CN108341553A - 一种生物膜法结合baf组合工艺处理高氨氮废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，步骤为：(1)废水在调节池内预处理除去部分油污和悬浮物；(2)进入好氧硝化池采用三级连续硝化工艺将废水中的氨氮转化为硝态氮；再进入后置反硝化池，采用两级连续反硝化工艺将废水中的硝态氮转化为氮气，同时去除COD；(3)进入高密度沉淀池，充分沉淀浓缩澄清，进入BAF曝气生物滤池将多余的COD和氨氮去除。本发明不仅能使氨氮和总氮达标、***非常稳定，且达到了占地面积小、处理成本低、剩余污泥发生量极少的设计目标，证明了该工艺作为高氨氮废水处理技术的优越性。

Description

一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法
技术领域
本发明涉及污水处理，具体地指一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法。
背景技术
曝气生物滤池(Biological Aerated Filter,BAF)是一种新型高负荷淹没式三相反应器，它兼有活性污泥法和生物膜法两者优点。将单个曝气生物滤池看作是一种处理工艺单元，因此按滤池功能可划分为单纯的除碳滤池、除碳/硝化滤池、除碳/硝化/反硝化滤池等。由此可根据该工艺的运特性、处理领域的不同，采取适当的组合形式，完成碳化、硝化、反硝化、除磷等工作。目前，曝气生物滤池已经从单一工艺逐渐发展成为系列综合工艺。曝气生物滤池已被广泛地应用于城市污水，小区生活污水，生活杂排水和食品加工废水，酿造、造纸等高浓度废水处理。
为了使曝气生物滤池能有较长的运行周期，减少反冲次数降低能耗，运用BAF的工艺都需对进水进行预处理，否则原水中的大量杂质和SS将进入曝气滤池，将会堵塞曝气、布水***，给***的运行带来严重的后果。
HWO技术是基于头领效应的微生物群体生存理论和抗氧化学说，采用高活性微生物HPB，在有微生物活化剂OSSC存在的条件下，按比例与废水处理池中的活性污泥混合，不断地激活、优选、驯养、增殖出能成为废水处理中占主导地位的、高效的功能性微生物菌群。将这种高活性微生物群体，连续、均匀地添加到污水生化处理池中，成为生化处理***的起头领效应的功能性菌群，可以稳定地控制生化处理池中微生物的复杂生态***。多种微生物都能在这个***中和睦相处。HWO高活性微生物(HPB)及HWO微生物活化剂(OSSC)能够发挥很高的分解活性和良好的凝聚性，使用该技术特别是对于以下的问题，能够获得显著的改善效果。HWO 技术可成功地提高微生物的生理活性，将肥大化生物膜分解、脱除掉，并使其不再发生肥大化，促进生物膜法处理***高效率运转，保证污水处理设施的处理能力，达到了更大幅度地降低COD、氨氮的目的。
目前高氨氮废水传统处理工艺占地面积大、运行成本高、总氮去除不彻底及剩余污泥多的问题。氨氮的去除有两种路径，一是同化作用，利用异养微生物在消耗有机碳的同时，按照一定比例合成细胞时消耗一定的氨氮的原理来实现的。二是硝化反应，利用属于自养微生物的硝化细菌将氨氮转化为硝态氮，实现氨氮去除的效果。第一种同化作用可以去除的氨氮的能力以好氧微生物为例仅为 CODcr的5％以内。利用第二种硝化反应的去除氨氮时，需要在进行硝化反应前将水中的BOD降低至非常的水平。属于自养微生物的硝化细菌在和异养微生物(处理COD、BOD的微生物)竞争时处于弱势。
因此在化工行业的实际应用中，同化作用一般用于高CODcr (BOD)低氨氮的废水处理，氨氮：CODcr≤5％。硝化反应一般用于高氨氮低CODcr(BOD)的废水处理，氨氮：CODcr≥0.2。
