一種生物法處理硝酸銨廢水的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)硝酸銨廢水深度處理的裝置與方法，屬于生化法污水處理技術領域。通過水解酸化菌、反硝化菌、厭氧氨氧化菌的共同作用，實現(xiàn)了工業(yè)硝酸銨廢水的深度處理及污泥的減量。具體是污泥發(fā)酵產(chǎn)生大量碳源，反硝化菌利用這些碳源將no3_還原為NOf，然后NOf與NH 4+通過厭氧氨氧化反應去除。
【背景技術】
[0002]如今生產(chǎn)硝酸銨化肥與制造炸藥都會產(chǎn)生大量硝酸銨廢水，如果不經(jīng)過處理就排放到自然環(huán)境中，會使排放水中氨氮含量嚴重超標，造成地表水體的富營養(yǎng)化，破壞水體生態(tài)平衡。尤其是將其排入自然界后，一部分氨氮會轉化為亞硝酸根，在酸性條件下可轉化為致癌物，嚴重危害人類的健康和生命。
[0003]處理硝酸銨廢水處理主要應用物化法，例如:電滲析技術、離子交換法處理、電去離子凈水技術、反滲透、反滲透與電滲析組合工藝，雙極膜與膜電解、膜電解與電滲析耦合法.都有各自的限制條件并且對物料與能源消耗都比較大。例如:電滲析技術易發(fā)生濃差極化而產(chǎn)生結垢、電滲析器本身脫鹽率不高，易發(fā)生濃差極化反應，無法進行深度處理；電滲析器易發(fā)生透膜擴散現(xiàn)象和串水現(xiàn)象，使電滲析工藝排水無法得到充分利用等。離子交換法的離子交換樹脂有飽和失效問題。反滲透技術的反滲透膜在水質不穩(wěn)定事需要損耗比較快，成本比較高。
[0004]生物法素有節(jié)約成本、環(huán)境副產(chǎn)物少的特點。
[0005]傳統(tǒng)的生物法脫氮主要依靠微生物的硝化作用和反硝化作用。好氧硝化作用需要曝氣。而反硝化作用需要利用有機物作為電子工體還原氧化態(tài)氮，O然而工業(yè)硝酸銨廢水中可利用的碳源含量極低，需要外加碳源。另一方面，污水處理過程中產(chǎn)生大量污泥，包括初沉污泥和剩余污泥。如何經(jīng)濟有效地處理和處置污泥也是眾多污水處理廠面臨的難題。而進行污泥發(fā)酵，并在發(fā)酵過程中控制產(chǎn)甲烷作用的發(fā)生，則可以使污泥中的大分子有機顆粒向揮發(fā)性脂肪酸等小分子轉化，且這部分易降解有機物可被反硝化菌所利用以提高系統(tǒng)脫氮效果，與此同時實現(xiàn)污泥的減量化和穩(wěn)定化。該方法與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，既不用曝氣也不用外加碳源，同時還處理了一部分污泥，降低運行費用，具有巨大的實際意義。
[0006]本工藝是一種新型工藝，具有如下優(yōu)點:1)生物法不需要膜或者樹脂等消耗品，與物理或化學方法相比，本技術不需要膜或者樹脂，只需要投加少量的化學試劑大大降低了基建費用與運行成本；2)本發(fā)明利用污泥發(fā)酵產(chǎn)生的碳源，節(jié)省了外加碳源產(chǎn)生的費用，同時系統(tǒng)運行過程中通過污泥發(fā)酵，實現(xiàn)了污泥減量；3)采用海綿填料作為厭氧氨養(yǎng)菌的載體將厭氧氨氧化菌固定，大大增加了厭氧氨氧化菌的污泥齡，使其可以穩(wěn)定的持留在系統(tǒng)中，并且操作簡單方便，控制簡單；4)通過pH控制系統(tǒng)解決了厭氧氨氧化過程中氨氮與亞硝的比例問題，并且反應器出水中性，不需要再次調節(jié)PH值

【發(fā)明內容】

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[0007]本發(fā)明首次組合使用序批式反應器與上流式厭氧污泥床反應器應用于工業(yè)硝酸銨廢水的處理，將污泥發(fā)酵、反硝化與厭氧氨氧化耦合在一起，使污泥發(fā)酵產(chǎn)生的碳源用于反硝化將NO3--N轉華為NO2--N,然后原水中的NH4+-N和NO2--N通過厭氧氨氧化作用得到去除，兼顧污泥減量與硝酸銨廢水深度脫氮。
[0008]本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0009]新型一體化反應器處理硝酸銨廢水的裝置，其特征在于是處理工業(yè)硝酸銨廢水的成套裝置，包括順次連接的厭氧發(fā)酵反應器SBR(I)、混合池(2)、上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)以及排水池(4)。
