CN109534614A - 一种高氨氮废水的深度处理方法 - Google Patents

一种高氨氮废水的深度处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高氨氮废水的深度处理方法，该方法采用前置反硝化‑好氧‑后置反硝化工艺，以及臭氧催化氧化塔深度处理工艺对TN值>500mg/L、NH3‑N值>400mg/L的高氨氮废水进行处理，通过调配流向前置反硝化池的三股废水输送量，控制前置反硝化池内C/N质量比>4，同时控制前置反硝化池DO<0.5mg/L，好氧池DO<1.5mg/L，好氧池MLSS 4000～6000mg/L，后置反硝化池C/N质量比>2.5，最后经高密度沉淀和臭氧催化氧化的深度处理，使高氨氮废水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918‑2002)一级A的排放标准。获得的深度处理方法，操作简单，运行费用低，且处理性能稳定高效。

Description

一种高氨氮废水的深度处理方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种高氨氮废水的深度处理方法。
背景技术
废水处理中，氨氮的去除主要利用硝化和反硝化作用，硝化作用是氨态氮在有氧的条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程；反硝化作用也称脱氮作用，是反硝化细菌在缺氧条件下，利用碳源还原亚硝酸盐和硝酸盐，释放出氮气的过程；而废水中总氮主要由硝态氮、亚硝态氮、和氨氮等无机氮，以及蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮组成；总氮中的有机氮首先通过氨化作用转化为氨氮，再通过硝化作用和反硝化作用转变为氮气，从水中逸出。
目前的氨氮去除工艺仅对于生活污水的氨氮及总氮处理效果良好，但对于工业废水的高氨氮处理效果十分不理想，高氨氮废水一般来源于医药化工、炼油、化肥、肉类加工、饲料生产、畜牧业及垃圾填埋等生产过程，其中COD浓度>5000mg/L、NH4 +-N浓度>400mg/L、TN浓度>500mg/L，远远高于生活污水的COD 150～300mg/L，NH4 +-N 35～65mg/L，TN 35～80mg/L的浓度范围，若将高氨氮废水直接排入生化***，会对***造成巨大冲击，对微生物产生严重的抑制和毒害作用。目前高氨氮废水的深度处理一般采用“物化+生化+深度”相结合的处理方法，但这种处理工艺的运行费用偏高，且出水总氮值往往达不到处理标准，造成企业负担重、环保压力大。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种高氨氮废水的深度处理方法，该方法在“前置反硝化-好氧-后置反硝化”生化工艺和“高密度沉淀-臭氧催化氧化”深度工艺的结合下，利用简单的操作运行方式，控制反应参数，使高氨氮废水的深度处理稳定高效，并达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A的排放标准，且运行费用低。
为实现上述目的，本发明提供的一种高氨氮废水的深度处理方法，包括以下处理步骤：
a、将待处理的高氨氮废水经pH调节后，一部分输送至厌氧反应器，在经过厌氧处理后输送至前置反硝化池，另一部分直接输送至前置反硝化池；
b、前置反硝化池排出的废水进入好氧池，向好氧池加入碱液，控制好氧池末端pH7.8～8.2；
c、好氧池末端排出的废水一部分回流至前置反硝化池，另一部分输送至后置反硝化池，同时向后置反硝化池补充C源；
通过调配流向前置反硝化池的三股废水输送量，控制前置反硝化池内C/N质量比>4，同时控制前置反硝化池DO值<0.5mg/L；控制好氧池DO<1.5mg/L，MLSS在4000～6000mg/L；控制后置反硝化池C/N质量比>2.5；
d、后置反硝化池的出水输送至二次沉淀池，经沉淀后输送至高密度沉淀池，沉淀后的底泥一部分回输至前置硝化池，另一部分排放处理；
e、向高密度沉淀池加入除硬剂，经充分搅拌反应后，废水输送至一级中间水池调节pH，然后提升至砂滤罐，控制砂滤罐出水SS浓度<10mg/L；
f、砂滤罐的出水经过二级中间水池后提升至臭氧催化氧化塔，经催化氧化处理后可直接排放；