某化工厂主要生产纯碱和氯化铵，水质中CODcr为 200-300mg/L，氨氮80-150mg/L，废水中的污染物以氨氮为主，无盐类物质，只需处理氨氮、COD及SS即可，属于一般的生化处理水质。原处理方案是采用A/O/A/O工艺(厌氧-好氧再串联厌氧-好氧)，主要是占地面积大，需要10000m2以上，而现场提供的场地只有3500m2，从而无法满足处理需求。而且A/O生物脱氮工艺不能保障出水硝态氮达到足够低的水平，后续仍需要接反硝化工艺，脱氮效果不够理想。
因此，需要开发出一种占地面积小、对高氨氮低COD废水处理效果优良的生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种占地面积小、对高氨氮低COD废水处理效果优良的生物膜法结合BAF 组合工艺处理高氨氮废水的方法。
本发明的技术方案为：一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤为：
(1)预处理
废水由管道输送进入调节池，在调节池内进行均质均量及pH 调节，再由调节池提升泵打入加有PAC絮凝剂和PAM絮凝剂的气浮装置进行充分混凝，除去部分油污和悬浮物；
(2)一级生化处理
除去部分油污和悬浮物的废水进入含有HWO高活性微生物和 HWO微生物活化剂的好氧硝化池中，采用三级连续硝化工艺将废水中的氨氮转化为硝态氮；再进入后置反硝化池，采用两级连续反硝化工艺将废水中的硝态氮转化为氮气，同时去除COD；
(3)二级生化处理
一级生化处理后的废水进入进水端加有PAC和PAM的高密度沉淀池，充分沉淀浓缩澄清后水质达到悬浮固体浓度SS≤60mg/L 后自流进入中间水池，然后进入BAF曝气生物滤池将多余的COD 和氨氮去除，产水自流进入反洗水池，最后由泵打入纤维过滤器过滤后达标排放。本发明待处理水质中CODcr为200-300mg/L，氨氮 80-150mg/L，因此废水确定以硝化反应为主的工艺设计，又由于采用以硝化反应为主的工艺设计时，必然的结果是氨氮转换成了硝态氮，而总氮的排放限值较低，因此反硝化反应是本发明工艺设计另一个必要条件。本发明中CODcr的构成中没有大量的不可降解有机物，因此本方案工艺设计中优先考虑的污染物因子排列顺序应为氨氮→硝态氮(总氮)→CODcr。反硝化前置或者后置主要依据实际水质确定的，本发明水质适合后置反硝化。
上述方案结合废水处理的经验引入了HWO生化工艺(高活性微生物和微生物活化技术)，用生物膜脱氮与高密池和曝气生物滤 (BAF)池组合处理工艺，应用于工业高氨氮废水处理。在400m3/h 高氨氮废水处理装置中，采用HWO生物膜+BAF组合(高密池作浊度预处理)的主体工艺，不仅能使氨氮和总氮达标、***非常稳定，且达到了占地面积小、处理成本低、剩余污泥发生量极少的设计目标，证明了该工艺作为高氨氮废水处理技术的优越性。可作为稳定、成熟和节约用地的废水处理工艺来推广。
高密度沉淀池在现有技术中一般作为预处理池(初沉池)或者污水深度处理池，没有将其作为二沉池使用，主要原因是常规活性污泥法需要二沉池有一定的污泥浓度，污泥产生量较大，且污泥需要回流，生物污泥容易膨胀，不适合采用高密池作为二沉池。而上述方案由于采用生物膜法及HWO高活性微生物，产生的污泥量小，且不需要污泥回流，再加上场地小，所以采用高密池是最适合的。同时常规二沉池出水悬浮物不稳定，有时高达100mg/L以上，不满足BAF池进水要求，常规工艺需要在二沉池与BAF池中间增加絮反终沉池(一般为带搅拌的斜管沉淀池)，上述方案采用高密池后实际上代替了二沉池和絮反终沉池两个池子的功用，高效同时节约场地。
