專利名稱：一種利用微生物處理煤化工廢水總氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生化環(huán)保領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用微生物處理煤化工廢水總氮的方法。
背景技術(shù)：
目前氮元素是造成湖泊內(nèi)海等封閉性水域富營養(yǎng)化的主要元素之一。它會引起藻類的過渡增殖，造成水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，大量藻類死亡會耗去水中的氧，而一些藻類蛋白質(zhì)毒素可富集在生物體內(nèi)，并通過食物鏈?zhǔn)谷酥卸?。各國對廢水中含氮物質(zhì)的排放都有較嚴(yán)格的限制。并且隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，氮所產(chǎn)生的水體污染越來越嚴(yán)重。污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷收緊是目前世界各國普遍的發(fā)展趨勢，以控制富營養(yǎng)化為目的的氮、磷脫除已成為各國主要的奮斗目標(biāo)。目前發(fā)達(dá)國家如美國、法國、日本等，均對處理出水中總氮有排放要求，而我國目前還只是對氨氮有排放要求?！冻擎?zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918_20(^)是目前最新的標(biāo)準(zhǔn)，較《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的系統(tǒng)性、完整性、可操作性均有較大程度的提高。該標(biāo)準(zhǔn)分四級標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際工作中主要執(zhí)行一級B標(biāo)準(zhǔn)，提出了總氮的要求，對氨氮和磷的要求作了調(diào)整。2010年2 月，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《煉焦工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)，對煉焦企業(yè)廢水排放增加了總氮考核指標(biāo)，直接排放廢水要求總氮< 15mg/L ；間接排放廢水要求總氮< 30mg/L。 可以預(yù)見的是今后對總氮排放的要求會逐漸得到國家的重視，其排放標(biāo)準(zhǔn)會同發(fā)達(dá)國家趨于近似。如圖1所示，經(jīng)典的A/0脫氮工藝在布局上按先后順序設(shè)置了缺氧池、好氧池和沉淀池，缺氧池進(jìn)行缺氧反硝化反應(yīng)，好氧池進(jìn)行好氧硝化反應(yīng)，其中好氧池出水通過硝化液回流管道回流到缺氧池中為反硝化提供N03_或N02_。但是作為布局上設(shè)置在后的好氧池，其出水中的NO3-或NO2-是不可能完全徹底的回流到前端缺氧池的，這樣整個(gè)系統(tǒng)的出水在正常情況下肯定含有一定濃度的NO3-或NO2-；而當(dāng)系統(tǒng)前端的缺氧池中反硝化不正常時(shí)，出水中的NO3-或NO2-將肯定是相當(dāng)高的。另外不管在上述的哪一種情況下，在布局上緊隨好氧池其后的沉淀池中的沉泥也必然帶有大量的N03_或N02_，當(dāng)排泥時(shí)也會間接的造成N03_或 NO2-對環(huán)境的污染。無疑，由于本身的工藝布局設(shè)置局限和反硝化運(yùn)行時(shí)控制不利等非正常情況將導(dǎo)致經(jīng)典的A/0脫氮工藝應(yīng)付日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)顯得力不從心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是處理高濃度氮廢水或其他廢水采用A/0工藝時(shí)，其出水總氮無法得到有效控制的技術(shù)問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種利用微生物處理煤化工廢水總氮方法，廢水依次經(jīng)過第一好氧池、第一沉淀池、兼氧池、第二好氧池和第二沉淀池進(jìn)行二段生化處理，第一好氧池、兼氧池、第二好氧池中添加有微生物菌群和微生物載體，其特征在于廢水在進(jìn)入第一好氧池前先經(jīng)過Anammox池，該Anammox池中添加有厭氧氨氧化菌及載體活性炭，池內(nèi)同時(shí)設(shè)置有曝氣裝置和攪拌裝置。