专利名称：污水生物脱氮处理方法
技术领域：
本发明涉及的是一种对污水中的含氮化合物通过活性污泥中的微生物以生物化学方式进行的脱氮处理方法。
活性污泥脱氮法，是以存在于活性污泥中的硝化菌和脱氮菌等微生物在其生存和增殖过程中进行的生物化学作用，将污水中溶解的各种含氮化合物(可表示为NH3-N形式)转化为非活性的气态氮并放逐于大气中的方法。其反应和处理过程基本上可以分为包括硝酸化和/或亚硝酸化在内的硝化反应过程，及随后进行的脱氮反应或又可称为反硝化反应的两步。由于硝化过程是在硝酸菌或亚硝酸菌参与下进行的需氧反应，在反应过程中并将有H+产生；而反硝化过程则是在脱氮菌参与下进行的厌氧反应，在反应过程中将有OH-产生。因此，一直沿用至今的以脱氮活性污泥法对含氮污水进行处理传统方式，都是使上述在反应性质和条件上对相去甚远的硝化反应处理过程和反硝化反应处理过程分别在两个相互分隔的独立反应容器等反应空间中进行和完成。这种处理方式首先和直接的问题就是为其处理所需的占地面积大，反应系统的利用率难以提高。
鉴于此，本发明的目的是为解决上述问题提供一种全新的通过活性污泥中存在的微生物以生物化学方式脱除污水中各种含氮化合物的方法，能使常规的污水脱氮处理设备的利用率大幅度提高，并使为处理所需的占地面积能成倍减少。
本发明的污水生物脱氮处理方法及其原理，同样是在活性污泥中存在的微生物参与下，经其自身生存和增殖过程所进行的硝酸化或亚硝酸化反应和脱氮反应两个生物化学过程完成。本发明所说方法过程是使pH6-12的含氮污水进入含有活性污泥并在其中设置有多孔性材料体的同一反应空间中处理6-18小时。
在本发明的上述处理方法中，由于在常规的反应处理容器等反应空间中存在有为脱氮所需的各种微生物赖以生存和增殖的活性污泥，这是以脱氮活性污泥法对污水进行处理的必要条件和前提。在存在有该活性污泥的同一反应空间中同时又设置有适当的多孔性材料体后，由其材料体自身所具有的多孔性状决定，存在于该材料体内部多孔空间中的反应液，与包围于该材料体外的液体间进行各种物质交换，特别是对溶于液体中的气体进行交换的速度和交换量均受到阻碍，且由内向外呈按梯度变化和分布的形式。因而经过适当的平衡时间，在该多孔材料体内可以形成并相对稳定地维持有另一个在温度、pH等多方面都与包围于其外部的液相环境具有显著不同的局部环境，特别是还可以在外部含氧充足的液相环境中形成并维持一个能有利于厌氧菌生存和增殖的缺氧环境。而对于包围于该多孔材料体外的液相，其氧含量、温度及pH等条件参数又能根据需要方便容易地进行人为调整和改变。显然，在同一反应体系和反应空间中形成并在不同区域相对集中和稳定地同时存在有两个互不相同的反应环境，特别是含氧量明显不同的环境后，就可以使好氧性的硝化菌和厌氧性的脱氮菌能够在该同一反应空间的不同区域中相安无事地分别得以生存并增殖，这是使以活性污泥脱氮法对污水的处理能得以进行和完成的充分条件。因此，本发明的上述方法可以使必需在相互分隔的独立反应空间中分别进行硝化反应和反硝化反应的传统方式，改变为可以在同一反应容器等反应空间中进行和完成。其所带来的必然和直接的结果显然是在不改变现有活性污泥脱氮的处理条件和操作要求的前提下，可以使现有反应设备的利用率提高一倍，而为处理所需的占地面积则基本可相应减少一半。另一方面，由于本发明上述方法是使硝化反应和反硝化反应在同一容器等形式的反应空间中进行和完成，利用其各自反应过程中存在和产生的如使反应体系中酸碱度的变化等一些因相反而能具有一定相对互补性的因素，可以使整个反应环境在一定范围内成为能对酸碱变化具有一定缓冲能力，且对其各自反应的进行均有利的缓冲体系，在一定程度上使反应条件实现自动调节，即，可以使按传统方式分别独立进行的硝化反应和反硝化反应的操作和控制调节的工作相对更为简化和方便。例如，通过在该同一反应系统中同时进行的硝化反应和反硝化反应过程间能产生互补作用的相关因素和/或配合有适当人为的调节操作，可以使本发明上述方法中所说的反应液相的酸碱度维持在pH6-10的范围内；使该反应液相的温度维持在为10℃-40℃的范围内。通过按常规方式以鼓风设备向反应液中送入的搅拌用空气或其它适当形式，使所说的处理过程中保持反应液相中的含氧量为4-10毫克/升的范围内等。
在上述方法的基础上中，进一步使所说的该多孔性材料体为具有可变形性的柔韧性多孔材料体，如常用的且不含有CN-、重金属或其它对硝化菌和脱氮菌等反应微生物的生存和增殖可能产生毒害作用成份的柔软高分子泡沫材料体等形式为更好。因其在反应液相中根据水流和/或气流变化情况能有一定作相应适应性的进退变形和/或变化的活动余地，这对于使在该多孔材料体中形成和保持的为进行反硝化反应所必需的局部环境尽量少受外部液相环境变化的影响而维持相对稳定是有利的。