本发明的处理方法，采用向前置反硝化池输送三股不同废水，即将pH调节后的待处理高氨氮废水经厌氧反应器输送至前置反硝化池，pH调节后的待处理高氨氮废水直接输送至前置反硝化池，以及好氧池末端废水回流至前置反硝化池，并统筹调控三股废水输送量来控制前置反硝化池的C/N质量比，以提高前置反硝化处理容量和处理作用，通过三股废水的调控，既能避免生化段污泥负荷过高引起的污泥中毒，又能利用原水中的碳源，在无需外加任何碳源的前提下，保持前置反硝化池内碳氮比营养均衡；经过前置反硝化池后再进入好氧池，同时控制好氧池的高污泥浓度与低溶解氧条件，完成高效率脱氮，既能够降低能源消耗，又可有效避免好氧池末端废水携氧量对后置反硝化池的氧毒冲击，还能够减少后置反硝化池的外加碳源量；随后通过补加碳源的后置反硝化处理和二次沉淀处理，实现对高氨氮废水的高效生化处理，最后利用高密沉淀池和臭氧催化氧化塔深度处理，达到直接排放的标准。本发明的深度处理方法采用“厌氧发生器+前置反硝化-好氧-后置反硝化”生化工艺及“高密度沉淀+臭氧催化氧化”深度工艺处理高氨氮废水，使高氨氮废水的深度处理高效稳定，操作简单，运行费用低，且处理效果好。
作为对上述技术方案的限定，步骤a所述pH调节至5.0～7.0。
作为对上述技术方案的限定，步骤b所述碱液包括NaOH溶液、Na2CO3溶液。
作为对上述技术方案的限定，步骤c所述好氧池末端排出的废水至前置反硝化池的回流量为待处理高氨氮废水进水量的4～10倍。
作为对上述技术方案的限定，步骤c所述C源包括葡萄糖、甲醇、乙醇、醋酸钠中。
作为对上述技术方案的限定，步骤d所述二次沉淀池的底泥至前置反硝化池的回流量为待处理高氨氮废水进水量的1～2倍。
作为对上述技术方案的限定，所述前置反硝化-好氧-后置反硝化工艺中前置反硝化池ORP<-20mv，后置反硝化池ORP<-80mv。
作为对上述技术方案的限定，步骤e所述除硬剂包括NaOH溶液、Na2CO3溶液、CaO溶液。
作为对上述技术方案的限定，所述待处理高氨氮废水的TN值>500mg/L、NH3-N值>400mg/L。
进一步限定处理方法中工艺运行参数，可使用碱液、C源及除硬剂物质种类，利于对高氨氮废水的深度处理，使高氨氮废水的出水水质效果最优。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的高氨氮废水深度处理方法，在前置反硝化池-好氧池-后置反硝化池的处理过程中，采用向前置反硝化池输送三股不同废水，并协调三股废水输送量来控制前置反硝化池的处理效果，通过对三股废水的调控，避免生化***的瘫痪，还充分利用原水，舍去外加碳源，同时增强生化***抗冲击力；然后再通过控制好氧池反应参数，以及向后置反硝化池补加少量且适量碳源，实现对高氨氮废水高效生化处理；最后经过高密度沉淀池和臭氧催化氧化塔深度处理，直接排放并达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A的处理标准。本发明的高氨氮废水深度处理方法，解决了高氨氮废水难处理且出水水质不达标的问题，还操作简单、便捷，处理效果高效稳定，同时企业环保压力小、负担相对较轻。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例涉及对高氨氮废水的深度处理。
实施例1.1
对来自于维生素B12生产工艺的进水量为240m3/h，TN浓度为586mg/L，NH3-N浓度为472mg/L，COD浓度为8640mg/L的高氨氮废水，按以下方法进行处理：
a、将待处理的高氨氮废水pH调节至5.5，通过待处理高氨氮废水的TN和COD值反馈将175m3/h的待处理高氨氮废水输送至厌氧反应器内，经厌氧处理后再输送至前置反硝化-好氧-后置反硝化工艺的前置反硝化池；再将65m3/h的待处理高氨氮废水直接输送至前置反硝化池，同时控制前置反硝化池内DO值为0.2mg/L；
b、废水经前置反硝化池自流进入到好氧池，控制好氧池DO值为1.5mg/L，好氧池MLSS为5680mg/L，同时将溶解成浓度为30％的NaOH溶液加入好氧池中，使好氧池末端pH值保持在7.9；
c、经好氧池处理完毕后，将末端排出的废水一部分按进水量的5倍回流至前置反硝化池，其余部分废水进入到后置反硝化池，向后置反硝化池内添加葡萄糖，使后置反硝化池内C/N质量比为3.0；
通过调配流向前置反硝化池的三股废水输送量，使前置反硝化池内C/N质量比为4.0；
