[发明专利]一种以碳酸钠提供碱度实现高浓度氨氮废水高效亚硝化的方法

说明书

本发明属于氨氮废水处理的技术领域，公开了一种以碳酸钠提供碱度实现高浓度氨氮废水高效亚硝化的方法。方法为：(1)将装有填料的生物反应装置进行生物挂膜；生物反应装置包括第一级生物反应装置和第二级生物反应装置；(2)将第一份碳酸钠加入进水储水装置，第一份碳酸钠与氨氮废水混合均匀；然后将添加了碳酸钠的氨氮废水送入第一级生物反应装置进行亚硝化，亚硝化后出水进入中间储水装置；向中间储水装置中加入第二份碳酸钠，混合均匀，然后将中间储水装置的废水送入第二级生物反应装置，继续亚硝化，完成后出水。本发明的方法解决了碳酸钠作为外源碱度投加导致高pH值，使微生物活性受到游离氨抑制的问题；本发明的方法成本更低。

技术领域

本发明属于氨氮废水处理的技术领域，具体涉及一种以碳酸钠提供碱度实现高浓度氨氮废水高效亚硝化的方法。

背景技术

废水中的氨氮，排放到自然水体，引起自然水体的富营养化，使水质变差，故废水中的氨氮必须脱除，达到排放标准。生物法脱除废水中的氨氮，是目前最常用，最经济的处理方法。按生物脱氮原理，主要有三种生物脱氮过程：(1)硝化反硝化法：这是目前最常用的脱氮工艺，如污水处理厂的A²O法，氧化沟法等都采用了硝化反硝法的脱氮工艺，它的原理是先将水中的氨氮通过氨氧化菌(AOB)转化为亚硝氮，再通过氮氧化菌(NOB)转化为硝态氮，在有碳源的厌氧条件下，反硝化作用将其转化为氮气。(2)亚硝化反硝化法：该方法将水中的氨氮通过氨氧化菌(AOB)转化为亚硝氮，然后，在需要较少的碳源条件下，直接将亚硝酸根通过反硝化转化为氮气。(3)厌氧氨氧化法：该方法将部分氨氮通过AOB转化为亚硝氮，然后，亚硝氮与氨氮，经过厌氧氨氧化菌的作用，直接转化为氮气。因整个反应不需要经过反硝化过程，也不需要额外添加碳源，被视为目前低碳源废水最经济的脱氮方法。

从这三个生物脱氮的原理方法看，硝化反硝化所需碳源最多，且氧化过程所需的氧气也是最多，能耗最大，但由于该反应比较容易实现，目前仍广泛使用。而亚硝化反硝化与厌氧氨氧化，因需要的碳源较少或不需要碳源，且能耗低，是近年来的研究开发的热点。由于氨氮在AOB作用下转化为亚硝氮后，很容易进一步被NOB氧化为硝态氮，故如何抑制NOB，将氨氮氧化过程控制在第一步亚硝化的状态，使亚硝氮得以累积，成为亚硝化反硝化与厌氧氨氧化技术的关键。申请人前期申请了发明专利：一种含有沸石生物流化床的短程硝化反硝化脱氮工艺，专利申请：CN201610630255.5；一种基于氨氮废水实现高效亚硝化的方法，专利申请：CN201710252762.4，发现了利用沸石，或人造沸石等带有氨氮吸附性能的材料，充当生物流化床或生物滤床的介质，可以稳定地实现氨氮废水的亚硝化。从而为氨氮使用更经济的生物脱除方法打下基础。由于氨氮在AOB作用下转化为亚硝氮的过程需要消耗大量碱度，理论上转化1g氨氮，需要约7.14g碱度(以碳酸钙计)，氨氮废水的处理在缺少碱度时，如何补加碱度以及使微生物能充分利用外加碱度也是影响氨氮废水生物处理经济性的主要因素。

外源补加碱度，普遍使用碳酸氢钠或碳酸钠，若废水的氨氮浓度越高，则补充碳酸氢钠或碳酸钠的量就越大。由于碳酸氢钠与碳酸钠的价格几乎相同，而同样重量的碳酸钠，可以提供约二倍于碳酸氢钠的碱度，故使用碳酸钠提供碱度，其药剂成本只有碳酸氢钠的一半。其中，投加碳酸氢钠时含氨氮废水的pH值增幅较小，对废水的生化过程影响相对也较小，故虽然价格贵一些，仍得到广泛应用；使用碳酸钠作为氨氮废水处理的碱度原料时，废水的pH值会大幅增加，在高pH值的条件下，使氨氮废水中的游离氨浓度大幅上升，从而也抑制了AOB的活性。所以，从节约碱度耗费成本的角度上看，在新开发的生物滤池亚硝化系统中，若使用碳酸钠作为外源碱度投加，则必须调整工艺流程，使氨氮的亚硝化过程能经济且高效运行。