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高濃度硫酸鹽廢水中硝酸鹽氮處理方法

發布時間:2020-9-15 8:56:59  中國汙水處理工程網

  申請日20200416

  公開(公告)日20200731

  IPC分類號C02F3/28; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/30

  摘要

  本發明涉及水處理領域,公開了一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法和裝置,所述方法包括:(1)、在第一UASB單元的反應區中接種第一活性汙泥,投加第一懸浮球填料,啟動第一UASB單元;在第二UASB單元的反應區中接種第二活性汙泥,投加第二懸浮球填料,啟動第二UASB單元;(2)、將啟動的第一UASB單元和第二UASB單元串聯,使高濃度硫酸鹽廢水進入第一UASB單元中,水溫維持在30℃‑35℃進行硫酸鹽還原反硝化反應,得到的出水直接進入第二UASB單元中,水溫維持在30℃‑35℃進行反硝化脫硫反應。采用本發明的方法和裝置處理,懸浮球填料的合理投加有利於微生物附著,有效加強脫氮效果;加熱均勻,使反應高效進行;在第一UASB單元和第二UASB單元中的反應器之間不另設中間水箱,可防止硫化物的氧化,有效提高硫酸鹽去除率;對高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的去除率達98%以上。

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  權利要求書

  1.一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述方法包括:

  (1)、在第一UASB單元的反應區中接種第一活性汙泥,投加第一懸浮球填料,啟動第一UASB單元;

  在第二UASB單元的反應區中接種第二活性汙泥,投加第二懸浮球填料,啟動第二UASB單元;

  (2)、將啟動的第一UASB單元和第二UASB單元串聯,使高濃度硫酸鹽廢水進入第一UASB單元中,水溫維持在30℃-35℃進行硫酸鹽還原反硝化反應,得到的出水直接進入第二UASB單元中,水溫維持在30℃-35℃進行反硝化脫硫反應。

  2.根據權利要求1或2所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述高濃度硫酸鹽廢水中硝酸鹽氮濃度為250-300mg/L,硫酸鹽濃度為9000mg/L-10000mg/L。

  3.根據權利要求1或2所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述的第一活性汙泥為城市北京快三二沉池的剩餘活性汙泥與海水底泥混合液。

  4.根據權利要求1或2所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述的第二活性汙泥為產甲烷顆粒汙泥馴化轉型的反硝化脫硫顆粒活性汙泥。

  5.根據權利要求1所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述第一和第二活性汙泥的體積占反應區體積的1/3-4/5,活性汙泥的濃度為5000-6000mg/L。

  6.根據權利要求1所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述第一和第二懸浮球填料的填充比為20%-40%。

  7.根據權利要求1所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述第一UASB單元中的反應條件為pH為6.5-8.5,碳源CODCr濃度為2000-5000mg/L,反應器回流量與進水量之比為25∶1-30∶1,水力停留時間為20-24h,溶解氧保持在0-0.2mg/L,氧化還原電位為負300-500mv,水溫維持在30℃-35℃。

  8.根據權利要求1所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,其特征在於,所述第二UASB單元中的反應條件為pH為6.5-8.5,碳源CODCr濃度為1000-3000mg/L,反應器回流量與進水量之比為25∶1-30∶1,水力停留時間為20-24h,溶解氧保持在0-0.2mg/L,氧化還原電位為負300-500mv,水溫維持在30℃-35℃。

  9.一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理裝置,其特征在於,所述裝置包括進水係統、第一UASB單元、第二UASB單元、出水係統,所述進水係統與所述第一UASB單元相連通,所述第一UASB單元與所述第二UASB單元串聯連通,所述第一UASB單元進行硫酸鹽還原反硝化反應,所述第二UASB單元進行反硝化脫硫反應,所述第一UASB單元和第二UASB單元中反應器本體外圍設置有加熱水循環係統,使反應器中水溫維持在30℃-35℃,所述第二UASB單元與所述出水係統相連通。

