7種氨氮廢水地處理技術(shù)

4/47種氨氮廢水地處理技術(shù)高濃度氨氮廢水處理工藝

工業(yè)廢水氨氮處理工藝：

工業(yè)廢水一一原水泵一一粗格柵一一曝氣沉砂一一細(xì)格柵

消毒池出水

1.傳統(tǒng)脫氮工藝

活性污泥法脫氮的傳統(tǒng)工藝［1］是在1969年美國(guó)的巴茨（Barth）提出的，被稱為三級(jí)活性污泥法，是以氨化、硝化和反硝化3步反應(yīng)過程為基礎(chǔ)建立起來的?；钚晕勰嗪杏袡C(jī)物降解菌、硝化菌和反硝化菌，它們分別在各自的反應(yīng)池內(nèi)生長(zhǎng)繁殖，并且有各自的沉淀池和回流設(shè)施，如圖1.1所示。在實(shí)踐中還可采用兩級(jí)生物脫氮系統(tǒng)（如圖1.2所示），將前兩級(jí)BOD去除和硝化兩道反應(yīng)過程合在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，第一級(jí)池去除BOD，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)

化為NH3、NH4+，同時(shí)使NH3、NH4+進(jìn)一步氧化成NOx~-N。第二級(jí)池在缺氧條件下，將NOx_-N還原為氮?dú)?，并逸出大氣，?yīng)米取厭氧-缺氧的運(yùn)行方式。碳源，既可投加CH3OH（甲醇）作為外加碳源，亦可引入原廢水作為碳源。

該工藝優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速率大，而且比較徹底。缺點(diǎn)是處理設(shè)施多，占地面積大，造價(jià)高，管理不夠方便，因此在實(shí)踐中采用比較少。

^^EOD尿化硝

此圖1.2兩級(jí)生物脫氮工藝

2.A/O法

A/O脫氮工藝是80年代初開發(fā)出來的工藝流程（圖1.4）0

廢水經(jīng)預(yù)處理和一級(jí)處理后，首先進(jìn)入缺氧池，利用氨化菌將廢水中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成NH3-N，與原廢水中的NH3-N—并進(jìn)入好氧池。在好氧池中，除與常規(guī)活性污泥法一樣對(duì)含碳有機(jī)物進(jìn)行氧化外，在適宜的條件下，利用亞硝化菌及硝化菌，將廢水中NH3-N硝化生成NOx--N。為了達(dá)到廢水脫氮的目

的，好氧池中硝化混合液通過內(nèi)循環(huán)回流到缺氧池，利用原廢水中有機(jī)碳作為電子供體進(jìn)行反硝化，將NOx--N還原成氮?dú)?。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，A/O系統(tǒng)不用投加外加碳源，CH0H

1

圖1.1傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝（三級(jí)活性污泥法流

51號(hào)污魂

n

可利用原廢水中的有機(jī)物作為碳源進(jìn)行反硝化，達(dá)到同時(shí)降低COD和脫氮的目的。缺氧池

設(shè)在好氧池之前，當(dāng)水中堿度不足時(shí)，由于反硝化可增加堿度，因而可以補(bǔ)償硝化過程中對(duì)堿度的消耗。A/O工藝只有一個(gè)污泥系統(tǒng)，混合菌群交替處于好氧和缺氧狀態(tài)，有機(jī)物濃度高低交替條件，有利于控制污泥膨脹。近十幾年來A/O工藝在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用發(fā)展較快，被認(rèn)為是解決城市污水及含氮工業(yè)廢水氮污染的有效工藝。

