CN101045577A - 一种采用活性污泥法去除污水氨氮的方法 - Google Patents

一种采用活性污泥法去除污水氨氮的方法 Download PDF

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Abstract

一种采用活性污泥法去除污水氨氮的方法，包括：1)污水经初步沉淀去除固体杂质后进入曝气池，曝气池内存在驯化的活性污泥，污水中投入硝化菌培养促进剂，其组分包括糖蜜、金属盐和吸附剂，配比：糖蜜：100重量份；金属盐：0.2～2.5重量份；吸附剂：1～8重量份。金属盐包括A和B，其中A为MnSO4或MnCl2，B为MgSO4或CaCl2或两者的混合物，A与B的摩尔比为10∶(0.5～5)，上述吸附剂为沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰中的一种或两种以上混合物；2)污水进入第一沉淀池进行污泥沉降；3)第一沉淀池上清液进入搅拌池，搅拌池内存在驯化的活性污泥；4)污水进入第二沉淀池进行污泥沉降，上清液排放。

Description

一种采用活性污泥法去除污水氨氮的方法
技术领域
本发明涉及活性污泥法通过硝化和反硝化过程去除污水氨氮的方法。
背景技术
氨氮是水体中危害较大的污染因子，它会导致河流、湖泊的富营养化，使水体自净能力减弱。污染水体的氨氮通常指以氨形态存在的氮，相对其它有机类污染物来说被污染水体中氨氮去除的难度要大得多。在现有技术中，被污染水体中氨氮的去除方法主要有物理、化学和生物的方法。物理或化学法包括空气吹脱法、折点氯化法、离子交换吸附法、絮凝沉淀法、电渗析法、催化湿式氧化法、液膜法等。这些方法一般用于高浓度氨氮废水的预处理，且处理成本很高。生物法去除氨氮是通过某些微生物的作用，使被污染水体中的氨氮最终形成氮气逸出水体从而达到净化处理的目的。生物法成本要低得多，其适用面也更广，如渔业养殖水体的氨氮净化处理、生活废水或工业废水中氨氮的去除等。
生物法去除氨氮主要通过硝化作用过程和反硝化作用过程来完成。在硝化作用过程中，于好氧的条件下氨氮在硝化菌的作用下氧化为硝酸盐或亚硝酸盐氮；反硝化作用是指硝酸盐和亚硝酸盐被还原为气态氮的过程。于缺氧条件下，利用有机物作为电子供体，反硝化细菌将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气。在这两个过程中，一般认为硝化作用过程更为重要，它是生物法去除氨氮的关键，其完成的难度也相对较高。因为大多数硝化菌是化能自养型微生物，而与异养型微生物相比，自养微生物繁殖速率慢、生长环境较苛刻，在很多条件下无法与异养型微生物在生长竞争中取得优势。因此，当水体中硝化菌含量较低时，仅调节污水的供氧和PH值等环境仍无法在较短的时间内使硝化菌自然生长繁殖，在工业上通常的做法是直接向污水中投放培养好的高浓度硝化菌种，如投入含有高浓度硝化菌的活性污泥。这些高浓度的硝化菌种是通过专门的工序来培养得到的，如中国专利ZL02156977.0和中国专利申请00808700.8均介绍了用于去除污水中氨氮的高浓度硝化菌种的培养方法。由外界引入硝化菌种确实能保证硝化作用过程在较短的时间内顺利地进行，但运行管理却很不方便，成本也相对较高，而且这种方法的适用性并不宽泛，如对于排放量较大的工业污水处理便不十分适合。
发明内容
本发明提供了一种活性污泥法去除污水氨氮的方法，通过向污水投加一种硝化菌培养促进剂以及配合调节污水的供氧和PH值等手段可在水体中营造适合硝化菌生长繁殖环境，硝化菌可在短时间内生长繁殖，从而能解决生物法去除氨氮中硝化作用过程需要由外界引入硝化菌种这一技术问题。
以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：
一种活性污泥法去除污水氨氮的方法，该方法包括：
1)污水经初步沉淀去除固体杂质后进入曝气池，曝气池内存在驯化的活性污泥，污水中投入硝化菌培养促进剂，该硝化菌培养促进剂为一种组合物，组分包括糖蜜、金属盐和吸附剂，其配比为：
糖蜜：100重量份；
金属盐：0.2～2.5重量份；
吸附剂：1～8重量份，
上述金属盐包括A和B，其中A为MnSO4或MnCl2，B为MgSO4或CaCl2或两者的混合物，A与B的摩尔比为10∶(0.5～5)，上述吸附剂为沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰中的一种或两种以上的混合物，
硝化菌培养促进剂投加量为5～20mg/l，污泥负荷控制为0.1～0.5kgBOD5/kg·MLVSS，泥龄为5～15d，维持溶解氧浓度2～8mg/l，PH值6～9，污水在曝气池停留时间为8～12小时；
2)污水进入第一沉淀池进行污泥沉降，沉降污泥部分返回曝气池，污泥回流比为0.2～1.0；
3)第一沉淀池上清液进入搅拌池，搅拌池内存在驯化的活性污泥，污泥负荷控制为0.1～0.3kgBOD5/kg·MLVSS，泥龄为5～15d，PH值6～9，污水在搅拌池停留时间为2～4小时；
4)污水进入第二沉淀池进行污泥沉降，上清液排放。
上述硝化菌培养促进剂配比中金属盐最好为0.5～1.5重量份；金属盐A与B的摩尔比最好为10∶(1.5～3)；吸附剂最好为2～6重量份。
硝化菌培养促进剂最好先用水配制成稀释液后再投入污水中，稀释液中硝化菌培养促进剂与水的重量比为1∶(10～100)。这样可使得促进剂与污水的混合更加均匀。
在上述技术方案中，污水首先进行初步的沉淀处理，以去除体积较大的固体杂质。然后进入曝气池中，于好氧的条件下进行硝化反应，硝化菌培养促进剂的投放点一般位于污水的进水处。硝化处理后的污水先经污泥沉降，沉降污泥部分回流至曝气池。沉降后的上清液进入搅拌池，于厌氧的条件下进行反硝化反应，由于反硝化过程需要一定数量的碳源，因此必须将污水的CODCr控制为100～300mg/l，一般可以通过掺入生活污水来实现对COD的调节。如最终排放的污水COD未达标时，可在搅拌池的近出水位置设置一曝气装置，污水在出水之前再进行一次曝气处理。经反硝化处理后的污水再经一次污泥沉降后，上清液可直接排放。
