CN102757127A

CN102757127A - 一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法

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Publication number: CN102757127A
Application number: CN2012102427568A
Authority: CN
Inventors: 凌亮
Original assignee: ZHEJIANG HANLAN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG HANLAN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: CN102757127B

Abstract

本发明公开了一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，废水依次进入调节池、多功能池、复合脱氮池和沉淀池，最终达标出水；在多功能池添加有搅拌和曝气装置，复合脱氮池内配有曝气装置；并且分别于多功能池和复合脱氮池中加入各自体积1.0%~2.5%的微生物载体以及1.5%~4.0%的环境微生物制剂。经本发明处理后，水煤浆气化废水氨氮可以控制在15mg/L以下，COD可以控制在100mg/L以下，其它指标也可以达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）国家一级排放标准。

Description

一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法

技术领域

本发明属于生化环保技术领域，尤其是涉及了一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法。

背景技术

近年来，随着我国工业化、城市化进程加快，我国成品油消费持续快速增长，原油对外依存度不断提高，保障国内石油稳定供应的压力日益加大。而对于我国现阶段的能源分布现状却是：“缺油少气，煤炭资源相对丰富”。近日国家能源局将发布《煤炭工业发展“十二五”规划》，基于煤化工“高污染、严重依赖水源”的特性，则煤炭能源的“清洁、高效”的利用方式则显得尤为突出。鉴于水煤浆具有浓度高、粒度细、流变好、长期储存不沉淀和市场性价比较高等特点，因而在我国石油资源相对比较短缺的情况下，水煤浆是以煤代油最理想的煤炭产品，其市场空间巨大。

虽然煤气化是相对较经济、清洁、高效的煤炭利用方式，但煤气化工艺过程产生大量的高污染废水。煤气化废水水质复杂，其中不仅含有小分子的有机酸、单元酚、氨氮等，还含有大量的大分子难降解和有毒污染物，主要是多元酚、多环芳烃及杂环化合物等，具有高难降解有机物、高氨氮等特点，酚氨回收后废水中COD_Cr一般在5000mg/L左右，氨氮在200~500mg/L，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。而且在煤气化过程中所产生的废水中的主要污染物的数量伴随着原料煤、操作条件和废水系统的不同而变化，在使用烟煤或者褐煤作原料时，废水中含有大量的酚、焦油和氨等，水质较差。此外气化废水的水质还与化工工艺息息相关。

因此，基于水煤浆技术大规模推广的条件下，水煤浆气化过程中所产生废水的处理则显得尤为突出。结合水煤浆气化废水的特点，根据现行《污水综合排放标准》（GB8978-1996），对煤化工废水新改扩建项目的要求：COD≤100mg/L，NH₃-N≤15 mg/L，酚≤0.5 mg/L，氰≤0.5 mg/L，目前企业很难达到处理要求，分析后认为主要存在以下几个原因：1.水煤浆气化废水中（脱酚水）碳氮比相对较低（3:1），同时含有一定的有毒有害物质，使得传统生化法难以去除部分杂质；2.传统活性污泥法存在自身的缺陷，如耐冲击负荷差，剩余污泥多，泥龄短，造成细菌种类不全、数量不足，对难降解物无法达到去除的效果。

如图1所示，传统的A/O脱氮工艺在布局上按先后顺序设置了缺氧池、好氧池和沉淀池。传统A/O工艺在处理高氨氮低碳源废水时，则需要投加大量的有机碳源，从而在脱除氨氮时来满足微生物生长及降解过程中所需要的碳源，但是大量有机碳的投加易造成废水中碳源的残余及碳材料的浪费，这不仅提高了废水处理的经济成本，而且为系统后端碳源的祛除带来了巨大的压力，提升了污泥的容积负荷，进一步造成污泥量的增加，进而在对污泥处理时会增大能耗，从而造成成本的增加。而且当来水水质发生较大变动时，传统的A/O应变能力较低。

无疑，由于工艺本身局限性，在处理高氨氮低碳源废水时，传统的A/O脱氮工艺应付当下日趋严格的排放标准和竞争激烈的市场时则显得力不从心。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，以解决现有技术中存在的废水处理后难以达到规定的排放标准的技术难题。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，废水依次进入调节池、多功能池、复合脱氮池和沉淀池，最终达标出水；其特征在于：在多功能池添加有搅拌和曝气装置，复合脱氮池内配有曝气装置；并且分别于多功能池和复合脱氮池中加入各自体积1.0%~2.5%的微生物载体以及1.5%~4.0%的环境微生物制剂。