鮎違泥j剩余污泥

I

RL

圖1.4A/O法

3.氧化溝

氧化溝是上世紀(jì)50年代由荷蘭巴斯韋爾（Pasveer）開發(fā)出來的一種廢水生物處理技術(shù),屬于活性污泥法的一種變型。其基本特征是曝氣池呈封閉、環(huán)狀跑道式，廢水和活性污泥以及各種微生物混合在溝渠中作不停地循環(huán)流動(dòng)，完成對(duì)廢水的硝化與反硝化處理。生物氧化溝兼有完全混合式、推流式和氧化塘的特點(diǎn)。在技術(shù)上具有凈化程度高、耐沖擊、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便、維修簡(jiǎn)單、投資少、能耗低等特點(diǎn)。氧化溝在空間上形成了好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，具有良好的脫氮功能。以卡魯塞爾氧化溝為例，其是在每組溝渠的轉(zhuǎn)彎處安裝一臺(tái)表面曝氣機(jī)，靠近曝氣機(jī)的下游為富氧區(qū)，而上游為低氧區(qū)，外環(huán)還可能成為缺氧區(qū)，這樣形成了生物脫氮的環(huán)境條件。目前常用的氧化溝主要有多溝交替式氧化溝、卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、一體化氧化溝（見圖1.4）

圖1.5氧化溝

4.SBA法

SBR法是在20世紀(jì)70年代逐漸發(fā)展起來的一種生物處理技術(shù)，以序批間歇式操作為主要特征。所謂序列間歇式有兩種含義，一是運(yùn)行操作在空間上按序排列的、間歇的。由于廢水大多是連續(xù)排放，且流量波動(dòng)很大，這使得SBR至少兩個(gè)池或者多個(gè)池，各個(gè)池按一定順序和周期運(yùn)行，也是間歇的。二是運(yùn)行操作在時(shí)間上也是按序排列的、間歇的。一般按運(yùn)行次序分五個(gè)階段，即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置階段，稱為一個(gè)運(yùn)行周期，如下圖所示。

b卡魯塞爾氧化溝

a多溝交替式氧化溝c奧貝爾氧化溝

d一體化氧化溝

圖1.6SBR法工序循環(huán)周期和各個(gè)階段的運(yùn)行時(shí)間及運(yùn)行狀態(tài)都可以根據(jù)具體廢水水質(zhì)和出水要求靈活控制。例如，在進(jìn)水階段，可以按限制性曝氣（進(jìn)水期間不曝氣）運(yùn)行，也可以按半限制性曝氣（進(jìn)水到一半時(shí)開始曝氣）運(yùn)行，還可以按非限制性曝氣（邊進(jìn)水邊曝氣）運(yùn)行；在反應(yīng)階段，可以一直曝氣，為了實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷也可以曝氣后攪拌或者曝氣攪拌交替進(jìn)行；剩余污泥排放可以在排水階段或排水后期排放。只要我們有效調(diào)節(jié)好

SBR運(yùn)行周期、各階段運(yùn)

行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)就可以達(dá)到多種功能的要求。5.DAT-LAT工藝

DAT-IAT工藝是SBR工藝?yán)^ICEAS、CASS、CAST、IDEA法之后不斷完善發(fā)展起來的

一種新工藝，其主體構(gòu)筑物由需氧池（DemandAerationTank,簡(jiǎn)稱DAT）和間歇曝氣池（IntermittentAerationTank,簡(jiǎn)稱IAT）串聯(lián)組成（如圖1.6所示）。廢水進(jìn)入DAT池后，

在DAT池內(nèi)與以前的混合液以及回流液完全混合，并進(jìn)行連續(xù)曝氣，具有較高的溶解氧，細(xì)菌的活性非常強(qiáng)，大部分可溶性有機(jī)物被去除，它的反應(yīng)機(jī)制以及有機(jī)物的去除機(jī)理與連續(xù)流活性污泥法（CFS）基本相同，但是在DAT池內(nèi)有機(jī)物濃度要高于連續(xù)流活性污泥法，有機(jī)物負(fù)荷高，降解速率快。IAT池與典型的SBR池相似，包括曝氣、沉淀、排水、閑置四個(gè)階段，也可以根據(jù)實(shí)際需要增加攪拌階段，處理后的上清夜和剩余污泥均在IAT池內(nèi)排放，但與SBR法又有不同點(diǎn)，其進(jìn)水是連續(xù)的。由于DAT池對(duì)水質(zhì)的調(diào)節(jié)、均衡作用，使得進(jìn)入IAT池內(nèi)水質(zhì)穩(wěn)定，有機(jī)物負(fù)荷低，提高了系統(tǒng)對(duì)水量水質(zhì)變化的適應(yīng)性。同時(shí)，由于有機(jī)物濃度低，為硝化菌繁殖創(chuàng)造了條件，有利于硝化反應(yīng)進(jìn)行。