在上述反应体系中，所说的多孔性材料体可以根据反应需要设置在反应空间中所需和适当的位置处。一般以使其为悬浮于处理反应液相中的形式为佳。在具体的悬浮形式上，可以是经连接结构使一个或若干个该多孔性材料体在反应空间中以所处位置相对固定的形式悬浮于反应空间中；也可以为在反应空间中的不同位置处设置两个或更多个用于定位或限位的结构，并使一个或若干个所说的该多孔性材料体以能在被这些定位或限位结构限定的范围内作适度移游浮动的方式悬浮于反应空间中。此外，试验结果还显示，一般情况下使所说的上述设置于反应空间中的多孔性材料体的体积为占整个处理反应空间有效容积的30％-60％时，该同一反应体系中的硝化反应和反硝化反应均可以使对含氮污水的脱氮处理能顺利进行和完成。
使用本发明的上述方法对含氮污水进行处理的另一显著特点还表现在，其对含氮污水的处理既可以为在该反应容器中以分批的间歇式进行处理，也可以使被处理污水在所说的处理时间内由进入该反应空间的进口起向最后离开反应空间的出口方向连续运行的动态过程中进行和完成。采用在连续运行中进行动态处理的方式，还可以使对污水的处理效率得到进一步的提高。此外，由于本发明上述处理方法的最大特点是在同一反应空间中同时进行和完成在传统方式下必须由相互分离的两个独立反应系统中进行和完成的两个处理过程，因此，在上述使占地面积可减少一半的基础上，还可以使各反应设备和/或容器采取向空中高度发展的方式设置成为可能。通过这种全新的设置方式可以使为污水处理所需的设备和/或反应容器不可避免对土地的占用面积能再进一步大为减少。
此外，由于反应体系中活性污泥的存在，在上述具有适度缓冲作用的反应体系等有利条件下，存在于活性污泥中其它微生物对被处理污水中存在的其它有机类污染成份同样也进行分解处理，使其一方面可作为对脱氮处理过程所需的氢供应来源，另一方面使被处理污水在进行上述脱氮反应处理过程的同时，被处理污水的COD、BOD等指标同样也能得到较为理想的处理效果。
以下通过具体的实施例对本发明的上述内容作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围局限于以下的实例。凡基于本发明上述主题所实现的同样技术均应属于本发明的范围。
在存在有活性污泥的常规脱氮处理反应器中，以可悬浮于反应液相中的方式设置有具有可变形海绵状的柔韧性高分子多孔泡沫材料体。反应器的总体积为7.5立方米，其中的海绵状的柔韧性高分子多孔泡沫材料体为4.0立方米，每小时的污水流量为0.5立方米/小时。经预处理为pH6-12的含NH3-N待处理石化废水以10℃-25℃的进料温度进入反应器，并使其保持为在12小时的处理时间内由反应器的进口运行至出口的连续运行状态下进行和完成脱氮处理反应。在污水的动态运行处理过程中，反应液相的pH值可自动或经人为稍加调整，使其保持在6-10的范围内，液相温度控制为10℃-40℃。处理过程中还应按常规方式经鼓风设备向反应液中连续送入空气进行搅拌，并使反应液相中的含氧量保持为5-7毫克/升。各例污水处理前后的相关检测指标如下表所示。表中显示的检测数据表明，采用上述大致相同的运行方式对含污情况不尽相同的污水进行处理后，均能获得满意的处理结果。
表1各例污水处理前后的相关检测指标
权利要求
1．污水生物脱氮处理方法，在活性污泥中存在的微生物参与下经生物化学的硝酸化或亚硝酸化反应和脱氮反应两过程完成，其特征在于使pH6-12的含氮污水进入含有活性污泥并在其中设置有多孔性材料体的同一反应空间中处理6-18小时。
2．如权利要求1所述污水的生物脱氮处理方法，其特征在于所说的多孔材料体为具有可变形性的柔韧性多孔性材料体。
3．如权利要求1所述污水的生物脱氮处理方法，其特征在于所说的可变形性柔韧性多孔性材料体为软性高分子泡沫材料体。
4．如权利要求1至3之一所述的污水生物脱氮处理方法，其特征在于所说的多孔性材料体为悬浮于处理反应液相中的形式。
5．如权利要求1至3之一所述的污水生物脱氮处理方法，其特征在于所说的多孔性材料体的体积占整个处理反应空间容积的50％-60％。
6．如权利要求1至3之一所述的污水生物脱氮处理方法，其特征在于所说的反应液相的pH为6-10。
7如权利要求1至3之一所述的污水生物脱氮处理方法，其特征在于所说的反应液相的温度为10℃-40℃。
8．如权利要求1至3之一所述的污水生物脱氮处理方法，其特征在于所说的处理过程中保持反应液相中的含氧量为4-10毫克/升。
9．如权利要求8所述的污水生物脱氮处理方法，其特征在于所说的反应液的氧含量由向反应液中送入搅拌用空气的方式实现。
10．如权利要求1至3之一所述的污水生物脱氮处理方法，其特征在于所说的污水处理过程是使被处理污水在所说的处理时间内由进入反应空间的进口向离开反应空间的出口方向的连续动态运行过程中进行和完成。
全文摘要
本发明涉及的是一种污水的生物脱氮处理方法,在活性污泥中存在的微生物参的与下,经生物化学的硝酸化或亚硝酸化反应和脱氮反应两过程完成。其过程是使pH6－12的含氮污水进入含有活性污泥并在其中设置有多孔性材料体的同一反应空间中处理6—18小时。
文档编号C02F3/12GK1297852SQ0013207
公开日2001年6月6日 申请日期2000年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者李开春 申请人:李开春