專利名稱：一種對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。
背景技術(shù)：
目前，對高氨氮廢水的處理方法主要有物理法、化學法和生物法等。物理法包括反滲透、蒸餾等，化學法有氣提法、離子交換法、電滲析等。由于物理與化學方法存在運行費用高、投資大等不足，不利于推廣應用。因此，大部分廢水脫氮采用處理成本較低的生物技術(shù)， 或生物技術(shù)與物理化學方法相結(jié)合的處理工藝。傳統(tǒng)的硝化-反硝化的脫氮過程包括硝化與反硝化兩個階段，S卩，在將有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮的基礎(chǔ)上，通過硝化菌和反硝化菌的作用，將氨氮通過硝化菌的硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，再通過反硝化菌的反硝化作用將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，而達到從污水中脫氮的目的。因而，污水的生物脫氮通常包括氨氮的硝化和亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮的反硝化兩個階段。如目前普遍應用的A/0、SBR、MBR工藝，都屬于傳統(tǒng)的硝化-反硝化技術(shù)。雖然， 傳統(tǒng)的硝化-反硝化生物處理技術(shù)對含有氨氮的廢水的處理效果較好、成本較低，但主要存在以下不足(1)處理效率低，裝置占地面積大；(2)不能直接用于處理高氨氮廢水；(3)能耗較高。對于采用傳統(tǒng)的硝化-反硝化方法對含有氨氮的廢水進行處理的技術(shù)存在的這些不足，國內(nèi)外學者開展了大量研究工作，取得了明顯進步，如近年出現(xiàn)的短程硝化反硝化、同時硝化反硝化、厭氧氨氧化等幾種新型工藝。一、短程硝化反硝化早在1975年，Voet就發(fā)現(xiàn)在硝化過程中HNO2積累的現(xiàn)象并首次提出了短程硝化反硝化生物脫氮(Shortcut nitriflcation-trification,也可稱為不完全生物脫氮或稱簡捷硝化-反硝化生物脫氮)。短程硝化反硝化生物脫氮就是抑制硝酸菌的活性，將硝化反應控制在亞硝酸階段，不讓亞硝酸進一步硝化，直接進行反硝化。這種方法的關(guān)鍵在于將硝化過程控制在 HNO2階段而終止，隨后進行反硝化。由于在開放的生態(tài)系統(tǒng)中亞硝酸菌和硝酸菌為緊密的互生關(guān)系，因此不可能將反應完全控制在亞硝化階段，所以短程硝化的標志是穩(wěn)定較高的N02_濃度，即亞硝化率較高(其定量描述是NO2_-N與總硝態(tài)氮NO2_-N+NO3_-N之比大于 50%)。亞硝酸積累影響因素很多，可以通過調(diào)節(jié)溫度、pH值、氨濃度、溶解氧、氮負荷、有害物質(zhì)和泥齡等來實現(xiàn)。Van Benthum W. A. J.在他的論文 Nitrogen removal using nitrifying biofilmgrowth and denitrifying suspended growth in a biofilm airlift suspension reactorcoupled with a chemostat中提出，短程硝化反硝化與傳統(tǒng)的硝化反硝化相比，具有如下的優(yōu)點
