專利名稱：一種短程反硝化脫硫廢水處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種同步脫除廢水中碳、氮、硫的方法。
背景技術：
制藥廢水、食品發(fā)酵廢水、造紙廢水等工業(yè)廢水中含有大量硫酸鹽和氨 氮，治理難度較大，環(huán)境污染嚴重。以發(fā)酵行業(yè)的味精廢水為例，其離交尾
液的化學需氧量(COD)濃度高達30000-70000mg/L, NH4+-N濃度高達 2000-12000mg/L， S(V"濃度高達20000國60000mg/L，每年全國排放這類廢水 1500萬噸以上。
含硫廢水中的硫酸鹽在厭氧條件下能夠被微生物還原為硫化物，不僅引 起生物腐蝕，還會產生有毒有害的硫化氫氣體，為人們的生產生活帶來極大 的危害；將硫化合物排放到水體中還會過量消耗水中的溶解氧，致使水生生 物得不到足夠的溶解氧而死亡，從而破壞水生態(tài)系統(tǒng)。含氮廢水排放到水體 內會引起水體富營養(yǎng)化，產生水華、赤潮等現(xiàn)象，將嚴重污染受納水體且危 害人體健康。含硫含氮有機廢水處理一直以來都備受國內外學者關注。
新興的碳、氮、硫同步脫除工藝，利用自養(yǎng)反硝化微生物和異養(yǎng)反硝化 微生物的協(xié)同作用，以硝酸鹽作為電子受體，有機物和硫化物作為電子供體， 將污染物在同一反應器內同時去除。此種方法處理效果雖然好，但是在廢水 處理過程中仍存在運行成本高、能源動力消耗大的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中處理含硫含氮有機廢水運作成本高 和能源動力消耗大的問題，本發(fā)明提供了一種短程反硝化脫硫廢水處理方法。
本發(fā)明中短程反硝化脫硫廢水處理方法是通過以下步驟實現(xiàn) 一、將產 甲烷顆?；钚晕勰喾湃?yún)捬躅w粒污泥床反應器內，然后通入含碳氮硫的廢水 馴化自養(yǎng)反硝化和異養(yǎng)反硝化微生物，使兩種微生物之間通過競爭和協(xié)同作 用達到平衡，含碳氮硫的廢水中S、 N和C的去除率達到80M時，完成反應 器的啟動，其中含碳氮硫的廢水中N以硝酸鹽或亞硝酸鹽存在，S以硫化物存在，C以有機物存在，含碳氮硫的廢水中S的濃度為200mg/L、 N的濃度 為87.5mg/L， C的濃度為75mg/L，馴化過程中工藝操作條件反應溫度為 20~35°C， pH值為7.0~9.0，水力停留時間為6h 24h; 二、繼續(xù)通入含碳氮 硫的廢水，在厭氧顆粒污泥床反應器內自養(yǎng)反硝化微生物和異養(yǎng)反硝化微生 物的協(xié)同作用下，將硫化物氧化為單質硫，亞硝酸鹽反硝化為氮氣，有機物 轉化為二氧化碳，其中，本步驟含碳氮硫的廢水中N僅以亞硝酸鹽存在，S 以硫化物存在，C以有機物存在，廢水中S的濃度為200 1200mg/L, C的濃 度為75~450mg/L， N的濃度為23 525mg/L，同時控制亞硝酸鹽和硫化物的 摩爾比為0.1 6.0: 1，亞硝酸鹽和有機物的摩爾比為0.2~7.0: 1，工藝運行 條件為反應溫度為20~35°C， pH值為7.0-9.0，水力停留時間為6h 24h。
