一种基于CANDAN“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物协同处理方法

一种基于candan“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物协同处理方法
技术领域
1.本发明涉及一种基于candan“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物协同处理方法，属于工业废水生物处理领域。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，工业生产活动逐渐增多，工业化进程推进的同时产生了大量的含氮废水，如含nh
4+-n的焦化废水、养殖废水、食品废水和富含no
3-‑
n的锈钢酸洗废水、电镀废水、光伏废水等。这类废水如直接进入天然水体，会造成严重的水体富营养化，破坏水生态环境。
3.目前，基于硝化反硝化的生物脱氮工艺广泛应用于废水中氮素的去除。但该技术硝化过需要消耗大量的氧气将nh
4+-n转化为no
2-‑
n/no
3-‑
n，反硝化过程需要有机物提供电子供体将no
2-‑
n/no
3-‑
n还原为氮气。并且在运行过程会产生大量的剩余污泥和温室气体，这与当前双碳背景下的减污降碳目标相违背。基于短程反硝化(denitratation)与厌氧氨氧化(anammox)耦合的candan(complete ammonium and nitrate removal via denitratation-anammox over nitrite)工艺，是通过短程反硝化将no
3-‑
n还原为no
2-‑
n，再与nh
4+-n通过厌氧氨氧化去除的生物反应过程。因此，candan工艺运行过程需要nh
4+-n与no
3-‑
n，且需要适宜的比例才能实现良好的去除效果(1:1)。然而实际工业废水往往只含某一单一无机氮素，或者nh
4+-n与no
3-‑
n比例严重失衡，无法通过candan工艺进行处理。将工业no
3-‑
n废水和nh
4+-n废水进行协同处理，能很好的解决这一技术难题，通过合理的优化调控，有望经济高效的实现工业废水氮素的深度削减。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足和工艺废水水质特点，本发明的目的在于提供一种基于candan“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物协同处理方法，可以实现高基质浓度工业废水的深度脱氮。同时具有基建费用低、运行费用较少以及脱氮效率高等优点。
5.本发明的目的通过如下技术方案实现：
6.一种基于candan“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物处理方法，包括以下步骤：
7.步骤一：含nh
4+-n有机物废水进入厌氧水解酸化池，将大分子有机物转化为易降解小分子有机物短链脂肪酸(c1-c5)，出水与含no
3-‑
n废水物化处理出水同时进入水质调节池；
8.步骤二：水质调节池混合废水进入短程反硝化反应池，对其进行酸碱调节，控制反应初始ph值为6.5-8.5范围内；
9.步骤三：短程反硝化反应池出水进入厌氧氨氧化反应池，去除废水中的nh
4+-n和no
2-‑
n；
10.步骤四：厌氧氨氧化反应池出水与碳源储备池有机物一同进入candan“砍氮”反应池，进一步去除废水中的无机氮素，出水可达标排放或进一步高级回用处理。
11.所述步骤一运行过程控制厌氧水解酸化池出水cod/nh
4+-n质量浓度比小于4.0，否则延长反应池水力停留时间强化产甲烷菌对有机物的去除；
12.所述步骤一运行过程控制水质调节池混合废水中no
3-‑
n/nh
4+-n质量浓度比为1.2-2.0，否则优化厌氧水解酸化池出水与no
3-‑
n废水物化处理出水进入水质调节池的体积比；
13.所述步骤一运行过程控制水质调节池no
3-‑
n与nh
4+-n质量浓度之和小于800mg/l，否则采用工艺最终出水进行水质调节池混合废水的稀释；
14.所述步骤二运行过程中控制短程反硝化反应池内mlss在3.0-11.0g/l范围内；
15.所述步骤三运行过程中控制厌氧氨氧化反应池内mlss在2.0-10.0g/l范围内；
16.所述步骤三运行过程控制厌氧氨氧化反应池出水no
2-‑
n质量浓度小于3.0mg/l，否则延长厌氧氨氧化反应池水力停留时间；
17.所述步骤四运行过程中控制candan“砍氮”反应池内混合污泥的mlss为3.0-8.0g/l；
18.所述步骤四运行过程碳源储备池有机物为易利用碳源乙酸钠，控制碳源储备池有机物进入candan“砍氮”反应池cod质量与厌氧氨氧化反应池出水进入candan“砍氮”反应池no
3-‑
n质量之比为2.0-3.0；
19.所述步骤四运行过程candan“砍氮”反应池出水nh
4+-n和no
2-‑
n大于2.0mg/l时，延长candan“砍氮”反应池的水力停留时间；出水nh
4+-n和no
3-‑
n大于5.0mg/l，no
2-‑
n小于1.0mg/l时，增加碳源储备池有机物进入candan“砍氮”反应池cod质量；出水nh
