申请日2008.09.05
公开(公告)日2009.02.04
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种禽畜养殖废水亚硝化-厌氧氨氧化处理方法及设备，该处理方法先将废水中的部分氨氮在好氧菌的作用下转化为NO2-，然后在Anammox自养菌的作用下废水中的氨氮和生成的NO2-发生化学反应，生成氮气而从水中脱离。设备包括一容器，容器分为上下两层，上层装有软性填料，为好氧生物膜生长黏附的场所，下层装有陶粒，在其上生长厌氧生物膜，厌氧滤层底部设有穿孔隔板，隔板下方设有取样口、温度计;好氧生物膜与厌氧滤层之间有间隙，并设有曝气管，所述容器顶部设有进水口，底部设有出水口。本发明可节省供气量25%左右，节省动力消耗;缩短水力停留时间，减少设备的体积;具有良好的沉降性能和较高的生物相浓度。
权利要求书
1、一种禽畜养殖废水亚硝化-厌氧氨氧化处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)亚硝化阶段，将废水中的68%～76%氨氮在生物膜接触氧化的作用下转化为NO2 -，其 中一部分亚硝酸盐氮被氧化为硝酸盐氮;(2)在厌氧氨氧化细菌的作用下废水中的氨氮和 生成的NO2 -发生化学反应，生成氮气而从水中脱离。
2、根据权利要求书1所述的亚硝化-厌氧氨氧化处理方法，其特征在于亚硝化阶段的 废水的pH值为7.8～8.0，用曝气管曝气的方法将DO浓度控制在1.5～3.5mg/L，同时控制 该阶段的废水停留时间和废水温度;厌氧氨氧化反应时亚硝酸盐氮与氨氮的比值为3∶2;。
3、根据权利要求书2所述的亚硝化-厌氧氨氧化的处理方法，其特征在于亚硝化阶段 的废水停留时间为24h和废水温度为30℃。
4、一种用于实现权利要求1～3任一项所述方法的设备，其特征在于包括一容器，容 器分为两层，上层装有好氧软性填料，形成好氧生物膜(6);下层装有陶粒填料，形成厌 氧滤层(5);厌氧滤层(5)底部设有穿孔隔板，隔板下方设有排水口并装有温度计;好 氧生物膜(6)与厌氧滤层(5)之间有间隙，作为好氧与厌氧的过度区域;在好氧生物膜 (6)与厌氧滤层(5)之间设有曝气管(4)，好氧生物膜(6)与厌氧滤层(5)下方均设 有一取样口(3、9)，所述容器顶部设有进水口，底部设有出水口。
5、根据权利要求4所述的设备，其特征在于所述容器还通过导气管与一鼓风机(7) 相连，导气管从容器顶部伸入并与放置于好氧生物膜与厌氧滤层之间的曝气管的一端相 连，曝气管的另一端装有堵头，曝气管上开有若干小孔，通过鼓风机(7)往容器中鼓风， 所述鼓风机的风量输出端还设有流量计(8)。
6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述进水口与提升泵(2)的输出端连接， 提升泵(2)的另一端与储水池(1)连接。
7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于所述容器为圆筒形，所述厌氧滤层(5) 与好氧生物膜(6)的高度比为3∶4。
说明书
禽畜养殖废水亚硝化-厌氧氨氧化处理方法及设备
技术领域
本发明涉及到高氨氮、低C/N比的工业废水处理技术，具体涉及一种亚硝化-厌氧氨 氧化处理方法及设备。
背景技术
亚硝化-厌氧氨氧化：2001年Van Dongen U.(Van Dongen，M.S.M.Jetten，M.C.M Van Loosdrecht.The SHARON-ANAMMOX process for treatment of ammonium rich wastewater[J].Wat.Sci.Tech.，2001，44(1)：153-160)等人以荷兰鹿特丹污水处理厂的污泥 上清液作为组合工艺的进水，SHARON反应器采用CSTR形式，体积为10L，污泥停留 时间等于水力停留时间，均为1d。ANAMMOX反应器采用颗粒污泥SBR形式。试验结 果表明，在氮负荷为1.2kgN/(m3·d)时SHARON反应器中53%NH4 +被氧化成NO2 -，且无 NO3 -生成。ANAMMOX反应器能去除所有的NO2 --N。在试验期间氮负荷可达 0.75kgN/(m3·d)。在氮负荷为1.2kgN/(m3·d)时超过80%的NH4 +被转化为N2。
叶建锋(叶建锋，何校初，陈峰.亚硝酸型硝化-厌氧氨氧化工艺运行性能的研究[J]. 工业水处理，2006，26(7)：19-22)等人均以总容积2.5L的透明玻璃放水瓶作为亚硝酸盐硝 化反应器和厌氧氨氧氧化反应器，在两个反应器成功启动的基础上，得出反应器容积负荷 率过大时，厌氧氨氧化反应器的去除能力未能同步的得到提高;脱氮系统总的NH4 +-N平 均去除率达95%以上，系统的容积氨氮去除率为20.1mg/(L·d)，有机物的总去除率稳定 在90%左右。
