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如何提高含有机氮化工废水氨化速率的发明内容

浏览次数:131  更新时间:2018-04-16


 

如何提高含有机氮化工废水氨化速率的发明内容

  1.要解决的问题

  针对现有技术中含有机氮的化工废水氨化速率不高的问题,本发明提出了一种提高含有 机氮化工废水氨化速率的方法。它通过添加活性催化剂,来提高厌氧水解酸化对有机氮的氨 化速率,解决了含有机氮的化工废水中氨氮难脱除的问题。

  2.技术方案

  为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:

  1.一种提高含有机氮化工废水氨化速率的方法,其步骤为:

  A、通过废水收集池收集化工废水;

  B、收集池内的废水进入厌氧水解酸化池;

  C、在厌氧水解酸化池中添加活化催化剂,通过活化催化零价铁强化厌氧水解酸化池中 氨化菌群的活性,强化有机氮的氨化速率;目前常用的处理化工废水的高有机氮的方法都是 将反应器进行改良,或者在实验室某些特殊条件下培养的菌种进行降解,本发明利用活化催 化剂对传统的厌氧水解酸化池的菌种进行强化,方法简单,在实际工程中应用较为普遍,广 泛,可有效抵挡有毒有害的化工废水的冲击,这对于化工废水的有机氮处理提供了一个简单, 易操作,易管理的方法。

  D、厌氧水解酸化出水经过后续的缺氧和好氧实现氨氮的硝化和反硝化;

  E、好氧池硝化液回流至缺氧池,二沉池污泥回流至厌氧池;

  F、二沉池出水氨氮满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002,一级B标 准,氨氮低于15mg/L,并满足江苏省地方标准《化学工业主要水污染物排放标准》 DB32/939-2006一级A标准,能够直接排放,活化催化剂强化后的厌氧水解酸化池相比较于 传统厌氧水解酸化池,其氨化速率提高了2~3倍。

  优选地,所述的步骤A中首先通过废水收集池收集化工废水,通过实验室测试化验,调 节收集池中废水总氮含量为100~150mg/L,其中有机氮含量≤100mg/L,pH控制为6~9,COD 为1500~2500mg/L。

  优选地,通过在线污泥浓度计检测,控制厌氧水解酸化池污泥浓度为3500~4500mg/L, 根据进水流量控制废水停留时间8~10h,通过在线溶解氧仪器检测,控制溶解氧DO≤0.2mg/L。

  优选地,活化催化剂为块状颗粒固体,其平均有效直径为0.3~10mm,块状颗粒固体平均 质量为100~200g,该块状颗粒固体各组成成分质量比为活性零价铁﹕活性炭﹕活性零价铜 =55~60﹕25~30﹕10~15。利用活化催化剂强化厌氧水解酸化池中氨化菌群的活性,使得化工 废水中高有机氮废水实现较快速率的氨化,比普通不添加活化催化剂的厌氧水解酸化池氨化 速率提高2-3倍。含100mg/L的有机氮化工废水,在普通厌氧水解酸化池中,全部氨化需要 15~24h,而在添加本发明的活化催化剂的厌氧水解酸化池中,全部氨化只需要8~10个小时。 也就是说,达到相同的有机氮氨化效果,添加本发明的活化催化剂的厌氧水解酸化池废水停 留时间可减少一半以上,换句话说,达到相同的有机氮氨化效果,添加活化催化剂的厌氧水 解酸化池比不添加的厌氧水解酸化池池体体积至少要小一半以上,厌氧水解酸化池的构建可 节约一半以上的土建费用;不仅节约了企业污水处理成本,还减少了土地使用。

  优选地,所述活性零价铁和活性零价铜是分别由单质铁和单质铜经过5%盐酸洗0.5h,5% 氢氧化钠碱洗0.5h,蒸馏水洗1h后自然晾干后得到。

  优选地,步骤C中投放的活化催化剂的颗粒体积占厌氧水解酸化池体积4~5%,通过悬 挂方式悬挂于厌氧水解酸化池的水体中,可防止该活化催化剂板结,易于更换,另外悬挂方 式可有效增加废水与该活化催化剂颗粒的接触面积,更加有利于对于污泥中氨化菌群的强化 作用。

  优选地,废水在缺氧和好氧池中总停留时间为36h,其中缺氧池内最优污泥浓度为 4000~4500mg/L,最佳停留时间:12h,最佳溶解氧:0.2mg/L≤DO≤0.5mg/L;好氧池内最优 污泥浓度为3000~3500mg/L,最佳停留时间:24h,最佳溶解氧:4mg/L≤DO≤5mg/L。

  优选地,好氧池内的硝化液回流至缺氧池,最佳回流比:200%;二沉池内的污泥回流至 厌氧池,最佳回流比:150%。

  3.有益效果

  相比于现有技术,本发明的有益效果为:

  (1)本发明利用活化催化剂强化厌氧水解酸化池中氨化菌群的活性,使得化工废水中高 有机氮废水实现较快速率的氨化,比普通不添加活化催化剂的厌氧水解酸化池氨化速率提高 2-3倍;含100mg/L的有机氮化工废水,在普通厌氧水解酸化池中,全部氨化需要15~24h, 而在添加本发明的活化催化剂的厌氧水解酸化池中,全部氨化只需要8~10个小时;也就是说, 达到相同的有机氮氨化效果,添加本发明的活化催化剂的厌氧水解酸化池废水停留时间可减 少一半以上;

