[發明專利]一種以碳酸鈉提供堿度實現高濃度氨氮廢水高效亞硝化的方法

有效

• 申請號: 201711474755.5
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108163978B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 汪曉軍;馮興會;陳振國
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于氨氮廢水處理的技術領域，公開了一種以碳酸鈉提供堿度實現高濃度氨氮廢水高效亞硝化的方法。方法為：(1)將裝有填料的生物反應裝置進行生物掛膜；生物反應裝置包括第一級生物反應裝置和第二級生物反應裝置；(2)將第一份碳酸鈉加入進水儲水裝置，第一份碳酸鈉與氨氮廢水混合均勻；然后將添加了碳酸鈉的氨氮廢水送入第一級生物反應裝置進行亞硝化，亞硝化后出水進入中間儲水裝置；向中間儲水裝置中加入第二份碳酸鈉，混合均勻，然后將中間儲水裝置的廢水送入第二級生物反應裝置，繼續亞硝化，完成后出水。本發明的方法解決了碳酸鈉作為外源堿度投加導致高pH值，使微生物活性受到游離氨抑制的問題；本發明的方法成本更低。

技術領域

本發明屬于氨氮廢水處理的技術領域，具體涉及一種以碳酸鈉提供堿度實現高濃度氨氮廢水高效亞硝化的方法。

背景技術

廢水中的氨氮，排放到自然水體，引起自然水體的富營養化，使水質變差，故廢水中的氨氮必須脫除，達到排放標準。生物法脫除廢水中的氨氮，是目前最常用，最經濟的處理方法。按生物脫氮原理，主要有三種生物脫氮過程：(1)硝化反硝化法：這是目前最常用的脫氮工藝，如污水處理廠的A²O法，氧化溝法等都采用了硝化反硝法的脫氮工藝，它的原理是先將水中的氨氮通過氨氧化菌(AOB)轉化為亞硝氮，再通過氮氧化菌(NOB)轉化為硝態氮，在有碳源的厭氧條件下，反硝化作用將其轉化為氮氣。(2)亞硝化反硝化法：該方法將水中的氨氮通過氨氧化菌(AOB)轉化為亞硝氮，然后，在需要較少的碳源條件下，直接將亞硝酸根通過反硝化轉化為氮氣。(3)厭氧氨氧化法：該方法將部分氨氮通過AOB轉化為亞硝氮，然后，亞硝氮與氨氮，經過厭氧氨氧化菌的作用，直接轉化為氮氣。因整個反應不需要經過反硝化過程，也不需要額外添加碳源，被視為目前低碳源廢水最經濟的脫氮方法。

從這三個生物脫氮的原理方法看，硝化反硝化所需碳源最多，且氧化過程所需的氧氣也是最多，能耗最大，但由于該反應比較容易實現，目前仍廣泛使用。而亞硝化反硝化與厭氧氨氧化，因需要的碳源較少或不需要碳源，且能耗低，是近年來的研究開發的熱點。由于氨氮在AOB作用下轉化為亞硝氮后，很容易進一步被NOB氧化為硝態氮，故如何抑制NOB，將氨氮氧化過程控制在第一步亞硝化的狀態，使亞硝氮得以累積，成為亞硝化反硝化與厭氧氨氧化技術的關鍵。申請人前期申請了發明專利：一種含有沸石生物流化床的短程硝化反硝化脫氮工藝，專利申請：CN201610630255.5；一種基于氨氮廢水實現高效亞硝化的方法，專利申請：CN201710252762.4，發現了利用沸石，或人造沸石等帶有氨氮吸附性能的材料，充當生物流化床或生物濾床的介質，可以穩定地實現氨氮廢水的亞硝化。從而為氨氮使用更經濟的生物脫除方法打下基礎。由于氨氮在AOB作用下轉化為亞硝氮的過程需要消耗大量堿度，理論上轉化1g氨氮，需要約7.14g堿度(以碳酸鈣計)，氨氮廢水的處理在缺少堿度時，如何補加堿度以及使微生物能充分利用外加堿度也是影響氨氮廢水生物處理經濟性的主要因素。

外源補加堿度，普遍使用碳酸氫鈉或碳酸鈉，若廢水的氨氮濃度越高，則補充碳酸氫鈉或碳酸鈉的量就越大。由于碳酸氫鈉與碳酸鈉的價格幾乎相同，而同樣重量的碳酸鈉，可以提供約二倍于碳酸氫鈉的堿度，故使用碳酸鈉提供堿度，其藥劑成本只有碳酸氫鈉的一半。其中，投加碳酸氫鈉時含氨氮廢水的pH值增幅較小，對廢水的生化過程影響相對也較小，故雖然價格貴一些，仍得到廣泛應用；使用碳酸鈉作為氨氮廢水處理的堿度原料時，廢水的pH值會大幅增加，在高pH值的條件下，使氨氮廢水中的游離氨濃度大幅上升，從而也抑制了AOB的活性。所以，從節約堿度耗費成本的角度上看，在新開發的生物濾池亞硝化系統中，若使用碳酸鈉作為外源堿度投加，則必須調整工藝流程，使氨氮的亞硝化過程能經濟且高效運行。