4+-n大于5.0mg/l，且no
3-‑
n小于3.0mg/l时，降低nh
4+-n工业废水进入水质调节池的体积；出水no
3-‑
n大于5.0mg/l，且nh
4+-n小于2.0mg/l，降低no
3-‑
n工业废水物化处理出水进入水质调节池的体积。
20.将两段式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺以及candan工艺进行串联，在短程反硝化工艺单元内利用nh
4+-n废水中有机物进行进水中no
3-‑
n的短程反硝化进行进水中no
3-‑
n的短程反硝化。保证短程反硝化段稳定运行的同时控制短程反硝化反应池出水的ph值适当，确保下一工艺单元脱氮反应的正常运行。单级厌氧氨氧化工艺单元出水中残余的氮素进入candan“砍氮”反应池，进行深度脱氮。将高浓度进水分步处理，在第一段短程反硝化-厌氧氨氧化工艺内进行ph控制和氮素的部分去除，降低candan工艺反应池内运行负荷，减少游离氨(fa)、游离亚硝酸(fna)的产生，使candan“砍氮”反应池出水氮素浓度控制在低水平，同时也较好利用了原水中的有机物，实现了高浓度进水的分步处理，得到深度脱氮处理的出水。
21.本发明具有以下有益效果和技术优势：
22.1.总氮去除率高，通过优化nh
4+-n废水与no
3-‑
n废水混合比例和外碳源投加量，总氮去除率理论达到100％，实现废水氮素的深度削减；
23.2.无需好氧曝气，通过nh
4+-n废水和no
3-‑
n废水的协同处置，避免了nh
4+-n废水处理一般都需要好氧曝气硝化过程，大大节省曝气能耗；
24.3.碳源耗量少，candan“砍氮”反应过程只需将no
3-‑
n还原为no
2-‑
n，相比传统完全
反硝化去除no
3-‑
n，节约外碳源的用量；另外，通过厌氧水解酸化工序预处理nh
4+-n有机物废水以产生更多易降解有机物，最大程度利用nh
4+-n废水中有机碳源为短程反硝化提供电子供体，可进一步降低外碳源的用量，从而降低运行费用；
25.4.稳定性强，两段式和一段式candan工艺的结合，废水先进入短程反硝化反应池进行反应，可以对污水中的毒害物质有一定的去除作用，减轻潜在有毒有害物质对后续反应池中厌氧氨氧化菌的抑制作用，提高整个工艺的运行性能与稳定性；
26.5.易于运行与调控，相比短程硝化/厌氧氨氧化工艺需多次复杂的措施控制亚硝酸盐氧化菌的活性，本工艺在各反应池启动后，运行过程只需优化调控nh
4+-n废水、no
3-‑
n废水、外碳源投加量以及水力停留时间即可实现废水氮素的高效去除，具有较强的应用潜力；
27.6.温室气体排放少，candan反应过程短程反硝化和厌氧氨氧化工艺理论不产生温室气体n2o，即使由于完全反硝化作用产生的少量n2o，由于厌氧条件下运行，n2o不会被释放；另外，有机物降解过程产生的co2，可被厌氧氨氧化作用同步利用，降低co2的产生，因而具有较好的环境友好特性。
附图说明
28.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
29.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚描述，但是本发明的技术方案不以实施例为限。
30.实施例1：
31.(1)将某畜禽养殖废水(nh
4+-n为768.7mg/l，cod为3825.1mg/l)通入水解酸化池进行厌氧水解酸化，在反应池内mlss为8.0g/l，水力停留时间为6.0h下，出水nh
4+-n为828.5mg/l，cod浓度为3260.1mg/l。将厌氧水解酸化池出水和经物化处理后的不锈钢酸洗废水(no
3-‑
n为392.4mg/l，nh
4+-n为7.1mg/l，no
2-‑
n为39.3mg/l)按1:3的体积比通入水质调节池进行混合。
32.(2)将水质调节池混合废水(no
3-‑
n为294.3mg/l，nh
4+-n为207.4mg/l，no
2-‑
n为29.5mg/l,cod为815.1mg/l)泵入短程反硝化反应池内。短程反硝化池在初始ph为7.4，反应池内mlss为5.0g/l，水力停留时间为1.0h条件下，出水nh
4+-n为198.2mg/l，no
2-‑
n为146.1mg/l，no
3-‑
n为123.4mg/l，cod为250.4mg/l。
33.(3)短程反硝化出水通入厌氧氨氧化反应池内，在反应池污泥浓度mlss为7.0g/l，水力停留时间为4.0h下，出水nh
4+-n浓度为84.6mg/l，no
3-‑
n浓度为105.4mg/l，no
2-‑
n浓度为2.3mg/l,cod浓度为138.5mg/l。
34.(4)厌氧氨氧化反应池出水通入candan“砍氮”反应池内，在反应池混合污泥mlss为4.0g/l，水力停留时间为4.0h，乙酸钠投加量与进水硝酸盐氮质量浓度比(cod/no
3-‑
n)为2.5条件下，长期运行出水nh
4+-n、no
2-‑
n、no
3-‑
n平均浓度分别为1.3mg/l、2.2mg/l，和4.6mg/l。
35.实施例2：
36.(1)将乳制品废水(nh