進(jìn)一步地，所述Anammox池的水溫控制在25 ，pH控制在6 9，DO (溶解氧)< 0. 5mg/l, MLVSS (有效污泥濃度)在3_6g/l。第一沉淀池的污泥回流至Anammox池，第二沉淀池的污泥回流至兼氧池，回流比為1 1 2 ；第一好氧池的硝化液回流至Anammox池，第二好氧池的硝化液回流至兼氧池， 回流比為1 2 8。更進(jìn)一步地當(dāng)所處理廢水的B/C < 0. 3時(shí)，Anammox池采用攪拌方式運(yùn)行；所處理廢水的B/C彡0. 3時(shí)，Anammox池采用曝氣方式運(yùn)行。其中，B為BOD(生物耗氧量)，C為 COD (化學(xué)耗氧量)。本發(fā)明所述的技術(shù)方案為半開放式，可以在工藝流程中增加不發(fā)生生化反應(yīng)的工藝步驟和設(shè)備，如沉淀池、氣浮池等。本發(fā)明在Anammox池后設(shè)置第一好氧池，第一好氧池將廢水中氨氮轉(zhuǎn)化為硝基氮，第一好氧池后設(shè)置第一沉淀池，第一沉淀池的污泥回流至Anammox池首部，同時(shí)第一好氧池出口設(shè)置硝化回流管至Anammox池首部，將第一好氧池中產(chǎn)生的硝基氮帶至Anammox 池，硝基氮在Anammox池中完成反硝化反應(yīng)。同時(shí)帶回的硝基氮與廢水中的氨氮發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)，使硝基氮和氨氮直接反應(yīng)完成脫氮。在厭氧或缺氧的條件下，以NH4+-N為電子供體，NO2--N為電子受體，把NH4+-N、 NO2--N同時(shí)轉(zhuǎn)化為隊(duì)，稱之為厭氧氨氧化，厭氧氨氧化反應(yīng)的特點(diǎn)是微生物在厭氧條件下， 以NH4+為電子供體，以N02_或N03_為電子受體，將氨氮和硝態(tài)氮變成氮?dú)馀湃氪髿庵?，其主要反?yīng)如下NH/+NCV — N2+2H20AG = -358kJ/mol NH4+5NH/+3NCV — 4N2+9H20+2H+ AG = _297kJ/mol NH4+上述兩種厭氧氨氧化(Anammox)過程的AG < 0(G為能量)，說明反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，厭氧氨氧化過程的是一個(gè)產(chǎn)能的反應(yīng)，可以提供能量供微生物生長。而且NH4+與N02_反應(yīng)比NH4+與N03_更容易進(jìn)行。在缺氧條件下，氨氧化菌可以利用NH4+作電子供體將N02_還原，ΝΗ20Η、ΝΗ2朋2、而和隊(duì)0等是重要的中間產(chǎn)物。厭氧氨氧化的途徑目前推測有三種⑴ 羥氨(NH2OH)和NO2-生成隊(duì)0的反應(yīng)，而隊(duì)0可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，氨被氧化為羥氨；(2) 氨和羥氨反應(yīng)生成聯(lián)氨(NH2 NH2),聯(lián)氨被轉(zhuǎn)化為氮?dú)獠⑸?個(gè)還原性[H]。在本發(fā)明這種AnammoxAVA/A工藝中，ANAMMOX單元處于最前端，進(jìn)水中將有大量NH4+存在，而另一種反應(yīng)底物NO2-將從第一好氧池通過硝化回流獲得。如下的一些措施有利于使第一好氧池單元實(shí)現(xiàn)NO2-的積累1)第一好氧池中投加活性炭，能固定細(xì)胞，使亞硝化菌富集。2)ρΗ:8·2 9.13)D0 :0. 8-2. 5mg/L。