(1)硝化階段可減少25%左右的需氧量，降低了能耗；(2)反硝化階段可減少40%左右的有機碳源，降低了運行費用；(3)反應時間縮短，反應器容積可減小30% -40%左右；(4)具有較高的反硝化速率(N02_的反硝化速率通常比N03_的高63%左右)；(5)污泥產(chǎn)量降低(硝化過程可少產(chǎn)污泥33%-35%左右，反硝化過程中可少產(chǎn)污泥55%左右)；(6)減少了投堿量等。因此，對許多低C0D/NH4+比廢水(如焦化和石化廢水及垃圾填埋滲濾水等)的生物脫氮處理，短程硝化反硝化顯然具有重要的現(xiàn)實意義。二、同步硝化反硝化同時硝化/ 反硝化技術(shù) Simultaneous Nitrification and Denitrification，簡稱SND)是在同一個反應器中，使硝化與反硝化作用同時進行。由于當前人們對同時硝化/ 反硝化作用機理認識尚未一致，還未形成能夠解釋所有的同時硝化/反硝化現(xiàn)象。Robertson L. Α.與Rittmann B. Ε.分別對同時硝化反硝化做出了機理解釋，其中提出了較為成熟的微環(huán)境理論。同步硝化反硝化微環(huán)境理論是建立在好氧硝化和缺氧反硝化相互獨立的理論之上，主要強調(diào)DO濃度(溶解氧的濃度)和污泥絮凝體尺寸或生物膜厚度的作用。一方面， 由于氧的傳遞受擴散阻力的影響，在污泥絮體或生物膜內(nèi)形成溶解氧的濃度梯度，污泥絮凝體或生物膜外部和外表面的溶解氧濃度較高，為好氧環(huán)境，以好氧菌、硝化菌為主，硝化在絮凝體表面進行；另一方面，深入污泥絮凝體或生物膜內(nèi)部，溶解氧濃度逐漸下降并趨于零，形成缺氧區(qū)，反硝化在絮凝體或生物膜內(nèi)部缺氧微環(huán)境中進行。按照物理學解釋，只要適當?shù)乜刂葡到y(tǒng)中溶解氧濃度，就可以在污泥絮凝體內(nèi)外分別形成缺氧和好氧環(huán)境，實現(xiàn)同步硝化反硝化。K. Naidoo, V 在他的論文研究 The exceptional simultaneous removal ofcarbon,nitrogen and phosphorus in a simple activated sludge treatment system atKingsburghwastewater treatment works 中，表明溶解氧控制在0. 5-1. 0mg/L 時,可以在活性污泥或生物膜體系中獲得較高程度的同步硝化反硝化作用，而在相同溶解氧濃度下， 同步硝化反硝化程度受污泥絮凝體尺寸和生物膜厚度影響。該方法中菌體的負載量較低， 且同步硝化反硝化的過程不穩(wěn)定。三、厭氧氨氧化ΑΝΑΜΜ0Χ (Anaerobie Ammonium Oxidation)，S卩厭氧氨氧化工藝也是荷蘭Delft 大學1990年提出的一種新型脫氮工藝，該工藝的特征是在嚴格厭氧條件下，以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體，將氨氮氧化成氮氣。ΑΝΑΜΜ0Χ工藝是一種全新的生物脫氮工藝，完全突破了生物脫氮工藝中的基本概念，是在厭氧條件下利用NH4+-N作為電子供體將NO2--N轉(zhuǎn)化為N2。在ΑΝΑΜΜ0Χ工藝中，關(guān)鍵的電子受體是NO”而不是NO3-,其反應式是NH/+NCV — Ν2+Η20鄭平等在厭氧氨氧化菌基質(zhì)轉(zhuǎn)化特性的研究中表明厭氧氨氧化過程是由自養(yǎng)菌完成的，所以可以節(jié)能節(jié)碳，而且污泥產(chǎn)量少，在1000mg/L氨氮或硝態(tài)氮的條件下不會受到抑制，但是在100mg/L亞硝態(tài)氮條件下，厭氧氨氧化過程即受到限制。不過可以通過添加痕量厭氧氨氧化中間產(chǎn)物(聯(lián)氨或輕氨)來克服，但此方法要投入實際應用面臨菌種產(chǎn)量少、污泥馴化時間長(約100天)、接種可用污泥少的困難。該過程對于從厭氧硝化的廢水中脫氮具有很好的前景，對于高氨氮、低COD的廢水由于硝酸鹽的部分氧化，可大大節(jié)省能源。綜上所述，對于氨氮廢水的處理方式有多種，各有利弊。應對不同行業(yè)的工業(yè)氨氮廢水，還要針對其不同的污水組分，采取相應不同的處理工藝。同時還要對于基建費用，運行成本，處理效果進行綜合考量，選取高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種新的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。