本發(fā)明在自養(yǎng)反硝化微生物和異養(yǎng)反硝化微生物的協(xié)同作用下，有效地 將廢水中的硫化物、亞硝酸鹽和有機物降解為單質硫、氮氣和C02。本發(fā)明 所采用的同步去除硫化物、亞硝酸鹽和有機物的工藝原理如式(1)、 (2)所 示。
N(V+HS-—N2 + S0 (1) C-Orginics+NO"N2 + H20+C02 (2)
與現(xiàn)有同步去除廢水中碳、氮、硫的脫除工藝相比，本發(fā)明在含碳氮硫 廢水處理過程中以亞硝酸鹽作為電子受體氧化硫化物和有機物，節(jié)約了亞硝 酸鹽氧化為硝酸鹽的能耗和硝酸鹽還原成亞硝酸鹽的電子受體，減少了反硝 化微生物在反硝化過程中消耗的有機物，減少了反應需要的碳源；本發(fā)明中 含碳氮硫廢水的脫氮處理過程中，將氨氮轉化為亞硝酸鹽耗氧量少，進而降 低了運行成本；同時將由硫化物氧化而成的單質硫回收，實現(xiàn)廢物資源化。 因此，本發(fā)明具有運作成本低和能耗動力消耗小的優(yōu)點。本發(fā)明中乙酸鹽去 除率可達100%、硫化物去除率可達100%，亞硝酸鹽去除率可達80%以上。


圖1是具體實施方式
二十一中短程反硝化脫硫廢水處理方法去除廢水中 硫化物的效果圖；圖2是具體實施方式
二十一短程反硝化脫硫廢水處理方法 去除廢水中亞硝酸鹽的效果圖；圖3是具體實施方式
二十一短程反硝化脫硫 廢水處理方法去除廢水中乙酸鹽的效果圖。
具體實施例方式
本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施 方式間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，通 過以下步驟實現(xiàn) 一、將產甲烷顆?；钚晕勰喾湃?yún)捬躅w粒污泥床(EGSB) 反應器內，然后通入含碳氮硫的廢水馴化自養(yǎng)反硝化和異養(yǎng)反硝化微生物，
使兩種微生物之間通過競爭和協(xié)同作用達到平衡，含碳氮硫的廢水中S、 N 和C的去除率達到80%時，完成反應器的啟動，其中含碳氮硫的廢水中N以 硝酸鹽或亞硝酸鹽存在，S以硫化物存在，C以有機物存在，含碳氮硫的廢 水中S的濃度為200mg/L、 N的濃度為87.5mg/L， C的濃度為75mg/L，馴化 過程中工藝操作條件反應溫度為20~35°C， pH值為7.0~9.0，水力停留時 間為6h 24h; 二、繼續(xù)通入含碳氮硫的廢水，在厭氧顆粒污泥床反應器內自 養(yǎng)反硝化微生物和異養(yǎng)反硝化微生物的協(xié)同作用下，將硫化物氧化為單質硫， 亞硝酸鹽反硝化為氮氣，有機物轉化為二氧化碳，其中，本步驟含碳氮硫的 廢水中N僅以亞硝酸鹽存在，S以硫化物存在，C以有機物存在，廢水中S 的濃度為200~1200mg/L, C的濃度為75~450mg/L， N的濃度為23 525mg/L， 同時控制亞硝酸鹽和硫化物的摩爾比為0.1-6.0: 1，亞硝酸鹽和有機物的摩 爾比為0.2 7.0: 1，工藝運行條件為反應溫度為20 35。C， pH值為7.0-9.0， 水力停留時間為6h 24h。
本實施方式步驟二中以亞硝酸鹽作為電子受體，以硫化物和有機物作為 電子供體。
本實施方式中有機物去除率可達100%、硫化物去除率可達100%，亞硝 酸鹽去除率可達80%以上。 .
