CN101580298A - 污水脱氮反硝化处理方法及*** - Google Patents

污水脱氮反硝化处理方法及*** Download PDF

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董文艺
王宏杰
刘军
甘光华
赵志军
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Abstract

本发明涉及一种污水脱氮反硝化处理方法及***。所述污水脱氮反硝化处理方法为在待处理的水中添加甲烷。所述污水脱氮反硝化处理***包括入水部、出水部、污水脱氮反硝化处理部和添加甲烷工作部，其中所述入水部与所述污水脱氮反硝化处理部连接，所述污水脱氮反硝化处理部与所述出水部连接，所述污水脱氮反硝化处理部与所述添加甲烷工作部连接。本发明技术方案的有益效果在于：由于甲烷气体在水中的溶解度很小，不易造成出水中生化需氧量的较大波动，而且甲烷价格相对低廉，便于运输，具有很高的工程应用价值。

Description

污水脱氮反硝化处理方法及***
【技术领域】
本发明技术方案属于生活污水和工业废水处理领域，具体涉及一种污水脱氮反硝化处理方法及***。
【背景技术】
废水中的氮磷营养盐排入水体会导致水体的富营养化，恶化水质，而且，国家对氮磷的排放标准越来越严格。为了达标排放，许多污水处理厂都采取了生物脱氮工艺，而在处理低碳氮比污水或者采取后置反硝化污水厂中，在反硝化过程中普遍需要投加外加碳源。
目前的污水厂外加碳源采用的是甲醇、乙酸、糖类等液体碳源，这会导致脱氮成本高、不便运输、反硝化池出水中生物化学需氧量偏高等风险，投加纤维素类固体碳源虽然价格低廉、运输方便、反应条件温和，但微生物与载体的结合力相对较弱，且稳定性较差，处理效果容易受温度等外界条件影响。
【发明内容】
为了解决现有污水处理厂采用外加碳源进行强化脱氮过程中存在的如下问题：投加甲醇、乙酸、糖类等液体碳源时，会导致脱氮成本高、不便运输、反硝化池出水中生物化学需氧量偏高等风险；投加纤维素类固体碳源时，虽然价格低廉、运输方便、反应条件温和，但微生物与载体的结合力相对较弱，且稳定性较差，处理效果容易受温度等外界条件影响。本发明针对上述问题，提供了一种污水脱氮反硝化处理方法。
本发明还提供了一种污水脱氮反硝化处理***。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：提供了一种污水脱氮反硝化处理方法，所述污水脱氮反硝化处理方法为在待处理的水中添加甲烷。
根据本发明的一优选技术方案：所述甲烷为气态。
根据本发明的一优选技术方案：所述甲烷为甲烷气体或甲烷含量较高的混合气体。
根据本发明的一优选技术方案：所述甲烷含量较高的混合气体为天然气。
根据本发明的一优选技术方案：所述甲烷含量较高的混合气体为甲烷和氧气或甲烷和空气的混合气体。
根据本发明的一优选技术方案：所述污水脱氮反硝化处理方法包括好氧反硝化方式和缺氧反硝化方式。
本发明还提供了一种污水脱氮反硝化处理***，所述污水脱氮反硝化处理***包括入水部、出水部、污水脱氮反硝化处理部和添加甲烷工作部，其中所述入水部与所述污水脱氮反硝化处理部连接，所述污水脱氮反硝化处理部与所述出水部连接，所述污水脱氮反硝化处理部与所述添加甲烷工作部连接。
根据本发明的一优选技术方案：所述入水部包括：进水泵、液体流量计和液位计，其中，所述进水泵分别与所述液体流量计和所述液位计连接；所述出水部包括：负压表、液体流量计和抽吸泵，其中，所述负压表与所述液体流量计和所述抽吸泵依次连接；所述添加甲烷工作部包括：进气口、气体流量计和气体压力表，其中，所述进气口与所述气体流量计和所述气体压力表依次连接；