本發(fā)明提供了一種對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法，該方法包括在曝氣條件下，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸，所述多孔材料包括多孔載體和負載在該多孔載體外表面的硝化細菌以及負載在該多孔載體孔道內(nèi)的反硝化細菌，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件使得廢水的總氮脫除率達到75%以上；所述多孔載體具有貫穿于該多孔載體的穿透孔和分布于該多孔載體內(nèi)部的用于連接穿透孔的擴散孔，所述穿透孔的孔直徑為15-20微米，所述擴散孔的孔直徑為1-3微米。在本發(fā)明提供的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法中，利用比表面積較大的多孔材料作為生物載體，在曝氣條件下，使該多孔材料的外表面處在良好的富氧環(huán)境，而其內(nèi)表面處在良好的缺氧環(huán)境，實現(xiàn)在材料外表面負載好氧性硝化菌進行硝化反應，而在多孔載體的孔道內(nèi)負載厭氧性反硝化菌進行反硝化反應，使硝化和反硝化過程偶合在一個反應器中。本發(fā)明相較于其它傳統(tǒng)的載體技術(shù)具有以下優(yōu)點(1)可以在內(nèi)外表面同時負載微生物，并利用材料的孔徑結(jié)構(gòu)特征，大幅提高微生物的負載量。與常用生物載體材料，如沸石、火山巖、陶粒相比較，該多孔材料的微生物負載量是它們的3-5倍。同時從外表面擴散到內(nèi)表面的距離大大縮短而有利于提高反應速率， 從而提高脫氮效率，縮小反應器容積，適應中高濃度的氨氮廢水的處理。(2)利用DO的擴散機制，能較好的在同一載體上達到硝化反應與反硝化反應的偶合，實現(xiàn)同時硝化反硝化，提高生物脫氮的效率。(3)抗沖擊能力好，能負荷較高濃度的氨氮廢水。利用該材料作為生物填料的污水生物處理裝置，最高能處理氨氮濃度高達1000mg/L的污水。(4)適應性強，適用于各類污水生物處理裝置，如曝氣生物濾池(BAF)以及三相流化床等。


圖1為本發(fā)明的方法中所用的多孔材料的多孔載體的孔道示意圖，其中，1表示穿透孔；2表示擴散孔；圖2表示本發(fā)明的方法中同步硝化反硝化環(huán)境。
具體實施例方式按照本發(fā)明，所述對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法包括將含有氨氮的廢水進行硝化和反硝化，其中，該方法包括在曝氣條件下，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸，所述多孔材料包括多孔載體和負載在該多孔載體外表面的硝化細菌以及負載在該多孔載體孔道內(nèi)的反硝化細菌，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件使得廢水的總氮脫除率達到 75%以上，優(yōu)選情況下，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件能夠使得廢水的總氮脫除率達到80%以上；所述多孔載體具有貫穿于該多孔載體的穿透孔和分布于該多孔載體內(nèi)部的用于連接穿透孔的擴散孔，所述穿透孔的孔直徑為15-20微米，所述擴散孔的孔直徑為1-3微米。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的生物載體的內(nèi)表面積雖然較大，但孔徑很小，一般為納米級，而微生物的直徑一般為微米級，因而微生物無法進入生物載體的孔道內(nèi)，因此，微生物只能負載在外表面，而無法負載在孔道內(nèi)，而使生物載體的內(nèi)表面失去了負載作用，從而導致生物負載量少、處理效率低以及存在不能將硝化和反硝化偶合在同一載體上的問題。而一些特殊的大孔材料，由于孔徑過大，一般在100 μ m以上，又會大幅減小生物載體的比表面積，因此，微生物的負載量仍然較低。