CN103351087B - 一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种含高浓度硝酸根的废水脱硝净化方法。所述方法为含硝废水在缺氧池中反硝化细菌利用碳源作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，所述缺氧池包括一段缺氧池和二段缺氧池，一段缺氧池出水进入二段缺氧池，在二段缺氧池的前端投入酸性调节剂将体系调至弱碱性。本发明提供的技术方案，在二段缺氧池的前端投加酸性调节剂控制了体系的碱性，利于二段缺氧池的反硝化反应的进行，经二段缺氧池后硝酸根离子的去除率大大提高并且好氧池内的生化反应效果也大大改善，满足了排水要求。

Description

一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种含高浓度硝酸根的废水脱硝净化方法。

背景技术

钢铁工业作为高能耗、多排放的行业在全球低碳经济所倡导的节能减排的工作中承担着重大的责任。在当前淡水资源稀缺、全球倡导低碳经济的形势下，废水的排放标准越来越严格，在最新的《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-2012）中要求钢铁企业自2015年1月1日起实现废水总氮的直接排放指标在15mg/L以下。

某钢厂酸洗工艺段在使用硝酸，氢氟酸作为酸洗介质时，废水受酸洗介质的影响，含有大量的NO₃ ^-、重金属离子、F^-等，一般经过中和沉淀处理后，废水中重金属离子、F-浓度大大降低，但仍含有大量的NO₃ ^-、Ca²⁺，这类废水若直接排入水体会造成严重污染，水生动植物死亡。

目前对于这类废水的处理，主要采用先通过物化处理大幅降低水中的Ca²⁺，再通过生化处理去除水中的NO₃ ^-。

物化处理为废水进入混合絮凝池，经氢氧化钠、碳酸钠等药剂后，在进入物化沉淀池，去除水中的Ca²⁺和部分重金属离子等，物化处理过程需要在强碱性条件下反应。

生化处理废水在缺氧池内进行反硝化反应，反硝化细菌以废水中自存在碳源或外加碳源为电子供体，将废水中硝酸根离子转化为氮气排出。在生化处理段，由于酸洗废水中含有大量的硝酸根离子即便去除率达到80%，出水中残留的NO₃ ^-也会在200mg/L以上，难以满足出水排放水质要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是生化处理去除废水中硝酸根离子的去除率低，无法满足排放水质的要求，为了克服以上不足，提供了一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法，含硝废水在缺氧池中反硝化细菌利用碳源作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，所述缺氧池包括一段缺氧池和二段缺氧池，一段缺氧池出水进入二段缺氧池，在二段缺氧池的前端投入酸性调节剂将体系调至弱碱性。

反硝化的最佳pH在中性和微碱性之间，当环境中pH值偏离这一最佳值时，反硝化速率明显下降。反硝化生化过程可用下式表示：

C₁₈H₉O₃N+10NO₃ ^-→10CO₂+NH₃+3H₂O+5N₂↑+4OH^-

5CH₃OH+6NO₃ ^-→3N₂↑+5CO₂+7H₂O+6OH^-

C₅H₇NO₂+4NO₃ ^-→5CO₂+NH₃+2N₂↑+4OH^-

同时 ${\mathrm{CO}}_2+{\mathrm{OH}}^{-}\↔{{\mathrm{HCO}}_3}^{-}\↔H^{+}+{{\mathrm{CO}}_3}^{2-}$

其中C₁₈H₉O₃N代表废水中的有机物碳源，CH₃OH（甲醇）代表外加的碳源，C₅H₇NO₂代表微生物细胞体内碳源。由此可见，反硝化会提供体系碱性，进一步抑制了反硝化的进行。而在反硝化过程中添加酸性调节剂则可使体系的pH值回复到事宜反应进行的环境，进而有效的提高了硝酸根离子的去除率，降低含氮量。

进一步，所述缺氧池出水经好氧池分解体系中残余碳源。

进一步，含硝废水进入所述一段缺氧池之前先依次通过混合絮凝池、物化沉淀池和pH调节池，先将含硝废水中Ca²⁺和部分重金属离子脱除，以防Ca²⁺和重金属离子影响后续净化过程的顺利进行。

进一步，所述含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法具体包括以下步骤：

1）混合絮凝池内添加氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和助凝剂，含硝废水中中重金属离子、Ca²⁺转化成絮体或沉淀性物质；

