申請(qǐng)日2015.10.27
公開(公告)日2016.02.17
IPC分類號(hào)C02F3/28; C02F3/34
摘要
本發(fā)明公開了一種新型的污水同步去除對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的方法，即通過(guò)氧化還原電位的調(diào)節(jié)，積累反硝化降解對(duì)甲酚的一種含酚中間代謝產(chǎn)物，進(jìn)而促進(jìn)亞硝酸鹽的累積，在此基礎(chǔ)上在厭氧氨氧化微生物的作用和體系內(nèi)其他微生物的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的同步去除，產(chǎn)物為無(wú)二次污染的二氧化碳和氮?dú)�。本發(fā)明可連續(xù)運(yùn)行、也可間歇運(yùn)行，具有處理效率高、無(wú)二次污染、占地面積省、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種同步去除含對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的污水的處理方法，其特征在于：(1)通過(guò)污泥馴化使厭氧氨氧化污泥和異養(yǎng)反硝化污泥共存于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi);(2)通過(guò)控制體系內(nèi)的氧化還原電位，使得對(duì)甲酚反硝化降解的一種含酚中間代謝產(chǎn)物在體系內(nèi)積累;(3)在這種含酚中間代謝產(chǎn)物的作用下，體系內(nèi)的亞硝酸鹽開始積累，之后在氨氮存在的條件下，在厭氧氨氧化菌的作用下，轉(zhuǎn)外為N2，而積累的含酚中間代謝產(chǎn)物之后又在體系內(nèi)其他微生物的作用下，通過(guò)類發(fā)酵途徑進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為CO2，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的同步去除;其中步驟(2)的工藝操作條件為：溫度20～35℃，pH為7.5～8.5，水力停留時(shí)間8～96小時(shí)， p-Cr-C和NO3—N的質(zhì)量比是0.4～1.0，NO3—N和NH4+-N的質(zhì)量比不大于1.5，以N計(jì)進(jìn)水容積負(fù)荷不超過(guò)2.0kgN/m3·d。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述污泥馴化的工藝條件為：溫度20～35℃，pH值為7.5～8.5，水力停留時(shí)間24～72小時(shí)，優(yōu)選為36-48h，Ac—C和NO3—N 的質(zhì)量比是2.0～3.0，NO3—N和NH4+-N的質(zhì)量比是5.0～6.0，待體系內(nèi)硝酸鹽、乙酸鹽和氨氮去除率達(dá)到80%以上，完成馴化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述控制體系內(nèi)的氧化還原電位是指采用投加刃天青、還原性鐵，或采用微曝氣的方式控制體系內(nèi)的氧化還原電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中的氧化還原點(diǎn)位是 -350mV～-500mV。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中所述含酚中間代謝產(chǎn)物不同于對(duì)甲酚反硝化代謝過(guò)程中的苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸，對(duì)甲酚在氧化降解過(guò)程中先生成該含酚中間代謝產(chǎn)物，之后再氧化生成苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸，最后生成CO2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述含酚中間代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)是在苯酚結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，帶兩個(gè)基團(tuán)，在液相色譜圖上，這兩個(gè)基團(tuán)分別在282.4nm和299.2nm具有最大吸收峰的基團(tuán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于本方法可連續(xù)運(yùn)行或間歇運(yùn)行。
說(shuō)明書
一種同步去除廢水中對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種同步去除對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的方法。
技術(shù)背景
