廢水同步脫氮和重金屬回收工藝方法及其專用系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】廢水同步脫氮和重金屬回收工藝方法及其專用系統(tǒng) (-)技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種廢水的處理工藝方法及其專用系統(tǒng)，具體設(shè)及一種低碳氮比含重 金屬高氨氮廢水的同步脫氮和重金屬回收工藝方法及其專用系統(tǒng)。 (二）【背景技術(shù)】
[0002] 過量的重金屬對廢水生物處理系統(tǒng)中的微生物會產(chǎn)生急性毒害，當長期處理高負 荷含重金屬的廢水時，重金屬會因為吸附、沉淀等物化作用蓄積于污泥中，影響反應(yīng)器的運 行性能甚至造成反應(yīng)器的崩潰。而且傳統(tǒng)的生物脫氮技術(shù)硝化一反硝化技術(shù)需要消耗有機 碳源，能效低。因此一些低碳氮比含重金屬高氨氮廢水，例如制革廢水、金屬蝕刻加工廢水 W及禽畜養(yǎng)殖廢水、垃圾滲濾液的厭氧消化出水等，一直是廢水處理領(lǐng)域的難題。
[0003] 厭氧氨氧化工藝因其無需外加有機碳源、脫氮負荷高、運行費用低、占地空間小等 優(yōu)點，已被公認為是目前最經(jīng)濟的生物脫氮工藝之一，也有望在低碳氮比含重金屬高氨氮 廢水的脫氮處理中大顯身手。但在實際運行過程中難免會面臨一些問題，如廢水中高濃度 重金屬的蓄積會長期影響體系的脫氮性能等，亟需開發(fā)一種既能高效脫氮又能有效去除并 回收重金屬的技術(shù)。
[0004] 目前，對于廢水中的金屬去除和回收，生物吸附是一種極具前景的技術(shù)。厭氧氨氧 化顆粒污泥表面被胞外聚合物覆蓋，而胞外聚合物含有豐富的有機官能團，如駿基、幾基、 胺基。該些官能團在中性條件下能和多價金屬形成有機金屬配合物，持留廢水中大量金屬 離子。
[0005] 針對該些問題，本發(fā)明提供了一種低碳氮比含重金屬高氨氮廢水的同步脫氮和重 金屬回收工藝方法。該工藝方法能高效回收反應(yīng)器中污泥持留的重金屬，快速恢復(fù)反應(yīng)器 的脫氮性能，實現(xiàn)厭氧氨氧化污泥的無害化循環(huán)再生，可長期用于低碳氮比含重金屬高氨 氮廢水的高效低耗脫氮。同時，本發(fā)明還提供了一種用于該工藝方法的專用系統(tǒng)。 (H)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低碳氮比含重金屬高氨氮廢水的 同步脫氮和重金屬回收工藝方法及其專用系統(tǒng)。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[000引一種低碳氮比含重金屬高氨氮廢水的同步脫氮和重金屬回收工藝方法，所述工藝 方法包括=個單元操作，分別是重金屬回收單元、自養(yǎng)脫氮單元、污泥再生單元；
[0009] 所述含重金屬高氨氮廢水首先進入重金屬回收單元進行重金屬回收，所述重金屬 回收單元的操作方法包括：
[0010] (a)厭氧生物吸附：低碳氮比含重金屬高氨氮廢水中的重金屬經(jīng)污泥吸附，得到 吸附了重金屬的污泥和含氨氮上清液；
[0011] 化）化學(xué)脫附：將（a)中得到的吸附了重金屬的污泥進行化學(xué)脫附，所述化學(xué)脫附 的方法為；在所述吸附了重金屬的污泥中加入馨合清洗液，調(diào)節(jié)抑至7. 4~7. 6,密閉，在 30~35°C下振蕩清洗，靜置分層，得到重金屬洗脫液和清洗后的污泥，所得重金屬洗脫液 用于回收重金屬；
[0012] 脫除了重金屬的廢水，即重金屬回收單元（a)中得到的含氨氮上清液進入自養(yǎng)脫 氮單元將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣，實現(xiàn)自養(yǎng)脫氮，得到合格的可排放出水，所述自養(yǎng)脫氮 單元的操作方法包括：
