CN106745697A - 一种控制污水生化处理过程硝化反应进程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制污水生化处理过程硝化反应进程的方法，含氨污水采用生化法进行脱氮处理，在生化处理的好氧硝化过程中投加亚硝酸菌生长促进剂，所述生长促进剂包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和Na2SO3，其中金属盐为40-100重量份，多胺类物质为5-30重量份，有机酸羟胺为0.05-1.5重量份，Na2SO3为10-40重量份；所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。本发明通过向污水好氧硝化过程中投加特定组成和配比的亚硝酸菌生长促进剂，从而可以稳定控制硝化反应进程，真正实现短程硝化反硝化脱氮。

Description

一种控制污水生化处理过程硝化反应进程的方法
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种有效控制含氨污水生化处理过程硝化反应进程的方法。
背景技术
短程硝化-反硝化又称亚硝酸型生物脱氮技术，就是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段而终止，随后进行亚硝酸盐反硝化脱氮，与传统生物脱氮技术相比，短程硝化-反硝化生物脱氮技术能缩短水力停留时间，可节省25%的能耗和40%的碳源，同时可以减少剩余污泥处理量。作为一种新型的生物脱氮技术成为污水处理领域的研究热点之一。
目前，短程硝化反硝化主要采用悬浮活性污泥法，由于***内污泥浓度低，存在反应器效率低、运行条件较苛刻等问题，出现亚硝酸盐积累后如何维持其长期稳定存在是短程生物脱氮技术的关键。通常情况下氨氧化过程形成的亚硝酸盐可以完全被氧化成硝酸盐。虽然通过控制温度、溶解氧、pH和污泥龄等外界条件能够导致硝化过程中HNO2积累，但大多数都处在实验室研究阶段，目前的研究结果表明，只有高温的控制手段可以达到较好的稳定性。有些条件如高温等在实际工程中也难以实现，所以到目前为止，经亚硝酸盐途径在实际工程中实现生物脱氮的成功应用并不多见。
CN1837091A公开了一种A/O工艺短程硝化反硝化污水处理控制***及其在线控制方法。该工艺通过在好氧池中设置DO传感器和pH传感器，在缺氧池中设置ORP传感器，内循环控制器动态控制***的内循环回流量，曝气器控制器动态控制***的曝气量；曝气量控制低溶解氧浓度，主要是通过特定手段进行控制而实现的。CN201458826U公开了一种短程硝化反硝化生物反应器，通过生物反应区、回流区和气提区组成的一体化装置实现短程硝化反硝化。以上所述的方法均是采用外界条件控制，一方面在***启动过程中污泥驯化时间较长，另一方面长期运行后在线仪器是否能够准确控制将直接影响脱氮效果。CN201110353738.2公开了一种控制污水生化处理过程硝化反应进程的方法，是通过向污水生化处理过程中投加利用亚硝酸盐进行反硝化脱氮的微生物菌剂来实现的，该发明虽然可以稳定控制短程反硝化的进程，但是菌剂的制备过程复杂，投加量较大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种有效控制含氨污水生化处理过程硝化反应进程的方法。本发明通过向污水好氧硝化过程中投加特定组成和配比的亚硝酸菌生长促进剂，从而可以稳定控制硝化反应进程，真正实现短程硝化反硝化脱氮。
本发明控制污水生化处理过程硝化反应进程的方法，包括如下内容：含氨污水采用生化法进行脱氮处理，在生化处理的好氧硝化过程中投加亚硝酸菌生长促进剂，所述生长促进剂包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和Na2SO3，其中金属盐为40-100重量份，优选为50-80重量份，多胺类物质为5-30重量份，优选为10-20重量份，有机酸羟胺为0.05-1.5重量份，优选为0.1-1.0重量份，Na2SO3为10-40重量份，优选为20-30重量份；所述的金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。
本发明所述亚硝酸菌生长促进剂中，金属盐可以为钙盐、铁盐和铜盐，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（1-8）:（0.5-5），优选为（8-12）:（2-6）:（1-4）；或者是钙盐、镁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（0.5-5），优选为（8-12）:（10-20）:（1-4）；或者是钙盐、镁盐、铁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（1-8）:（0.5-5），优选为（8-12）:（10-20）:（2-6）:（1-4）。