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中含 碳氮硫的廢水中S的濃度為500~1000mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體實施方 式一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中含 碳氮硫的廢水中S的濃度為600mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相 同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步 驟一中含碳氮硫的廢水中N的濃度為100 500mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體 實施方式一、二或三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步
驟一中含碳氮硫的廢水中N的濃度為300mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式一、二或三相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是步驟一
中含碳氮硫的廢水中C的濃度為100~400mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式一至五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是步驟一
中含碳氮硫的廢水中C的濃度為200mg/L。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至五相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七不同的是步驟一
中反應溫度為25~30°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八不同的是步驟一
中pH值為7.0~9.0。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至八相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至九不同的是步驟一
中水力停留時間為6h 24h。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至九相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一至十不同的是步驟
二中亞硝酸鹽和硫化物的摩爾比為0.5~3.0: 1。其它步驟及參數(shù)與具體實施
方式一至十相同。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
一至十不同的是步驟 二中亞硝酸鹽和硫化物的摩爾比為L0 2.0: 1。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式一至十相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一至十二不同的是步 驟二中亞硝酸鹽和有機物的摩爾比為0.5-3.5: 1。其它步驟及參數(shù)與具體實 施方式一至十二相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一至十二不同的是步 驟二中亞硝酸鹽和有機物的摩爾比為L0 2.0: 1。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十二相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一至十四不同加是步 驟二中反應溫度為25~30°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十四相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一至十五不同的是步 驟二中水力停留時間為10 20h。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十五相 同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一至十六不同的是 步驟二中水力停留時間為15h。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十六相 同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
一至十七不同的是
步驟二中pH值為7.5~8.0。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十七相同。
具體實施方式
十九本實施方式對含有碳氮硫的廢水進行試運行處理來 驗證本發(fā)明的效果，產甲垸顆粒活性污泥采用的是哈爾濱啤酒廠內循環(huán)厭氧
(IC)反應器內的厭氧顆粒污泥，將其放入?yún)捬躅w粒污泥床(EGSB)反應 器內，步驟一中馴化過程工藝操作條件和步驟二中運行工藝條件均為反應 溫度為3(TC， pH值為7.5，水力停留時間為10h。其它步驟及參數(shù)與具體實 施方式一相同。
本實施方式中亞硝酸鹽、硫化物和有機物的去除負荷分別可達 1.26kgN/(m3'd)， 2.86kgS/(m3.d)和1.08kgC/(m3.d)。
具體實施方式
二十本實施方式對含有碳氮硫的廢水進行試運行處理來 驗證本發(fā)明的效果，產甲垸顆粒活性污泥采用的是哈爾濱啤酒廠內循環(huán)厭氧 (IC)反應器內的厭氧顆粒污泥，具體操作如下 一、將哈爾濱啤酒廠內循
環(huán)厭氧(IC)反應器內的厭氧顆粒污泥放入?yún)捬躅w粒污泥床(EGSB)反應 器內，將含S、 N、 C的濃度分別為200mg/L、 87.5mg/L、 75mg/L的水作為 進水，馴化自養(yǎng)反硝化和異養(yǎng)反硝化微生物，進水中S、 N和C的去除率達 到80%時，完成反應器的啟動，其中N以硝酸鹽存在；馴化過程中工藝操作 條件反應溫度為30'C， pH值為7.5，水力停留時間為10h; 二、繼續(xù)進水， 使進水在厭氧顆粒污泥床反應器內自養(yǎng)反硝化微生物和異養(yǎng)反硝化微生物的 協(xié)同作用下，將硫化物氧化為單質硫，亞硝酸鹽反硝化為氮氣，有機物轉化為二氧化碳，其中，N以亞硝酸鹽存在，S以硫化物存在，C以乙酸鹽存在， 保持進水中N的濃度在23mg/L-87mg/L;運行的工藝條件是反應溫度為 30°C， pH值為7.5，水力停留時間為10h。