[0013] (C)短程硝化：重金屬回收單元（a)中得到的含氨氮上清液經(jīng)短程硝化通過低溶 解氧和高氨氮負荷調(diào)控將其中所含氨氮的一半轉(zhuǎn)化為亞硝氮，得到短程硝化出水，并產(chǎn)生 剩余污泥I，將剩余污泥I補充到重金屬回收單元（a)中用于重金屬吸附，所得短程硝化出 水中，含有等摩爾比的氨氮和亞硝氮；
[0014] (d)厭氧氨氧化脫氮；（C)中得到的短程硝化出水經(jīng)厭氧氨氧化污泥進行脫氮，其 中所含等摩爾比的氨氮和亞硝氮轉(zhuǎn)化為氮氣，實現(xiàn)自養(yǎng)脫氮，得到厭氧氨氧化出水，即合格 的可排放出水，并產(chǎn)生剩余污泥II，將剩余污泥II補充到重金屬回收單元（a)中用于重金 屬吸附，在所得厭氧氨氧化出水中加入馨合劑即作為重金屬回收單元化）中所述的馨合清 洗液用于污泥中重金屬的脫附；
[0015] 重金屬回收單元化）中，吸附了重金屬的污泥經(jīng)化學(xué)脫附后，進入污泥再生單元 進行污泥再生，再生得到的厭氧氨氧化污泥不斷補充到自養(yǎng)脫氮單元（d)中用于廢水脫 氮，所述污泥再生單元的操作方法包括：
[0016] (e)厭氧氨氧化污泥再生；將重金屬回收單元化）中得到的清洗后的污泥進行厭 氧氨氧化污泥再生，所述再生的方法為；將所述清洗后的污泥接種到高負荷厭氧氨氧化污 泥再生罐中，于30~40°C的避光恒溫條件下，將自養(yǎng)脫氮單元（C)中得到的短程硝化出水 稀釋至基質(zhì)氨氮和亞硝氮的初始濃度各自為50~70mg[1，再作為進水累入高負荷厭氧氨 氧化污泥再生罐中，運行至出水亞硝氮濃度低于lOmg[1時，外加物理場強化污泥活性，并 逐步提高進水中基質(zhì)氨氮和亞硝氮的濃度，當總氮去除率穩(wěn)定在85%W上，且基質(zhì)摩爾反 應(yīng)計量比穩(wěn)定時，再生成功，得到厭氧氨氧化污泥W及污泥再生出水，再生所得厭氧氨氧化 污泥補充到自養(yǎng)脫氮單元（d)中用于脫氮；所述外加物理場，是超聲場、磁場、電場的一種 或任意兩種W上。
[0017] 需要說明的是：所述自養(yǎng)脫氮單元（C)中，所得的短程硝化出水的一部分經(jīng)稀釋 用于污泥再生單元（e)中厭氧氨氧化污泥的再生過程，大部分的短程硝化出水經(jīng)自養(yǎng)脫氮 單元（d)實現(xiàn)脫氮；所述自養(yǎng)脫氮單元（d)中，得到的厭氧氨氧化出水即為實現(xiàn)了重金屬回 收和脫氮的合格的可排放出水，并且在該厭氧氨氧化出水中加入馨合劑即可作為重金屬回 收單元化）中所述的馨合清洗液。
[001引本發(fā)明所述的工藝方法，所述的低碳氮比含重金屬高氨氮廢水通常來自制革廢 水、金屬蝕刻加工廢水、禽畜養(yǎng)殖廢水W及垃圾滲濾液的厭氧消化出水等。所述的重金屬為 Ni、化、(M、化、Zn中的一種或任意兩種W上。
[0019] 重金屬回收單元（a)中，所述廢水中的重金屬經(jīng)污泥吸附時，優(yōu)選泥水體積比為 1 ;2~5,水力停留時間為2~lOh;并且，推薦采用攬拌的方式，攬拌速度為100~2(K)巧m， 攬拌時間為12~2化。
[0020] 重金屬回收單元化）中，優(yōu)選所述吸附了重金屬的污泥與馨合清洗液的體積比為 1 ;8~12,且所述污泥濃度為2. 0~3.Og?VSS?L-i;pH的調(diào)節(jié)優(yōu)選使用Imol?L-1鹽酸和 Imol?L-1化OH溶液；所述在30~35°C下振蕩清洗，優(yōu)選清洗時間為12~4她。
[0021] 自養(yǎng)脫氮單元（d)中，所述在厭氧氨氧化出水中加入馨合劑即作為重金屬回收單 元化）中所述的馨合清洗液，優(yōu)選所述的馨合劑為邸TA二鋼，且所述馨合劑在馨合清洗液 中的濃度為0. 5~Immol?L-1。
[0022] 污泥再生單元（e)中，所述高負荷厭氧氨氧化污泥再生罐中累入進水后，優(yōu)選水 力停留時間為0. 8~1. 5h;所述逐步提高進水中基質(zhì)氨氮和亞硝氮的濃度，是通過降低短 程硝化出水的稀釋比實現(xiàn)的，進水中基質(zhì)濃度的提高布幅優(yōu)選為14~28mg所述基質(zhì) 摩爾反應(yīng)計量比穩(wěn)定，優(yōu)選的情況是；亞硝氮/氨氮與理論值1. 32,硝氮/氨氮與理論值 0. 26的T-test檢驗均滿足P<0. 05;所述污泥再生出水可W經(jīng)自養(yǎng)脫氮單元（d)實現(xiàn)脫氮。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種用于所述的低碳氮比含重金屬高氨氮廢水的同步脫氮和重 金屬回收工藝方法的專用系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括；生物吸附池、化學(xué)脫附池、短程硝化池、主線 厭氧氨氧化池、高負荷厭氧氨氧化污泥再生罐；