本发明所述亚硝酸菌生长促进剂中，钙盐为CaSO4或者CaCl2，镁盐为MgSO4或者MgCl2，铜盐为CuSO4或者CuCl2，铁盐为FeSO4或者FeCl2。
本发明所述亚硝酸菌生长促进剂中，多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。所述有机酸羟胺为甲酸羟胺、乙酸羟胺或者两者的混合物。有机酸羟胺的加入可以作为羟胺氧还酶的基质直接参与硝化细菌的代谢过程、缩短酶促反应进程，加速细胞生长。此外，有机酸羟胺释放出的有机酸有利于某些异养硝化细菌的生长，有利于发挥硝化细菌的群体效应，有助于提高菌群降解污染物的能力。
本发明方法中，亚硝酸菌生长促进剂在生化处理的好氧硝化反应阶段加入，可以每天或者每隔几天投加一次，投加量按照污水处理***中促进剂浓度10-40mg/L进行投加，优选20-30mg/L进行投加。直到亚硝化率稳定在80%以上时停止投加，在运行过程中如果亚硝化率降低时可以随时投加使用。
本发明方法中，可以在投加亚硝酸菌生长促进剂的同时投加一定量的微生物菌剂，如可以采用CN201110353738.2 所述的亚硝酸型脱氮微生物菌剂，投加量为每小时所处理废水体积的0.01%-0.1%。
本发明方法中，含氨污水生化处理可以采用本领域常规的生化处理方法，具体如氧化沟法工艺、SBR（间歇式活性污泥法工艺）、AO（缺氧-好氧工艺）或AAO（厌氧-缺氧-好氧工艺），还可以在BAF（生物滤池）和MBBR（移动床生物膜反应器）等膜生物反应器中使用。上述含氨污水生化处理方法的具体过程和条件是本领域技术人员熟知的。含氨污水生化处理的温度为18-40℃，溶解氧为0.1-3mg/L，pH值为7-9。
在上述条件下，可以保证在较高的氨氮转化率情况下实现稳定的短程硝化反硝化脱氮，处理后污水中的氨氮和总氮去除率均能达到85%以上。含氨污水为一切适合生物法处理的含有氨氮的污水，其中氨氮浓度一般为100-1500mg/L，COD（铬法，下同）浓度一般为150-4000mg/L。含氨污水可以采用批次进水或者连续进水方式，最好采取连续进水方式进行处理。
本发明针对现有短程硝化反硝化工艺中硝化反应进程难以稳定控制、脱氮效率低等问题，提出的利用亚硝酸菌生长促进剂有效控制污水生化处理过程中硝化反应进程的方法，可以使活性污泥中的亚硝酸细菌在金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺及Na2SO3的共同作用下实现快速增值，有机酸羟胺和Na2SO3的配合加入，可有效控制体系的溶解氧，有助于抑制亚硝酸盐氮进一步转化成硝酸盐氮，进而可以控制硝化反应进程。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明方案进行详细说明。
本发明提出一种控制污水生化处理过程硝化反应进程的方法主要是使用亚硝酸菌生长促进剂来实现的。本发明中所使用的亚硝酸菌生长促进剂可以按照CN201410585483.6、CN201410585481.7和CN201410585655.X所述的方法制备的促进剂，优选CN201410585655.X所述的方法。本发明所用的亚硝酸菌生长促进剂制备容易，使用方便，在生化处理过程中投加使用后可以促进亚硝酸细菌生长、抑制硝酸细菌生长，使得活性污泥中的亚硝酸细菌成为优势菌群，进而将硝化反应稳定控制在亚硝酸阶段而直接进行反硝化。
首先按照表1亚硝酸菌生长促进剂的比例和配方制备金属盐溶液，在使用前将多胺类物质、有机酸酸羟胺、Na2SO3加入到金属盐溶液中，制备得到亚硝酸菌生长促进剂Ⅰ-Ⅲ，所述促进剂浓度均为0.5g/L。
表1 亚硝酸菌生长促进剂的配方及比例
本发明所使用的脱氮微生物菌剂采用专利CN201110353738.2 实施例1制备的微生物菌剂A和B。
实施例1 对某污水处理厂SBR脱氮***的控制
某污水处理厂以氮肥生产过程中产生的含氨废水为主，采用SBR工艺进行处理，平均进水氨氮浓度为475mg/L，COD浓度为1100mg/L。常规处理后氨氮平均去除率为80%左右，亚硝化率只有20%。每次换水的时候，按照处理体系内促进剂的浓度为30mg/L投加亚硝酸菌生长促进剂Ⅰ，操作条件为温度29℃、pH7.8-8.2、溶解氧0.5-2.0mg/L，运行5天后，亚硝化率提高到80%，同时氨氮去除率达85%以上，实现了稳定的短程硝化反硝化。