  (2)本发明利用活化催化剂强化厌氧水解酸化池中氨化菌群的活性,化工废水中有机氮 氨化速率得到2~3倍的提升;含100mg/L的有机氮化工废水,在普通厌氧水解酸化池中,全 部氨化需要15~24h,而在添加本发明的活化催化剂的厌氧水解酸化池中,全部氨化只需要 8~10个小时;也就是说,达到相同的有机氮氨化效果,添加本发明的活化催化剂的厌氧水解 酸化池废水停留时间可减少一半以上,即达到相同的有机氮氨化效果,添加活化催化剂的厌 氧水解酸化池,比不添加的厌氧水解酸化池池体体积至少要小一半以上,厌氧水解酸化池的 构建可节约一半以上的土建费用;不仅节约了企业污水处理成本,还减少了土地使用;

  (3)本发明在厌氧水解酸化池中添加活化催化剂,通过活化催化零价铁强化厌氧水解酸 化池中氨化菌群的活性,强化有机氮的氨化速率;目前常用的处理化工废水的高有机氮的方 法都是将反应器进行改良,或者在实验室某些特殊条件下培养的菌种进行降解,本发明利用 活化催化剂对传统的厌氧水解酸化池的菌种进行强化,方法简单,在实际工程中应用较为普 遍,广泛,可有效抵挡有毒有害的化工废水的冲击,这对于化工废水的有机氮处理提供了一 个简单,易操作,易管理的方法;

  (4)本发明步骤C中投放的活化催化剂的颗粒体积占厌氧水解酸化池体积4~5%,通过 悬挂方式悬挂于厌氧水解酸化池的水体中,可防止该活化催化剂板结,易于更换,另外悬挂 方式可有效增加废水与该活化催化剂颗粒的接触面积,更加有利于对于污泥中氨化菌群的强 化作用;

  (5)本发明对于含有机氮的化工废水,在厌氧水解酸化池中投放活化催化剂颗粒,对废 水进行预处理,将水解酸化与活化催化剂进行耦合,1)活性零价铁、碳、活性零价铜三种材 质可组成铁、碳原电池,铁、铜原电池,电子在各自原电池铁与碳,铁与铜之间传递,部分 被水中难降解物质吸收,有利于破坏有机物大分子结构,提高了COD的去除能力,另外铁索 溶出的二价铁,三价铁以及铜离子协同和活性零价铜强化了氨化菌群的活性,大大提高了有 机氮的氨化速率,提高了COD的去除能力;2)其他菌群的活性提高,菌群促进有机物水解 酸化产生乙酸,活化催化剂的投入提高了水解酸化速率;

  (6)对难降解工业废水的预处理中,铁碳内电解是广泛应用的一项预处理技术,去除毒 性污染物的毒性官能团,减少毒性污染物对厌氧微生物的毒害作用,又能够将难生物降解污 染物水解为易生物降解的小分子物质,以提高废水的可生物降解性能,但是它存在耗费量大, 处理成本高的问题;本发明在厌氧水解酸化池中加入本专利特有的活化催化剂,将铁碳铜合 成的块状颗粒物内电解活化催化剂与水解酸化法有机耦合,能够产生增效的协同效应:1)水 解酸化是将大分子有机物水解为小分子有机物,厌氧水解酸化池内的菌群进一步酸化产生有 机酸,而活化催化剂内的活性零价铁和活性零价铜能够强化厌氧水解酸化池中氨化菌群的活 性,所以能够提高水解酸化池有机氮的氨化速率,提高厌氧水解酸化池中COD去除能力;水 解酸化中产生的有机酸使厌氧水解酸化池处于弱酸性环境,活化催化剂内的活性零价铁与碳 组合生成铁、碳原电池,铁、铜原电池能够进行铁内电解反应,提高了铁内电解反应的效果; 2)铁内电解反应产生的Fe2+能够把S2+沉淀掉,去除毒性污染物的毒性官能团,减少毒性污 染物对厌氧微生物的毒害作用,提高了除硫效果,也为水解酸化速率的提高创造了条件;3) 在厌氧水解酸化池中加入活化催化剂,将铁、碳内电解原电池,铁、铜内电解原电池与水解 酸化的协同作用,能够有效缩短普通厌氧水解酸化的废水停留时间,有效减少构筑物占地面 积,降低投入成本;4)投放的活化催化剂的颗粒体积占厌氧水解酸化池体积4~5%,与现有 技术中其他类型的催化剂相比,投入量少,性价比高。所以本发明的技术方案,也适用于对 难降解工业废水的预处理,去除有毒有害物质,提高废水可生物降解性能;

  (7)厌氧水解酸化出水中含有乙酸,厌氧池内的除磷菌吸收乙酸,提高了除磷菌的功能; 因为厌氧水解酸化阶段中,活性催化剂的加入提高了乙酸的生成速率,而乙酸能够提高除磷 菌的功能,使除磷菌在厌氧池内快速释磷,形成PO43-,厌氧水解酸化中的产生的Fe2+,一部 分用于去除S2+,一部分与OH-结合形成Fe(OH)2,另外还剩余部分,进入厌氧池后,和除磷 菌释放出来的PO43-一起,进入好氧池,Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3沉淀,Fe2+被氧化成Fe3+与PO43-结合,形成沉淀物去除PO43-,在污泥的助凝下沉淀效果更好,使沉淀物中磷酸根的 比率增加,由此可以降低排除污泥的比率,对泥龄的要求可放宽,因此,耦合后的除磷工艺, 更利于与其它生物工艺的组合,如与生物脱氮工艺;

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