上述方案中，优选步骤(2)的好氧硝化池、后置反硝化池均采用固定生物膜反应器，固定生物膜反应器内设有立体弹性填料，所述立体弹性填料为尼龙中心绳上设置的聚丙烯弹性丝。立体弹性填料为生长速度缓慢的硝化和反硝化菌提供了适宜生存的场所，特别是缺氧池中，填充的弹性填料是抗毒物能力强且适应不良环境能力强的反硝化菌的良好栖息地，因此对反硝化效果非常有益。
上述方案中，优选步骤(2)的后置反硝化池内设置曝气盘加入二氧化碳气体用来补充无机碳源，同时加入甲醇来补充有机碳源。以此有利于使反硝化充分进行。
上述方案中，优选所述气浮装置、高密度沉淀池、BAF池内剩余的污泥通过自流或螺杆泵排入集泥池收集，然后输送至浓缩池浓缩后进入叠螺机脱水处理，滤渣外运，滤液通过地下收集池收集后送回调节池。以此有利于减小滤渣排放及滤液的回收利用。
上述方案中，优选所述BAF曝气生物滤池通过反洗水池的出水进行反洗。以此有利于对BAF曝气生物滤池清洁反洗。
上述方案中，优选所述纤维过滤器通过中间水池的出水进行反洗，反洗所得污泥与通过自流或螺杆泵排入集泥池收集，然后输送至浓缩池浓缩后进入叠螺机脱水处理，滤渣外运，滤液通过地下收集池收集后送回调节池。以此有利于对纤维过滤器清洁反洗。
优选的，步骤(1)中pH值调节至7-8.5。以此有利于后续硝化脱氮充分进行。
本发明的有益效果为：
1、本发明所处理的污染物主要是氨氮，而且废水中的COD及 BOD均偏低。本项目采用后置反硝化工艺设计，在三级膜法硝化脱氮之后接两级膜法反硝化工艺段去除总氮，然后进入高密度沉淀池进行澄清,随后的BAF池作为二级生化处理装置，兼备脱碳和脱氮的效果。利用三级好氧脱氨氮工艺脱氮彻底的特点及生物膜法能够固定微生物的特性和HWO高活性微生物的性能优势，达到总池容最省、动力消耗少以及氨氮去除彻底的效果。这样既可以保证反硝化过程中加入的碳源在末端处理干净，也可以保证氨氮，总氮去除达标。
2、将O/A工艺流程中的好氧池和缺氧池设计为固定生物膜反应器，即形成生物膜脱氮***。该***是由相对独立的两套填料床反应器串联组成，其中一组保持缺氧状态，另一组保持好氧状态。反应器内的填料为立体弹性填料，膜法O/A工艺能获得比活性污泥法更好的脱氮效果，主要原因是载体为生长速度缓慢的硝化和反硝化菌提供了适宜生存的场所。特别是缺氧池中，填充的弹性填料是抗毒物能力强且适应不良环境能力强的反硝化菌的良好栖息地，因此对反硝化效果非常有益。
3、曝气生物滤池属淹没式生物滤池工艺，在池内滤料全部为废水所浸没。淹没式生物滤池的容积负荷最高达3～6kgBOD/ (m3·d)，和传统活性污泥法相比，在去除BOD的效率大致相等的情况下，该法BOD的容积负荷可高5倍，而所需处理时间只有活性污泥法的1/5，由于缩短了处理时间，同样大小体积的设备，其处理能力自然提高了数倍。经测定表明，同样湿重的带有丝状菌的生物膜，其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。一般活性污泥法的污泥浓度为2～5g/L，微生物在池中处于悬浮状态，而淹没式生物滤池中绝大多数微生物附着在填料上，单位体积内水中和填料上的微生物浓度可达10～20g/L，微生物浓度高，有利于提高容积负荷。该工艺不需要污泥回流，易于管理，出水水质好，动力消耗低，再加上HWO微生物的优势性能，不存在生物膜肥大造成堵塞的问题。
4、处理效率高，出水稳定；污泥量少；耐冲击负荷，对因污水来水水质变化造成的***破坏，如进水氯根突然超标一倍以上，很短时间内(三到五天)可以恢复，而常规活性污泥法需要一个月以上。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明待处理高氨氮废水主要污染为：氨氮≦150mg/L、COD ≦300mg/L、BOD≦80mg/L、pH＝6～9、SS≦300mg/L、油类≦ 50mg/L、TN≦150mg/L。