所述污水脱氮反硝化处理部为反应池，所述反应池内安装有第一膜组件、第二膜组件和循环泵；其中，所述第一膜组件与所述添加甲烷工作部连通，所述第二膜组件与所述出水部连通。
本发明技术方案的有益效果在于：由于大部分甲烷气体在水中的溶解度很小，不易造成出水中生物化学需氧量的较大波动，而且甲烷价格相对低廉，便于运输，具有很高的工程应用价值。
【附图说明】
图1.本发明污水脱氮反硝化处理方法及***中在好氧反硝化处理过程中污水脱氮反硝化处理***结构示意图；
图2.本发明污水脱氮反硝化处理方法及***中在缺氧反硝化处理过程中污水脱氮反硝化处理***结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明：
本发明污水脱氮反硝化处理方法及***中污水脱氮反硝化处理***包括入水部、出水部、污水脱氮反硝化处理部和添加甲烷工作部，其中所述入水部与所述污水脱氮反硝化处理部连接，所述污水脱氮反硝化处理部连接，所述污水脱氮反硝化处理部与所述添加甲烷工作部连接。
在本发明的优选技术方案中，所述入水部包括：进水泵、液体流量计和液位计，其中，所述进水泵分别与所述液体流量计和所述液位计连接；所述出水部包括：负压表、液体流量计和抽吸泵，其中，所述负压表与所述液体流量计和所述抽吸泵依次连接；所述添加甲烷工作部包括：进气口、气体流量计和气体压力表，其中，所述进气口与所述气体流量计和所述气体压力表依次连接；
所述污水脱氮反硝化处理部为反应池，所述反应池内安装有第一膜组件、第二膜组件和循环泵；其中，所述第一膜组件与所述添加甲烷工作部连通，所述第二膜组件与所述出水部连通。
本发明所述污水脱氮反硝化处理方法为在待处理的水中添加甲烷。
在本发明的优选技术方案中，所述甲烷呈气态，为甲烷气体或甲烷含量较高的混合气体如天然气。所述污水脱氮反硝化处理方法包括好氧反硝化方式和缺氧反硝化方式，其中好氧反硝化方式下的反应方程式为：CH4+O2+4/5NO3 -+4/5H+＝2/5N2+12/5H2O+CO2；缺氧反硝化方式下的反应方程式为：5CH4+8NO3 -＝4N2+8OH-+6H2O+5CO2。
在本发明技术方案中，甲烷等有机气体能被反硝化细菌利用，作为反硝化碳源实现脱氮。在好氧条件下反硝化细菌与部分微生物进行协同作用，部分微生物利用氧将甲烷氧化为甲醇，反硝化细菌再利用甲醇进行反硝化实现脱氮，在缺氧情况下某些反硝化菌能利用甲烷作反硝化碳源进行反硝化。
请参阅图1本发明污水脱氮反硝化处理方法及***中在好氧反硝化处理过程中污水脱氮反硝化处理***结构示意图。如图1所示，经好氧硝化处理的污水在进水泵1的作用下进入所述甲烷为反硝化碳源的膜生物反应池15中，液体流量计2用于计量和对进水量进行微调，液位计3用于控制反应池15中的液位，若所述反应池15中液位超过预定值，将关闭所述进水泵1，当液位低于预定值，则开启所述进水泵1。其中，第一膜组件4用于向反应池15中导入甲烷气体或甲烷含量较高的混合气体(如甲烷和氧气的混合气体或天然气和氧气或空气的混合气体，以下说明以甲烷和氧气的混合气体为例)，第二膜组件用于出水；由于所述膜生物反应池15内进行无泡曝气，水体的循环效果较差，因此在所述膜生物反应池15配套设置有循环泵6，所述循环泵6的设置不仅有利于进水的均匀分布，同时有利于提高膜曝气的传质效果。甲烷和氧气的混合气体由第一膜组件4进入，其中，氧气由第一进气口11进入，甲烷气体由第二进气口12进入，气量通过所述气体流量计13调节，所述第一气压表14用于测定气压。所述第二气压表7用于测定甲烷气和氧气混合后的气压，出水部通过抽吸泵10的抽吸作用进行，出水量通过液体流量计9调节，负压表8用于测定膜组件出水过程中的抽吸负压。