  10.根據權利要求9所述的高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理裝置,其特征在於,所述進水係統包括進水水箱(1)、第一進水泵(1.2),第二進水泵(1.3),所述第一UASB單元包括第一UASB反應器(2),所述第一UASB反應器(2)底部設有第一進水口(2.1),所述進水水箱(1)通過所述第一進水泵(1.2)與所述第一進水口(2.1)相連通,所述第一UASB反應器(2)本體側壁外圍設有加熱循環係統,所述加熱循環係統的一側下部設有第二進水口(2.3)、所述加熱循環係統的另一側上部設有第二出水口(2.4),所述第二出水口(2.4)與所述第二進水口(2.3)相連通,所述第一UASB反應器(2)的本體外設有第一加熱水箱(2.5)和第一循環泵(2.6),所述第一加熱水箱(2.5)通過所述第一循環泵(2.6)與所述第二進水口(2.3)相連通,所述第一UASB反應器(2)本體的一側側壁中部設有取樣口(2.2),所述第一UASB反應器(2)本體的另一側側壁下部設有第三進水口(2.7)、另一側側壁上部第三出水口(2.8),所述第三出水口(2.8)設置在所述第二出水口(2.4)下,所述第一UASB反應器(2)的本體外設有第一內循環泵(2.9),所述第三出水口(2.8)通過第一內循環泵(2.9)與所述第三進水口(2.7)相連通,所述第一UASB反應器(2)內頂部設有第一三相分離器(2.10),所述第一UASB反應器(2)頂部一側側壁設有第一出水口(2.11),所述第一三相分離器(2.10)與第一出水口(2.11)相連通,所述第一UASB反應器(2)外依次設有第一洗氣裝置(2.12)、第一濕式氣體流量計(2.13),所述第一三相分離器(2.10)依次與第一洗氣裝置(2.12)、第一濕式氣體流量計(2.13)相連通,

  所述第二UASB單元包括第二UASB反應器(3),所述第二UASB反應器(3)底部設有第四進水口(3.1),所述第一出水口(2.11)通過第二進水泵(1.3)與所述第四進水口(3.1)相連通,

  所述第二UASB反應器(3)本體側壁外圍設有加熱循環係統,所述加熱循環係統的一側下部設有第五進水口(3.3)、所述加熱循環係統的另一側上部設有第五出水口(3.4),所述第五出水口(3.4)與所述第五進水口(3.3)相連通,所述第二UASB反應器(3)的本體外設有第二加熱水箱(3.5)和第二循環泵(3.6),所述第二加熱水箱(3.5)通過所述第二循環泵(3.6)與所述第五進水口(3.3)相連通,所述第二UASB反應器(3)本體的一側側壁中部設有取樣口(3.2),所述第二UASB反應器(3)本體的另一側側壁下部設有第六進水口(3.7)、另一側側壁上部第六出水口(3.8),所述第六出水口(3.8)設置在所述第五出水口(3.4)下,所述第二UASB反應器(3)的本體外設有第二內循環泵(2.9),所述第六出水口(3.8)通過第二內循環泵(3.9)與所述第六進水口(3.7)相連通,所述第二UASB反應器(3)內頂部設有第二三相分離器(3.10),所述第二UASB反應器(3)頂部一側側壁設有第四出水口(3.11),所述第二三相分離器(3.10)與第四出水口(3.11)相連通,所述第二UASB反應器(3)外依次設有第二洗氣裝置(3.12)、第二濕式氣體流量計(3.13),所述第二三相分離器(3.10)依次與第二洗氣裝置(3.12)、第二濕式氣體流量計(3.13)相連通,