[0010]進泥泵(1.1)連接厭氧發(fā)酵反應器SBR(I)，通過第一排泥閥(1.6)使厭氧發(fā)酵反應器(I)連接離心機(1.7)，得到的上清液進入混合池(2)中，剩余污泥排出；通過硝酸銨廢水投加泵(2.1)連接混合池(2)，通過硝酸投加泵(2.2)鏈接混合池(2);混合池(2)通過進水泵(3.1)進入上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)，上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)的出水通過第一排水閥(3.5)連接排水池(4)，上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)設有第二排泥閥(3.9);厭氧發(fā)酵反應器SBR中安裝有第一 pH在線監(jiān)測儀(1.2)、第一攪拌器(1.4)、第一溫控裝置(1.5);混合池(2)中安裝有第二 pH在線測定儀(2.3)、第二攪拌器(2.4);上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)中安裝第一 ORP在線測定儀(3.8)。上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)頂部設有集氣口(3.2)，集氣口(3.2)依次連接氣體干燥裝置(3.3)和集氣瓶(3.4)；
[0011]其特征在于，所述方法步驟如下:
[0012]I)系統(tǒng)啟動:
[0013]①取初沉污泥加入?yún)捬醢l(fā)酵反應器SBR(I)，保持反應區(qū)污泥濃度為24000-26000mgMLSS/L,通過第一溫控裝置(1.5)保持溫度為25到32攝氏度，通過投加堿溶液的方式保持反應區(qū)PH值為10±0.2 ;開啟攪拌器保持反應器內污泥充分混勻，每天排出1/10反應器有效容積的發(fā)酵污泥，然后添加等體積的新鮮初沉污泥進入反應器，連續(xù)運行15個周期。
[0014]②上一個步驟完成后，厭氧發(fā)酵反應器SBR(I)排出的發(fā)酵污泥經(jīng)過離心，上清液注入混合池(2)，底層污泥排出；取污水廠剩余的反硝化除磷污泥加入上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)中，使反應區(qū)污泥濃度在3500-4500mgMLSS/L，將混合池中的污水注入反應器中，控制進水流速，使HRT為9h，連續(xù)運行15d。將上流式厭氧污泥床反應器UAFB (3)的上蓋與三相分離器取下，將附著附著有厭氧氨氧化菌的填料放入反應器中，填充比20 ± 2 %，在填料上方安裝格柵，使海綿填料懸浮于反應器內并浸沒在液面以下，然后將反應器上蓋與三相分離器安裝回去，連續(xù)運行，直到系統(tǒng)出水TN濃度小于10mg/L。
[0015]2)連續(xù)運行:系統(tǒng)啟動成功后將進入連續(xù)運行階段，包含以下幾個過程:
[0016]厭氧發(fā)酵反應器SBR(I)利用初沉發(fā)酵產(chǎn)生碳源，供給上流式厭氧污泥床UAFB (3)使用，每周期依次經(jīng)歷排泥、進泥、調節(jié)PH值3個過程，過程中第一攪拌器(1.4)始終處于開啟狀態(tài)；
[0017]I排泥:在攪拌開啟的的情況下，開啟第一排泥閥(1.6)，排出反應器有效容積1/10的發(fā)酵污泥進入離心機(1.7)，離心后將上清液注入混合池(2)，底層污泥排出，進入下一道工序；
[0018]II進泥:開啟進泥泵(1.1)，將反應器有效容積1/10的初沉污泥打入?yún)捬醢l(fā)酵反應器SBR(I)，進泥結束后進入下一道工序；
[0019]III調節(jié)pH值:通過進藥口(1.3)向厭氧發(fā)酵反應器SBR(I)中加入堿溶液，通過第一 pH在線監(jiān)測儀(1.2)監(jiān)測反應器內的pH值，當pH值達到10±0.2時停止投加。
[0020]混合池(2)中將厭氧發(fā)酵反應器SBR(I)排出的富含SCOD的發(fā)酵污泥與硝酸銨廢水混合在一起，并通過硝酸調節(jié)混合池中NH4-N與NO3-N之間的物質的量比例達到1:1 ;在硝酸與堿性污泥的雙重作用下，混合池中的PH呈中性；每周期經(jīng)過進泥、進廢水、進硝酸、攪拌4個過程，具體如下；
[0021]①進泥:厭氧消化反應器SBR(I)排出的發(fā)酵污泥經(jīng)過第一排泥閥(1.6)進入離心機(1.7)，離心后將上清液注入混合池(2)，底層污泥排出，進泥結束后進入下一道工序；
[0022]②進廢水:通過硝酸銨廢水投加泵(2.1)向混合池(2)中打入硝酸銨廢水，進水結束后進入下一道工序；
[0023]③進硝酸:開啟攪拌器，通過硝酸投加泵(2.2)向混合池中加入硝酸，通過第二 pH在線監(jiān)測儀控制硝酸的投加量，當pH為7±0.2時停止投加，此時混合池中NH4+-N與Ν03_-Ν之間的物質的量比例達到1:1，關閉攪拌器，然后進入下一道工序；
[0024]④攪拌:每個整點時刻開啟攪拌器，十分鐘后關閉，以保證混合池內充分混合，不產(chǎn)生沉淀。
[0025]上流式厭氧污泥床反應器UAFB(3)中，首先由反硝化菌利用發(fā)酵污