IAT池間歇曝氣，并根據(jù)需

進(jìn)水反應(yīng)沉淀排水

閑置

要增加厭氧攪拌，使得微生物處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對(duì)污染物降解作用，同時(shí)還具有較好的脫氮、除磷功能。IAT池中底部沉降的活性污泥大部分作為該池下個(gè)處理周期使用，一部分污泥用污泥泵連續(xù)打回DAT池作為DAT池的回流污泥，多余的

剩余污泥引至污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行污泥處理。

圖1.6DAT-IAT工藝工序6?折點(diǎn)加氯法

廢水中含有氨和各種有機(jī)氮化物，大多數(shù)污水處理廠排水中含有相當(dāng)量的氮。如果在二級(jí)處理中完成了硝化階段，則氮通常以氨或硝酸鹽的形式存在。投氯后次氯酸極易與廢水中的氨進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)中依次形成三種氯胺：

NH3+HOCI—NH2CI（—氯胺）+H20

NH2CI+HOCI—NHCI2（二氯胺）+H20

NH2CI+HOCI—NCI3（三氯胺）+H20

上述反應(yīng)與pH值、溫度和接觸時(shí)間有關(guān)，也與氨和氯的初始比值有關(guān)，大多數(shù)情況下，以一氯胺和二氯胺兩種形式為主。其中的氯稱為有效化合氯。

在含氨水中投入氯的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)投氯量達(dá)到氯與氨的摩爾比值1:1時(shí)，化合余氯即增加，當(dāng)摩爾比達(dá)到1.5:1時(shí)，（質(zhì)量比7.6：1），余氯下降到最低點(diǎn)，此即“折點(diǎn)”"。在折點(diǎn)處，基本上全部氧化性的氯都被還原，全部氨都被氧化，進(jìn)一步加氯就都產(chǎn)生自由余氯。在廢水處理中，達(dá)到折點(diǎn)所需氯總是超過質(zhì)量比

7.6:1，當(dāng)污水的預(yù)處理程度提高時(shí)，到達(dá)

曝氣攪拌曝氣曝氣曝氣沉淀

曝氣排水

折點(diǎn)所需氯量就減少。

折點(diǎn)加氯產(chǎn)生酸，當(dāng)氧化1mg/LNH3-N時(shí)，需14.3mg/L的堿度（以CaC03計(jì)）

來中和，實(shí)際上，由于氯的水解，真正需要的堿度為15mg/L。大多數(shù)情況下，pH值將略

有降低。

為了達(dá)到折點(diǎn)反應(yīng)所加入的氯劑，除形成次氯酸外，還增加廢水中的總?cè)芙夤腆w含量。

在廢水復(fù)用情況下，溶解固體的含量可能成為影響回用的障礙。

以氯氣進(jìn)行折點(diǎn)氯化6.2:1

以次氯酸鈉進(jìn)行折點(diǎn)氯化7.1:1

投氯氣后，用石灰中和全部酸度12.2:1

投氯氣后，用NaOH中和全部酸度14.8:1

折點(diǎn)加氯法因加氯量大，費(fèi)用高，以及產(chǎn)酸增加總?cè)芙夤腆w等原因，目前尚未見以此為

主要除氨方法的污水廠在運(yùn)行

6.吹脫法

吹脫法用于脫除水中氨氮，即將氣體通入水中，使氣液相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除氨氮的目的