众所周知，硝化菌对外部环境比较敏感，生长繁殖对环境的要求很高，除需要好氧和合适的酸碱度以及温度外还需要有合适的硝化菌培养促进物质存在。现有的研究结果表明可溶性有机碳(DOC)、分子态有机物(POM)、各类维生素这三类物质在低浓度条件下对硝化菌的培养有明显的促进作用。本发明中使用的硝化菌培养促进剂主要含有三种组分，其中的糖蜜为主要成分，它富含可溶性有机物(DOC)、大分子物质(POM)、维生素。其二为金属盐，它的作用是补充硝化菌生长必须的矿物质，并作为酶的组分参与硝化反应。第三种成分为吸附剂，它在硝化反应***中起吸附、沉淀氨氮、提供硝化细菌生长载体的作用。
与现有技术相比，本发明的优点主要包括两个方面。一是通过直接向污水投加一种硝化菌培养促进剂，使得污水本身产生适合硝化菌生长繁殖的环境，硝化菌在短时间内能快速繁殖生长，不必再由外界引入硝化菌种，操作过程更为简单。配合调节污水的温度、溶解氧和PH值等环境，硝化作用过程能在短时间内顺利进行，在其它条件相同的情况下，使用了该促进剂后氨氮的去除率可以提高15～20％，很好地满足了工业化生物法去除氨氮的工艺要求；二是由于采用的促进剂的最主要成分糖蜜是制糖工业产生的废料，其价格非常低廉，因此该促进剂的整体成本很低。从另一角度来讲，本发明还为制糖工业产生的废物的综合利用提供了一个新的途径。
下面将通过具体的实施方案对本发明作进一步的描述，相对于现有技术来说，本发明的关键是在硝化过程中向污水投加了一种硝化菌培养促进剂，而其它方面如工艺过程、工艺条件则与现有的活性污泥法去除污水氨氮方法基本相同，所有这些也为本领域的普通技术人员所熟知。故在实施例中将注重对硝化菌培养促进剂配比、投加量等内容的列举。
具体实施方式
各实施例试验的污水为石油化工综合污水，并经初沉淀处理，进水水质为：
CODCr               489mg/l
NH3-N               31mg/l
PH值                 8.0
【实施例1～10】
上述经初沉淀处理的污水进入一个容积为1120m3曝气池，曝气池内存在驯化的活性污泥。进水流量控制为100m3/hr，连续地向进水污水中投入硝化菌培养促进剂。硝化菌培养促进剂先用工业水配制成稀释液，稀释液中硝化菌培养促进剂与水的重量比为1∶(10～100)。各实施例使用的硝化菌培养促进剂按所需的比例进行配制，其中糖蜜均为100重量份，其它组分的配比见表1，促进剂投加量见表2。污水在曝气池中于好氧的条件下进行硝化反应，工艺条件控制为：
污泥负荷0.1～0.5kgBOD5/kg·MLVSS，泥龄5～15d，维持溶解氧浓度2～8mg/l；PH值6～9，污水停留时间8～12小时；
出自曝气池的污水进入第一沉淀池进行污泥沉降，沉降污泥部分返回曝气池，污泥回流比为0.5。剩余污泥定期排放；
出自第一沉淀池的污水进入一个容积为350m3搅拌池，于厌氧的条件下进行反硝化反应，工艺条件控制为：
污泥负荷0.1～0.3kgBOD5/kg·MLVSS，泥龄5～15d，污水的CODCr 100～300mg/l(通过向污水中掺加生活污水来调节)，PH值6～9，污水停留时间2～4小时，污水出水前再进行一次曝气处理；
出自搅拌池的污水进入第二沉淀池进行污泥沉降，上清液排放，沉淀池污泥定期排放。
测试出水的水质。测试结果见表2，其中比较例为曝气池进水不投加促进剂，其余试验条件同实施例。
表1.                                                            单位：重量份
  金属盐   吸附剂
A B   A∶B(摩尔比) 含量 名称 含量
  实施例1   MnSO4   CaCl2   10∶0.5   0.2   粉末活性炭   1
  实施例2   MnSO4   MgSO4   10∶1.5   0.5   硅藻土   2
实施例3 MnSO4 MgSO4 10∶2 1.0   硅藻土/粉末活性炭 4
  实施例4   MnSO4   MgSO4/CaCl2   10∶3   1.5   沸石粉/粉煤灰   6
  实施例5   MnSO4   CaCl2   10∶4   2.0   沸石粉/硅藻土   8
  实施例6   MnSO4   MgSO4/CaCl2   10∶5   2.5   沸石粉   8
  实施例7   MnCl2   CaCl2   10∶0.5   0.2   粉煤灰   1
  实施例8   MnCl2   MgSO4   10∶1.5   0.5   粉煤灰/沸石粉   2
  实施例9   MnCl2   MgSO4/CaCl2   10∶3   1.5   粉末活性炭   6
  实施例10   MnCl2   MgSO4/CaCl2   10∶5   2.5   沸石粉/硅藻土   8
表2.
  促进剂投加量(mg/l)   出水CODCr(mg/l)   CODCr去除率(％) 出水NH3-N(mg/l) NH3-N去除率(％)
  实施例1   6   54.8   88.8   4.3   86.1
  实施例2   11   62.5   87.2   3.2   89.7
  实施例3   10   59.3   87.9   3   90.3
  实施例4   15   53.1   89.1   2.8   91.0
  实施例5   5   67.5   86.2   4.9   84.2
  实施例6   20   64.2   86.9   5.5   82.3
  实施例7   7   68.6   86.0   4.6   85.2
  实施例8   10   56.4   88.5   3.5   88.7
  实施例9   15   58.5   88.0   2.9   90.6
  实施例10   20   62.9   87.1   4.7   84.8
  比较例   -   79.8   83.7   9.8   68.4