  所述出水係統包括出水收集裝置(4),所述第四出水口(3.11)與所述出水收集裝置(4)相連通。

  說明書

  一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法及裝置

  技術領域

  本發明涉及水處理領域,特別涉及一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法及裝置。

  背景技術

  化工、製藥、金屬加工和采礦等工業部門排出的廢水中以及用某些固體脫硫劑去除煙氣中SO2時固體脫硫劑再生廢液中都含有高濃度的硫酸鹽。這類廢水的主要特征為含有大量的硝酸根離子、硫酸根離子等無機鹽離子,總鹽度可達80000mg/L,而有效碳源含量低,呈現低碳源高鹽度的顯著特征。國家與地方對水汙染防治的要求極為嚴格,相繼製定了一係列法律、法規與標準,嚴格控製企業外排廢水超標排放。隨著排放標準的逐漸提高,硝酸鹽氮的控製指標將控製為≤30mg/L,如何有效地處理高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮是目前的研究熱點之一。

  實際廢水處理過程中,工程上常用物理法、反滲透和蒸發結晶的方法處理含硫含氮廢水,但是此類方法投資大、運行成本較高等問題。

  采用上流式USAR反應器的方法中處理高濃度硫酸鹽廢水,開發低成本的厭氧微生物法高硫酸鹽廢水中脫氮優點在於:反應器內不需要進行曝氣,運行成本較低;通過硫酸鹽還原反硝化反應和後續的反硝化脫硫反應,去除高濃度硫酸鹽廢水中的總氮,實現達標排放,並取得良好的經濟效益。同時,針對活性汙泥中的微生物附著較差,硫化物易發生氧化,脫氮效率低,成本高等問題,本領域迫切需要開發針對於高濃度硫酸鹽廢水的高效微生物法脫氮的處理方法及裝置。

  發明內容

  本發明的目的是克服現有技術中的缺陷,實現利於活性汙泥中的微生物附著,減少硫化物氧化,脫氮效率高,成本低的目的,提供一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法和裝置。

  為了達到上述目的,本發明提供一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理方法,所述方法包括:

  (1)、在第一UASB單元的反應區中接種第一活性汙泥,投加第一懸浮球填料,啟動第一UASB單元;

  在第二UASB單元的反應區中接種第二活性汙泥,投加第二懸浮球填料,啟動第二UASB單元;

  (2)、將啟動的第一UASB單元和第二UASB單元串聯運行,使高濃度硫酸鹽廢水進入第一UASB單元中,水溫維持在30℃-35℃進行硫酸鹽還原反硝化反應,得到的出水直接進入第二UASB單元中,水溫維持在30℃-35℃進行反硝化脫硫反應。

  其中,所述高濃度硫酸鹽廢水中硝酸鹽氮濃度為250-300mg/L,硫酸鹽濃度為9000mg/L-10000mg/L。

  優選地,所述的第一活性汙泥為城市北京快三二沉池的剩餘活性汙泥與海水底泥混合液,所述混合液懸浮物濃度(MLSS)15000-20000 18000mg/L,MLVSS8000-1200011000mg/L。

  本發明的產甲烷顆粒汙泥馴化轉型的反硝化脫硫顆粒活性汙泥是根據本領域已知的方法製備,例如產甲烷顆粒汙泥取自有機廢水的生產性EGSB反應器。反應器溫度28-30℃,流速3-5m/h,水力停留時間(HRT)為20~22h,pH為6~8。汙泥表麵邊緣清晰,粒徑範圍為0.5-5.0mm之間,最大可達7.0mm。厭氧顆粒汙泥的密度範圍為1.25-1.80g/cm3。厭氧顆粒汙泥的孔隙率40%-80%之間。厭氧顆粒汙泥的沉降速率範圍為18-100m/h之間。沉降速率為18-20m/h的顆粒汙泥,沉降性能不好;沉降速率為20-100m/h。

  所述的第二活性汙泥為產甲烷顆粒汙泥馴化轉型的反硝化脫硫顆粒活性汙泥懸浮物濃度(MLSS)14000-18000 16000mg/L,MLVSS 7500-8000 7800mg/L。