更进一步地，多功能池水温控制在25~35℃，pH控制6~9；复合脱氮池水温控制在25~35℃，pH控制8.2~9.1，DO控制在2~4mg/L。

更进一步地，依据水煤浆气化废水水质特点，多功能池选择是否曝气；当废水水质COD﹥1000mg/L时，开启多功能池中的曝气设备，通过微曝（DO：1.0~2.0 mg/L）条件的控制来处理COD；当废水水质正常，COD＜1000mg/L时，关闭多功能池中的曝气设备。

更进一步地，复合脱氮池和沉淀池之间设置有硝化液回流至多功能池的管道，回流比为1:1~4；沉淀池设置有污泥回流至多功能池和复合脱氮池的管道，回流比为1:1~2。

更进一步地，在整个工艺过程中没有外加任何碳源。

更进一步地，所述的环境微生物制剂由以下78种微生物组成：

反硝化亚种Alcaligenes denitrigicans

粪产碱菌 Alcaligenes faecalis

木糖氧化产碱菌Alcaligenes xylososydans

醋酸醋杆菌 Acetobacter aceti

巨胞氮单胞菌 Azomonas macrocytogenes

反硝化交替单胞菌 Alteromonas dentitrificans

木醋杆菌 Acetobacter xylinus

干燥无色菌 Achromobacter xerosis

嗜水气单胞菌 Aeromenans hydrophila

温和气单胞菌Aeromenans sobria

分子芽孢杆菌 Bacillus alvei

Beggiatoa alba

凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans

枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis

迟缓芽孢杆菌 Bacillus leutis

坚强芽孢杆菌Bacillus firmus

状芽孢杆菌 Bacillus mycides

巨大芽孢杆菌 Bacillus megaterium

嗜碱芽孢杆菌Bacillus alcalophilus

球形芽孢杆菌Bacillus spaericus

粪短状杆菌 Brachybacterium faecium

溶纤维素拟杆菌 Bacteroides cellulosovens

粪便拟杆菌 Bacteroides stercoris

乳酸短杆菌Brevibacterium casei

短短芽孢菌 Brevibscillus brevis

双氮纤维单胞菌 Cellulomonas biazotes

粪肥纤维单胞菌Cellulomonas fimi

产气肠杆菌Enterobacter aerogenes

长赤细菌Eeythrobacter longus

红单胞菌 Erothromonas ursincola

浅井氏葡萄杆菌Gluconobacter albidus

葡萄氧化杆菌Gluconobacter oxydans

反硝化盐富饶菌 Halogerax denitrificans

地中海盐富饶菌Halogerax mediterranei

多营养拟杆菌 Ilyobacter ploytropus

反硝化琼斯氏菌Jonesia denitrificans

佐氏库特氏菌Kurthia zopfii

发酵乳杆菌 Lactobacillus fermentum

植物乳杆菌Lactobacillus plantarum

硝化乳杆菌Lactobacillus alimentarius

食淀粉乳杆菌 Lactobacillus amylophillus

短乳杆菌Lactobacillus bervis

藤黄微球菌 Micrococcus lentus

荚膜甲基球菌 Methylcoccus capsulatus

布氏甲烷杆菌Methanobacterium bryantii

沼泽甲烷杆菌Methanobacterium paluster

泥沼甲烷杆菌Methanobacterium uliginosum

硝化杆菌 Nitrobacter winogradskyi

亚硝化单胞菌 Nitrosococcus europaea

产碱假单胞菌 Pseudomonas alcaligenes

致黄色假单胞菌Pseudomonas aureofaciens

绿针假单胞菌Pseudomonas chlororaphis

硝化假单胞菌Pseudomonas nitroreducens

核黄素假单胞菌Pseudomonas riboflavina

恶臭假单胞菌Pseudomonas putina

敏捷假单胞菌Pseudomonas facilis

解葡聚糖类芽孢杆菌 Paenibacillus gluconolyticus