d、经过后置反硝化池的反硝化处理后输送至二次沉淀池，经沉淀后得到出水水质TN浓度为25mg/L,NH3-N浓度为3.5mg/L，COD浓度为150mg/L的上清液，上清液输送至高密度沉淀池；沉淀的底泥经检测得到MLSS为11300mg/L，则一部分按进水量的1倍回流至前置反硝化池内，其余部分进行污泥脱水排放处理；
e、向高密度沉淀池内先加入NaOH和Na2CO3溶液，再加入PAC溶液和PAM溶液，废水经充分搅拌沉淀后输送至一级中间水池，且调节pH至7.6，然后提升至砂滤罐，在砂滤罐内脱除水中的悬浮物，使砂滤罐出水SS浓度为7mg/L；
f、将砂滤罐的出水输送至二级中间水池后，再提升至臭氧催化氧化塔进行处理，得到的出水水质COD为38.2mg/L，TN为11mg/L，NH3-N为0.52mg/L，出水直接排放；
在上述处理方法中，厌氧反应器内MLSS为30g/L、温度为35℃、水力停留时间为24h、DO值为0mg/L；前置反硝化池内MLSS为5570mg/L、温度为30℃、水力停留时间为24h、pH值为7.3、ORP值<-20mv；好氧池内温度为28℃、水力停留时间为70h；后置反硝化池内MLSS为5690mg/L、温度为27℃、水力停留时间为8h、DO值为0.3mg/L、pH为8.1、ORP<-80mv；臭氧催化氧化塔内温度为25℃、水力停留时间为1.5h、pH值为7.5、ORP为400mv。
经上述处理后，高氨氮废水的TN浓度从586mg/L降到11mg/L，NH3-N浓度从472mg/L降到0.52mg/L，COD浓度从8640mg/L降到38.2mg/L，使TN去除率达到98.1％，NH4-N去除率达到99.9％，COD去除率达到99.6％。
实施例1.2
对来自于硫酸新霉素生产工艺的进水量为29m3/h，TN浓度为620mg/L，NH4-N浓度为430mg/L，COD浓度为8500mg/L的高氨氮废水，按以下方法进行处理：
a、将待处理的高氨氮废水pH调节至6.2，通过待处理高氨氮废水的TN和COD值反馈将20.5m3/h的待处理高氨氮废水输送至厌氧反应器内，经厌氧处理后再输送至前置反硝化-好氧-后置反硝化工艺的前置反硝化池；再将8.5m3/h的待处理高氨氮废水直接输送至前置反硝化池，同时控制前置反硝化池内DO值为0.2mg/L；
b、废水经前置反硝化池自流进入到好氧池，控制好氧池DO值为1.2mg/L，好氧池MLSS为4560mg/L，同时将溶解成浓度为30％的Na2CO3溶液加入好氧池中，使好氧池末端pH值保持在8.1；
c、经好氧池处理完毕后，将末端排出的废水一部分按进水量的6倍回流至前置反硝化池，其余部分废水进入到后置反硝化池，向后置反硝化池内添加甲醇，使后置反硝化池内C/N质量比为3.2；
通过调配流向前置反硝化池的三股废水输送量，使前置反硝化池内C/N质量比为4.5；
d、经过后置反硝化池的反硝化处理后输送至二次沉淀池，经沉淀后得到出水水质TN浓度为26mg/L，NH3-N浓度为2mg/L，COD浓度为180mg/L的上清液，上清液输送至高密度沉淀池；沉淀的底泥经检测得到MLSS为9460mg/L，则一部分按进水量的1.1倍回流至前置反硝化池，其余部分进行污泥脱水排放处理；
e、向高密度沉淀池内先加入NaOH和CaO溶液，再加入PAC溶液和PAM溶液，废水经充分搅拌沉淀后输送至一级中间水池，且调节pH至7.8，然后提升至砂滤罐，在砂滤罐内脱除水中的悬浮物，使砂滤罐出水SS浓度为6mg/L；
f、将砂滤罐的出水输送至二级中间水池后，再提升至臭氧催化氧化塔进行处理，得到的出水水质COD为42mg/L，TN为13mg/L，NH3-N为1.2mg/L，出水可直接排放；
在上述处理方法中，厌氧反应器内MLSS为35g/L、温度为36℃、水力停留时间为26h、DO值为0mg/L；前置反硝化池内MLSS为4370mg/L、温度为28℃、水力停留时间为26h、pH值为7.4、ORP值为<-20mv；好氧池内温度为27℃、水力停留时间为76h；后置反硝化池内MLSS为4610mg/L、温度为26℃、水力停留时间为9h、DO值为0.1mg/L、pH值为7.6、ORP为＜-80mv；臭氧催化氧化塔内温度为24℃、水力停留时间为1.2h、pH值为7.6、ORP为350mv。
经上述处理后，高氨氮废水的TN浓度从620mg/L降到13mg/L，NH3-N浓度从430mg/L降到1.2mg/L，COD浓度从8500mg/L降到42mg/L，使TN去除率达到97.9％，NH3-N去除率达到99.7％，COD去除率达到99.5％。