请参阅图2本发明污水脱氮反硝化处理方法及***中在缺氧反硝化处理过程中污水脱氮反硝化处理***结构示意图。如图2所示，在缺氧反硝化处理过程中，所述反应池15为密闭容器，减少好氧硝化处理过程中向膜组件中通入氧气这一过程，所述污水脱氮反硝化处理***中相应的去除掉供给氧气的第一进气口11和与所述第一进气口11相连的所述气体流量计13和所述第一气压表14，其它构件和好氧模式下的一样。
以下对在缺氧条件下反硝化的处理过程进行详细说明：在进水泵1的作用下进入所述甲烷为反硝化碳源的膜生物反应池15中，液体流量计2用于计量和对进水量进行微调，液位计3用于控制反应池15中的液位，若所述反应池15中液位超过预定值，将关闭所述进水泵1，当液位低于预定值，则开启所述进水泵1。其中，第一膜组件4用于向反应池15中导入甲烷气体，第二膜组件用于出水；由于所述膜生物反应池15内进行无泡曝气，水体的循环效果较差，因此在所述膜生物反应池15配套设置有循环泵6，所述循环泵6的设置不仅有利于进水的均匀分布，同时有利于提高膜曝气的传质效果。甲烷气体由第一膜组件4进入，具体为，甲烷气体由第二进气口12进入，气量通过所述气体流量计13调节，所述第一气压表14用于测定气压。所述第二气压表7用于测定甲烷气体的气压，出水部通过抽吸泵10的抽吸作用进行，出水量通过液体流量计9调节，负压表8用于测定膜组件出水过程中的抽吸负压。
本发明技术方案的有益效果在于：由于大部分甲烷气体在水中的溶解度很小，不易造成出水中生物化学需氧量的较大波动，而且甲烷价格相对低廉，便于运输，具有很高的工程应用价值，经过试验表明：在好氧状态下去除1mol硝态氮需要消耗2.2mol甲烷气和氧气，在缺氧状态下每去除1mol硝态氮需要消耗1.5mol甲烷气。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种污水脱氮反硝化处理方法，其特征在于：所述污水脱氮反硝化处理方法为在待处理的水中添加甲烷。
2.根据权利要求1所述污水脱氮反硝化处理方法，其特征在于：所述甲烷为气态。
3.根据权利要求2所述污水脱氮反硝化处理方法，其特征在于：所述甲烷为甲烷气体或甲烷含量较高的混合气体。
4.根据权利要求3所述污水脱氮反硝化处理方法，其特征在于：所述甲烷含量较高的混合气体为天然气。
5.根据权利要求3所述污水脱氮反硝化处理方法，其特征在于：所述甲烷含量较高的混合气体为甲烷和氧气或者甲烷和空气的混合气体。
6.根据权利要求1所述污水脱氮反硝化处理方法，其特征在于：所述污水脱氮反硝化处理方法包括好氧反硝化方式和缺氧反硝化方式。
7.一种污水脱氮反硝化处理***，其特征在于：所述污水脱氮反硝化处理***包括入水部、出水部、污水脱氮反硝化处理部和添加甲烷工作部，其中所述入水部与所述污水脱氮反硝化处理部连接，所述污水脱氮反硝化处理部与所述出水部连接，所述污水脱氮反硝化处理部与所述添加甲烷工作部连接。
8.根据权利要求7所述污水脱氮反硝化处理***，其特征在于：
所述入水部包括：进水泵、液体流量计和液位计，其中，所述进水泵分别与所述液体流量计和所述液位计连接；
所述出水部包括：负压表、液体流量计和抽吸泵，其中，所述负压表与所述液体流量计和所述抽吸泵依次连接；
所述添加甲烷工作部包括：进气口、气体流量计和气体压力表，其中，所述进气口与所述气体流量计和所述气体压力表依次连接；
所述污水脱氮反硝化处理部为反应池，所述反应池内安装有第一膜组件、第二膜组件和循环泵；其中，所述第一膜组件与所述添加甲烷工作部连通，所述第二膜组件与所述出水部连通。
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