如图1所示，生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，步骤为：
(1)预处理
废水由管道输送进入调节池，在调节池内进行均质均量及pH 值至7-8.5调节，由于来水工序繁多，还含有检修及事故废水，水中还有大量油类和悬浮物，所以需要进行预处理，再由调节池提升泵打入加有PAC和PAM的气浮装置进行充分混凝，除去部分油污和悬浮物；
(2)一级生化处理
除去部分油污和悬浮物的废水进入好氧硝化池(好氧硝化池采用固定生物膜反应器，固定生物膜反应器内设有立体弹性填料，立体弹性填料为尼龙中心绳上设置的聚丙烯弹性丝)，好氧硝化池内含有HWO高活性微生物和HWO微生物活化剂，并形成稳定的生物膜，采用三级连续硝化工艺(三个硝化池串联操作)将废水中的氨氮转化为硝态氮；再进入后置反硝化池，后置反硝化池采用固定生物膜反应器，后置反硝化池内也有HWO高活性微生物和HWO微生物活化剂，后置反硝化池内设置曝气盘加入二氧化碳气体用来补充无机碳源，同时加入甲醇(还可以为糖类、油脂、有机酸及有机酸酯和小分子醇等物质)来补充有机碳源，采用两级连续反硝化工艺(两个反硝化池串联操作)将废水中的硝态氮转化为氮气，同时去除COD；
(3)二级生化处理
一级生化处理后的废水进入进水端加有PAC絮凝剂(聚合氯化铝)和PAM絮凝剂(聚丙烯酰胺)的高密度沉淀池，高密度沉淀池同时作为O/A生化池的沉淀装置和曝气生物滤池的预处理装置，充分沉淀浓缩澄清后水质达到曝气生物滤池进水要求(悬浮固体浓度SS不大于60mg/L)自流进入中间水池，然后进入BAF曝气生物滤池将多余的COD和氨氮去除，产水自流进入反洗水池，最后由泵打入纤维过滤器过滤后达标排放。
上述气浮装置、高密度沉淀池、BAF曝气生物滤池内剩余的污泥通过自流或螺杆泵排入集泥池收集，然后输送至浓缩池浓缩后进入叠螺机脱水处理，滤渣外运，滤液通过地下收集池收集后送回调节池。
上述步骤中，由于HWO生物膜法工艺在生物膜稳定成形后，处理出水水质好，***出水浮泥极少，且沉降性好，高密度沉淀池对浊度的去除效率很高，其去除效率均在85％以上，出水浊度均在 7mg/L以下，且进水浊度越高去除率也越高，说明该高密池去浊度还有很大的余地。充分证明在HWO生物膜法工艺条件下高密池可以代替传统的二沉池和终沉池。本***中的BAF曝气生物滤池主要是起到了稳定***出水水质的作用，尤其在进水氨氮高时，充分保证了出水的指标合格，作为生化***的补充和保险，能完全保证整个***的抗冲击能力和处理量的弹性空间，达到了设计的目的。
当BAF曝气生物滤池需要反洗清洁时，通过反洗水池的出水进行反洗；当纤维过滤器需要反洗清洁时，和***内其余的污泥一样，反洗所得污泥与通过自流或螺杆泵排入集泥池收集，然后输送至浓缩池浓缩后进入叠螺机脱水处理，滤渣外运，滤液通过地下收集池收集后送回调节池。
本发明使用装置的结构为：沿废水流向从前向后依次连接的调节池、设有气浮装置的气浮池、好氧硝化池、后置反硝化池、高密度沉淀池、中间水池、BAF曝气生物滤池、反洗水池、纤维过滤器；其中气浮装置、高密度沉淀池、BAF曝气生物滤池的污泥处连通至集泥池，集泥池经提升泵连通至浓缩池，浓缩池出水处连通至调节池，浓缩池出泥处连通至叠螺脱水机，叠螺脱水机的出水处与浓缩池出水处合并连通调节池。反洗水池出水处设有连通至BAF 曝气生物滤池的反洗管道，中间水池出水处设有连通至纤维过滤器的反洗管道。
