專利名稱：一種在低溫下高效處理高氨氮原水的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水處理方法。
背景技術：
隨著城市化和工業(yè)化進程的加快，水污染日益嚴重，大量污染物尤其是水體中氮磷的超標帶來水體富營養(yǎng)化問題，嚴重影響了水體水質。目前廣泛使用的原水氨氮的去除方法有生物接觸氧化法、曝氣生物濾池、生物活性碳等，這些方法的主要原理是利用生物膜的吸附氧化作用將氨氮轉化為硝酸鹽或者亞硝酸鹽達到氨氮去除的目的。然而，這些方法并不能完全消除水中氮的影響。目前對水體硝酸鹽去除方法主要是反硝化作用，即利用反硝化細菌將硝酸鹽或亞硝酸鹽轉化為氮氣，進而徹底去除水中的氮。在這一過程中，有機碳為電子供體并為反硝化細菌提供能量。由于原水C/N比較低，需外加有機碳源以達到除氮的目的，勢必會增加工藝運行成本。自養(yǎng)反硝化技術由于可以利用無機碳合成細胞、利用無 機物作為電子供體完成反硝化過程而備受關注，其中硫/石灰石自養(yǎng)反硝化技術利用硫作為電子供體，解決了低C/N原水除氮需要外加碳源的弊端。然而，在生物處理法過程中，溫度通過影響微生物的活性影響除氮效果，同時，溫度也影響反應系統(tǒng)各物質的傳質和擴散。在冬季和寒冷地區(qū)，低溫條件下原水水體中大量氨氮不能得到較好去除，對城市用水造成威脅。

發(fā)明內容
I.發(fā)明目的本發(fā)明針對常規(guī)處理方法去除原水氨氮不徹底，尤其是低溫條件下處理效果不佳影響城市用水安全的問題，提供一種低溫高氨氮原水的處理方法。2.技術方案本發(fā)明的一種低溫高氨氮原水的處理方法按以下步驟進行高氨氮原水經過生物硝化單元處理，原水中95%以上的氨氮轉化為硝酸鹽氮，有機物被去除；生物硝化單元出水流經生物陶粒-硫-堿濾床進行生物自養(yǎng)反硝化，經過微生物的反硝化作用，硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮轉化為氮氣，從而使水中氨氮得到徹底去除；生物自養(yǎng)反硝化單元的出水經過常規(guī)混凝-沉淀-消毒原水中95%以上的氨氮轉化為硝酸鹽氮，工藝處理，原水得到凈化。所述的生物硝化單元為常規(guī)生物膜曝氣裝置。所述的生物反硝化單元為生物陶粒-硫-堿混合濾床，采用陶粒、硫粒和0&110)3顆粒的混合濾料，生物反硝化過程以硫粒為電子供體進行自養(yǎng)反硝化，陶粒作為填料，CaHCO3顆粒提供無機碳源，并調節(jié)PH值。根據(jù)原水水質按一定比例混合陶粒、硫粒和CaHCO3顆粒。每隔半年補充硫粒作為反硝化細菌的電子供體。3.本發(fā)明的特色本發(fā)明的一種低溫高氨氮原水的處理方法，利用生物硝化單元中硝化菌在有氧條件下將氨氮氧化為硝酸鹽氮或者亞硝酸鹽氮，再利用生物陶粒-硫-堿混合濾床將硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮在反硝化細菌作用下，以顆粒態(tài)硫作為電子供體，由CaHCO3顆粒提供無機碳源，將硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮轉化為無毒無害的氮氣，最終去除98%以上的氮。在生物陶粒-硫-堿混合濾床中，反硝化細菌在厭氧條件將硝酸鹽氮轉化為氮氣的過程中，由于氫離子的釋放致使反應體系PH有所降低，進而影響微生物的活性；采用CaHCO3顆?？梢赃_到調節(jié)pH的目的，除氮效果良好。由于陶粒、顆粒態(tài)硫和CaHCO3顆粒存在一定的級配，物質的傳質速率不受溫度的影響；另一方面，CaHCO3顆粒的溶解度較高，可以直接為自養(yǎng)反硝化單元提供充足的無機碳源和堿度，使自養(yǎng)反硝化細菌能夠在適宜的PH條件下生長；此外，粒徑為2-6_的硫磺顆粒能提供巨大的比表面積，為脫氮硫桿菌的生長提供附著條件，為硫磺表面附著的大量脫氮硫桿菌在低溫條件下去除硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮提供了基礎。因此在低溫條件下，該系統(tǒng)仍能高效運行，高氨氮原水的氮去除率達到95%以上。