如圖1所示，在本發(fā)明的方法中，所述多孔材料包括多孔載體和負載在該多孔載體外表面的硝化細菌以及負載在該多孔載體孔道內(nèi)的反硝化細菌，所述多孔載體的內(nèi)部分布著彼此交聯(lián)的兩級孔隙，即，一種是貫穿于該多孔載體的穿透孔或稱為對流孔(通透性大孔)，所述穿透孔的孔直徑可以為15-20微米；另一種是分布于該多孔載體內(nèi)部的用于連接穿透孔的擴散孔或稱為連接孔，所述擴散孔的孔直徑可以為1-3微米，其孔深度不超過5 微米。所述多孔材料具有多孔貫流特性，其通透性大孔孔徑遠大于一般微生物的細胞， 適合廢水、微生物及其代謝產(chǎn)物的傳輸，可作為載體內(nèi)外傳質(zhì)的通道；而其擴散孔的孔徑較小，適合微生物的附著生長，而形成生物膜。從而能夠同時對該多孔材料的外表面和內(nèi)部孔道進行利用，提高載體的可利用比表面積，大幅提高載體附著的微生物量，使生物反應器的局部微生物濃度進一步提高，從而在原來生物脫氮工藝的處理效果上更進一步，達到更佳的脫氮效果。所述多孔載體可以商購得到，也可以按照CN1872681A公開的方法制備得到。同時，如圖2所示，利用水體中溶解氧的擴散機制D0(水中的溶解氧)并不會均勻地分布在多孔材料載體的球體內(nèi)(生物膜系統(tǒng)從微觀上看是多相反應器，生物載體作為存在于污水中的固相，載體內(nèi)存在溶解氧梯度，即在載體表層溶解氧濃度較高，以好氧菌、 硝化菌為主，由于溶解氧傳質(zhì)受阻和載體外層微生物消耗大部分溶解氧，使載體內(nèi)部形成兼氧、厭氧環(huán)境，從而有利于反硝化菌的繁殖)，總的說來，載體外層3溶解氧濃度較高、內(nèi)部1溶解氧濃度較低，氧氣要達到載體的球體內(nèi)部，從傳質(zhì)的角度看，必須要提供相應的溶解氧。則在控制水體內(nèi)DO值在一定的范圍內(nèi)，使材料的外表面處在良好的富氧環(huán)境，而內(nèi)表面處在良好的缺氧環(huán)境(通過在污水處理過程中控制氣水比(體積比)，即控制每小時通入氧氣的量與每小時的進水量比值來實現(xiàn)溶解氧的量的控制)，使硝化菌負載生長并形成在好氧環(huán)境的載體的外比表面上，使反硝化菌生長并形成在厭氧環(huán)境的載體的內(nèi)部孔道中。使硝化過程與硝化過程同時在同一載體上偶合，實現(xiàn)SND (同時硝化反硝化)，達到氨氮與總氮的同步脫除。由于在同一載體上，實現(xiàn)了硝化過程與反硝化過程的偶合。其脫氮的傳質(zhì)距離僅僅是載體外表面擴散到內(nèi)表面的距離，這就大大縮短了一般脫氮過程由硝化階段向反硝化階段的傳質(zhì)過程。從而提高了整體生物脫氮的效率，可以在保證脫氮效果的前提下，實現(xiàn)生物反應器的小型化，減小占地面積，降低工業(yè)化的前期的基建費用。按照本發(fā)明，將硝化細菌和反硝化細菌負載在所述多孔載體上的方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的各種常規(guī)的方法。例如，采用自然掛膜的方法或者采用接種工程菌的方法，只要保證得到的多孔材料能夠滿足處理含有氨氮的廢水的需要即可。由于在本發(fā)明中，所述多孔載體材料的特殊結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明的多孔載體較容易掛膜，一般在20-30°C 時，采用自然掛膜，10-12天左右可以掛膜成熟。例如，所述自然掛膜法是利用原水中的已有的各類微生物吸附到填料上，培養(yǎng)形成生物膜。即，以小流量進水(水力停留時間一般以8小時開始)，使微生物逐漸接種在顆粒濾料上，附著生長，然后逐漸減少水力停留時間(即增加水力負荷，即提高流速，加大進水量)，直至達到設(shè)計要求(一般情況下，只要滿足出水氨氮濃度降低50-60%，COD值降低 50-60%即可)認為生物膜成熟。自然富集培養(yǎng)掛膜時間較長，但掛膜成功后能穩(wěn)定運行。