解硫胶素类芽孢杆菌Paenibacillus thiaminlyticus

瘤胃假丁酸弧菌 Pseudobutyrivibrio ruminis

简单脂肪肝菌 pimelobacter simplex

肿胀脂肪肝菌pimelobacter tumescens

狭小发光杆菌 Photobacterium angustum

明亮发光杆菌Photobacterium phosphoreum

沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonas palustris

渣腐稀有杆菌Rarobacter faecitabidus

产亚硝酸真杆菌Rarobacter formicigenerans

嗜聚木糖真杆菌Rarobacter xylanophilum

嗜酸红假单胞菌Rhodopseudomonas acidphia

Saccharomyces telluris

傲氏互营养单胞菌Syntrophomonas wolgei

Thiosphaera pantropha

成团肠杆菌 Thiobacillus agglomerans

反硝化硫杆菌 Thiobacillus denitrificans

氧化硫杆菌Thiobacillus thiooxidans

硫红球菌 Thiorhodococcus minus

混合地神菌 Telluria mxita

黄黄色杆菌Xathobacter flavus。

当废水水质COD﹥1000mg/L时，开启多功能池中的曝气设备，通过微曝（DO：1.0~2.0 mg/L）条件的控制来处理COD，而且在微曝条件下同时硝化反硝化和短程硝化反硝化的作用会得到增强，从而实现在兼氧条件下对COD和氮的高效脱除。

正常状态下，水质COD＜1000mg/L时，关闭多功能池中的曝气设备，从而形成厌氧环境。结合池中所投加的微生物制剂和微生物载体，在厌氧条件下，会发生厌氧氨氧化、短程硝化反硝化和同时硝化反硝化的厌氧脱氮作用，从而达到低碳源高效脱氮的目的。

所添加的78种微生物，具有常规硝化、反硝化、厌氧氨氧化、短程硝化反硝化、好氧反硝化以及同时硝化反硝化功能的混合微生物制剂。

厌氧氨氧化功能的实现是指在厌氧条件下中，利用本发明提供的环境微生物制剂中的Nitrosomonas eutropha亚硝化单胞菌等菌种，包含5个属9个种类。在特定条件下其能直接以NH₄ ⁺为电子供体，以NO₂ ^-或NO₃ ^-为电子受体，将NH₄ ⁺、NO₂ ^-或NO₃ ^-转变成N₂的生物氧化的特性，从而实现厌氧氨氧化的过程。该过程利用独特的生物机体以硝酸盐作为电子供体把氨氮转化为N₂。

短程硝化反硝化功能是利用本发明提供的环境微生物制剂中的硝酸菌和亚硝酸菌，将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化，省去了传统生物脱氮中由亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐两个环节（即将氨氮氧化至亚硝酸盐氮即进行反硝化）：

2 NH₄ ⁺+O₂ → 2NO₂ ^-+2H₂O+4H⁺；

NH₄ ⁺+3H(电子供体) →

N₂+H₂O+OH^-；

从而能使除氮过程中节省大量的能源与碳源。

其中亚硝化菌为硝化杆菌科的5个属：亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）、亚硝化螺菌属（Nitrosospira）、亚硝化球菌属（Nitrosococcus）、亚硝化弧菌属（Nitrosovibrio）、亚硝化叶状菌属（Nitrosolobus）中的12个种的亚硝化细菌组成。硝化菌主要由硝化杆菌属（Nitrobacter）、硝化球菌属（Nitrococcus）、硝化螺菌属（Nitrospira）和硝化刺菌属（Nitrospina）4个属组成。

同时硝化反硝化功能的实现是利用本发明提供的环境微生物制剂中的假单胞菌属（Pseudomonas）、产碱菌属（Alcaligenes）和芽孢杆菌（Bacillus）3个属中的17种菌种组成。利用菌种菌胶团内部的溶解氧梯度呈现的特性，使实现同时硝化反硝化功能的缺氧/厌氧环境可在菌胶团内部形成，从而达到使异养硝化和好氧反硝化同时进行，从而实现低碳源条件下的高效脱氮。

好氧反硝化功能的实现是利用本发明提供的环境微生物制剂中的Thiosphaera Pantotropha球硫小菌等菌种能在好氧条件下进行反硝化的特性，其主要产物是N₂O，并可将氨态氮直接转化成气态产物，从而达到节省能源的目的。

在整个工艺过程中没有外加任何碳源，其出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）国家一级排放标准，和传统的A/O工艺相比，大大降低处理成本。