具體實施方式

具體實施方式
一本實施方式的一種低溫高氨氮原水的處理方法，是按以下步驟進行的高氨氮原水經過生物硝化單元、原水中95%以上的氨氮轉化為硝酸鹽氮，有機物被去除；生物硝化單元出水流經生物陶粒-硫-堿濾床進行生物自養(yǎng)反硝化，經過微生物的反硝化作用，硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮轉化為氮氣，從而使水中氨氮得到徹底去除；生物自養(yǎng)反硝化單元的出水經過常規(guī)混凝-沉淀-消毒工藝處理，原水得到凈化。本實施方式中的生物硝化單元為常規(guī)生物膜曝氣裝置，生物硝化單元中的硝化菌在有氧條件下將氨氮氧化為硝酸鹽氮或者亞硝酸鹽氮。生物反硝化單元為生物陶粒-硫-堿混合濾床，生物陶粒-硫-堿混合濾床在反硝化細菌的作用下，以顆粒態(tài)硫作為電子供體，由CaHCO3顆粒提供無機碳源，將硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮轉化為無毒無害的氮氣，最終去除水中95%以上的氮。在生物陶粒-硫-堿混合濾床中，厭氧條件下反硝化細菌將硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮轉化為氮氣的過程中，由于氫離子的釋放致使反應體系PH降低，進而影響微生物的活性；采用CaHCO3顆粒可以達到調節(jié)pH的目的，除氮效果良好。由于陶粒、顆粒態(tài)硫和CaHCO3顆粒存在級配,在低溫下不影響物質傳遞；另一方面，CaHCO3顆粒溶解度較高，可以直接為自養(yǎng)反硝化單元提供充足的無機碳源和堿度，使自養(yǎng)反硝化細菌在適宜的PH條件下生長。因此在低溫下也可以達到氨氮的高效去除。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述的生物反硝化單元為生物陶粒-硫-堿濾床,采用陶粒、硫粒和CaHCO3顆粒的混合濾料，其中硫粒作為電子供體進行自養(yǎng)反硝化，陶粒作為填料，CaHCO3顆粒提供無機碳源，同時調節(jié)pH值。陶粒、硫粒和CaHCO3顆粒的混合比例根據(jù)原水水質確定。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一至二不同的是所述的生物反硝化單元為生物陶粒-硫-堿濾床，生物反硝化單元混合濾料按級配混合，其中陶粒粒徑為8-10mm ;硫粒粒徑為2-6mm ;硫粒能提供巨大的比表面積，為脫氮硫桿菌生長提供附著條件，從而硫磺表面附著的大量脫氮硫桿菌為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮低溫條件下的去除提供了前提。其它與具體實施方式
一至二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是所述的生物反硝化單元為生物陶粒-硫-堿濾床，該單元硫顆粒每隔半年補充一次；其它與具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四不同的是所述的低溫高氨氮原水處理系統(tǒng)，原水進水流速為2-5m/h，污染物負荷為0. 2-0. 6kgNH3/ (m3 -d)。其它與具體實施方式
一至四相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是所述的生物反硝化單元為生物陶粒-硫-堿濾床，濾料陶粒、硫粒和CaHCO3顆粒的混合比例為3 : 3 : I。其它與具體實施方式