接種掛膜法則是采用活性污泥接種，將富含硝化菌菌種的污泥加入到反應器中后，少量污泥截留附著在載體表面，這些附著微生物生長時將攝取廢水中的營養(yǎng)物，進行新陳代謝的生命活動，并在載體表面生長、繁殖，逐漸形成一層薄的膠質(zhì)粘膜，隨著微生物不斷攝取營養(yǎng)物質(zhì)，膠質(zhì)粘膜從載體表面向外擴展，并分裂為新細胞，逐步覆蓋先前已形成的膜層，進而形成成熟的生物膜。接種掛膜適用于低溫條件下的掛膜，可以強化掛膜效果，減少掛膜時間。按照本發(fā)明，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件只要滿足使得廢水的總氮脫除率達到75%以上，優(yōu)選達到80%以上即可。其中，總氮(TN)包括無機氮和有機氮，有機氮是指含氮的有機化合物，主要以氨、銨等形式存在，無機氮是指小時、亞硝酸根的鹽類。按照本發(fā)明，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的方式可以為各種方式，一般情況下，所述接觸的方法為將含有氨氮的廢水通過多孔材料的床層，所述接觸的條件包括水力停留時間可以為3-12小時，優(yōu)選為4-10小時。其中，所述水力停留時間是指水在一定外力下停留在某一點的時間，在本發(fā)明中即指廢水與多孔材料的接觸時間。為了保證在上述水力停留時間內(nèi)能夠達到對廢水的處理要求，即為了避免微生物的失活，可以通過定期的反沖洗(例如，每兩天一次的反沖洗)，來保持生物膜系統(tǒng)的活性。按照本發(fā)明，所述多孔載體的總的比表面積為1. 2-1. 8m2/g,比孔容0. 2-0. 3cc/g ； 穿透孔的體積占多孔載體的總的孔體積的10-20% ；擴散孔的孔體積占多孔載體的總的孔體積的50-60% (此外，所述多孔載體還包括一些孔直徑在1微米以下的小孔，因而所述直徑在1微米以下的孔占據(jù)了剩余的孔體積)，所述多孔載體的比表面積、比孔容以及穿透孔孔體積占總孔體積的百分數(shù)以及擴散孔孔體積占總孔體積的百分數(shù)的測定方法為采用壓汞法測得。所述多孔載體的密度可以為0. 6-0. 8g/cm3。所述多孔載體的顆粒直徑一般可以為3-5毫米。單位質(zhì)量的多孔載體上負載的微生物量能夠達到40-50mg/g。按照本發(fā)明，所述曝氣的條件的可選擇范圍較寬，所述曝氣的條件只要保證廢水中溶解氧的量為0. 5-4毫克/升，優(yōu)選為1. 5-2. 0毫克/升即可。一般情況下，通過控制氣水比即可以達到上述溶解氧的量的要求，所述氣水比可以為2-10 1;優(yōu)選為4-6 1。其中，所述氣水比指每小時通入的氧氣的體積與每小時水量的比值。本發(fā)明的方法可以對各種氨氮廢水進行脫氮處理，特別適用于處理氨氮含量較高的廢水，例如，所述廢水中氨氮含量為800-1000mg/L，COD值為2000_5000mg/L。下面將通過具體實施例對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。下述實施例1-3中所述多孔載體是按照CN1872681A公開的方法制備得到，其穿透孔的孔直徑為15-20微米，擴散孔的孔直徑為1-3微米，擴散孔的孔深度為3-4微米；所述多孔載體的總比表面積1. 2-1. 8m2/g,比孔容0. 2-0. 3cc/g ；所述多孔載體的顆粒直徑為 3-5毫米；穿透孔的體積占多孔載體的總的孔體積的10-20% ；擴散孔的孔體積占多孔載體的總的孔體積的50-60%。其中，實施例1中，所述多孔載體的穿透孔的平均孔體積占多孔載體的總的孔體積的13. 8%，擴散孔的平均孔體積占多孔載體的總的孔體積的50. 3% ；實施例2中，所述多孔載體的穿透孔的平均孔體積占多孔載體的總的孔體積的19. 5%，擴散孔的平均孔體積占多孔載體的總的孔體積的59. 3% ；實施例3中，所述多孔載體的穿透孔的平均孔體積占多孔載體的總的孔體積的15%，擴散孔的平均孔體積占多孔載體的總的孔體積的56.7%。采用壓汞法測得上述多孔載體的比表面積、比孔容以及穿透孔孔體積占總孔體積的百分數(shù)以及擴散孔孔體積占總孔體積的百分數(shù)。