4+-n为2123.0mg/l，cod为11031.3mg/l，ph为8.5)通入水解酸化池进行厌氧水解酸化，反应池内mlss为7.0g/l，水力停留时间为20.0h下，出水nh
4+-n为2250.7mg/l，cod浓度为8301.4mg/l。将厌氧水解酸化池、出水经物化处理后的光伏废水(no
3-‑
n为1560.4mg/l，ph为7.0)和工艺最终出水按1:2:4的体积比在水质调节池进行混合。
37.(2)将水质调节池出水(no
3-‑
n为446.7mg/l，nh
4+-n为322.4mg/l，cod为1187.2mg/l)泵入短程反硝化反应池内。短程反硝化池在初始ph为7.6，反应池内mlss为6.0g/l，水力停留时间为1.5h条件下，出水nh
4+-n为305.1mg/l，no
2-‑
n为198.3mg/l，no
3-‑
n为203.9mg/l，cod为305.2mg/l。
38.(3)短程反硝化出水通入厌氧氨氧化反应池内，在反应池污泥浓度mlss为5.6g/l，水力停留时间为6.0h下，出水nh
4+-n浓度为164.3mg/l，no
3-‑
n浓度为199.3mg/l，no
2-‑
n浓度为2.4mg/l，cod浓度为275.4mg/l。
39.(4)厌氧氨氧化反应池出水通入candan“砍氮”反应池内，在反应池混合污泥mlss为7.0g/l，水力停留时间为6.0h，乙酸钠投加量与进水硝酸盐氮质量浓度比(cod/no
3-‑
n)为2.4条件下，长期运行出水nh
4+-n、no
2-‑
n、no
3-‑
n平均浓度分别为2.2mg/l、0.5mg/l和3.4mg/l。
40.综上，本发明实施例提供了基于candan“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物协同处理方法。通过将预处理出水进行混合调节，先通入两段式短程反硝化厌氧氨氧化反应池内进行部分氮素的去除。随后，将两段式出水通入candan“砍氮”反应池内进行水中剩余氮素的深度去除。相比现有工艺而言，是一种能够实现稳定、深度、经济、环保、高效的生物脱氮方法。
41.上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于candan“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物协同处理方法，其特征在于具体包括以下步骤：步骤一：含nh
4+-n有机物废水进入厌氧水解酸化池，将大分子有机物转化为易降解小分子有机物短链脂肪酸，出水与含no
3-‑
n废水物化处理出水同时进入水质调节池；步骤二：水质调节池混合废水进入短程反硝化反应池，对其进行酸碱调节，控制反应初始ph值为6.5-8.5范围内；步骤三：短程反硝化反应池出水进入厌氧氨氧化反应池，去除废水中的nh
4+-n和no
2-‑
n；步骤四：厌氧氨氧化反应池出水与碳源储备池有机物一同进入candan“砍氮”反应池，进一步去除废水中的无机氮素，出水排放或进一步回用处理。所述步骤一运行过程控制厌氧水解酸化池出水cod/nh
4+-n质量浓度比小于4.0，否则延长厌氧水解酸化池水力停留时间强化产甲烷菌对有机物的去除；所述步骤一运行过程控制水质调节池混合废水中no
3-‑
n/nh
4+-n质量浓度比为1.2-2.0，否则优化厌氧水解酸化池出水与no
3-‑
n废水物化处理出水进入水质调节池的体积比；所述步骤一运行过程控制水质调节池no
3-‑
n与nh
4+-n质量浓度之和小于800mg/l，否则采用最终出水进行水质调节池混合废水的稀释；所述步骤二运行过程中控制短程反硝化反应池内mlss在3.0-11.0g/l范围内；所述步骤三运行过程中控制厌氧氨氧化反应池内mlss在2.0-10.0g/l范围内；所述步骤三运行过程控制厌氧氨氧化反应池出水no
2-‑
n质量浓度小于3.0mg/l，否则延长厌氧氨氧化反应池水力停留时间；所述步骤四运行过程中控制candan“砍氮”反应池内混合污泥的mlss为3.0-8.0g/l；所述步骤四运行过程碳源储备池有机物为乙酸钠，控制碳源储备池有机物进入candan“砍氮”反应池cod质量与厌氧氨氧化反应池出水进入candan“砍氮”反应池no
3-‑
n质量之比为2.0-3.0；所述步骤四运行过程candan“砍氮”反应池出水nh
4+-n和no
2-‑
n大于2.0mg/l时，延长candan“砍氮”反应池的水力停留时间；出水nh
4+-n和no
3-‑
n大于5.0mg/l，且no
2-‑
n小于1.0mg/l时，增加碳源储备池有机物进入candan“砍氮”反应池cod质量；出水nh
4+-n大于5.0mg/l，且no
3-‑
n小于3.0mg/l时，降低nh
4+-n工业废水进入水质调节池的体积；出水no
3-‑
n大于5.0mg/l，且nh
4+-n小于2.0mg/l，降低no
3-‑
n工业废水物化处理出水进入水质调节池的体积。

技术总结
本发明公开了一种基于CANDAN“砍氮”工艺实现工业废水氮素深度削减的生物协同处理方法。NH


技术研发人员：操沈彬 程子懿 杜睿
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2023.06.22
技术公布日：2023/9/25