[发明专利]一种超高浓度氨氮废水的生化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种超高浓度氨氮废水的生化处理方法。

背景技术

20世纪60年代起，在全球范围出现了十分突出的水质富营养化问题。自20世纪80年代以来水体的氮磷污染日益严重，特别是来源于焦化、化肥、石油化工、化学冶金、食品、养殖等行业以及垃圾渗滤液废水的氨氮浓度极高，且排放量大，目前，氮的脱除方法主要有物理化学法和生物法两大类。

常用的物理化学方法主要有折点氯化法、离子交换法、氨吹脱(空气吹脱与蒸汽汽提)法、和化学沉淀法等。其中，折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水，将废水中的氨氮氧化成氮气。该种方法处理成本高，约16～20元/m³，且余氯易造成水体二次污染；离子交换法是通过投加对NH₄⁺有强选择吸附能力(或离子交换能力)的材料来降低水体中氨氮，此时水中的氨氮仅发生转移，对于处理高浓度氨氮废水吸附材料需频繁再生，其处理成本高、运行操作复杂；氨吹脱法是利用NH₃与NH₄⁺间的动态平衡，通过调整pH使氨氮主要以游离氨形态存在，然后再进行曝气吹脱使游离氨从水中逸出。一般经吹脱后的出水氨氮仍偏高，且需加热，能耗大。化学沉淀法是通过在废水中投加化学沉淀剂(如：镁的化合物、磷酸或磷酸氢盐等)，生成磷酸铵镁沉淀来去除氨氮。该方法药剂投量大，去除效果易受到磷酸铵镁沉淀溶度积的限制，且去除1g NH₄⁺-N可产生8.35gNaCl，带来的高盐度会影响后续生物处理的微生物活性。

专利CN106277480A采用微电解联合折点氯化法处理高浓度氨氮废水，该方法处理成本高且容易造成二次污染。

专利CN104445816A通过人造沸石吸附养猪沼液中的高氨氮，该方法也同样存在处理成本高和容易造成二次污染等问题。

专利CN104944497A通过有机复合脱氮剂改性镁铝铁水滑石纳米磁性吸附材料吸附煤化工废水中的高氨氮，所用的材料制备过程复杂，不易操作。

专利CN105645655A向高浓度氨氮废水中投加碱性物质并将废水升温蒸脱氨氮，能耗过高。

专利CN105461173A采用超声吹脱法处理高浓度氨氮废水。超声吹脱法的水温温度为65±6℃，废水需加热，增加了能耗和运行成本。

专利CN106186501A采用三效蒸发单元，精馏蒸氨单元和薄膜刮板蒸发单元结合的蒸发装置处理高氨氮废水，能耗高，工艺复杂，且操作难度大

专利CN105858995A采用磷酸铵镁化学沉淀法处理高浓度氨氮废水。加药量大，增设了微波反应器，工艺成本较高。

专利CN106315937A采用电氧化降解的方法处理高氨氮化工废水，存在能耗高的问题。

生物法具有处理效果好，经济且无二次污染和操作管理方便等优点，对氨氮的去除形式多种多样，包括短程硝化，同步硝化反硝化，厌氧氨氧化等。其中，短程硝化反硝化工艺具有节约25％的供氧量、节约40％的反硝化碳源和污泥产量低等优点。但生物法处理高氨氮废水时，处理前期高氨氮产生大量的游离氨(FA)和处理后期由于亚硝氮积累产生大量的游离亚硝酸(FNA)会对微生物的活性产生抑制作用，因此生物法通常用于处理中低浓度氨氮废水(氨氮小于1000mg/L)。

短程硝化反硝化工艺的曝气阶段只进行氨氧化反应，如式(1)所示。一方面，氨氧化反应过程会消耗碱度(HCO₃^-)，水体中碱度不足时反应难以顺利进行；另一方面，碱度也作为氨氧化菌(AOB)的生长碳源所必需。因为一般实际高浓度氨氮废水中所含碱度远不足反应所需，所以处理时需要外加碱度。

NH₄⁺+2HCO₃+1.5O₂→NO₂+3H₂O+2CO₂ (1)

FA的浓度与水体中氨氮浓度、pH和温度有直接关系，如式(2)所示，

FNA的浓度与水体中亚硝氮浓度、pH和温度有直接关系，如式(3)所示，二者均受pH影响较大。通常，FA对AOB的抑制浓度为10～150mg/L，FNA对AOB的抑制浓度为0.2～0.4mg/L。