按照GB 11894-1989(堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法)測定水中的總氮含量。采用可揮發(fā)灰分重量法測定載體上負載的微生物的量，即取一定量的填料經(jīng)蒸餾水沖洗三次后，置于103-105°C的烘箱內(nèi)烘至恒重，隨后再將烘干后的填料置于600°C的馬弗爐內(nèi)灼燒約2小時，冷卻后稱重，測得減少的重量值即為生物膜中可揮發(fā)性部分，即視為活性生物膜。實施例1本實施例用于說明本發(fā)明提供的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。(1)多孔材料的制備方法在總體積為30L的反應器中，加入60%反應器體積的載體。向反應器進水區(qū)投加富含硝化菌菌種(高效微生物菌群B500，美國Biosystem公司產(chǎn)品，其中微生物含量為 30X 108-50X IO8個/克，富含硝化菌菌種的投加量為2. 5千克左右)(硝化菌為化能自養(yǎng)型細菌，生長繁殖條件要求較高，投加硝化菌菌種有利于加速硝化菌生物膜的形成；反硝化菌包括大量存在于污水處理系統(tǒng)的異養(yǎng)型兼性細菌，土壤微生物中約有50%是這一類具有還原硝酸能力的細菌，不需特意投加菌種來促進反硝化菌生物膜的形成)，然后向反應器中通入廢水(COD濃度在1200-1500mg/L，NH3-N濃度在250_300mg/L)和自來水的混合液，并充滿反應器，其中所述廢水與自來水的體積比為1 4，在悶曝條件下(S卩，反應器不進水也不出水，曝氣量為25L/h)，靠載體對微生物的強吸附性使菌落負載在載體上。悶曝3天后， 將泥水混合液排放并開始小流量進入污水，使得水力停留時間從12小時開始，此時進水流量為2. 5L/h，隨后每隔兩日流量增大0. 5L/h，直至達到運行設(shè)計流量(并滿足出水氨氮濃度降低50-60%，COD值降低50-60%)，氣水比在此階段始終保持為10 1。約7_10天完成掛膜。
掛膜完成后，得到的多孔材料中，每克多孔載體，負載的微生物量為40-50毫克。(2)廢水脫氮處理處理煉廠污水處理后的出水，COD濃度在1200_1500mg/L，NH3-N濃度在 250-300mg/L。選用曝氣生物濾池工藝在曝氣生物濾池反應器中對其進行處理，即，將含有氨氮的廢水通過多孔材料的床層，所述多孔材料層高度為3米，進水量為5升/小時；曝氣生物濾池反應器的有效體積為30L，水力停留時間為6小時，氣水比控制在4 1(所述氣水比使得溶解氧濃度為1. 5-2. 5mg/L)。出水COD為115. 0-200. Omg/L ；出水氨氮(NH3-N)濃度為21. 4-36. 7mg/L,總氮脫除率達到85%以上。實施例2本實施例用于說明本發(fā)明提供的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。按照實施例1的方法對含有氨氮的廢水進行脫氮處理，不同的是，在步驟⑴中， 采用自然掛膜的方法制備多孔材料，即配制一定量的有機和無機營養(yǎng)物(營養(yǎng)物投加按 C N P = 100 5 1，其中，N濃度按污水中氨氮濃度的20%計，C、P濃度按比例計算)投加至反應器中，以保證微生物生長的需要，然后悶曝，悶曝期間，反應器不進水也不出水二4小時后換水，然后重新投加上述營養(yǎng)物，這樣3天后改成小流量進水(停留時間從 12小時開始)，此時進水流量為2L/h，使微生物逐漸適應進水水質(zhì)，待出水變清澈后，增加水力負荷(提高流速，加大進水量)，氣水比在此階段始終保持為10 1。掛膜期間，每天對進出水進行監(jiān)測，直至達到設(shè)計要求可認為掛膜成功(滿足出水氨氮濃度降低50-60%， COD值降低50-60%即可)。在步驟O)中，處理的污水為較高氨氮濃度的生活污水(日排放量150m3/d)，采用的處理工藝是上向式曝氣生物濾池，即，將含有氨氮的廢水通過多孔材料的床層，所述多孔材料層高度為2. 5米，進水量為3L/h。