通常水煤浆气化废水中的大量有机污染物中有很大一部分对生物有抑制作用，很难被普通生物所降解，但通过使用本发明中所公开的微生物菌群，可以提高对各种有机物的降解效能且污泥产量较少。

经本发明处理后，水煤浆气化废水氨氮可以控制在15mg/L以下，COD可以控制在100mg/L以下，其它指标也可以达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）国家一级排放标准。本发明整个过程中使用的境微生物制剂与本发明提供的水处理工艺相结合，共同作用，达到稳定高效的废水处理效果。

另外，当投加超出本发明提供的环境微生物制剂中所包含的菌种时，对出水结果产生影响，其中出水COD≥150mg/L、氨氮≥25mg/L。因此在本发明这种独特的工艺布局条件下，本发明提供的环境微生物制剂具有不可替代的作用。

附图说明

图1为传统A/O水处理工艺示意图；

图2为本发明实施例工艺流程示意图；

注：A：蒸氨废水B：污泥回流C：硝化液回流D：出水E：投加环境微生物制剂及活性炭。

具体实施方式

以下实施例是本发明在某废水处理工程中所做的运行试验，该试验为封闭试验，非特定人群不能接触、了解试验过程。

如图2所示，以调节池、多功能池、复合脱氮池、沉淀池在空间上构成了四个主体单元。某工厂水煤浆气化废水蒸氨后，经调节池注入多功能池进行反硝化脱氮，多功能池中预先添加有其体积1.5%~4.0%的HL-002环境微生物制剂和1.0%~2.5%的活性炭粉末。控制温度在20~35℃，pH值7.0~9，溶解氧0.2mg/L以下，污泥沉降比SV₃₀为15%~30%，停留时间16~24小时，进水COD指标为200~760mg/L，出水COD指标为150~300mg/L。

经多功能池处理后的废水再送入复合脱氮池，复合脱氮池中预先添加有复合脱氮池体积1.5%~4.0%的HL-002环境微生物制剂和好氧池体积1.0%~2.5%的活性炭粉末，复合脱氮池中进行复合脱氮作用和进一步降解COD和氨氮。控制温度在20~38℃，加碱控制pH8.2~9.0，溶解氧1.5~4.2mg/L，污泥沉降比为SV₃₀为15%~30%，停留时间24~48小时，出水COD指标为50~100g/L，NH₃-N指标为小于3mg/L；复合脱氮池中的硝化液回流至多功能池，回流比为1:1~4，以维持系统中污泥的稳定。

流出复合脱氮池的废水再经过沉淀池，进行泥水分离，经过收集污泥和回流后排出。沉淀池中的活性污泥可以回流至复合脱氮池和多功能池，回流比为1:1~2。

如表1所示经本实施例处理后的出水水质为：COD<100ｍｇ/L, NH₃-N<3ｍｇ/L,酚<0.5ｍｇ/L，氰<0.5ｍｇ/L，污水处理效果明显好于传统A/O工艺。

表1本发明和传统A/O工艺的比较

Claims

1.一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，废水依次进入调节池、多功能池、复合脱氮池和沉淀池，最终达标出水；其特征在于：在多功能池添加有搅拌和曝气装置，复合脱氮池内配有曝气装置；分别于多功能池和复合脱氮池中加入各自体积1.0%~2.5%的微生物载体以及1.5%~4.0%的环境微生物制剂。

2.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：多功能池水温控制在25~35℃，pH控制6~9；复合脱氮池水温控制在25~35℃，pH控制8.2~9.1，DO控制在2~4mg/L。

3.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：依据水煤浆气化废水水质特点，多功能池选择是否曝气；当废水水质COD﹥1000mg/L时，开启多功能池中的曝气设备，通过微曝（DO：1.0~2.0 mg/L）条件的控制来处理COD；当废水水质正常，COD＜1000mg/L时，关闭多功能池中的曝气设备。

4.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：复合脱氮池和沉淀池之间设置有硝化液回流至多功能池的管道，回流比为1:1~4；沉淀池设置有污泥回流至多功能池和复合脱氮池的管道，回流比为1:1~2。

5.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：在整个工艺过程中没有外加任何碳源。

6.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：所述的环境微生物制剂由以下78种微生物组成：