石油、石油化工、農(nóng)藥、精細(xì)化工等行業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了大量的含甲酚含氮廢水。以石化企業(yè)的酸水為例，不僅含有對(duì)甲酚還含有氨氮和硝酸鹽。此類廢水如不處理直接排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。微量的對(duì)甲酚就會(huì)引起肝、腎、胰等臟器損害，抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。氨氮不僅可以造成人體組織缺氧，還會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化、破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。
傳統(tǒng)生物法處理含甲酚含氮廢水主要采用A/O或A2O工藝，即在硝化階段去除甲酚和實(shí)現(xiàn)氨氮的硝化，在反硝化階段實(shí)現(xiàn)脫氮，此種方法需要在反硝化階段另外補(bǔ)加碳源，不僅工藝復(fù)雜、且運(yùn)行操作成本高。
近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的厭氧氨氧化工藝，能夠直接同步去除氨氮和亞硝酸生成氮?dú)�，不僅處理效果好、出水無(wú)二次污染、且污泥產(chǎn)率低，但該工藝對(duì)有機(jī)物敏感，有機(jī)物的存在會(huì)對(duì)自養(yǎng)的厭氧氨氧化菌產(chǎn)生抑制，因此該工藝適用于低碳高氮廢水。
在有機(jī)碳源受限的條件下，反硝化過(guò)程會(huì)積累亞硝酸鹽，而積累的亞硝酸鹽能夠?yàn)閰捬醢毖趸峁┑孜�，在此基礎(chǔ)上研究者們開發(fā)出了一系列的DEAMMON、CANON等工藝，這些工藝能夠同步去除有機(jī)物、氨氮和硝酸鹽，具有處理效果好、出水無(wú)二次污染、污泥產(chǎn)率低等優(yōu)點(diǎn)，在含碳含氮有機(jī)廢水處理領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景。然而，這些工藝都局限于采用碳源受限的策略積累亞硝酸鹽，如果碳源充足則會(huì)對(duì)厭氧氨氧化菌產(chǎn)生抑制，使反硝化與厭氧氨氧化工藝耦合失敗，從而使該工藝的應(yīng)用受到限制。
因此如何在碳源充足的條件下實(shí)現(xiàn)反硝化與厭氧氨氧化的耦合，從而順利同步脫除有機(jī)物、硝酸鹽和氨氮，已經(jīng)成為厭氧氨氧化工藝規(guī)�；瘧�(yīng)用必須首先攻克的難題。
CN101768564A公開了一種高效降酚嗜鹽菌的制備及其應(yīng)用，屬于廢水、污水處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明以污水或污泥中嗜鹽菌為菌源，采用梯度馴化的方法篩選對(duì)苯酚有較強(qiáng)降解能力且能適應(yīng)較高鹽濃度的可在含鹽5-6%，酚濃度為100-500mg/L的含酚廢水中以苯酚為唯一碳源良好生長(zhǎng)的高效降酚嗜鹽菌，該菌系在高鹽高酚的環(huán)境下，降酚性能相比傳統(tǒng)的活性污泥法優(yōu)勢(shì)明顯。
CN102531175A公開了一種苯酚抑制耦合低溫實(shí)現(xiàn)短程脫氮的方法，采用SBR反應(yīng)器前置反硝化運(yùn)行方式，充分利用原水和苯酚化合物作為碳源，不投加外加碳源�？梢暂^好的適用于北方較寒冷地區(qū)的工業(yè)廢水處理。
CN103420481A公開了一種厭氧氨氧化耦合異養(yǎng)反硝化脫氮方法，采用厭氧氨氧化顆粒污泥作為接種污泥;采用人工配水投加氯化銨、亞硝酸鈉，投加苯酚作為有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化菌和異養(yǎng)反硝化菌的富集培養(yǎng)，確定厭氧氨氧化菌和異養(yǎng)反硝化菌的競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)同關(guān)系，經(jīng)歷一段時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了厭氧氨氧化菌和異養(yǎng)反硝化菌混合菌群的富集培養(yǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有處理技術(shù)在碳源充足廢水時(shí)，普遍存在厭氧氨氧化菌抑制，反硝化與厭氧氨氧化耦合脫氮除碳失敗的弊端，提供了一種在待處理廢水碳源充足時(shí)，能夠同步去除有機(jī)物、硫化物和硝酸鹽的方法。本發(fā)明公開的廢水生物處理方法，能夠同步去除廢水中的對(duì)有機(jī)物(如對(duì)甲酚)、氨氮和硝酸鹽，并將其轉(zhuǎn)化為無(wú)二次污染的二氧化氮和氮?dú)狻?/P>
本發(fā)明公開了一種同步去除污水中的對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的水處理方法，其特征在于： (1)通過(guò)污泥馴化使厭氧氨氧化污泥和異養(yǎng)反硝化污泥共存于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi);(2)通過(guò)控制體系內(nèi)的氧化還原電位，使得對(duì)甲酚反硝化降解的一種含酚的中間代謝產(chǎn)物在體系內(nèi)積累;(3) 在這種含酚中間代謝產(chǎn)物的作用下，體系內(nèi)的亞硝酸鹽開始積累，之后在氨氮存在的條件下，在厭氧氨氧化菌的作用下，轉(zhuǎn)化為N2，而積累的中間代謝產(chǎn)物之后又在體系內(nèi)其他微生物的作用下，通過(guò)類發(fā)酵途徑進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為CO2，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的同步去除。
