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短程生物脫氮的污水處理劑的制作方法

文檔序號:11122839閱讀:936來源:國知局

本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種短程生物脫氮的污水處理劑。



背景技術(shù):

氮是水環(huán)境中一個很重要的污染因子,隨著石化、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展以及人民生活水平的提高,城市污水、工業(yè)污水和垃圾滲透液中的氮含量急劇上升,氮在污水中的主要存在形態(tài)有分子態(tài)氮、有機態(tài)氮、氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮,而在未處理的原廢水中,有機態(tài)氮和氨態(tài)氮是氮的主要存在形式;經(jīng)二級生化處理后出水中氨態(tài)氮和硝態(tài)氮是氮的主要存在形式。據(jù)報道,城市生活污水、工業(yè)廢水、畜禽養(yǎng)殖廢水中均含有大量的氮素污染物。因此,廢水的脫氮處理已經(jīng)成為環(huán)境工作者研究的熱點,脫氮處理有生物法和物理化學方法,物理化學方法主要有空氣吹脫法、選擇性離子交換法、折點氯化法、磷酸銨鎂沉淀法等,但上述方法成本高,容易造成二次污染,因此,其推廣受到限制。而生物脫氮法具有經(jīng)濟、有效、易操作、無二次污染等特點,被公認為具有發(fā)展前途的方法。脫氮一般包括硝化和反硝化,先是異養(yǎng)型細菌把有機氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮,氨態(tài)氮被自養(yǎng)型硝化菌氧化為亞硝態(tài)氮氮,亞硝態(tài)氮再被自養(yǎng)型硝化菌氧化為硝態(tài)氮,最后異養(yǎng)型反硝化菌將亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮還原為氣態(tài)氮從污水中去除。然而生物脫氮過程存在以下矛盾:硝化菌是嚴格好氧菌,硝化反應(yīng)需要好樣環(huán)境,而反硝化菌是兼性厭氧菌,需要在缺氧環(huán)境下進行。其次,硝化反硝化對有機物的存在也是矛盾的,自養(yǎng)硝化菌在大量有機物存在時,對氧氣和營養(yǎng)物的競爭不如好氧異養(yǎng)菌,而反硝化反應(yīng)由需要有機物充當電子供體來完成脫氧過程。上述矛盾進一步加重了污水的脫氮難度。不僅如此,傳統(tǒng)的生物脫氮工藝,如A/O法,A2/O法等硝化階段進行曝氣通常需要消耗大量的能量,為中和硝化過程中產(chǎn)生的酸度,需加堿中和,增加處理費用。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種短程生物脫氮的污水處理劑,將該處理劑投加在污水處理系統(tǒng)中可以大大提高生物脫氮效率。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種短程生物脫氮的污水處理劑,它是由硅藻土和葡萄籽單寧組成,其重量比為1~3:0.5~1.8。

傳統(tǒng)硝化作用由氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)共同完成。亞硝酸鹽氧化菌NOB將亞硝酸鹽進一步氧化成硝酸鹽。亞硝酸氧化還原酶(Nor)在硝化反應(yīng)過程中可以將亞硝態(tài)氮氧化成硝態(tài)氮,在反硝化過程中還可以將NO還原成N2。亞硝酸氧化還原酶(Nor)可以分為兩種,一種是異源二聚體寡聚酶,該酶有兩個亞基,NorB和NorC,NorB是具有催化活性的亞基,可以將釋放出的電子通過細胞色素c氧化酶,傳遞給O2,并產(chǎn)生ATP,這種酶在硝化過程中發(fā)揮作用;另一種是單體酶,但是它的電子供體是對苯二酚,也不能氧化細胞色素c,消耗ATP,產(chǎn)生NAD(P)H,這種酶在反硝化過程中發(fā)揮作用。也就是說,在硝化過程中,亞硝酸鹽氧化菌獲取能源的方式為通過NorB基因編碼的亞硝酸氧化還原酶(Nor)將亞硝態(tài)氮氧化成硝態(tài)氮。在好氧段中投加硅藻土和葡萄籽單寧,其重量比為1~3:0.5~1.8,可以分解NorB,起到滅活異源二聚體寡聚酶活性的作用,通過切斷亞硝酸鹽氧化菌生長繁殖所需能量的獲取路徑,使得亞硝酸鹽無法進一步氧化為硝酸鹽,而進入反硝化過程時,亞硝酸鹽氮可直接還原成N2,有效縮短了脫氮時間。另外,硅藻土和葡萄籽單寧的添加又不會影響單體酶的活性,即不會影響反硝化過程中NO還原成N2。

