CN101708926B - 一种同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法 - Google Patents

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本发明公开了一种同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,旨在提供一种能耗低、处理效率高、运行成本低、剩余污泥少、无二次污染的新型生物厌氧的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法。它包括以下步骤:废水首先进入上流式厌氧生物反应器(UASB)中,经上流式厌氧生物反应器(UASB)处理后,其出水进行硫化物回收,然后出水进入一级厌氧折流板反应器(ABR)中,经处理后,其出水进行微曝气处理,使出水中的硝态氮与氨态氮的摩尔比为(1~1.3)∶1,处理后的出水再进入二级厌氧折流板反应器(ABR)中,经处理后达标排出。本发明可以用于工业上处理含有高浓度硫酸盐、氨氮和顽固性有机污染物,且色度高的工业废水。

Description

一种同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法
技术领域:
本发明涉及一种废水的生物处理方法,具体涉及一种同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法。
背景技术:
我国以制革污水为典型代表的多种工业污水中均同时含有高浓度硫酸盐、氨氮和顽固性有机污染物,且色度高。目前,用于制革废水处理的方法主要有:混凝沉淀法、吸附法、高级氧化技术、直接循环回收法、气浮法、加酸吸收法、催化氧化法、生化法。上述处理方法要么在处理过程中需要加入大量的化学药剂,并且污泥产量大,要么系统能耗高,从而造成运行成本高、氨氮和色度除率低,并伴有曝气吹脱硫化氢而产生的恶臭污染。由于硫酸盐还原菌(SRB)与产甲烷菌(MPB)竞争共同底物(乙酸和氢)而对厌氧消化反应产生的初级抑制作用,并且硫酸盐还原菌还原作用产生的H2S对产甲烷菌(MPB)和其他厌氧菌的次级抑制作用,因此限制了该类废水采用厌氧处理技术处理。上述问题的存在致使我国大量污水处理厂因成本高而不能正常运行,或难以达到国家相关的水质排放标准,成为我国污染状况难以解决的重要原因之一。
发明内容:
本发明克服现有技术的缺点,提供一种能耗低、处理效率高、运行成本低、剩余污泥少、无二次污染的新型生物厌氧的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法。
本发明利用上流式厌氧生物反应器(UASB)、厌氧折流板反应器(ABR)相结合的处理工艺,从而实现了本发明的目的。
本发明的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,包括以下步骤:
废水首先进入上流式厌氧生物反应器(UASB)中,经上流式厌氧生物反应器(UASB)处理后,其出水进行硫化物回收,然后出水进入一级厌氧折流板反应器(ABR)中,经处理后,其出水进行微氧曝气处理,使出水中的硝态氮与氨态氮的摩尔比为(1~1.3)∶1,处理后的出水再进入二级厌氧折流板反应器(ABR)中,经处理后达标排出;
在所述的上流式厌氧生物反应器(UASB)中接种硫酸盐还原菌,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使上流式厌氧生物反应器(UASB)快速启动;
在所述的一级厌氧折流板反应器(ABR)中接种脱色菌,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使一级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动;
在所述的二级厌氧折流板反应器(ABR)中接种厌氧氨氧化细菌,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使二级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动;
废水处理过程中的处理条件如下:控制上流式厌氧生物反应器(UASB)的水力停留时间为24小时~48小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0~8.0;控制一级厌氧折流板反应器(ABR)的水力停留时间为24小时~72小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0~8.0;控制二级厌氧折流板反应器(ABR)的水力停留时间为24小时~72小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0~8.0。
本发明微氧曝气后出水中的氨态氮,硝态氮如亚硝酸盐,硝酸盐的物质的量浓度是通过纳氏比色和乙二胺分光光度等国标方法测定的。
本发明所述的硫化物回收可按照常规方法回收,优选采用氮气吹脱回收,如采用60-100mL/min的氮气吹脱,吹脱率可达到95-99%,然后对吹脱后的气体使用0.5-2.0mol/L NaOH进行回收,硫化物回收率可达到80-90%。
本发明接种的硫酸盐还原菌为柠檬酸杆菌属(Citrobacter)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)中的一种或者数种。