將生活污水經(jīng)預沉淀后進水，水中氨氮(NH3-N) 濃度為40-50mg/L，COD為200_300mg/L時；控制氣水比為4:1(所述氣水比使得溶解氧濃度為2-;3mg/L)，反應裝置有效體積為30升，水力停留時間為10小時。出水COD濃度為 25. 0-36. Omg/L,出水氨氮(NH3-N)濃度降到5mg/L以下，總氮脫除率達到85%以上。實施例3本實施例用于說明本發(fā)明提供的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。按照實施例2的方法對含有氨氮的廢水進行脫氮處理，不同的是，處理的污水為較高氨氮濃度的煉廠污水，COD濃度為2500-4000mg/L，氨氮(NH3-N)濃度為600_800mg/L。 選用內(nèi)循環(huán)三相流化床工藝對其進行處理；反應器有效體積為50升，載體裝填量為反應器體積的60%，進水量為5升/小時；控制水力停留時間為10小時，氣水比控制在6 1(所述氣水比使得溶解氧濃度為1-1. 5mg/L)。出水COD為400. 0-600. Omg/L ；出水氨氮(NH3-N) 濃度為60. 0-100. Omg/L,總氮脫除率達到80%以上。對比例1本對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。主要針對中低氨氮濃度的煉廠廢水，進水COD濃度為450_600mg/L，氨氮(NH3-N) 濃度為100. 0-120. Omg/L。選用的多孔載體為火山巖填料，火山巖內(nèi)外孔徑分布集中在 20-200 μ m，填料顆粒直徑2-4mm，并按照實施例1的方法進行工程菌接種，得到的多孔材料中，每克多孔載體，負載的微生物量為10-15毫克。裝置采用內(nèi)循環(huán)式三相流化床，反應器
9有效體積為40升，載體裝填量為反應器體積的60%，進水量為5升/小時。水力停留時間為8小時，調(diào)節(jié)氣水比在4 1(所述氣水比使得溶解氧濃度為2.5-3. 5mg/L)。經(jīng)反應器后裝置出水氨氮(NH3-N)濃度為12. 0-18. Omg/L，總氮脫除率僅為70%。對比例2本對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。主要針對中低氨氮濃度的煉廠廢水，進水COD濃度為450-600mg/L，氨氮(NH3-N) 濃度為100. 0-120. Omg/L。選用的多孔載體為陶粒填料，陶粒內(nèi)外表面孔徑分布集中在 0. l-lym，填料顆粒直徑2-4mm，并按照實施例2的方法進行自然掛膜，得到的多孔材料中， 每克多孔載體，負載的微生物量為5-10毫克。裝置采用上向式曝氣生物濾池，反應器有效體積為20升，載體裝填量為反應器體積的60%，進水量為4升/小時；水力停留時間為5小時，氣水比控制在4 1(所述氣水比使得溶解氧濃度為2.0-2.5mg/L)。經(jīng)反應器后，而陶粒填料的上向式曝氣生物濾池的出水氨氮(NH3-N)濃度為10. 0-14. Omg/L，總氮脫除率僅為 72%。對比例3本對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法。主要針對中低氨氮濃度的煉廠廢水，進水COD濃度為450_600mg/L，氨氮(NH3-N) 濃度為100. 0-120. Omg/L。選用的多孔載體為麥飯石填料，麥飯石內(nèi)外表面孔徑分布比較平均，并沒有集中在某個范圍，填料顆粒直徑2-4mm，并按照實施例2的方法進行自然掛膜，得到的多孔材料中，每克多孔載體，負載的微生物量為4-7毫克。裝置采用上向式曝氣生物濾池，反應器有效體積為20升，載體裝填量為反應器體積的60%，進水量為4升/小時；水力停留時間為5小時，氣水比控制在4 1(所述氣水比使得溶解氧濃度為2.0-2.5mg/L)。經(jīng)反應器后，而麥飯石填料的上向式曝氣生物濾池的出水氨氮(NH3-N)濃度為16. 0-22. Omg/ L，總氮脫除率僅為60%。從上述結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明提供的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法能夠?qū)崿F(xiàn)將硝化和反硝化過程偶合在一個反應器中進行，從而能夠真正實現(xiàn)對高氨氮含量的廢水的總氮脫除率達到80%以上。