[0024] 所述生物吸附池設(shè)有廢水進水口，所述生物吸附池還設(shè)有出水口A連接管道通入 短程硝化池；所述短程硝化池設(shè)有出水口B連接設(shè)有兩條支路的管道，一條支路通入主線 厭氧氨氧化池，另一條支路通入高負荷厭氧氨氧化污泥再生罐；所述主線厭氧氨氧化池設(shè) 有出水口C連接設(shè)有兩條支路的管道，一條支路排水，另一條支路通入化學(xué)脫附池；所述高 負荷厭氧氨氧化污泥再生罐設(shè)有出水口D連接設(shè)有兩條支路的管道，一條支路排水，另一 條支路通入主線厭氧氨氧化池；所述化學(xué)脫附池設(shè)有出水口E用于排放重金屬洗脫液；
[0025] 所述生物吸附池設(shè)有污泥輸出口A連接設(shè)有污泥輸送累A的管道通入化學(xué)脫附 池，所述短程硝化池設(shè)有污泥輸出口B連接設(shè)有污泥輸送累B的管道通入生物吸附池，所述 主線厭氧氨氧化池設(shè)有污泥輸出口C連接設(shè)有污泥輸送累C的管道通入生物吸附池，所述 高負荷厭氧氨氧化污泥再生罐設(shè)有污泥輸出口D連接設(shè)有污泥輸送累D的管道通入主線厭 氧氨氧化池，所述化學(xué)脫附池設(shè)有污泥輸出口E連接設(shè)有污泥輸送累E的管道通入高負荷 厭氧氨氧化污泥再生罐。
[0026] 進一步，本發(fā)明所述的專用系統(tǒng)中，所述的化學(xué)脫附池內(nèi)設(shè)置攬拌器。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)點主要體現(xiàn)在；所述工藝方法及其專用系統(tǒng)能高效回收反應(yīng)器中污泥 持留的重金屬，快速恢復(fù)反應(yīng)器的脫氮性能，實現(xiàn)厭氧氨氧化污泥的無害化循環(huán)再生，可長 期用于低碳氮比含重金屬高氨氮廢水的高效低耗脫氮及重金屬回收。 (四）
【附圖說明】
[002引圖1是本發(fā)明工藝方法專用系統(tǒng)的示意圖；
[0029] 圖1中；1一生物吸附池、2-短程硝化池、3-主線厭氧氨氧化池、4-高負荷厭氧 氨氧化污泥再生罐、5-化學(xué)脫附池、6-污泥輸送累A、7-污泥輸送累B、8-污泥輸送累C、 9-污泥輸送累D、10-污泥輸送累E、11-污泥輸出口A、12-污泥輸出口B、13-污泥輸出 口C、14-污泥輸出口D、15-污泥輸出口E、16-廢水進水口、17-出水口A、18-出水口B、 19一出水口C、20-出水口D、21-出水口E、22-攬拌器；
[0030] 圖2是高負荷厭氧氨氧化再生罐的運行性能圖。 (五）
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于 此：
[0032] 實施例1
[0033] 本發(fā)明所述的低碳氮比含重金屬高氨氮廢水的同步脫氮和重金屬回收工藝方法 的專用系統(tǒng)，如圖1所示：
[0034] 所述系統(tǒng)包括：生物吸附池1、化學(xué)脫附池5、短程硝化池2、主線厭氧氨氧化池3、 高負荷厭氧氨氧化污泥再生罐4 ;
[0035] 所述生物吸附池1設(shè)有廢水進水口 16,所述生物吸附池1還設(shè)有出水口A17連接 管道通入短程硝化池2;所述短程硝化池2設(shè)有出水口B18連接設(shè)有兩條支路的管道，一條 支路通入主線厭氧氨氧化池3,另一條支路通入高負荷厭氧氨氧化污泥再生罐4;所述主線 厭氧氨氧化池3設(shè)有出水口C19連接設(shè)有兩條支路的管道，一條支路排水，另一條支路通入 化學(xué)脫附池5 ;所述高負荷厭氧氨氧化