  優選地,所述第一和第二活性汙泥的體積占反應區體積的1/3-4/5,活性汙泥的濃度為5000-6000mg/L。

  優選地,所述第一和第二懸浮球填料的填充比為20%-40%,更優選為30%。

  優選地,所述第一UASB單元中的反應條件為pH為6.5-8.5,碳源濃度為CODCr2000-5000mg/L(碳源濃度由重鉻酸鉀法測定),反應器回流量與進水量之比為25∶1-30∶1,水力停留時間為20-24h,溶解氧保持在0-0.2mg/L,氧化還原電位為負300-500mv,水溫維持在30℃-35℃。

  更優選地,所述碳源為小分子可溶性糖類,最優選為葡萄糖。

  優選地,所述第二UASB單元中的反應條件為pH為6.5-8.5,碳源濃度為CODCr1000-3000mg/L(碳源濃度由重鉻酸鉀法測定),反應器回流量與進水量之比為25∶1-30∶1,水力停留時間為20-24h,溶解氧保持在0-0.2mg/L,氧化還原電位為負300-500mv,水溫維持在30℃-35℃。

  優選地,采用硝酸鉀濃度為20-30mg/L、硫酸鹽濃度(可為無水硫酸鈉配製)為300-350mg/L,COD/N為100-120的人工配水作為進水啟動第一UASB單元。

  優選地,采用硝酸鉀濃度為5-10mg/L,硫化物濃度為40-50mg/L,COD/N為60-100的人工配水作為進水啟動第二UASB單元。

  本發明還提供一種高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的處理裝置,所述裝置包括進水係統、第一UASB單元、第二UASB單元、出水係統,所述進水係統與所述第一UASB單元相連通,所述第一UASB單元與所述第二UASB單元串聯,所述第一UASB單元進行硫酸鹽還原反硝化反應,所述第二UASB單元進行反硝化脫硫反應,所述第一UASB單元和第二UASB單元中反應器本體外圍設置有加熱水循環係統,使反應器中水溫維持在30℃-35℃,所述第二UASB單元與所述出水係統相連通。

  根據本發明的一種優選實施方式,所述高濃度硫酸鹽廢水的處理裝置包括進水係統、第一UASB單元、第二UASB單元、出水係統,其中,所述進水係統包括進水水箱(1)、第一進水泵(1.2),第二進水泵(1.3),所述第一UASB單元包括第一UASB反應器(2),所述第一UASB反應器(2)底部設有第一進水口(2.1),所述進水水箱(1)通過所述第一進水泵(1.2)與所述第一進水口(2.1)相連通,所述第一UASB反應器(2)本體側壁外圍設有加熱循環係統,所述加熱循環係統的一側下部設有第二進水口(2.3)、所述加熱循環係統的另一側上部設有第二出水口(2.4),所述第二出水口(2.4)與所述第二進水口(2.3)相連通,所述第一UASB反應器(2)的本體外設有第一加熱水箱(2.5)和第一循環泵(2.6),所述第一加熱水箱(2.5)通過所述第一循環泵(2.6)與所述第二進水口(2.3)相連通,所述第一UASB反應器(2)本體的一側側壁中部設有第一取樣口(2.2),所述第一UASB反應器(2)本體的另一側側壁下部設有第三進水口(2.7)、另一側側壁上部第三出水口(2.8),所述第三出水口(2.8)設置在所述第二出水口(2.4)下,所述第一UASB反應器(2)的本體外設有第一內循環泵(2.9),所述第三出水口(2.8)通過第一內循環泵(2.9)與所述第三進水口(2.7)相連通,所述第一UASB反應器(2)內頂部設有第一三相分離器(2.10),所述第一UASB反應器(2)頂部一側側壁設有第一出水口(2.11),所述第一三相分離器(2.10)與第一出水口(2.11)相連通,所述第一UASB反應器(2)外依次設有第一洗氣裝置(2.12)、第一濕式氣體流量計(2.13),所述第一三相分離器(2.10)依次與第一洗氣裝置(2.12)、第一濕式氣體流量計(2.13)相連通,