实施例1.3
对来自于阿维菌素生产工艺的进水量为38m3/h，TN浓度为560mg/L，NH4-N浓度为468mg/L，COD浓度为9360mg/L的高氨氮废水，按以下方法进行处理：
a、将待处理的高氨氮废水pH调节至5.2，通过待处理高氨氮废水的TN和COD值反馈将28.88m3/h的待处理高氨氮废水输送至厌氧反应器内，经厌氧处理后再输送至前置反硝化-好氧-后置反硝化工艺的前置反硝化池；再将9.12m3/h的高氨氮废水直接输送至前置反硝化池，同时控制前置反硝化池内DO值为0.15mg/L；
b、废水经前置反硝化池自流进入到好氧池，控制好氧池DO值为1.1mg/L，好氧池MLSS为4830mg/L，同时将溶解成浓度为30％的NaOH溶液加入好氧池中，使好氧池末端pH值保持在8.2；
c、经好氧池处理完毕后，将末端排出的废水一部分按进水量的5倍回流至前置反硝化池，其余部分废水进入到后置反硝化池，向后置反硝化池内添加葡萄糖，使后置反硝化池内C/N质量比为3.5；
通过调配流向前置反硝化池的三股废水输送量，使前置反硝化池内C/N质量比为5.0；
d、经过后置反硝化池的反硝化处理后输送至二次沉淀池，经沉淀后得到出水水质TN浓度为23mg/L，NH3-N浓度为2mg/L，COD浓度为187mg/L的上清液，上清液输送至高密度沉淀池；沉淀的底泥经检测得到MLSS为4680mg/L，则一部分按进水量的1.3倍回输至前置反硝化池，其余部分进行排放处理；
e、向高密度沉淀池内先加入NaOH和CaO溶液，再加入PAC溶液和PAM溶液，废水经充分搅拌沉淀后输送至一级中间水池，且调节pH至7.7，然后提升至砂滤罐，在砂滤罐内脱除水中的悬浮物，使砂滤罐出水SS浓度为5mg/L；
f、将砂滤罐的出水输送至二级中间水池后，再提升至臭氧催化氧化塔进行处理，得到的出水水质COD为39mg/L，TN为12mg/L，NH4-N为1.8mg/L，出水直接排放；
在上述处理方法中，厌氧反应器内MLSS为32g/L、温度为35℃、水力停留时间为22h、DO值为0mg/L；前置反硝化池内MLSS为4640mg/L、温度为29℃、水力停留时间为22h、pH值为7.3、ORP为<-30mv；好氧池内温度为28℃、水力停留时间为72h；后置反硝化池内MLSS为4710mg/L、温度为28℃、水力停留时间为7h、DO为0.2mg/L、pH值为7.6、ORP为＜-80mv；臭氧催化氧化塔内温度为25℃、水力停留时间为1.4h、pH值为7.7、ORP为230mv。
经上述处理后，高氨氮废水的TN浓度从560mg/L降到12mg/L，NH4-N浓度从468mg/L降到1.8mg/L，COD浓度从9360mg/L降到39mg/L，使TN去除率达到97.8％，NH4-N去除率达到99.6％，COD去除率达到99.5％。
实施例二
采用与实施例1.1相同的处理方法对高氨氮废水(进水量为240m3/h)进行深度处理，在其他操作条件相同下检测前置反硝化池的C/N质量比、好氧池的控制参数、后置反硝化池的C/N质量比、及二沉池的底泥至前置反硝化池的回流量时，前置反硝化池、二沉池、臭氧催化氧化塔的出水水质，结果如下表所示：
由上表可见，本发明的高氨氮废水深度处理方法中，前置反硝化池的C/N质量比，好氧池pH，好氧池MLSS，好氧池末端废水至前置反硝化池的回流量，后置反硝化池的C/N质量比，和二沉池的底泥至前置反硝化池的回流量，这些控制条件对高氨氮废水的深度处理至关重要；在满足本发明控制条件范围内，并且相互配合的情况下，该高氨氮废水的深度处理方法不仅使TN值>500mg/L、NH3-N值>400mg/L的高氨氮废水处理高效稳定，并达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A的处理标准，且运行费用低。
对比例
一种高氨氮废水的深度处理方法，采用与实施例1.1大致相同的处理方法，唯一不同之处在于，待处理的高氨氮废水全部输送至厌氧反应器，再由前置反硝化池-好氧池-后置反硝化池进行处理，而不是将待处理的高氨氮废水一部分输送至厌氧反应器再输送至前置反硝化池，另一部分直接输送至前置反硝化池，再由好氧池-后置反硝化池进行处理。
将待处理的高氨氮废水全部输送至厌氧反应器处理，在运行过程中，前置反硝化池内碳氮比严重失调，导致前置反硝化作用效果微弱，严重影响出水水质，造成前置反硝化池内需添加大量的碳源来维持碳氮比的营养平衡。