本发明接种的脱色菌为脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)和嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)中的一种或者数种。
本发明接种的厌氧氨氧化细菌为短单胞菌属(Brachymonas)、布罗卡德氏菌(Brocadia anammoxidans)和库尼亚氏菌(Kuenenia stuttgartiensis)中的一种或者数种。
本发明的废水在进入反应器之前,最好先经过调节池,对污水的水量、水质、PH值和水温进行调节,以便更为有效的进行后续处理。
本发明主要针对的是含有高浓度硫酸盐、氨氮和顽固性有机污染物,且色度高的工业废水,尤其是以制革类废水为代表的废水。
本发明通过上流式厌氧生物反应器(UASB)进行硫酸盐还原脱硫反应,其出水经过硫化物吹脱回收,其出水进入到一级厌氧折流板反应器(ABR)进行化学需氧量、色度去除和部分氨氮去除,其出水进行微氧曝气处理,对不同价态的氮浓度进行调节,使出水的硝态氮与氨态氮的摩尔比例达到(1~1.3)∶1,以便后续能够更好的进行厌氧化处理,其出水进入二级厌氧折流板反应器(ABR)进行厌氧氨氧化的氨氮去除,而完成整个处理过程。本工艺克服硫酸盐还原菌(SRB)与产甲烷菌(MPB)竞争抑制作用和硫化物对产甲烷菌(MPB)的抑制作用,为后续的生物处理制革类废水创造了可能,本发明再通过对各个反应器中的处理条件选择,实现各个反应器的有机结合,从而实现了应用厌氧生物处理以制革类这种含有高浓度硫酸盐、氨氮、化学需氧量(COD)和色度的废水的生物处理方法,同现有技术中处理制革类废水的方法相比,本发明不需要使用大量的化学药剂,电耗低,并且处理效率高,剩余污泥少,无二次空气污染,开发运行成本低。
一般制革工业废水进水的硫酸盐浓度为300mg/L~1500mg/L,氨氮浓度为30mg/L~200mg/L,色度为200倍~5000倍,化学需氧量(COD)浓度为2000mg/L~8000mg/L,经过本发明的生物处理方法,制革废水经过上流式厌氧生物反应器(UASB)处理后硫酸盐去除率达到90%以上、经过一级厌氧折流板反应器(ABR)后化学需氧量(COD)和色度的去除率达到90%以上、从一级厌氧折流板反应器(ABR)出水经过微氧曝气处理平衡硝态氮和氨态氮浓度后进二级厌氧折流板反应器(ABR),在此进行厌氧氨氧化处理,出水氨氮总去除率达到90%以上。经过上述处理后的废水,硫酸盐去除率、氨氮去除率、化学需氧量(COD)去除率、色度去除率均超过90%,各项指标均达到中华人民共和国国家二级排放标准。
附图说明:
图1是本发明的处理流程示意图:
具体实施方式:
实施例1:
按照图1所示的流程处理制革废水。通过在上流式厌氧生物反应器(UASB)的污泥中接种檬酸杆菌属(Citrobacter)的Citrobacter sp SR3,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使上流式厌氧生物反应器(UASB)快速启动;在一级厌氧折流板反应器(ABR)的污泥中接种脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis),对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使一级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动;在二级厌氧折流板反应器(ABR)的污泥中接种布罗卡德氏菌(Brocadia anammoxidans),对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使二级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动。
本实施例处理的制革工业废水进水中的硫酸盐浓度为300mg/L、氨氮浓度为30mg/L、色度为200倍、化学需氧量(COD)为2000mg/L。该废水经水泵由调节池进入到上流式厌氧生物反应器(UASB)中,通过其活性污泥进行硫酸盐还原脱硫反应,其出水经过60mL/min的氮气进行硫化物吹脱回收,吹脱后的气体用0.5mol/L的NaOH回收,回收率为80%,吹脱后的出水进入一级厌氧折流板反应器(ABR)中,通过其活性污泥进行化学需氧量、色度和部分氨氮的去除,出水再通过微氧曝气平衡硝酸盐氮和氨氮浓度,硝态氮与氨态氮的摩尔比例为1∶1,处理后的出水再进入二级厌氧折流板反应器(ABR)中,通过其活性污泥进行厌氧氨氧化的氨氮去除,完成整个处理过程。
本实施例中各个反应器的处理参数如下:
控制上流式厌氧生物反应器(UASB)的水力停留时间为24小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0、控制一级厌氧折流板反应器(ABR)水力停留时间为24小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0,控制二级厌氧折流板反应器(ABR)水力停留时间为24小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0。
上述废水经过本实施例的工艺处理后,其化学需氧量(COD)浓度为30mg/L,硫酸盐浓度为25mg/L,氨氮浓度为2.3mg/L,色度为18倍,其硫酸盐去除率、氨氮去除率、COD去除率、色度去除率均超过90%。废水经过处理后的出水各项指标均达到中华人民共和国国家二级排放标准。
实施例2:
按照图1所示的流程处理制革废水。通过在上流式厌氧生物反应器(UASB)的污泥中接种脱硫弧菌属(Desulfovibrio)的Desulfovibrio desulfuricans,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使上流式厌氧生物反应器(UASB)快速启动;在一级厌氧折流板反应器(ABR)的污泥中接种嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)中对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使一级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动;在二级厌氧折流板反应器(ABR)的污泥中接种库尼亚氏菌(Kuenenia stuttgartiensis),对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使二级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动。
本实施例处理的制革工业废水进水的硫酸盐浓度为1500mg/L,氨氮浓度为200mg/L,色度为5000倍,化学需氧量为8000mg/L。该废水经水泵由调节池进入到上流式厌氧生物反应器(UASB)中,通过其活性污泥进行硫酸盐还原脱硫反应,其出水经过100mL/min氮气量进行硫化物吹脱回收,吹脱后的气体用2mol/L的NaOH回收,回收率为90%,吹脱后的出水进入一级厌氧折流板反应器(ABR)中,通过其活性污泥进行化学需氧量、色度和部分氨氮的去除,其出水再经微氧曝气处理,平衡硝酸盐氮和氨氮浓度,硝态氮与氨态氮的摩尔比例为1.3∶1,处理后的出水再进入二级厌氧折流板反应器(ABR)中,通过其活性污泥进行厌氧氨氧化的氨氮去除,完成整个处理过程。
本实施例中各个反应器的处理参数如下:
控制上流式厌氧生物反应器(UASB)水力停留时间为48小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为7.0、控制一级厌氧折流板反应器(ABR)水力停留时间为72小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为7.0,控制二级厌氧折流板反应器(ABR)水力停留时间为72小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为7.0。
上述废水经过本实施例的工艺处理后,其化学需氧量(COD)浓度为100mg/L,硫酸盐浓度为110mg/L,氨氮浓度为9.5mg/L,色度为55倍,其硫酸盐去除率、氨氮去除率、化学需氧量(COD)去除率、色度去除率均超过90%。废水经过处理后的出水各项指标均达到中华人民共和国国家二级排放标准。
实施例3:
按照图1所示的流程处理制革废水。通过在上流式厌氧生物反应器(UASB)的污泥中接种檬酸杆菌属(Citrobacter)的Citrobacter sp SR3对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使上流式厌氧生物反应器(UASB)快速启动;在一级厌氧折流板反应器(ABR)的污泥中接种脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使一级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动;在二级厌氧折流板反应器(ABR)的污泥中接种短单胞菌属(Brachymonas)的Brachymonas denitrificans,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使二级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动。
本实施例处理的制革工业废水进水的硫酸盐浓度为750mg/L、氨氮浓度为150mg/L、色度为3000倍、化学需氧量为5000mg/L。该废水经水泵由调节池进入到上流式厌氧生物反应器(UASB)中,通过其活性污泥进行硫酸盐还原脱硫反应,其出水经过80mL/min氮气量进行硫化物吹脱回收,吹脱后的气体用1mol/L的NaOH回收,回收率为85%,吹脱后的出水进入一级厌氧折流板反应器(ABR)中,通过其活性污泥进行化学需氧量、色度和部分氨氮的去除,其出水经微氧曝气处理,平衡硝酸盐氮和氨氮浓度,硝态氮与氨态氮的摩尔比例为1.2∶1,处理后的出水再进入二级厌氧折流板反应器(ABR)中,通过其活性污泥进行厌氧氨氧化的氨氮去除,完成整个处理过程。
本实施例中各个反应器的处理参数如下:
控制上流式厌氧生物反应器(UASB)水力停留时间为36小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为8.0;控制一级厌氧折流板反应器(ABR)水力停留时间为36小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为8.0;控制二级厌氧折流板反应器(ABR)水力停留时间为36小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为8.0。
上述废水经过本实施例的工艺处理后,其化学需氧量(COD)浓度为75mg/L,硫酸盐浓度为62mg/L,氨氮浓度为6.7mg/L,色度为43倍。其硫酸盐去除率、氨氮去除率、COD去除率、色度去除率均超过90%。废水经过处理后的出水各项指标均达到中华人民共和国国家二级排放标准。