  所述第二UASB單元包括第二UASB反應器(3),所述第二UASB反應器(3)底部設有第四進水口(3.1),所述第一出水口(2.11)通過第二進水泵(1.3)與所述第四進水口(3.1)相連通,

  所述第二UASB反應器(3)本體側壁外圍設有加熱循環係統,所述加熱循環係統的一側下部設有第五進水口(3.3)、所述加熱循環係統的另一側上部設有第五出水口(3.4),所述第五出水口(3.4)與所述第五進水口(3.3)相連通,所述第二UASB反應器(3)的本體外設有第二加熱水箱(3.5)和第二循環泵(3.6),所述第二加熱水箱(3.5)通過所述第二循環泵(3.6)與所述第五進水口(3.3)相連通,所述第二UASB反應器(3)本體的一側側壁中部設有第二取樣口(3.2),所述第二UASB反應器(3)本體的另一側側壁下部設有第六進水口(3.7)、另一側側壁上部第六出水口(3.8),所述第六出水口(3.8)設置在所述第五出水口(3.4)下,所述第二UASB反應器(3)的本體外設有第二內循環泵(2.9),所述第六出水口(3.8)通過第二內循環泵(3.9)與所述第六進水口(3.7)相連通,所述第二UASB反應器(3)內頂部設有第二三相分離器(3.10),所述第二UASB反應器(3)頂部一側側壁設有第四出水口(3.11),所述第二三相分離器(3.10)與第四出水口(3.11)相連通,所述第二UASB反應器(3)外依次設有第二洗氣裝置(3.12)、第二濕式氣體流量計(3.13),所述第二三相分離器(3.10)依次與第二洗氣裝置(3.12)、第二濕式氣體流量計(3.13)相連通,

  所述出水係統包括出水收集裝置(4),所述第四出水口(3.11)與所述出水收集裝置(4)相連通。

  采用本發明上述處理方法和裝置處理高濃度硫酸鹽廢水,具有以下優點:

  (1)懸浮球填料的合理投加有利於微生物附著,從而更好地使微生物持留在反應器內並截留懸浮物,有效加強脫氮效果。

  (2)在第一UASB單元和第二UASB單元中的反應器本體外圍設有加熱水循環係統,加熱均勻,使反應器中水溫維持在30℃-35℃,使第一UASB單元中硫酸鹽還原反硝化反應(SR-DN)和第二UASB單元中反硝化脫硫(DSR)反應高效進行。

  (3)在第一UASB單元和第二UASB單元中的反應器之間不另設中間水箱,可防止硫化物的氧化,有效提高硫酸鹽去除率。

  (4)本發明由兩個UASB單元串聯組成,其中的UASB反應器可以達到較高的上升流速,從而強化傳至,避免死區,減輕有毒物質對微生物的抑製,大大提高處理效率。第一UASB單元中的反應器為硫酸鹽還原反硝化反應器(SR-DN)。含硫酸鹽和有機物的廢水首先在SR-DN工藝單元完成硫酸鹽的還原和有機物的去除,將S042-還原為硫化物,並將大部分的COD降解。第二UASB單元中的反應器為反硝化脫硫反應器(DSR),其種泥為產甲烷顆粒汙泥馴化轉型成功的反硝化脫硫顆粒汙泥,DSR工藝單元對硫酸鹽還原反硝化反應器出水中含有的硫化物、剩餘的有機物及硝酸鹽進行處理,將硝酸鹽氮還原為氮氣,硫化物轉化為硫單質,出水中的硫單質可以實現回收再利用使其徹底無害化的同時實現廢水的資源化,從而實現碳氮硫能夠在同一個反應器內同時去除。

  (5)本發明對高濃度硫酸鹽廢水中的硝酸鹽氮的去除率達98%以上。(發明人張會寧;節夢瑞;張科鋒;王漢青;季必霄;袁鑫;桂鑫蕊)

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