[发明专利]一种中低浓度氨氮废水的生物强化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种中低浓度氨氮废水的生物处理方法。该方法具体是采用缺氧-曝气生物流化床组合处理方法，将生物流化床技术和包埋法固定化微生物技术组有机结合起来。本发明适用于化工、养殖、城市污水等中低浓度氨氮废水的处理。

背景技术

氨氮废水来源于化工、养殖、城市污水等多个行业领域，大量氨氮废水的直接排放会刺激藻类等水生植物过度生长，出现赤湖、赤潮等富营养化的污染现象，其中一些藻类蛋白质毒素可富集在水产生物体内，并通过食物链使人中毒。目前国内对中低浓度氨氮废水的处理方法主要是通过生物法脱氮，利用硝化细菌的硝化作用以及反硝化细菌的脱氮作用实现废水中氮的去除。然而，硝化细菌生长缓慢、世代周期长、在传统生化体系与异养菌竞争不占优势而易被淘汰，在常规生化处理系统中硝化细菌所占比例往往较低，以至于传统生化对废水中氮的去除效果有限。此外，传统生化脱氮还具有占地面积大、有机负荷高、低温时效率低等不足。

针对目前生物法脱氮技术效率较低、能耗较高的不足，新型废水生物脱氮工艺：短程硝化-反硝化工艺孕育而生。它在理念和技术上突破了传统硝化-反硝化工艺的框架。传统的生物脱氮是将氨氮完全氧化成硝酸盐氮再进行反硝化。从氮的微生物转化过程来看，氨态氮被氧化成硝态氮是由两类独立的细菌催化完成的两个不同反应。然而对于反硝化菌无论是从NO₂^--N还是NO₃^--N均可以作为最终受氢体。因而整个生物脱氮过程可以通过NH₄⁺-N→NO₂^--N→N₂的途径完成。所谓短程硝化就是将硝化过程控制HNO₂阶段而终止，随后进行反硝化。与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化不仅可以节省能耗约25％(以氧计)，节约碳源40％(以甲醇计)，而且可以缩短反应时间，大幅度降低产生的污泥量。

然而，由于氨氧化细菌对pH、温度、溶氧、污泥龄、抑制性物质等诸多条件较为敏感，因此，在实际运行过程中很难实现氨氧化细菌的富集。

因此，找到一种解决氨氧化细菌在传统生化体系与异养菌竞争不占优势、易流失等不足的方法，并充分发挥其效率高、能耗低的优点，这对于中低浓度氨氮废水的处理具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决氨氧化细菌生长缓慢、世代周期长、在传统生化体系与异养菌竞争不占优势、易流失等不足，将生物流化床技术、包埋法固定化微生物技术、短程硝化-反硝化技术结合起来，提供一种高效、经济、稳定、剩余污泥少的中低浓度氨氮废水的生物强化处理方法。

本发明的技术解决方案为：采用缺氧-曝气生物流化床组合工艺，缺氧反应器内填充组合微生物填料，曝气生物流化床反应器内投加包埋法固定化微生物载体，曝气生物流化床有回流液回流至缺氧池。通过生物流化床技术和包埋法固定化微生物技术相结合处理中低浓度氨氮废水，包括如下顺序的步骤：

中低浓度氨氮废水经过预处理后进入缺氧反应器，利用附着在组合填料上的反硝化细菌将回流水中的氮氧化物（主要为亚硝态氮）去除，并去除部分有机物。

缺氧池出水进入曝气生物流化床反应器，反应器内的固定化微生物载体在一定的曝气条件下呈流化态并均匀分布于整个曝气生物流化床反应器，实现载体与废水的充分接触。并利用载体内部及表面生长的的氨氧化细菌，将水中的氨氮转化为亚硝态氮，同时去除一部分总氮和余下的有机物，出水回流至前端缺氧池内。

曝气生物流化床反应器出水经过后处理，去除水中的SS等污染物指标后排放。

本方法进水氨氮浓度一般在50mg/L-500mg/L，当采取进水稀释或回流稀释等手段满足此浓度条件时本方法同样适合。

缺氧池采用组合微生物填料，利用填料提供巨大比表面积为以反硝化细菌为主的微生物提供适合的栖息地，提高系统的抗冲击能力。

曝气生物流化床反应器内采用的包埋法固定化微生物载体，包括但不局限于聚乙烯醇、海藻酸钠、壳聚糖等高分子有机物中的一种或几种原料。

包埋法固定化微生物载体在曝气生物流化床反应器中的投加量视具体水质而定，一般在2%-30%（W/W）。

包埋法固定化微生物载体是由包埋胶体和微生物充分混合后制备而成，微生物分布在整个载体内部及表面，与载体紧密结合，载体流失量少，并且微生物的负载量能够达到50mgVSS/g载体以上。