一種固定化技術(shù)耦合canon工藝的氨氮廢水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域。具體涉及一種固定化技術(shù)耦合CANON工藝的氨氮廢水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可持續(xù)發(fā)展和碳減排一直是污水處理領(lǐng)域的重要發(fā)展目標和趨勢。傳統(tǒng)的硝化-反硝化生化脫氮反應(yīng)過程如下:
第一步，氨氮在亞硝酸鹽還原菌作用下轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮:
NH4++3/202 一 Ν02 +2Η++Ηζ0- ΔΕΔ Ε=278.42KJ
第二步，亞硝酸鹽在硝酸鹽菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸鹽:
Ν02 +1/2 02 一 Ν03 - Δ ΕΔ E=278.42KJ
上述過程氧化lg氨氮約需4.3g02，并大約消耗7.14gCaC03堿度。
[0003]上述過程還需要經(jīng)過反硝化過程才能實現(xiàn)完全脫氮，轉(zhuǎn)化過程如下:
N03 — N0 2 — N0 — N0 2 — N2
傳統(tǒng)硝化-反硝化流程較長、處理效率不高。
[0004]上世界九十年代，荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)首次發(fā)現(xiàn)了厭氧氨氧化現(xiàn)象，并很快成為全世界水處理領(lǐng)域的研究熱點。它是在厭氧或者缺氧條件下，厭氧氨氧化細菌以NH/-N為電子供體，以N02 -N為電子受體，將ΝΗ4+-Ν、Ν02 -N同時轉(zhuǎn)化成N2。由于其去除率高，污泥產(chǎn)生量少和運行成本低，具體反應(yīng)式如下:
NH:+1.32N02 +0.066HC03 +0.13H+— 1.0N 2+0.26N03 +0.066CH200.5N0.15+2.03H20相比傳統(tǒng)生化脫氮技術(shù)而言，CANON技術(shù)具有以下優(yōu)點:(1)厭氧氨氧化菌為自養(yǎng)菌，無需外加有機物作為電子供體，即可節(jié)省費用，又可以防止二次污染；(2)在厭氧氨氧化過程中，只需要將氨氮轉(zhuǎn)化為N02 (利用SHARON工藝)，相比傳統(tǒng)硝化-反硝化而言，耗氧量下降62.5%，并且徹底改變了過去需要通過投加電子供體(碳源)才能脫氮的傳統(tǒng)途徑，大大節(jié)省了碳源和0)2的排放；(3)厭氧氨氧化菌生長緩慢、產(chǎn)率低，工藝剩余污泥少；(4)厭氧氨氧化流程短、效率高，可以減少工藝占地，降低基建費用。
[0005]然而，氨氧化細菌及厭氧氨氧化菌產(chǎn)率系數(shù)低、世代周期長、活性易受抑制，在實際處理過程中易被淘汰。因此，如何獲得并維持系統(tǒng)中氨氧化細菌及厭氧氨氧化菌的生物量，充分發(fā)揮氨氧化細菌及厭氧氨氧化菌的作用，是CANON工藝能否成功的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決氨氧化細菌及厭氧氨氧化菌生長緩慢、世代周期長、在傳統(tǒng)生化體系與異養(yǎng)菌競爭不占優(yōu)勢、易流失等不足，將生物流化床技術(shù)、包埋法固定化微生物技術(shù)、CANON技術(shù)結(jié)合起來，提供一種高效、經(jīng)濟、穩(wěn)定、剩余污泥少的固定化技術(shù)耦合CANON工藝的氨氮廢水處理方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的: 一種固定化技術(shù)耦合CANON工藝的氨氮廢水處理方法，其技術(shù)解決方案為:氨氮廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量后首先自流或由栗提升進入除碳單元去除廢水中大部分有機污染后，由栗提升進入內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器，與內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器中固定化微生物載體充分接觸，首先利用載體表層及表面固定的氨氧化細菌將一部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，同時在載體內(nèi)部的厭氧氨氧化菌作用下，將生成的亞硝態(tài)氮與剩余的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣，實現(xiàn)氨氮的去除；內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器底部設(shè)置了曝氣系統(tǒng)，起到流化載體以及提供溶解氧的作用；內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)流中心筒，形成反應(yīng)器內(nèi)的循環(huán)流動效果，用于載體與氨氮廢水的充分接觸；頂部設(shè)置三項分離器，用于載體與廢水的分離。
[0008]上述內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器進水要求COD ( 2000mg/L，氨氮濃度彡1000mg/L,COD/NH；^: 4.0。若廢水水質(zhì)滿足內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器進水要求，可省去除碳單元；當進水C0D濃度不滿足此要求時需設(shè)置除碳單元來滿足內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器進水要求。
[0009]上述除碳單元包括但不限于沉淀、吸附、過濾、厭氧生化、水解酸化、好氧生化、電化學(xué)氧化、高級氧化、膜生物反應(yīng)器中的一種或多種單元組合。
[0010]上述固定化微生物載體采用包埋方式固定微生物，包埋膠體采用3%_7%聚乙烯醇、0.3-1.0%海藻酸鈉、0.05%-0.5%碳酸鈣、0.05%-0.5% 二氧化硅；固定液采用飽和硼酸和
0.2%-1%的鋁鹽溶液。
[0011 ] 上述固定化微生物載體通過碳酸1丐和二氧化娃對載體濕真密度進行調(diào)節(jié)，載體濕真密度為 0.90-1.10/cm3。
[0012]上述固定化微生物載體中同時包埋氨氧化細菌和厭氧氨氧化菌，氨氧化細菌包埋量為lO-lOOmgVSS/mL包埋膠體，厭氧氨氧化菌包埋量為20-100mgVSS/mL包埋膠體。
[0013]上述內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器中固定化微生物載體投加量為5%_40%。
[0014]上述內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器中設(shè)置在線溶解氧測定儀，在線溶解氧測定儀與曝氣風機聯(lián)動，將導(dǎo)流中心筒內(nèi)溶解氧控制在2-6mg/L范圍內(nèi)。
[0015]有益效果:
(1)低濃度包埋膠體制備出的固定化微生物載體有利于改善傳質(zhì)效果和載體密度。
[0016]本發(fā)明載體采用的包埋較低濃度較低，低濃度包埋膠體制備出的固定化微生物載體孔隙率較高，傳質(zhì)性能得到改善，一方面有利于微生物與廢水充分接觸以提高處理效率，另一方面，高孔隙率載體有利于反應(yīng)生成的氮氣的逸出，避免氮氣在載體內(nèi)部積累導(dǎo)致載體脹大并破碎。
[0017]低濃度包埋膠體制備出的固定化微生物載體便于將載體濕真密度控制在
0.90-1.lOg/cm3，在減少載體達到流化狀態(tài)所需的能耗及運行費用的同時，也保證了載體的?/L降性能。
[0018]( 2 )固定化微生物載體有利于系統(tǒng)中菌種的保護與保存。
[0019]本發(fā)明將氨氧化細菌和厭氧氨氧化菌固定于載體中，延長了菌種在反應(yīng)器中的固體停留時間，避免了傳統(tǒng)工藝中因氨氧化細菌和厭氧氨氧化菌生長緩慢、世代周期長而易流失的不足。此外，固定化載體對其中的菌種起到保護作用，能減輕廢水中有毒或抑制性物質(zhì)對微生物帶來的不利影響。
[0020](3)固定化微生物載體內(nèi)同時包埋氨氧化細菌和厭氧氨氧化菌有利于同步短程硝化-厭氧氨氧化的實現(xiàn)。
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