硅藻土的吸附能力極強,可以吸附亞硝酸氧化菌,還可以吸附葡萄籽單寧,從而將葡萄籽單寧和亞硝酸氧化菌粘接在一起,使得葡萄籽單寧較好的發(fā)揮切斷亞硝酸氧化菌繁殖的效果。

作為優(yōu)選,硅藻土和葡萄籽單寧的重量比為1:1.8,此時亞硝態(tài)氮的固定效果最好。

該污水處理劑應(yīng)該投放于以下生物處理工藝中生物池的好氧段。具體的是,污水經(jīng)預(yù)處理后,依次經(jīng)過初沉池、生物池和二沉池進行處理,所述生物池包括好氧段和缺氧段;初沉池的出水經(jīng)分配井同時流入好氧段和缺氧段,好氧段的出水進入缺氧段處理,缺氧段的出水一部分回流至好氧段,剩余的出水進入二沉池進行沉淀分離,出水經(jīng)排放口排出;在好氧段中投加上述污水處理劑,投放量為0.5~5kg/噸污水。

當進水氨氮>100mg/L時,污水處理劑的投放量為4~5kg/噸污水;當50mg/L≤進水氨氮≤100mg/L時,投放量為3~4kg/噸污水;當進水氨氮<50mg/L時,污水處理劑的投放量為0.5~3kg/噸污水。

污水預(yù)處理包括粗格柵以及曝氣沉砂池處理,粗格柵可以攔截較大直徑的懸浮物(SS),曝氣沉砂池可以沉淀污水中的砂子。

在上述處理工藝中,初沉池的出水分配至好氧段和缺氧段,缺氧段分配60~80%,好氧段分配20~40%,進入缺氧段的污水配比高,有機物含量多,反硝化菌大量繁殖;進入好氧段的污水配比較少,有機物含量相對較少,可以增強硝化細菌,尤其增強氨氧化菌的競爭力和繁殖能力,產(chǎn)生大量亞硝酸鹽。由于初沉池的出水流入,缺氧段中反硝化菌大量繁殖,好氧段的出水流入缺氧段后,在大量反硝化菌的作用下,大量的亞硝酸鹽直接還原成N2,脫氮速率極快,極大的提高了脫氮效果。缺氧段的出水一部分回流至好氧段,可將缺氧段無法處理的氨氮回流至好氧段氧化成亞硝態(tài)氮,進一步提高系統(tǒng)的脫氮效果。缺氧段出水的回流率為40~50%。

好氧段的DO為0.8~1.0mg/L。由于好氧段的硝化反應(yīng)為短程硝化,只需將氨氮氧化成亞硝態(tài)氮,而不需進一步氧化成硝態(tài)氮,因此,好氧段需氧量大大降低,可以降低能耗。

缺氧段的DO為0.2~0.5mg/L。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:

1)在好氧段投加短程生物脫氮的污水處理劑,可截斷亞硝酸鹽氧化菌獲取能源的方式,使得亞硝酸鹽氧化菌無法正常繁殖,最終導致亞硝酸鹽無法進一步氧化為硝酸鹽,從而實現(xiàn)短程硝化。

2)由于好氧段的硝化反應(yīng)為短程硝化,只需將氨氮氧化成亞硝態(tài)氮,而不需進一步氧化成硝態(tài)氮,因此,好氧段需氧量大大降低,可以降低能耗。

3)好氧段的硝化產(chǎn)物為亞硝酸,而亞硝酸值比硝酸的pH值高,不容易導致好氧段中pH值急劇降低,因而也無需向好氧段中加堿調(diào)節(jié)pH值。

4)缺氧段中適宜pH值為7~8,缺氧段中反硝化菌的大量繁殖,再加之反硝化菌只需亞硝態(tài)氮還原成N2,硝化菌可以在較短的時間內(nèi)將好氧段產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮還原成N2,因此,就避免出現(xiàn)亞硝酸過量導致缺氧段中pH值上升,而需要額外投加堿來調(diào)節(jié)pH值。