兼氧池、第二好氧池即為經(jīng)典的A/0脫氮工藝組合，兼氧池完成反硝化；第二好氧池完成硝化作用，并為兼氧池中的反硝化反應(yīng)提供相應(yīng)的NO3-或NO”其中第二好氧池出水口設(shè)置硝化液回流管道至兼氧池進(jìn)水口。Anammox池、第一好氧池和第一沉淀池構(gòu)成系統(tǒng)的前段部分，后面的兼氧池、第二好氧池、和第二沉淀池構(gòu)成系統(tǒng)的后段部分。整個(gè)系統(tǒng)由前后兩段污泥共同承擔(dān)負(fù)荷，這樣的設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和抗沖擊風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。第二好氧池出水中T-N的含義是總氮，即水中亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機(jī)銨鹽、 溶解態(tài)氨及大部分有機(jī)含氮化合物中氮的總和，其檢測方法是堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，見GB 11894-89。兼氧池在整個(gè)系統(tǒng)中起到的作用就是對整個(gè)系統(tǒng)出水進(jìn)行反硝化，確實(shí)有效的將由好氧池排水中的NO3-或NO2-反硝化為氮?dú)?，從而使得系統(tǒng)出水中的總氮含量能夠穩(wěn)定地保持非常低濃度。在兼氧池的進(jìn)水處設(shè)置外加碳源投放管或是從Anammox 池建超越管道至此，當(dāng)?shù)诙醚醭爻鏊甌-N超過20mg/L，投放外加碳源，外加碳源流量中的 COD與兼氧池進(jìn)水的T-N的比例在3-6之間，使得反硝化反應(yīng)能夠有恰當(dāng)多的電子供體保證反硝化反應(yīng)順利進(jìn)行。沉淀池完成泥水分離，通過污泥回流管道根據(jù)需要將大部分污泥回流至Anammox 池或兼氧池，根據(jù)需要和實(shí)際運(yùn)行狀況將富余污泥排放。Anammox池前還可以設(shè)置有氣浮池，Anammox池進(jìn)水根據(jù)需要先經(jīng)過氣浮池預(yù)處理去除大量的石油類物質(zhì)和懸浮物。本發(fā)明工藝流程簡潔，前段采用Anammox池，能夠根據(jù)不同水質(zhì)采用不同運(yùn)行方式，這樣就適用于不同性質(zhì)的來水，降低了建造成本，提高了處理能力，同時(shí)也能起到節(jié)能降耗的作用。兩級A/0與厭氧氨氧化脫總氮，脫總氮效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有的A/0工藝。經(jīng)本發(fā)明處理后，焦化廢水氨氮可以控制在15mg/L以下，COD可以控制在IOOmg/ L以下，其他指標(biāo)也可以達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。除焦化廢水外，本發(fā)明所公開的利用微生物處理高濃度氮廢水的方法，也適用于制藥廢水、發(fā)酵廢水、食品企業(yè)廢水等難降解的生產(chǎn)廢水，還可以用于市政廢水、生活污水的處理。本發(fā)明整個(gè)過程使用HSBEMBM微生物菌群， 由于HSBEMBM微生物菌群的高效力使得處理成本明顯低于傳統(tǒng)活性污泥方法。


圖1為常規(guī)A/0水處理工藝示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例工藝流程示意圖。注圖中A 污水，B 污泥回流，C 硝化液回流。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例是本發(fā)明在某廢水處理工程中所做的運(yùn)行試驗(yàn)，該試驗(yàn)為封閉試驗(yàn)， 非特定人群不能接觸、了解試驗(yàn)過程。如圖2所示，以Anammox池、第一好氧池、第一沉淀池、厭氧池、第二好氧池、第二沉淀池在空間上構(gòu)成了六個(gè)主體單元，其中第一沉淀池設(shè)置污泥回流管道至Anammox池進(jìn)水口，第一好氧池出水口設(shè)置硝化液回流管道至Anammox池進(jìn)水口，第二沉淀池設(shè)置污泥回流管道至兼氧池進(jìn)水口，第二好氧池出水口設(shè)置硝化液回流管道至兼氧池進(jìn)水口。