CN1231651A - 处理含氨废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理其中碳酸氢根离子作为废水中存在的铵离子的抗衡离子的含氨废水的方法。根据本发明,一半的铵转化成亚硝酸盐,产生含氨和亚硝酸盐的溶液,且在第二步骤中,亚硝酸盐用作氨的氧化剂。在本发明方法中,一半的氨自发转化成亚硝酸盐,从而提供一种需要更少控制的方法。同时,本发明方法不需要外部添加物。

Description

处理含氨废水的方法
本发明涉及处理含氨废水的方法，其中在第一步骤中，通过使用硝化性微生物处理和通过添加氧气，进行硝化处理，产生包含氨的氧化产物的溶液，和在第二步骤中，通过反硝化性微生物的作用，将氨的氧化产物与氨一起转化成氮气。
此方法由美国专利说明书5,078,884已知。通过氧化氨而形成的硝酸盐用作氧化剂，以便在基本上厌氧条件下并借助于微生物来转化仍需被降解的作为电子供体的氨。在此过程中，形成氮气，释放入大气中。
此方法的缺点是，正如可由所述文献的图2(右半部分)中所见，氨的降解是不可靠的。这就是说，可能会发生不需要的、释放入地表水的情况。为了防止发生这种情况，将会需要各种投资如控制和测量设备。最后，这种方法涉及加入碱液(参见所述文献的反应式5)，碱液也必须加以控制。
本发明的目的是改进现行的方法，特别是提供一种其费用一效果比更可靠的方法，该方法不需要添加剂，且部分是因为这一原因，从排放控制的工艺角度来看是更简便了。
出人意外的是，此目的可以通过一种其特征如下的方法来实现，其中使用含碳酸氢盐的废水，它通过供应空气而基本上汽提出碳酸氢盐且在第一步骤中，通过控制换气作用来保持pH≤7.2，部分存在于废水中的氨转化成亚硝酸盐，产生含有亚硝酸盐的溶液，并在第二步骤中，反硝化性微生物使用由此形成的亚硝酸盐作为余下的氨的氧化剂。
用这种方式，提供一种给出相当多优点的方法，其中之一是基本上更具备自我调节的性质。而且，避免使用添加剂。
从现有技术已知一种方法，该方法包含亚硝化步骤，其中氨转化成亚硝酸盐。在反亚硝化步骤中，当有机碳源加入作为反亚硝化性微生物的底物时，亚硝酸盐转化成氮气。例如甲醇作为使用有机碳源。当所述的甲醇降解时，消耗在亚硝化步骤中形成的酸，这提供反亚硝化过程的pH控制。此非连续方法的缺点是需要加入添加剂和需要更多的控制，如时间控制和底物供料控制。在所有条件下总的氨转化均并非令人满意，且限制在最高90％，且因为此原因，通常需要随后的处理。
此方法的第一种有利的实施方案的特征在于，在第一步骤中，将含有氨的废水进料到亚硝化反应器中，加入的量应使亚硝化反应器中在操作时无淤浆滞留，进行亚硝化反应的温度保持在25至60℃，pH保持在6至7.2之间。
用这样的方式，为氨转化成亚硝酸盐、而不是硝酸盐提供了有利的条件。
在第二步骤中，在进行反亚硝化处理的反亚硝化反应器中的溶液温度优选保持在25至60℃间，pH保持在6至9之间。
用这种方式，为亚硝酸盐和氨转化成氮气提供了有利的条件。
根据本发明的第二种实施方案，第一步骤和第二步骤是在一个生物反应器中同时进行的，其中硝化和反硝化微生物的生物反应器以固相存在，硝化性微生物基本上存在于固相外部的需氧部分，而反硝化性微生物基本上存在于固相内部的厌氧部分，且取决于在生物反应器中的氨的浓度，并以限制第一步骤的量提供氧气。
此方法的优点是只需要一个反应器。优选的是有点粗糙的载体包含生物膜，这就是说，它是包含硝化性和反硝化性微生物的层，且第一步骤发生在生物膜的外部的需氧部分。由于氧气限制，此生物膜的外部的需氧部分不能够将多于50％所提供的氨转化，而氨以及在生物膜的外部的厌氧部分形成的亚硝酸盐将在生物膜的内部的厌氧部分转化成氮气。此固相可以由自发形成的附聚物组成。
作为固相，优选的是使用选自载送生物膜的颗粒状载体和载送生物膜的不可移动载体的相。
如果载体是颗粒状，则载体的大小优选是0.1至1mm。用这种方式，提供高的生物质量密度，并且生物反应器的大小可以保持在一定的范围内。在典型的情况下，生物膜表面的氨负载大于2-3gN/m2·天。有点粗糙的载体表面是有利的。
在第二步骤中，在反应器中进行反亚硝化一亚硝化反应的溶液温度优选保持在5至60℃之间，pH保持在6至9之间。
这就为氨转化成氮气创造了有利的条件。
本发明将用下文的详细说明方式以及本发明方法的实施例作进一步的阐述。其参数给于附图中。
本发明方法包含一个亚硝化反应和反亚硝化反应。正如由示于反应图中并且在下文中将作阐述的综合反应式I可见，不需要加入pH调节物质。根据反应式II的亚硝化，每转化一当量的氨产生二个当量的质子。在可以通过实施本发明而适当地处理的废水中，HCO3 -是氨离子的抗衡离子。这样的废水的实例包括来源于垃圾池的渗滤废水和来源于需氧纯化过程的流出物。根据反应式III，在亚硝化反应期间需要为氨的氧化提供空气，同样还应确保除去CO2。因此，每转化一当量的氨，亚硝化反应净产生一个当量的酸。根据反应式IV，每转化一当量的氨，反亚硝化反应需要一当量的酸。这就是说，通过使用来源于硝化反应的CO2-汽提的流出物，不需要进行pH调节。
通过除去CO2，进行亚硝化的溶液汽提掉了HCO3 -，降低了溶液的缓冲能力。这就是说，其pH可能会变化，特别是由于在此步骤中酸的形成而其pH可能会降低。HCO3 -的pK，即HCO3缓冲的最佳点的pH为6.37。pH的下降抑制亚硝化过程，且氨只部分地转化，但是，根据本发明所提供的知识，达到了所需的程度(即，至多50％)。结果，可得到适量的氨，提供给随后的反亚硝化过程，该过程使用酸且因此受益于上述的低pH。
不受任何理论的局限，申请人假定，由于亚硝化有机体只接受NH3和HNO2、而不接受NH4 +和NO3这一事实，而获得良好的控制质量。当pH下降，NH3(底物)的浓度降低，而抑制亚硝化反应的HNO2浓度增加。
实施例
在无淤浆滞留的条件下操作搅拌着的批处理反应器(2.4升)，并进料给富氨的废水(41mM；pH=8.0)。在一天中填满80％的反应器体积。温度保持在33℃，并且溶解的氧浓度为20％。在此条件下，生物物质浓度是每升140mg干重。反应器流出物的pH是大约6.7。注意：此pH未经加入底物化合物如甲醇而调节。在废水中的40-50％的氨被转化。
将1.2ml/分钟的流出物进料给流化床反应器(容量2升)。流化床反应器中的pH是稳定的且是大约7.9。凯氏氮在流化床中经0.6kg N/m3·天的速率转化。总计除去83％的氮。相关参数给于图中。
此百分率可以通过将部分来源于流化床的流出物返回到批处理反应器中来增加。由于在流化床反应器中的稳定的pH，返回量不是非常关键的，且可以设定在一个常数值。太高的返回导致氨在批量反应器中的降解增加。这就造成在流化床反应器中的酸消耗下降，其结果是氨的降解再次下降。
虽然本发明方法具有好得多的自我调节性质，且自发地产生的氨综合降解至少为大约80％，亚硝化反应器的内含物的pH可以任选通过提供来源于反硝化反应器的流出物的方式来调节。因此，在此无需任何外加添加物。
根据本发明的另一实施方案，将废水进料给反亚硝化步骤。在反亚硝化期间，使用来源于废物流的氨，并且将来源于反亚硝化反应器的一部分进料给亚硝化反应器。在那，形成亚硝酸盐，并将之进料给反亚硝化反应器。
如果来源于反亚硝化步骤的流出物被排出，所述的流出物可以先进行硝化步骤，以避免亚硝酸盐排出。
用描述于文献中的方式，不费多大困难就可从现存的降解氨的水处理厂的淤泥中获得适合的微生物。另外，用于反亚硝化的培养物可以由荷兰Baarn的霉菌培养物中心局(Centraal Bureau voorSchimmelcultures)获得，登记号为949.87。