權(quán)利要求
1.一種對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法，其特征在于，該方法包括在曝氣條件下， 將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸，所述多孔材料包括多孔載體和負載在該多孔載體外表面的硝化細菌以及負載在該多孔載體孔道內(nèi)的反硝化細菌，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件使得廢水的總氮脫除率達到75%以上；所述多孔載體具有貫穿于該多孔載體的穿透孔和分布于該多孔載體內(nèi)部的用于連接穿透孔的擴散孔，所述穿透孔的孔直徑為 15-20微米，所述擴散孔的孔直徑為1-3微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件使得廢水的總氮脫除率為80%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的方式包括將含有氨氮的廢水通過多孔材料的床層，接觸的條件包括水力停留時間為3-12小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件包括水力停留時間為4-10小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多孔載體的總的比表面積為1.2-1. 8m2/g， 穿透孔的體積占多孔載體的總的孔體積的10-20% ；擴散孔的孔體積占多孔載體的總的孔體積的50-60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多孔載體的顆粒直徑為3-5毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，單位質(zhì)量多孔載體上負載的微生物量為 40-50毫克/克。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中，所述曝氣的條件使得廢水中溶解氧的量為0.5-4毫克/升。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，廢水中的氨氮含量為800-1000毫克/升，COD為 2000-5000 毫克 / 升。
全文摘要
對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法，其中，該方法包括在曝氣條件下，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸，所述多孔材料包括多孔載體和負載在該多孔載體外表面的硝化細菌以及負載在該多孔載體孔道內(nèi)的反硝化細菌，將含有氨氮的廢水與多孔材料接觸的條件使得廢水的總氮脫除率達到75％以上；所述多孔載體具有貫穿于該多孔載體的穿透孔和分布于該多孔載體內(nèi)部的用于連接穿透孔的擴散孔，所述穿透孔的孔直徑為15-20微米，所述擴散孔的孔直徑為1-3微米。本發(fā)明提供的對含有氨氮的廢水進行脫氮的方法能夠?qū)崿F(xiàn)將硝化和反硝化過程偶合在一個反應器中進行。
文檔編號C02F3/30GK102259977SQ20101018994
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者李本高, 桑軍強, 翟煒 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石油化工科學研究院