實(shí)施例一高濃度硝基苯工業(yè)廢水，流量為100m7h，其COD > 5500mg/L,氨氮> 350mg/L，B/ C = O. 27，進(jìn)入系統(tǒng)前先經(jīng)過氣浮池，經(jīng)氣浮池預(yù)處理除去油和懸浮物及渣后進(jìn)入Anammox 池中，在微量攪拌的情況下廢水與Anammox池中以活性炭為載體的厭氧氨氧化菌進(jìn)行生化反應(yīng)，降解污水中一部分有害物質(zhì)，提高了污水的可生化性，同時(shí)進(jìn)行反硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)脫氮。為了滿足Anammox池生化反應(yīng)的需要，為微生物提供營養(yǎng)物磷源，在 Anammox池內(nèi)設(shè)置了磷鹽投加管道。Anammox池運(yùn)行中P :4mg/l PH :7. 5 水溫30°CAnammox池出水進(jìn)入第一好氧池進(jìn)行硝化反應(yīng)，第一好氧池出水進(jìn)入第一沉淀池進(jìn)行泥水分離，污泥回流到Anammox池，污泥回流比例1 1 1 2，出水流到兼氧池。兼氧池中以進(jìn)水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源和能源，以硝化回流液中的硝態(tài)氮作為反硝化的氮源，在池中活性炭載體上的HSBEMBM 微生物作用下進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)，使廢水中的 NH3-N, COD等污染物質(zhì)得以大部分去除和降解。為了滿足Anammox池和第一好氧池生化反應(yīng)的需要，為微生物提供磷和適宜的水溫，在Anammox池和第一好氧池考慮了蒸汽加熱設(shè)施，運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作， Anammox池正常運(yùn)行時(shí)可按以下參數(shù)進(jìn)行操作溶解氧<0.5mg/lP :3_4mg/l水溫30°CPH :7 8Anammox池出水流入第一好氧池由微生物降解廢水中的有機(jī)物。為了滿足生化要求，通過設(shè)置的微孔曝氣器來增加第一好氧池廢水中的溶解氧，為微生物提供氧和對混合液進(jìn)行攪拌。另外還可根據(jù)情況需要投加純堿(Na2CO3)及磷鹽。純堿按第一好氧池混合液流向分段投加，第一好氧池出水通過硝化液回流管回流至Anammox池，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)第一好氧池可按以下參數(shù)進(jìn)行操作溶解氧(DO):2-4mg/lP 3mg/l 以上 PH 7. 5堿度以(CaCO3)計(jì)>200mg/l MLSS :3g/l 左右適宜水溫25 30°C為了保證生化處理的有害物質(zhì)濃度控制在允許范圍內(nèi)，在第一好氧池的進(jìn)水槽中加入稀釋水，第一好氧池上設(shè)有消泡水管道，當(dāng)?shù)谝缓醚醭刂信菽鄷r(shí)，應(yīng)打開消泡水管道閥門進(jìn)行消泡。第一好氧池出水進(jìn)入第一沉淀池。在兼氧池進(jìn)水處設(shè)置甲醇投放管道控制流量為2. 5 5L/h甲醇(濃度> 99% )。 兼氧池和第二好氧池運(yùn)行參數(shù)分別按Anammox池和第一好氧池操作。沉淀池完成泥水分離，通過污泥回流管道根據(jù)需要將大部分污泥回流至Anammox 池或兼氧池，根據(jù)需要和實(shí)際運(yùn)行狀況將富余污泥排放。如表1所示經(jīng)本實(shí)施例處理后的出水水質(zhì)為C0D < 150mg/L, T-N < 20mg/L,NH3-N < :3mg/L，污水處理效果明顯好于常規(guī)A/0工藝。表 1