实施例2对某污水处理厂A/O脱氮过程的控制
某污水处理厂的A/O脱氮***长期运行时氨氮去除率为80%以上，总氮去除率低于60%，***中检测到有大量未反应的硝酸盐氮。按照处理体系内促进剂的浓度为25mg/L投加亚硝酸菌生长促进剂Ⅱ，操作条件为温度30℃、pH8.0-8.8、溶解氧0.1-1.5mg/L，稳定后总氮去除率始终在85%以上，亚硝化率可达80%以上，说明投加促进剂后总氮去除率明显提高，并且将硝化反应进程稳定控制在亚硝酸阶段。
实施例3某污水处理厂采用BAF工艺过程的控制
某污水处理厂在污水深度处理过程中，采用BAF工艺进行处理，平均进水氨氮浓度为75mg/L，COD浓度为150mg/L。处理后氨氮平均去除率为80%左右，按照处理体系内促进剂的浓度为10mg/L投加亚硝酸菌生长促进剂Ⅲ，操作条件为温度25℃、pH7.5-8.0、溶解氧1.0-2.0mg/L，运行一段时间后，亚硝化率提高到90%，同时氨氮去除率达90%以上。
实施例4
处理流程和工艺条件同实施例1，不同之处在于：在投加亚硝酸菌生长促进剂的同时按照0.02%的投加量向硝化过程中投加微生物菌剂A。运行3天后，亚硝化率提高到85%，同时氨氮去除率达90%以上。
实施例5
处理流程和工艺条件同实施例2，不同之处在于：在投加亚硝酸菌生长促进剂的同时按照0.01%的投加量向硝化过程中投加微生物菌剂B。稳定后总氮去除率始终在90%以上，亚硝化率可达85%以上。

Claims (10)

1.一种控制污水生化处理过程硝化反应进程的方法，其特征在于包括如下内容：含氨污水采用生化法进行脱氮处理，在生化处理的好氧硝化过程中投加亚硝酸菌生长促进剂，所述生长促进剂包括金属盐、多胺类物质、有机酸羟胺和Na2SO3，其中金属盐为40-100重量份，多胺类物质为5-30重量份，有机酸羟胺为0.05-1.5重量份，Na2SO3为10-40重量份；所述金属盐由钙盐、铜盐、镁盐和/或亚铁盐组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述亚硝酸菌生长促进剂中，金属盐为钙盐、铁盐和铜盐，其中Ca2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（1-8）:（0.5-5）；或者是钙盐、镁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（0.5-5）；或者是钙盐、镁盐、铁盐和铜盐，其中Ca2+、Mg2+、Fe2+和Cu2+的摩尔比为（5-15）:（5-25）:（1-8）:（0.5-5）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述亚硝酸菌生长促进剂中，钙盐为CaSO4或者CaCl2，镁盐为MgSO4或者MgCl2，铜盐为CuSO4或者CuCl2，铁盐为FeSO4或者FeCl2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述亚硝酸菌生长促进剂中，多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述亚硝酸菌生长促进剂中，有机酸羟胺为甲酸羟胺、乙酸羟胺或者两者的混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：亚硝酸菌生长促进剂在生化处理的好氧硝化反应阶段加入，每天或者每隔几天投加一次，投加量按照污水处理***中促进剂浓度10-40mg/L进行投加，直到亚硝化率稳定在80%以上时停止投加。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在投加亚硝酸菌生长促进剂的同时投加CN201110353738.2 所述的亚硝酸型脱氮微生物菌剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：微生物菌剂的投加量为每小时所处理废水体积的0.01%-0.1%。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：含氨污水生化处理的温度为18-40℃，溶解氧为0.1-3mg/L，pH值为7-9。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：含氨污水为一切适合生物法处理的含有氨氮的污水，其中氨氮浓度一般为100-1500mg/L，COD（铬法，下同）浓度一般为150-4000mg/L。
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