申請日2013.07.31

　　公開(公告)日2013.12.18

　　IPC分類號C02F101/16; C02F3/28

　　摘要

　　本發(fā)明提供了一種煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理方法，所述方法包括：碳源經(jīng)過混合池調(diào)節(jié)C/N質(zhì)量比為2～10:1，再與煙氣濕法脫硫脫硝廢水混合進(jìn)入反硝化反應(yīng)池，控制pH為6～10、溫度為20℃～45℃、污泥濃度5～15g/L，反應(yīng)5～12hr后排水;本發(fā)明針對煙氣濕法脫硫脫硝廢水的水質(zhì)特征，通過人工強(qiáng)化和控制反硝化過程環(huán)境條件，反應(yīng)條件控制在污泥濃度MLSS為10g/L，C/N質(zhì)量比為5:1，pH=8，溫度35℃，硝態(tài)氮(NO3-N)負(fù)荷濃度200mg/L，氯離子濃度10000mg/L，硫酸根離子濃度10000mg/L時(shí)，經(jīng)過8h的反應(yīng)，硝態(tài)氮濃度降至2mg/L，為當(dāng)前煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理提供一種可行的處理方法。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理方法，所述方法包括：碳源經(jīng) 過混合池混合均勻，與煙氣濕法脫硫脫硝廢水混合進(jìn)入反硝化反應(yīng)池， 控制混合液C/N質(zhì)量比為2～10:1，pH為6～10、溫度為20℃～45℃、 污泥濃度5～15g/L，反應(yīng)5～12hr后排水;所述碳源為下列之一：葡萄 糖、單一揮發(fā)有機(jī)酸、混合揮發(fā)有機(jī)酸或剩余污泥水解液。

　　2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述煙氣濕法脫硫脫硝廢水中 NO3-N的負(fù)荷濃度為20mg/L～200mg/L，Cl-的濃度為0mg/L～ 10000mg/L，SO42-的濃度為0mg/L～1000mg/L。

　　說明書

　　一種煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理方法

　　(一)技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理方法。

　　(二)背景技術(shù)

　　近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化水平的顯著提高，大氣污 染狀況日益嚴(yán)重，燃煤鍋爐焚燒煙氣的排放量迅速增加，我國SO2的排 放量已經(jīng)位居世界第二位，NOx排放量也在持續(xù)增長，燃煤是產(chǎn)生SO2和 NOx的主要途徑。燃煤煙氣中含有大量煤灰、NOX、SOX，煙氣若不經(jīng)任 何處理直接排入大氣，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣污染現(xiàn)象。國內(nèi)對燃煤煙氣， 一般經(jīng)除塵、脫硫脫硝處理后達(dá)標(biāo)排放。目前，我國鍋爐煙氣基本上建設(shè) 了脫硫脫硝設(shè)施，且90%以上采用濕法脫硫脫硝，然而上述煙氣處理工 藝將產(chǎn)生大量的脫硫脫硝廢水，此類廢水的主要特征是含有大量的硝酸根 離子、亞硝酸根離子、硫酸根離子和氯離子等無機(jī)鹽離子，有效碳源含量 低，因而煙氣濕法脫硫脫硝廢水呈現(xiàn)出低碳源高鹽度的顯著特征。此類廢 水須經(jīng)脫氮后才能達(dá)排放，煙氣濕法脫硫脫硝廢水脫氮處理最有效并且廣 泛應(yīng)用的方法是生物反硝化脫氮。

　　生物反硝化脫氮是指硝酸鹽氮(NO3-N)和亞硝酸鹽氮(NO2-N)在 反硝化菌的作用下被還原成氣態(tài)氮(N2)的過程。在反硝化過程中，NO3-N 通過反硝化菌的代謝活動，有兩種轉(zhuǎn)化途徑，一種途徑是同化作用，即細(xì) 胞合成，最終形成有機(jī)氮化合物，成為菌體營養(yǎng)物的一部分;另一種途徑 為異化作用，即分解，最終形成N2。其中異化反硝化過程是一個涉及多 種酶和多種中間產(chǎn)物并伴隨著電子轉(zhuǎn)移和能量產(chǎn)生的復(fù)雜生化反應(yīng)過程。 大量研究表明，異化反硝化涉及四步生化還原反應(yīng)：