一至五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六不同的是所述的生物反硝化單元為生物陶粒-硫-堿濾床，該單元濾料按級配混合，其中陶粒粒 徑為6_ ;硫粒粒徑為4_ ;其它與具體實施方式
一至六相同。本實施方式進水為受污染原水，原水進水流速為2. 5m/h,污染物負荷為0. 4kgNH3/(m3 d)。進水化學需氧量(COD)為 40-60mg/L、總氮(TN)為 24_31mg/L、總磷(TP)為4-8mg/L、氨氮(NH3-N)為10_20mg/L，硝酸鹽氮(NO3-N)為8_16mg/L ;經處理后的出水水質穩(wěn)定，其中COD為20-40mg/L、出水TN維持在l_3mg/L，NH3-N去除率能達到95%以上。通過控制溫度，在5-33°C的溫度范圍內，出水TN在溫度為18°C以上的范圍內維持在l-3mg/L,在5-8°C低溫下有所增加，但仍然在5以下；氨氮去除率在控溫范圍內仍能維持90% -95%，出水水質經過沉淀-混凝-過濾消毒工藝后水質能達到飲用水標準。
權利要求
1.ー種低溫高氨氮原水的處理方法，其特征在于低溫下處理高氨氮原水的方法按以下步驟進行原水經生物硝化単元處理，將原水中的氨氮轉化為硝酸鹽氮；出水經過生物陶粒-硫-堿濾床進行生物反硝化處理，將硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮轉化為氮氣；再經過常規(guī)混凝-沉淀-消毒處理單元處理后進入給水管網。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種低溫高氨氮原水的處理方法，其特征在于原水水質為低COD、高氨氮、C/N比低于20 I、進水水溫為5-33で。
3.根據(jù)權利要求I所述的ー種低溫高氨氮原水的處理方法，其特征在于原水進水流速為 2-5m/h，污染物負荷為 O. 2-0. 6kgNHノ (m3 · d)。
4.根據(jù)權利要求I所述的ー種低溫高氨氮原水的處理方法，其特征在于所述的生物陶粒-硫-堿濾床單元，采用陶粒、硫粒和CaHCO3顆粒的混合濾料，以硫粒為電子供體進行自養(yǎng)反硝化，陶粒作為填料，CaHCO3顆粒提供無機碳源。
5.根據(jù)權利要求4所述的生物陶粒-硫-堿濾床単元，其特征在于生物陶粒-硫堿-濾床單元的混合濾料按級配混合，其中陶粒粒徑為8-10mm,硫粒粒徑為2_6mm。
6.根據(jù)權利要求4所述的生物陶粒-硫-堿濾床單元，其特征在于利用生物陶粒-硫-堿濾床單元進行反硝化作用，每隔半年補充一次硫粒為反硝化細菌提供電子供體，將硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮通過微生物作用轉化為氮氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫高氨氮原水處理方法，屬于水處理技術領域。本發(fā)明解決了常規(guī)處理方法在低溫條件下處理氨氮效率低、影響供水安全的問題。高氨氮原水經過生物硝化單元，氨氮轉化為硝酸鹽氮，有機物被去除；然后經過生物陶粒-硫-堿濾床，硝酸鹽氮轉化為氮氣而徹底去除。本發(fā)明的生物陶粒硫堿濾床單元，以陶粒、硫粒、CaHCO3顆粒級配混合，陶粒和硫粒為反硝化菌提供生長環(huán)境，CaHCO3調節(jié)堿度、提供無機碳源。低溫下硝酸鹽氮去除率維持98％，氨氮去除率維持95％；出水中鈣可作為絮凝劑強化SS與總磷的去除，從而進一步提高出水水質。本發(fā)明可在低溫下有效將氨氮轉化為氮氣，特別適用于冬季和寒冷地區(qū)。
文檔編號C02F9/14GK102701522SQ20121016559
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權日2012年5月25日
發(fā)明者萬甜, 張光明, 張盼月 申請人:中國人民大學