Claims (6)

1.  一种处理含氨的废水的方法，其中，在第一步骤中，通过使用硝化性微生物和通过加入氧，将含氨的废水进行硝化处理，产生一种包含了氨的氧化产物的溶液，在第二步骤中，通过反硝化性微生物的作用，将氨的氧化产物与氨一起转化成氮气，其特征在于，使用含有碳酸氢盐的废水，它通过提供空气而基本汽提掉碳酸氢盐，并在第一步骤中，通过控制换气作用来保持pH≤7.2，部分存在于废水中的氨转化成亚硝酸盐，产生一种含有亚硝酸盐的溶液，并在第二步骤中，反硝化性微生物使用由此形成的亚硝酸盐作为余下的氨的氧化剂。
2.  根据权利要求1的方法，其特征在于，在第一步骤中，将含有氨的废水进料到亚硝化反应器中，加入的量应使亚硝化反应器中在操作时无淤浆滞留，进行亚硝化反应的温度保持在25至60℃，pH保持在6至7.2之间。
3.  根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在第二步骤中，在进行亚硝化处理的反亚硝化反应器中的溶液温度优选保持在25至60℃之间，pH保持在6至9之间。
4.  根据权利要求1的方法，其特征在于，第一步骤和第二步骤是在一个生物反应器中同时进行的，其中硝化和反硝化微生物的生物反应器以固相存在，硝化性微生物基本上存在于固相外部的需氧部分，而反硝化性微生物基本上存在于固相内部的厌氧部分，且取决于在生物反应器中的氨的浓度，以限制第一步骤的量提供氧气。
5.  根据权利要求4的方法，其特征在于，作为固相，使用选自载送生物膜的颗粒状载体和载送生物膜的不可移动载体的相。
6.  根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在反应器中进行反亚硝化-硝化反应的溶液温度保持在5至60℃之间，pH保持在6至9之间。
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