[发明专利]一种利用恒定磁场处理低温高氨氮废水的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种利用恒定磁场处理低温高氨氮废水的装置及方法，它主要适用于低温条件下高氨氮废水的生物强化处理。

背景技术

水环境中氮元素的大量积累导致了水环境质量的严重恶化，垃圾渗滤液、消化污泥脱水、养殖废水等低C/N高氨废水占氨氮排放总量的50％以上；传统的生物硝化反硝化脱氮工艺耗氧量大，并需要添加大量有机碳源才能实现良好的反硝化效果。为了实现低能高效，各国研究人员在传统的硝化反硝化脱氮基础上研发了许多新的工艺。其中，亚硝化-厌氧氨氧化全程自养生物脱氮工艺以其运行费用低、污泥产量小、无需外加碳源等优点而备受关注，成为环境科学与工程领域中的一个研究热点。该工艺的基本原理是先将原废水中50％的NH₄⁺-N氧化为亚硝态氮，然后所产生的亚硝态氮与另外50％的NH₄⁺-N发生厌氧氨氧化反应，生成N₂。

但是在我国冬季，北方的大部分地区以及南方的部分地区，由于温度对微生物个体的生长、繁殖、新陈代谢、生物种群分布和种群数量起着决定性作用，直接影响着冬季污水处理效率的高低，以生化法为主要工艺的污水处理厂的处理效果受到严重的影响。硝化细菌在温度小于15℃时，活性大幅度降低，硝化效果也明显下降，温度低于5℃时，硝化细菌的生命活动几乎停止，处于休眠状态。亚硝化-厌氧氨氧化全程自养生物脱氮工艺中亚硝化过程需要维持在较高的温度(30℃左右)，实现部分亚硝化，使出水中NH₄⁺与NO₂^-比例约为1:1。因此在低温条件下处理高氨氮废水时，亚硝化过程受到低温的抑制，导致该工艺无法正常运行，出水无法达标。此外，温度对活性污泥的絮凝沉降性能以及水的粘度都有较大的影响，低温容易造成污泥膨胀，影响污水处理工艺的正常运行。

中国专利申请号：201210491810.2，发明名称为低温高效氨氮污水处理方法，该方法的步骤为：首先采用高分子材料为载体，在其内部包埋硝化细菌微生物，以形成硝化细菌包埋载体；然后在反应容器中，加入所述硝化细菌包埋载体，通入含氨氮污水，对所述硝化细菌包埋载体进行活化；待载体活化成功后，接种污泥，通入欲处理污水，进行曝气生化处理。包埋硝化细菌载体具有良好的物理力学性能和化学稳定性，抗生物降解，耐磨损，包埋硝化细菌载体含有大量利于硝化细菌生长、繁殖和保持活性及传质扩散的成分物质，具有较高的低温氨氮处理效率，工艺流程短、装置简单、处理效果好，将现有处理工艺与特殊载体结合起来，很好的实现低温脱氮效果。

中国专利申请号：201310283206.5，发明名称为一种强化低温生物硝化效果的装置与方法。所述装置包括：SBR脱氮反应器，污泥强化池，污泥消化液水箱，城市污水箱，外加碳源箱，温度传感器，pH传感器，DO传感器，可编程过程控制器；所述方法是以污泥消化液原水通过高氨氮(<200mg/L)和高温(30℃)强化SBR脱氮反应器排放的剩余污泥的硝化效果；将强化后的剩余污泥回流至SBR脱氮反应器，从而实现强化SBR脱氮反应器低温生物硝化效果。本发明将处理污泥消化液与强化低温生物硝化效果相结合，使得设计出的SBR脱氮反应器具有低温条件硝化效果良好、硝化反应时间短，曝气能耗小、运行管理灵活，出水水质稳定等优点。

以上文献所公开的转置从一定程度上提高低温废水的生物降解性能，但上述装置需要投加生物载体或加热反应器，增加成本和能耗，难以投入实际应用。而且并没有解决亚硝化-厌氧氨氧化全程自养生物脱氮工艺在低温条件下处理高氨氮废水时，亚硝化过程受到低温的抑制，导致该工艺无法正常运行，出水无法达标；低温对活性污泥的絮凝沉降性能以及水的粘度都有较大的影响，造成污泥膨胀；反应器低温运行不稳定等问题。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对低温高氨氮废水全程自养生物脱氮的亚硝化效率低导致出水不达标，以及反应器低温运行不稳定等问题，本发明提供了一种利用恒定磁场处理低温高氨氮废水的装置及其方法，通过采用磁场-氨氧化菌强化体系，利用磁生物效应提高氨氧化菌的活性，利用磁场力提高传质效率，弥补现有与厌氧氨氧化匹配的亚硝化过程难以维持、氨氮降解效率低等缺陷，从而实现高效低能耗的低温高氨氮废水处理。

2、技术方案