具體實施方式

以下具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述,但不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

污水經(jīng)粗格柵和曝氣沉砂池預(yù)處理后,依次經(jīng)過初沉池、生物池和二沉池進行處理,所述生物池包括好氧段和缺氧段;初沉池的出水經(jīng)分配井同時流入好氧段和缺氧段,60%分配至缺氧段,剩余的40%分配至好氧段;好氧段的出水進入缺氧段處理,缺氧段的出水一部分回流至好氧段,回流率為40%,剩余的出水進入二沉池進行沉淀分離,出水經(jīng)排放口排出;在好氧段中投加短程生物脫氮的污水處理劑,其投加量為5kg/噸污水,硅藻土和葡萄籽單寧重量比為1:0.5;好氧段的DO為0.8mg/L;缺氧段的DO為0.2mg/L。

對比例1

污水經(jīng)粗格柵和曝氣沉砂池預(yù)處理后,依次經(jīng)過初沉池、生物池和二沉池進行處理,所述生物池包括好氧段和缺氧段;初沉池的出水經(jīng)分配井同時流入好氧段和缺氧段,60%分配至缺氧段,剩余的40%分配至好氧段;好氧段的出水進入缺氧段處理,缺氧段的出水一部分回流至好氧段,回流率為40%,剩余的出水進入二沉池進行沉淀分離,出水經(jīng)排放口排出;好氧段的DO為3.5mg/L;缺氧段的DO為0.2mg/L。由于在處理過程中,系統(tǒng)中PH過低,需要投加堿液進行調(diào)PH.

實施例2

污水經(jīng)粗格柵和曝氣沉砂池預(yù)處理后,依次經(jīng)過初沉池、生物池和二沉池進行處理,所述生物池包括好氧段和缺氧段;初沉池的出水經(jīng)分配井同時流入好氧段和缺氧段,80%分配至缺氧段,剩余的20%分配至好氧段;好氧段的出水進入缺氧段處理,缺氧段的出水一部分回流至好氧段,回流率為50%,剩余的出水進入二沉池進行沉淀分離,出水經(jīng)排放口排出;在好氧段中投加短程生物脫氮的污水處理劑,其投加量為0.5kg/噸污水,其中,硅藻土和葡萄籽單寧的重量比為3:1.8。好氧段的DO為1.0mg/L;缺氧段的DO為0.5mg/L。

實施例3

污水經(jīng)粗格柵和曝氣沉砂池預(yù)處理后,依次經(jīng)過初沉池、生物池和二沉池進行處理,所述生物池包括好氧段和缺氧段;初沉池的出水經(jīng)分配井同時流入好氧段和缺氧段,70%分配至缺氧段,剩余的30%分配至好氧段;好氧段的出水進入缺氧段處理,缺氧段的出水一部分回流至好氧段,回流率為45%,剩余的出水進入二沉池進行沉淀分離,出水經(jīng)排放口排出;在好氧段中投加短程生物脫氮的污水處理劑,其投加量為2.5kg/噸污水,其中,硅藻土和葡萄籽單寧的重量比為1:1.8;好氧段的DO為0.9mg/L;缺氧段的DO為0.4mg/L。

將本發(fā)明實施例1污水處理工藝(投加污水處理劑)應(yīng)用于城市生活污水的處理,具體參數(shù)為:試驗規(guī)模Q=100m3/d,初沉池的水力負荷為3m3/m3·d,初沉池水力停留時間為3h,生物池的容積總負荷為30kgCOD/m3·d,生物池水力停留總時間為8h,二沉池水力負荷為3m3/m3·d,二沉池的水力停留時間為3h。進出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果如下表:

進出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

實施例1的出水完全達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A標準。

將對照例1的工藝(未投加污水處理劑)應(yīng)用于城市生活污水的處理,具體參數(shù)為:試驗規(guī)模Q=100m3/d,初沉池的水力負荷為3m3/m3·d,初沉池水力停留時間為3h,生物池的容積總負荷為30kgCOD/m3·d,生物池水力停留總時間為18h,二沉池水力負荷為3m3/m3·d,二沉池的水力停留時間為3h。進出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果如下表:

進出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

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