，部分 均質(zhì)池中吸收液送入吸收塔以提高HCO3-和CO32-含量。CO2吸收液經(jīng)泵輸送到曝氣生物濾 池，由于廢氣中O2濃度較高，故將部分廢氣直接引致曝氣生物濾池，一方面繼續(xù)為亞硝化菌 提供無機碳源，另一方面為氨氮亞硝化提供O2 ；以碳酸鈉調(diào)節(jié)曝氣生物濾池pH值，并添加 微生物生長所需的營養(yǎng)鹽，曝氣生物濾池出水進入二沉池沉淀分離，污泥回流，亞硝化廢水 經(jīng)后續(xù)反硝化或厭氧氨氧化處理后排放。
本發(fā)明的有益效果在不添加碳源的情況下，高濃度氨氮廢水吸收廢氣二氧化碳作為無機碳源，經(jīng)本 發(fā)明的方法處理，出水亞硝化效率高，水質(zhì)好，可進一步用于生物自養(yǎng)反硝化或厭氧氨氧 化。采用本發(fā)明處理高濃度氨氮廢水，不需要外加任何碳源，可大大節(jié)省投資，降低廢水處 理成本，達到以廢治廢的目的，有廣泛的應(yīng)用和推廣價值。本發(fā)明特點1、廢氣中CO2作為唯一碳源。2、利用廢氣中CO2作為無機碳源還可以有效調(diào)控廢水pH，從而減少pH調(diào)節(jié)所需酸 堿投加量。3、既解決了氨氮污染問題同時也消減了溫室氣體排放量，達到了以廢治廢目的， 具有雙重的環(huán)境效益。4、不需外加碳源，大大節(jié)省了投資，從而降低了廢水處理成本。5、氨氮亞硝化率高，出水可直接進行生物反硝化或厭氧氨氧化。

圖1是高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的方法工藝流程圖。 [具體實施方式
]以下結(jié)合附圖，對以上處理工藝進行進一步的說明。實施例1某煉油催化劑生產(chǎn)廢水的水質(zhì)氨氮420 450mg/L、懸浮物560mg/L、 SO廣 12500mg/L、ρΗ9· 0 9· 5、水溫 28 °C ；1、分子篩焙燒爐廢氣通過填料式水噴淋洗滌塔對煙氣進行除塵、降溫后，懸浮顆 粒物 0.5 lmg/m3、C023 . 3%、0216. 2%、溫度 50°C ；吸收攪拌條件廢水噴淋密度3. 5 6. 5m3/m2. h、煙氣通量350 520m7m2. h。2、吸收了煙氣中CO2的煉油催化劑廢水的水質(zhì)氨氮420 450mg/L、懸浮物 760mg/L、SO, 12500mg/L、pH 8. 5 9. 5、水溫3°C ；經(jīng)沉降分離后輸送至曝氣生物濾池。3、菌體培養(yǎng)，活性污泥取自某市政污水處理廠，活性污泥中亞硝化菌經(jīng)馴化、培養(yǎng) 完成后加入到曝氣生物濾池。4、在曝氣生物濾池中加入生物反應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)Ca2+15mg/L、Mg2+15mg/L、Fe3+40mg/ L、KH2P04550mg/L ；調(diào)節(jié) pH 至 8· 5。曝氣生物濾池操作條件反應(yīng)器負荷0. 67Kg氨氮/d ·πι3、溶解氧0. 5 2. Omg/L、 操作溫度25 35°C。經(jīng)二沉池沉降后，污泥回流，處理結(jié)果見表2表權(quán)利要求
1.一種高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的處理方法，依次包括以下步驟(1)含CO2廢氣預(yù)處理將降溫、除塵后廢氣部分用風(fēng)機引至吸收塔，部分引至曝氣生 物濾池；(2)吸收液預(yù)處理吸收液收集至均質(zhì)槽后均質(zhì)、沉淀分離，上清液經(jīng)泵輸送至曝氣生 物濾池；(3)菌體培養(yǎng)初期菌體培養(yǎng)在培養(yǎng)槽中進行，采用間歇式投加培養(yǎng)基的方法進行培 養(yǎng)；后期菌體培養(yǎng)采用連續(xù)進料的方式，逐步提高進水中氨氮濃度；(4)硝化處理在完成菌體培養(yǎng)后，對曝氣生物濾池中吸收了廢氣中二氧化碳的高濃 度氨氮廢水進行處理，出水進入后續(xù)反硝化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其中所述步驟⑴廢氣中CO2的含量為2-8%、O2 含量為16-18%，所述氨氮廢水中氨氮濃度為300-1000mg/L，采用氨氮廢水部分循環(huán)吸收 的方法，吸收時氣液比為60 120 1 ；部分廢氣經(jīng)再次降溫后引至曝氣生物濾池，調(diào)節(jié) pH。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其中所述步驟(2)CO2吸收液在體積為2m3的均質(zhì) 槽中進行均質(zhì)、沉淀分離，上清液用計量泵打入生化反應(yīng)器進行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其中步驟(3)活性污泥取自市政污水處理廠， 初期菌體培養(yǎng)在菌體培養(yǎng)槽中進行，采用逐步提高碳酸氫銨投加量的方法進行培養(yǎng)，通過 碳酸鈉控制培養(yǎng)槽的PH在7. 0-9.0，通過控溫裝置將溫度控制在20-4(TC，溶解氧控制 在1. 0-2. 5mg/L ；碳酸氫銨投加濃度按照梯度式增加，分別為50mg/L、100mg/L、150mg/L、 200mg/L，每一梯度試驗周期為15天；后期連續(xù)培養(yǎng)在曝氣池中進行，進水氨氮濃度控制在 800-1000mg/L，水力停留時間逐步從10天縮短至3天。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工藝，其中步驟(4)所述高濃度氨氮廢水濃度為 400-500mg/L，水力停留時間為12_24h，反應(yīng)器中pH控制在6. 5-8. 5之間，溶解氧控制在 1. 5-2. 5之間，溫度控制20-35 0C ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高濃度氨氮廢水中氨氮亞硝化的處理方法，依次包括以下步驟(1)含CO2廢氣預(yù)處理；(2)吸收液預(yù)處理；(3)菌體培養(yǎng)；(4)硝化處理。經(jīng)本發(fā)明的方法處理的高濃度氨氮廢水，出水亞硝化效率高，水質(zhì)好，可直接進行生物反硝化或厭氧氨氧化。同時廢氣中CO2作為無機碳源還可以有效調(diào)控廢水pH，以減少pH調(diào)節(jié)所需酸堿投加量。另外本發(fā)明不需要外加任何碳源，可大大節(jié)省投資，降低廢水處理成本，既解決了氨氮污染問題也消減了溫室氣體排放量。
文檔編號C02F101/16GK101993175SQ200910169390
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者張賓, 王道泉, 趙桂瑜, 趙璞, 馬蘭蘭, 高明華 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院