步驟(2)的工藝操作條件為：溫度20～35℃，pH值為7.5～8.5，水力停留時(shí)間8～96小時(shí)， p-Cr-C和NO3-N的質(zhì)量比是0.4～1.0，NO3-N和NH4+-N的質(zhì)量比不大于1.5，以N計(jì)的進(jìn)水容積負(fù)荷不超過(guò)2.0kgN/m3·d。
步驟(1)污泥馴化條件為：溫度20～35℃，pH值為7.5～8.5，水力停留時(shí)間24～72小時(shí)，優(yōu)選為36-48h，Ac-C和NO3-N的質(zhì)量比是2.0～3.0，NO3—N和NH4+-N的質(zhì)量比是5.0～6.0，待體系內(nèi)硝酸鹽、乙酸鹽和氨氮去除率達(dá)到80%以上，完成馴化。
所述控制體系內(nèi)的氧化還原電位是指采用投加刃天青、還原性鐵，或采用微曝氣的方式控制體系內(nèi)的氧化還原電位為-350mV～-500mV。
所述含酚中間代謝產(chǎn)物，是不同于對(duì)甲酚反硝化代謝過(guò)程中的苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸，對(duì)甲酚在氧化降解過(guò)程中先生成該中間代謝產(chǎn)物，之后再氧化生成苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸，最后生成CO2。該含酚中間代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)是在苯環(huán)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，帶兩個(gè)基團(tuán)，在液相色譜圖上，這兩個(gè)基團(tuán)分別在282.4nm和299.2nm具有最大吸收峰的基團(tuán)。
本方法可連續(xù)運(yùn)行或間歇運(yùn)行。
本發(fā)明所采取的同步去除對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的工藝原理為：首先，通過(guò)馴化，培養(yǎng)以異養(yǎng)反硝化菌和厭氧氨氧化菌為優(yōu)勢(shì)的微生物系統(tǒng);之后，通入含苯酚、氨氮和硝酸鹽的廢水，通過(guò)氧化還原電位的調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)含酚中間代謝產(chǎn)物的積累，從而促進(jìn)反硝化中間代謝產(chǎn)物亞硝酸的積累。該含酚中間代謝產(chǎn)物不同于傳統(tǒng)對(duì)甲酚反硝化代謝過(guò)程中產(chǎn)生的苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸，是介于對(duì)甲酚和苯甲醇之間的過(guò)渡產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)式在苯酚環(huán)基礎(chǔ)上帶兩個(gè)分別在282.4nm和299.2nm具有吸收峰的基團(tuán)。產(chǎn)生的亞硝酸鹽又進(jìn)一步在厭氧氨氧化菌的作用下，以氨氮為電子供體，近一步反硝化生成氮?dú)�。而累積的酚類中間代謝產(chǎn)物待厭氧氨氧化反應(yīng)結(jié)束后逐步通過(guò)類發(fā)酵的降解途徑轉(zhuǎn)化為二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)氨氮、對(duì)甲酚、硝酸鹽的同步去除。本發(fā)明中對(duì)甲酚、氨氮和硝酸鹽的同步去除的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)氧化還原電位的調(diào)節(jié)，使得酚類中間代謝產(chǎn)物的積累，從而實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的積累的，并不是通過(guò)限制系統(tǒng)的碳源濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽累積的，因而該工藝的運(yùn)行效果不受進(jìn)水碳源濃度的限制。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)能夠在高碳氮比(p-Cr-C/NO3--N(質(zhì)量比)>0.4)條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲酚、硝酸鹽和氨氮的同步去除，且處理效率較高。硝酸鹽和氨氮的去除率在90%以上，對(duì)甲酚的去除率也達(dá)85%左右;(2)無(wú)二次污染，產(chǎn)物為氮?dú)夂投趸�，出水中不含亞硝酸鹽;(3)占地面積省，對(duì)甲酚、硝酸鹽和氨氮的去除在一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中完成;(4)運(yùn)行費(fèi)用低，反應(yīng)無(wú)需曝氣，從而大大降低了能耗。本發(fā)明可連續(xù)運(yùn)行，也可間歇運(yùn)行。