Claims (6)

1.一种同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,其特征在于包括以下步骤:
废水首先进入上流式厌氧生物反应器(UASB)中,经上流式厌氧生物反应器(UASB)处理后,其出水进行硫化物回收,然后出水进入一级厌氧折流板反应器(ABR)中,经处理后,其出水进行微氧曝气处理,使出水中的硝态氮与氨态氮的物质的量之比为(1~1.3)∶1,处理后的出水再进入二级厌氧折流板反应器(ABR)中,经处理后达标排出;
在所述的上流式厌氧生物反应器(UASB)中接种硫酸盐还原菌,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使上流式厌氧生物反应器(UASB)快速启动;
在所述的一级厌氧折流板反应器(ABR)中接种脱色菌,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使一级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动;
在所述的二级厌氧折流板反应器(ABR)中接种厌氧氨氧化细菌,对污泥进行常规的驯化,形成活性颗粒性污泥,使二级厌氧折流板反应器(ABR)快速启动;
废水处理过程中的处理条件如下:控制上流式厌氧生物反应器(UASB)的水力停留时间为24小时~48小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0~8.0;控制一级厌氧折流板反应器(ABR)的水力停留时间为24小时~72小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0~8.0;控制二级厌氧折流板反应器(ABR)的水力停留时间为24小时~72小时,温度为20℃~35℃,进水pH值为6.0~8.0。
2.根据权利要求1所述的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,其特征在于所述的硫化物回收为使用60-100mL/min氮气对出水进行硫化物吹脱,吹脱后的气体用0.5-2.0mol/LNaOH进行硫化物回收。
3.根据权利要求1所述的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,其特征在于所述的硫酸盐还原菌为柠檬酸杆菌属(Citrobacter)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)中的一种或者数种。
4.根据权利要求1所述的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,其特征在于所述的脱色菌为脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)和嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)中的一种或者数种。
5.根据权利要求1所述的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,其特征在于所述的厌氧氨氧化细菌为短单胞菌属(Brachymonas)中的一种或者数种。
6.根据权利要求1所述的同时脱硫、脱氮、脱色的废水生物处理方法,其特征在于所述的厌氧氨氧化细菌为布罗卡德氏菌(Brocadia anammoxidans)和库尼亚氏菌(Kuenenia stuttgartiensis)中的一种或者数种。
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Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20230904

Application publication date: 20100519

Assignee: Dongguan Chuanneng Ecological Construction Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

Contract record no.: X2023980040982

Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20230904

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Application publication date: 20100519

Assignee: Dongguan Yaluo Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

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Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20231031

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Assignee: Dongguan Creative Environmental New Materials Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

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Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20231031

Application publication date: 20100519

Assignee: Liuzhou Tengtu Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

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Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20231031

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Assignee: Liuzhou Renjia Biotechnology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

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Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20231031

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Assignee: Beihai anfeigao Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

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Assignee: Hezhou Tongyun Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

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Assignee: Foshan shangxiaoyun Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

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Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

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Assignee: Chongqing Longjinsheng Biotechnology Group Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

Contract record no.: X2023980048318

Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

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Assignee: Guangdong Lvyuan Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

Contract record no.: X2023980048310

Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

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Assignee: Senhai Environmental Protection Group Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

Contract record no.: X2023980048263

Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

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Assignee: Shandong Qianhui Environmental engineering Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

Contract record no.: X2023980048253

Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20231124

Application publication date: 20100519

Assignee: Shandong Chunjing Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

Contract record no.: X2023980048247

Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20231124

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Application publication date: 20100519

Assignee: SOUTH-VENTURE (TIANJIN) TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences

Contract record no.: X2024120000037

Denomination of invention: A biological treatment method for wastewater with simultaneous desulfurization, denitrification, and decolorization

Granted publication date: 20110413

License type: Common License

Record date: 20240318

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