本實施方式中有機物去除率可達100°/。，硫化物去除率可達100%，亞硝 酸鹽去除率可達80%以上。
具體實施方式
二十一本實施方式對含有碳氮硫的廢水進行試運行處理 來驗證本發(fā)明的效果，產甲烷顆?；钚晕勰嗖捎玫氖枪枮I啤酒廠內循環(huán)厭 氧(IC)反應器內的厭氧顆粒污泥，具體操作如下 一、將哈爾濱啤酒廠內 循環(huán)厭氧(IC)反應器內的厭氧顆粒污泥放入?yún)捬躅w粒污泥床(EGSB)反 應器內，將含S、 N、 C的濃度分別為200mg/L、 87.5mg/L、 75mg/L的水作 為進水，馴化自養(yǎng)反硝化和異養(yǎng)反硝化微生物，進水中S、 N和C的去除率 達到80%時，完成反應器的啟動，其中N以亞硝酸鹽存在，C以乙酸鹽存在， 馴化過程中工藝操作條件反應溫度為3(TC， pH值為7.5，水力停留時間為 10h; 二、繼續(xù)進水，使進水在厭氧顆粒污泥床反應器內自養(yǎng)反硝化微生物和 異養(yǎng)反硝化微生物的協(xié)同作用下，將硫化物氧化為單質硫，亞硝酸鹽反硝化 為氮氣，有機物轉化為二氧化碳，其中，N以亞硝酸鹽存在，S以硫化物存 在，C以乙酸鹽存在，保持進水中N的濃度在87mg/L-348mg/L;運行的工 藝條件是反應溫度為30。C， pH值為7.5，水力停留時間為10h。
本實施方式中對硫化物、亞硝酸鹽和乙酸鹽的去除效果分別進行了實時 監(jiān)測，結果分別如圖l、圖2和圖3所示。由圖可見，本實施方式中有機物 去除率可達100%，硫化物去除率可達100%，亞硝酸鹽去除率可達90%以上。
權利要求
1、一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特征在于短程反硝化脫硫廢水處理方法通過以下步驟實現(xiàn)一、將產甲烷顆?；钚晕勰喾湃?yún)捬躅w粒污泥床反應器內，然后通入含碳氮硫的廢水馴化自養(yǎng)反硝化和異養(yǎng)反硝化微生物，使兩種微生物之間通過競爭和協(xié)同作用達到平衡，含碳氮硫廢水中S、N和C的去除率達到80％時，完成反應器的啟動，其中含碳氮硫的廢水中N以硝酸鹽或亞硝酸鹽存在，S以硫化物存在，C以有機物存在，含碳氮硫的廢水中S的濃度為200mg/L、N的濃度為87.5mg/L，C的濃度為75mg/L，馴化過程中工藝操作條件反應溫度為20～35℃，pH值為7.0～9.0，水力停留時間為6h～24h；二、繼續(xù)通入含碳氮硫的廢水，使其在厭氧顆粒污泥床反應器內自養(yǎng)反硝化微生物和異養(yǎng)反硝化微生物的協(xié)同作用下，將硫化物氧化為單質硫，亞硝酸鹽反硝化為氮氣，有機物轉化為二氧化碳，其中，本步驟含碳氮硫的廢水中N僅以亞硝酸鹽存在，S以硫化物存在，C以有機物存在，廢水中S的濃度為200～1200mg/L，C的濃度為75～450mg/L，N的濃度為23～525mg/L，同時控制亞硝酸鹽和硫化物的摩爾比為0.1～6.0∶1，亞硝酸鹽和有機物的摩爾比為0.2～7.0∶1，工藝運行條件為反應溫度為20～35℃，pH值為7.0～9.0，水力停留時間為6h～24h。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特征在 于步驟二中亞硝酸鹽和硫化物的摩爾比為0.5 3.0: 1。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特征在 于步驟二中亞硝酸鹽和硫化物的摩爾比為1.0~2.0: 1。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特 征在于步驟二亞硝酸鹽和有機物的摩爾比為0.5~3.5: 1。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特 征在于步驟二亞硝酸鹽和有機物的摩爾比為L0 2.0: 1。
6、 根據(jù)權利要求4所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特征在 于步驟二中反應溫度為25~30°C。
7、 根據(jù)權利要求l、 2或6所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法， 其特征在于步驟二中水力停留時間為10~20h。
8、 根據(jù)權利要求l、 2或6所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法， 其特征在于步驟二中水力停留時間為15h。
9、 根據(jù)權利要求7所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特征在 于步驟二中pH值為7.5~8.0。
10、 根據(jù)權利要求1所述的一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，其特征 在于步驟二中工藝運行條件為反應溫度為30'C， pH值為7.5，水力停留時 間為10h。
全文摘要
一種短程反硝化脫硫廢水處理方法，它涉及一種同步脫除廢水中碳、氮、硫的方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術處理含碳氮硫廢水的運作成本高和能源動力消耗大的問題。本發(fā)明以產甲烷活性污泥作為厭氧顆粒污泥床的接種污泥，在自養(yǎng)反硝化菌和異養(yǎng)反硝化菌的協(xié)同作用下，將廢水中的硫化物氧化為單質硫，亞硝酸鹽反硝化為氮氣，有機物轉化為二氧化碳。本發(fā)明中以亞硝酸鹽作為電子受體氧化硫化物和有機物，節(jié)約了亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽的能耗和硝酸鹽還原成亞硝酸鹽的電子受體，減少了反應需要的碳源，降低了能耗，在廢水的脫氮處理中，氨氮轉化為亞硝酸鹽的耗氧量小，降低了運行成本，同時回收單質硫，實現(xiàn)廢物資源化。
文檔編號C02F3/28GK101560017SQ20091007216
公開日2009年10月21日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權日2009年6月2日
發(fā)明者任南琪, 充 劉, 劉春爽, 畢建培, 王愛杰, 磊 郭 申請人:哈爾濱工業(yè)大學