　　第一步，硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽：

　　NO3-+2H++2e→NO2-+H2O-89.2KJ.mol-1

　　第二步，亞硝酸鹽被還原成NO：

　　NO2-+2H++2e→NO+H2O-32.9KJ.mol-1

　　第三步，NO被還原成N2O：

　　2NO+2H++2e→N2O+H2O-226.4KJ.mol-1

　　第四步，N2O被還原成N2。

　　以上四步生化反應(yīng)表明，完整的反硝化過程需要大量的電子供體。在 生物反硝化系統(tǒng)中，反硝化細(xì)菌可以利用碳源作為電子供體，以NO2-和 NO3-作為電子受體，將NO2-和NO3-還原成N2，同時(shí)達(dá)到去除有機(jī)物的 效果。因此，提供有效碳源是生物反硝化過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。生物反 硝化過程中需要提供足夠數(shù)量的碳源，才能使生物反硝化反應(yīng)順利完成。

　　生物反硝化脫氮應(yīng)用于煙氣濕法脫硫脫硝廢水脫氮處理過程中，碳源 的種類是影響脫氮效率的重要因素。按照碳源對反硝化速率的影響，碳源 通�？梢苑譃橐韵氯�種類型：第一類是易于生物降解的有機(jī)物(如甲醇、 蔗糖、葡萄糖等);第二類為可慢速生物降解的有機(jī)物(如淀粉、蛋白質(zhì) 等);第三類為細(xì)胞物質(zhì)，細(xì)菌可利用細(xì)胞物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)源反硝化。不同碳 源的生物反硝化速率不同，一般越容易被反硝化菌吸收的碳源(即低分子 量的碳源)，反硝化反應(yīng)速率也越快。不同的反硝化菌在不同的碳源下， 通過不同的呼吸途徑，產(chǎn)生的能量也不同，而且細(xì)胞的產(chǎn)率也不同，最終 反硝化的效果也不同。殷芳芳等(殷芳芳，王淑瑩，昂雪野，侯紅勛，彭 永臻，王偉;碳源類型對低溫條件下生物反硝化的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2009， (30)1:108～113)以甲醇、乙醇、乙酸鈉、丙酸鈉、葡萄糖、生活污水及內(nèi) 源物質(zhì)為碳源對反硝化效果的影響。馬勇等(馬勇，彭永臻，王淑瑩;不 同外碳源對污泥反硝化特性的影響[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué) 報(bào),2009,35(6):820-824.)應(yīng)用SBR和A2/O反應(yīng)器，系統(tǒng)地研究了甲醇、 乙醇和乙酸鈉作為外碳源時(shí)污泥的反硝化特性。Zhe-Xue Quan等 (Quan.Z-X，Jin.Y-S，Yin.C-R，etal.Hydrolyzed molasses as an extermal carbon source in biological nitrogen removal.Bioresource Technology， 2005,96:1690～1695.)研究了水解糖蜜作為碳源在生物反硝化過程中的處 理效果。A.Mohseni-Bandpi等(A.Mohseni-Bandpi，D.J.Elliot.Groundwater Denitrification with Alternative Carbon Sources.Water Science and Technology.1998,38(6)：237～243)采用甲醇、乙醇和乙酸為碳源去除 地下水中的硝酸鹽氮并對處理效果進(jìn)行比較分析。傅威等(傅威，章非絹; 高濃度有機(jī)廢水作為焦化廢水生物脫氮處理補(bǔ)充碳源的研究[J].給水排 水.2002,28(10)：42～45.)對異丙叉丙酮廢水、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰 苯二甲酸二辛酯廢水用做焦化廢水的外加碳源進(jìn)行了研究。Alexandre Gali等(Mace.S，Dota.J，Gali.A，et al.Use of Hydrolyzed Primary Sludge as Intemal Carbon Source for Denitrification in a SBR Treating Reject Water via Nitrite.Ind.Chen.Res，6(45)：661～766.)用初沉污泥的水解產(chǎn)物作 為碳源反硝化城市污水處理廠的內(nèi)部產(chǎn)生的廢液。徐鎖洪等研究了以稻殼 作為反硝化過程的碳源，去除廢水中的硝酸鹽氮。吳一平用初沉污泥水解 產(chǎn)物最為碳源研究了其反硝化性能。