進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)出水水質(zhì)(m g/L)常規(guī)A/0COD > 5500,氨氮 > 350，B/C-0. 27C0D<250, Τ-N<120, NH3-N<35本發(fā)明C0D<150, T-N<20, NH3-NO實(shí)施例二 高濃度焦化廢水，其COD約4500mg/L，氨氮約350mg/L，揮發(fā)酚約1800mg/L，總氰約70mg/L，進(jìn)入系統(tǒng)前先經(jīng)過氣浮池，經(jīng)過氣浮器的預(yù)處理除去油和懸浮物及渣后，進(jìn)入 Anammox池中，Anammox池啟用曝氣裝置，在曝氣運(yùn)行方式下廢水與池中以活性炭為載體的厭氧氨氧化菌進(jìn)行生化反應(yīng)，控制溫度在15 40°C，pH值6. 5 9. 0，溶解氧0. 6 3. 2mg/ L，污泥沉降比SV3tl為10% 25%，停留時(shí)間12 28小時(shí)，進(jìn)水COD指標(biāo)1500 3500mg/ L，出水COD指標(biāo)400 650mg/L，COD降解效率40% 75%，出水時(shí)各種對硝化和反硝化有影響的各種指標(biāo)不超過50mg/L ；從Anammox池出來的廢水進(jìn)入第一好氧池。其他的實(shí)施方式同實(shí)施例一。如表2所示經(jīng)本實(shí)施例處理后的出水水質(zhì)為C0D < 150mg/L，T-N < 15mg/L，NH3-N < 3mg/L,效果明顯好于用傳統(tǒng)A/0工藝。表 權(quán)利要求
1.一種利用微生物處理煤化工廢水總氮的方法，廢水依次經(jīng)過第一好氧池、第一沉淀池、兼氧池、第二好氧池和第二沉淀池進(jìn)行二段生化處理，第一好氧池、兼氧池、第二好氧池中添加有微生物菌群和微生物載體，其特征在于廢水在進(jìn)入第一好氧池前先經(jīng)過 Anammox池，該Anammox池中添加有厭氧氨氧化菌及載體活性炭，池內(nèi)同時(shí)設(shè)置有曝氣裝置和攪拌裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用微生物處理煤化工廢水總氮的方法，其特征在于所述Anammox池的水溫控制在25 35°C，pH控制在6 9，DO (溶解氧)< 0. 5mg/l，MLVSS (有效污泥濃度)在3-6g/l。
3.如權(quán)利要求2所述的一種利用微生物處理煤化工廢水總氮的方法，其特征在于第一沉淀池的污泥回流至Anammox池，第二沉淀池的污泥回流至兼氧池，回流比為1 廣2 ； 第一好氧池的硝化液回流至Anammox池，第二好氧池的硝化液回流至兼氧池，回流比為1 2 8。
4.如權(quán)利要求3所述的一種利用微生物處理煤化工廢水總氮的方法，其特征在于當(dāng)所處理廢水的B/C < 0. 3時(shí)，Anammox池采用攪拌方式運(yùn)行；所處理廢水的B/C彡0. 3時(shí)， Anammox池采用曝氣方式運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用微生物處理煤化工廢水總氮的方法，廢水依次經(jīng)過第一好氧池、第一沉淀池、兼氧池、第二好氧池和第二沉淀池進(jìn)行二段生化處理，第一好氧池、兼氧池、第二好氧池中添加有微生物菌群和微生物載體，廢水在進(jìn)入第一好氧池前先經(jīng)過Anammox池，該Anammox池中添加有厭氧氨氧化菌及載體活性炭，池內(nèi)同時(shí)設(shè)置有曝氣裝置和攪拌裝置。本發(fā)明工藝流程簡潔，前段采用Anammox池，能夠根據(jù)不同水質(zhì)采用不同運(yùn)行方式，這樣就適用于不同性質(zhì)的來水，降低了建造成本，提高了處理能力，同時(shí)也能起到節(jié)能降耗的作用。兩級A/O與厭氧氨氧化脫總氮，脫總氮效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有的A/O工藝。
文檔編號C02F9/14GK102249481SQ20111012605
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者凌亮, 潘關(guān)祥 申請人:浙江漢藍(lán)環(huán)境科技有限公司