本发明整套装置设计处理水量400m3/h，氨氮浓度150mg/L。项目总占地不到3500m2，设计生化停留时间总共22.5h(包括高密池)，停留时间：硝化池14h，反硝化池6.5h，高密池1.5h，中间水池0.5h，只有活性污泥法的三分之一，其占地面积也同样减少了三分之二，而整体的处理效果和处理成本则要优于活性污泥法。本发明每月压滤的干污泥不超过0.5吨，与活性污泥法工艺处理同样污水量时平均每月发生10吨以上干污泥相比，可以说少之又少，极大地减少了污泥处理成本，也减轻了操作负担。而剩余污泥发生量少是HWO生化技术的主要技术特征之一。
经过处理出水水质与进水水质对比如下表1所示。
表1进出水水质情况
项目 氨氮(mg/L) COD(mg/L) BOD(mg/L) pH SS(mg/L) 油类 TN(mg/L) Tp(mg/L)
进水 ≦150 ≦300 ≦80 6～9 ≦300 ≦50 ≦150 ——
出水 ≦15 ≦60 ≦20 6～9 ≦20 ≦3 ≦20 ≦0.5

Claims (7)

1.一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤为：
(1)预处理
废水由管道输送进入调节池，在调节池内进行均质均量及pH调节，再由调节池提升泵打入加有PAC絮凝剂和PAM絮凝剂的气浮装置进行充分混凝，除去部分油污和悬浮物；
(2)一级生化处理
除去部分油污和悬浮物的废水进入含有HWO高活性微生物和HWO微生物活化剂的好氧硝化池中，采用三级连续硝化工艺将废水中的氨氮转化为硝态氮；再进入后置反硝化池，采用两级连续反硝化工艺将废水中的硝态氮转化为氮气，同时去除COD；
(3)二级生化处理
一级生化处理后的废水进入进水端加有PAC和PAM的高密度沉淀池，充分沉淀浓缩澄清后水质达到悬浮固体浓度SS≤60mg/L后自流进入中间水池，然后进入BAF曝气生物滤池将多余的COD和氨氮去除，产水自流进入反洗水池，最后由泵打入纤维过滤器过滤后达标排放。
2.如权利要求1所述的一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤(2)的好氧硝化池、后置反硝化池均采用固定生物膜反应器，固定生物膜反应器内设有立体弹性填料，所述立体弹性填料为尼龙中心绳上设置的聚丙烯弹性丝。
3.如权利要求1所述的一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤(2)的后置反硝化池内设置曝气盘加入二氧化碳气体用来补充无机碳源，同时加入甲醇来补充有机碳源。
4.如权利要求1所述的一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述气浮装置、高密度沉淀池、BAF曝气生物滤池内剩余的污泥通过自流或螺杆泵排入集泥池收集，然后输送至浓缩池浓缩后进入叠螺机脱水处理，滤渣外运，滤液通过地下收集池收集后送回调节池。
5.如权利要求1所述的一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述BAF曝气生物滤池通过反洗水池的出水进行反洗。
6.如权利要求1所述的一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述纤维过滤器通过中间水池的出水进行反洗，反洗所得污泥与通过自流或螺杆泵排入集泥池收集，然后输送至浓缩池浓缩后进入叠螺机脱水处理，滤渣外运，滤液通过地下收集池收集后送回调节池。
7.如权利要求1所述的一种生物膜法结合BAF组合工艺处理高氨氮废水的方法，其特征在于，步骤(1)中pH值调节至7-8.5。
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