Claims (5)

1、一种采用活性污泥法去除污水氨氮的方法，该方法包括：
1)污水经初步沉淀去除固体杂质后进入曝气池，曝气池内存在驯化的活性污泥，污水中投入硝化菌培养促进剂，该硝化菌培养促进剂为一种组合物，组分包括糖蜜、金属盐和吸附剂，其配比为：
糖蜜：100重量份；
金属盐：0.2～2.5重量份；
吸附剂：1～8重量份，
上述金属盐包括A和B，其中A为MnSO4或MnCl2，B为MgSO4或CaCl2或两者的混合物，A与B的摩尔比为10∶(0.5～5)，上述吸附剂为沸石粉、硅藻土、粉末活性炭或粉煤灰中的一种或两种以上的混合物，
硝化菌培养促进剂投加量为5～20mg/l，污泥负荷控制为0.1～0.5kgBOD5/kg·MLVSS，泥龄为5～15d，维持溶解氧浓度2～8mg/l，PH值6～9，污水在曝气池停留时间为8～12小时；
2)污水进入第一沉淀池进行污泥沉降，沉降污泥部分返回曝气池，污泥回流比为0.2～1.0；
3)第一沉淀池上清液进入搅拌池，搅拌池内存在驯化的活性污泥，污泥负荷控制为0.1～0.3kgBOD5/kg·MLVSS，泥龄为5～15d，PH值6～9，污水在搅拌池停留时间为2～4小时；
4)污水进入第二沉淀池进行污泥沉降，上清液排放。
2、根据权利要求1所述的去除污水氨氮的方法，其特征在于所述的硝化菌培养促进剂配比中金属盐为0.5～1.5重量份。
3、根据权利要求1所述的去除污水氨氮的方法，其特征在于所述的硝化菌培养促进剂配比中金属盐A与B的摩尔比为10∶(1.5～3)。
4、根据权利要求1所述的去除污水氨氮的方法，其特征在于所述的硝化菌培养促进剂配比中吸附剂为2～6重量份。
5、根据权利要求1所述的去除污水氨氮的方法，其特征在于所述的硝化菌培养促进剂先用水配制成稀释液后再投入反应池，稀释液中硝化菌培养促进剂与水的重量比为1∶(10～100)。
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