由上表可见，采用对比例的处理方法，在高氨氮废水深度处理过程中前置反硝化池需补充大量碳源，甚至达到1.6kg/m3水；若补充的碳源按照葡萄糖一吨为3750元来计算，每吨水处理成本要增加6元。由对比例可见，本发明的高氨氮废水深度处理方法中，待处理的高氨氮废水一部分输送至厌氧反应器再输送至前置反硝化池，另一部分直接输送至前置反硝化池，再由好氧池-后置反硝化池进行处理的方式，比待处理高氨氮废水全部输送至厌氧反应器，再由前置反硝化池-好氧池-后置反硝化池进行处理的方式，不仅运行费用低，而且处理效果好。
综上所述，本发明的高氨氮废水的深度处理方法，在前置反硝化-好氧-后置反硝化工艺的前提下，通过调控流向前置反硝化池的三股废水以及废水输送量，并控制好氧池反应参数，再向后置反硝化池补加适量碳源，从而完成生化段的高效处理；最后再结合高密度沉淀池和臭氧催化氧化塔深度处理，达到排放的处理标准。本发明的高氨氮深度处理方法，能够在充分利用原水的基础上高效处理高氨氮废水，避免生化段污泥负荷过高，防止生化***瘫痪，增强生化***的抗冲击力，省掉外加碳源；同时操作简单、便捷，处理效果高效稳定，并且企业环保压力小、负担相对较轻。

Claims (9)

1.一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于，包括以下处理步骤：
a、将待处理的高氨氮废水经pH调节后，一部分输送至厌氧反应器，在经过厌氧处理后输送至前置反硝化池，另一部分直接输送至前置反硝化池；
b、前置反硝化池排出的废水进入好氧池，向好氧池加入碱液，控制好氧池末端pH7.8～8.2；
c、好氧池末端排出的废水一部分回流至前置反硝化池，另一部分输送至后置反硝化池，同时向后置反硝化池补充C源；
通过调配流向前置反硝化池的三股废水输送量，控制前置反硝化池内C/N质量比>4，同时控制前置反硝化池DO值<0.5mg/L；控制好氧池DO<1.5mg/L，MLSS在4000～6000mg/L；控制后置反硝化池C/N质量比>2.5；
d、后置反硝化池的出水输送至二次沉淀池，经沉淀后输送至高密度沉淀池，沉淀后的底泥一部分回输至前置硝化池，另一部分排放处理；
e、向高密度沉淀池加入除硬剂，经充分搅拌反应后，废水输送至一级中间水池调节pH，然后提升至砂滤罐，控制砂滤罐出水SS浓度<10mg/L；
f、砂滤罐的出水经过二级中间水池后提升至臭氧催化氧化塔，经催化氧化处理后可直接排放。
2.根据权利要求1所述的一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：步骤a所述pH调节至5.0～7.0。
3.根据权利要求1所述的一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：步骤b所述碱液包括NaOH溶液、Na2CO3溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：步骤c所述好氧池末端排出的废水至前置反硝化池的回流量为待处理高氨氮废水进水量的4～10倍。
5.根据权利要求1所述的一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：步骤c所述C源包括葡萄糖、甲醇、乙醇、醋酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：步骤d所述二次沉淀池的底泥至前置反硝化池的回流量为待处理高氨氮废水进水量的1～2倍。
7.根据权利要求1所述的一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：所述前置反硝化-好氧-后置反硝化工艺中前置反硝化池ORP<-20mv，后置反硝化池ORP<-80mv。
8.根据权利要求1所述的一种高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：步骤e所述除硬剂包括NaOH溶液、Na2CO3溶液、CaO溶液。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的高氨氮废水的深度处理方法，其特征在于：所述待处理高氨氮废水的TN值>500mg/L、NH3-N值>400mg/L。
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