　　但是對單一揮發(fā)性有機(jī)酸—VFAs(乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、 正戊酸和異戊酸)、混合VFAs和剩余污泥水解液的碳源還沒有人做系統(tǒng) 性的研究。煙氣濕法脫硫脫硝廢水，具有含碳量很低、鹽濃度高和NOx-N 濃度高的特點(diǎn)，還沒有專門針對此類廢水脫氮的處理方法。

　　(三)發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明目的是利用生物反硝化技術(shù)并結(jié)合煙氣濕法脫硫脫硝廢水特 點(diǎn)，提供一種有效的煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理方法。

　　本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

　　一種煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理方法，所述方法包括：碳源經(jīng) 過混合池混合均勻，與煙氣濕法脫硫脫硝廢水混合進(jìn)入反硝化反應(yīng)池，調(diào) 節(jié)C/N比為2～10:1(碳源中C與廢水中N在反應(yīng)池中的質(zhì)量比)，控制 pH為6～10、溫度為20℃～45℃、污泥濃度(MLSS)5～15g/L，反應(yīng) 5～12hr后排水;所述碳源為下列之一：葡萄糖、單一揮發(fā)有機(jī)酸(VFAs)、 混合揮發(fā)有機(jī)酸(VFAs)或剩余污泥水解液。所述VFAs為下列之一： 乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸或異戊酸。所述剩余污泥水解液是 指剩余活性污泥在厭氧條件下經(jīng)過水解酸化產(chǎn)生的含VFAs和其他可溶 性有機(jī)碳的混合液。

　　本發(fā)明的方法，對于一般廢水的脫氮也可適用，但更加適用具有高鹽 度和高硝態(tài)氮含量的煙氣濕法脫硫脫硝廢水的脫氮處理。本發(fā)明首先碳源 經(jīng)過混合池控制合適的C/N比，與煙氣濕法脫硫脫硝廢水混合進(jìn)入反硝 化反應(yīng)池，通過pH在線自動控制儀和溫控儀控制反應(yīng)所需的pH條件和 溫度，經(jīng)過一定的反應(yīng)時(shí)間后排水。

　　所述煙氣濕法脫硫脫硝廢水中NO3-N的負(fù)荷濃度為20mg/L～ 200mg/L，Cl-的濃度為0mg/L～10000mg/L，SO42-的濃度為0mg/L～ 1000mg/L。

　　所述配料池為完全混合式反應(yīng)器(CSTR)，反硝化反應(yīng)池為厭氧反 應(yīng)器(UASB)。

　　本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：本發(fā)明針對煙氣濕法脫硫脫硝廢水的 水質(zhì)特征，通過人工強(qiáng)化和控制反硝化過程環(huán)境條件，反應(yīng)條件控制在污 泥濃度MLSS為10g/L，C/N質(zhì)量比為5:1，pH=8，溫度35℃，硝態(tài)氮 (NO3-N)負(fù)荷濃度200mg/L，氯離子濃度10000mg/L，硫酸根離子濃度 1000mg/L時(shí)，經(jīng)過8h的反應(yīng)，硝態(tài)氮濃度降至2mg/L，為當(dāng)前煙氣濕法 脫硫脫硝廢水的脫氮處理提供一種可行的處理方法。