吴永明(吴永明.亚硝化一厌氧氨氧化联合工艺及其处理高氨氮废水的研究[D].长 沙：湖南大学环境科学与工程系，2005)以总容积3.25L的连续完全混合反应器(CSTR)作为 亚硝化反应器，总容积为2.5L的三角玻璃锥形瓶作为厌氧氨氧化反应器，恒温水浴自动 控制反应器温度，组成亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺，在进水氨氮浓度约为600mg/L的 情况下，出水的氨氮、亚硝态氮、硝态氮平均浓度分别为40mg/L、27mg/L、56.5mg/L， 氨氮平均去除率为93.3%，总无机氮平均去除率为79.2%。
卢俊平(卢俊平.亚硝化一厌氧氨氧化生物脱氮工艺研究[D].北京：中国农业大学资 源与环境学院，2005)用有机玻璃制成高1.6m，直径9.25cm，总有效容积61L的亚硝化 反应器，用CSTR反应器作为厌氧氨氧化反应器，对亚硝化-厌氧氨氧化生物脱氮工艺进 行了研究，试验研究结果表明，以纯氨氮人工配水为处理对象，在TN容积负荷为0.358kg/ (m3·d)的条件下，亚硝化一厌氧氨氧化组合工艺成功实现了高氨氮废水高效生物脱氮。试 验运行期间，最高NH4 +-N、TN去除率分别为99.9%、90.8%，平均NH4 +-N、TN去除率 分别为96.1%、76.1%。组合工艺的脱氮效率受限于前级亚硝化反应器NH4 +、NO2 -出水浓 度比例。当厌氧氨氧化反应比例控制在[0.62，0.77]区间时，组合工艺的脱氮效率为60%左 右;当反应比例控制在[0.77，1.33]区间时，组合工艺的脱氮效率为80%左右。
传统厌氧氨氧化反应器具有结构相对复杂，有的采用UASB及EGSB反应器，装有 复杂的三相分离系统，而本发明采用厌氧生物滤池作为厌氧氨氧化的载体，具有生物量大， 废水与微生物接触充分等优点;传统的厌氧氨氧化反应器采用专一厌氧形式，而本发明采 用厌氧与好氧相结合的方式，好氧接触作为氨氮被氧化为NO2 -途径，有利于亚硝酸盐的 积累，去除效率高;氧传递效率高，曝气量小，运行成本低;且停留时间短，约24h，节 省了占地面积。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提出禽畜养殖废水亚硝化-厌氧氨氧 化处理方法及设备。针对某些高氨氮、低C/N比工业废水的特点，传统的好氧、厌氧处 理诸如养猪废水、养狗废水等高氨氮废水，都很难达标排放，为了解决这一难题，通过如 下技术方案来实现本发明的目的：
一种禽畜养殖废水亚硝化-厌氧氨氧化处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)亚硝化阶段，将废水中的68%～76%氨氮在生物膜接触氧化的作用下转化为NO2 -，其 中一部分亚硝酸盐氮被氧化为硝酸盐氮;(2)在厌氧氨氧化细菌的作用下废水中的氨氮和 生成的NO2 -发生化学反应，生成氮气而从水中脱离。
上述方法中，亚硝化阶段的废水的pH值为7.8～8.0，用曝气管曝气的方法将DO浓度 控制在1.5～3.5mg/L，同时控制该阶段的废水停留时间和废水温度;厌氧氨氧化反应时亚 硝酸盐氮与氨氮的比值为3∶2;。
上述方法中，亚硝化阶段的废水停留时间为24h和废水温度为30℃。
用于实现上述方法的设备，包括一容器，容器分为两层，上层装有好氧软性填料，形 成好氧生物膜;下层装有陶粒填料，形成厌氧滤层;厌氧滤层底部设有穿孔隔板，隔板下 方设有排水口并装有温度计;好氧生物膜与厌氧滤层之间有间隙，作为好氧与厌氧的过度 区域;在好氧生物膜与厌氧滤层之间设有曝气管，好氧生物膜与厌氧滤层下方均设有一取 样口，所述容器顶部设有进水口，底部设有出水口。
上述设备中，所述容器还通过导气管与一鼓风机相连，导气管从容器顶部伸入并与放 置于好氧生物膜与厌氧滤层之间的曝气管的一端相连，曝气管的另一端装有堵头，曝气管 上开有若干小孔，通过鼓风机往容器中鼓风，所述鼓风机的风量输出端还设有流量计。
上述设备中，所述进水口与提升泵的输出端连接，提升泵的另一端与储水池连接。
上述设备中，所述容器为圆筒形，所述厌氧滤层与好氧生物膜的高度比为3∶4。
与传统的生物脱氮(即完全硝化反硝化)工艺相比，亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺具 有如下优点：
传统的脱氮过程一般为完全硝化反硝化，即脱氮过程为：NH4 +→NO2 -→NO3 -→N2; 而短程硝化反硝化则是将氨氮的硝化控制在亚硝酸盐阶段，随后进行反硝化，即脱氮过程 为：NH4 +→NO2 -→N2。通过这一途径脱氮，优点是十分明显的：(1)硝化控制在亚硝化 阶段，可节省供气量25%左右，节省动力消耗;(2)可以缩短水力停留时间(HRT)， 减少反应器的体积和占地面积;(3)传统脱氮工艺的反硝化过程需要外加碳源，联合工艺 几乎不需要外加碳源;(4)具有良好的沉降性能和较高的生物相浓度，避免了污泥膨胀。