2）混合絮凝出水进入物化沉淀池经泥水分离除去絮体或沉淀，物化沉淀池出水呈强碱性；

3）物化沉淀池出水在pH调节池内经酸性调节剂调至弱碱性；

4）pH调节池出水进入一段缺氧池，反硝化细菌利用碳源作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，一段缺氧池出水碱性增强；

5）一段缺氧池出水进入二段缺氧池，在二段缺氧池的前端加入酸性调节剂将体系调至弱碱性，二段缺氧池内反硝化反应进一步降低体系中硝酸根离子的含量，提高硝酸根离子的去除率；

6）二段缺氧池出水进入好氧池，好氧微生物将体系中残余的碳源氧化分解；

7）好氧池出水在生化沉淀池内泥水分离，生化沉淀池出水满足系统出水水质要求。

进一步，所述混合絮凝池前，废水首先在调节池内均化水质和水量。

进一步，步骤2）中所述强碱性是指pH值为10.5～11.5。

进一步，所述酸性调节剂选自盐酸或硫酸。

进一步，所述碳源为添加的甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠和废水中的有机物中的一种以上。

进一步，步骤3）和5）中所述弱碱性是指pH值为7.5～8.5。

进一步，所述一段缺氧池和/或二段缺氧池内设置用于反硝化细菌寄居的组合填料，增加了系统的耐冲击负荷作用，便于运行管理。

进一步，所述好氧池内设置用于好氧微生物寄居的填料，增加了系统的耐冲击负荷作用，便于运行管理。

本发明提供的技术方案采用“混合絮凝池+物化沉淀池”作为物化处理，“缺氧池+好氧池”作为生化处理，但将缺氧池分成两段，这样在二段缺氧池的前端投加酸性调节剂控制了体系的碱性，经二段缺氧池的反硝化反应后硝酸根离子的去除率大大提高并且好氧池内的生化反应效果也大大改善，保证了出水水质总氮指标满足排放标准的要求。

附图说明

图1是本发明所述含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法一具体实施方式的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

实施例中所用试剂均为市售商品。

某钢铁酸洗废水水量为100m³/h，经过中和沉淀预处理后水质为pH=7.5、Cr⁶⁺=0.2～0.5mg/L、T-Fe=1～5mg/L、T-Zn=0.5～2mg/L、Ca²⁺=800～1200mg/L、F^-=5～10mg/L、NO₃ ^-=1000～2000mg/L，将该含硝废水经过如图1所示的含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法进行净化处理。所述含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法从上之下依次包括调节池、混合絮凝池、物化沉淀池、pH调节池、一段缺氧池、二段缺氧池、好氧池、生化沉淀池，所述一段缺氧池和二段缺氧池内设置用于反硝化细菌寄居的组合填料，所述好氧池内设置用于好氧微生物寄居的填料。

含硝废水经过以下步骤实现了脱硝净化：

1）含硝废水首先在调节池内均化水质和水量；

2）调节池出水进入混合絮凝池，添加氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂聚合硫酸铁和助凝剂PAM，体系中重金属离子、Ca²⁺转化成絮体或沉淀性物质；

3）混合絮凝出水进入物化沉淀池经泥水分离除去絮体或沉淀，物化沉淀池出水pH值10.5～11.5；

4）物化沉淀池出水在pH调节池内经酸性调节剂盐酸调至pH值7.5～8.5；

5）pH调节池出水进入一段缺氧池，外加碳源甲醇，反硝化细菌利用外加和体系内有机物作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，一段缺氧池出水碱性增强，硝酸根离子浓度为225～285mg/L；

6）一段缺氧池出水进入二段缺氧池，在二段缺氧池的前端加入酸性调节剂盐酸将体系调至pH值7.5～8.5，二段缺氧池内反硝化反应进一步降低体系中硝酸根离子的含量，提高硝酸根离子的去除率；

7）二段缺氧池出水进入好氧池，好氧微生物将体系中残余的碳源氧化分解；

8）好氧池出水在生化沉淀池内进行最终的泥水分离，生化沉淀池出水满足系统出水水质要求，经过上述步骤净化后的水中硝酸根离子的浓度为43～54mg/L，折合总氮9.7～12.2mg/L，满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-2012）中总氮小于15mg/L的要求。

本发明提供的技术方案可推广应用于所有高浓度硝酸根废水脱硝的处理，是一种稳定可靠的运行工艺。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法，其特征在于，所述含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法包括以下步骤：

1)混合絮凝池内添加氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和助凝剂；

2)混合絮凝出水进入物化沉淀池经泥水分离除去絮体或沉淀，物化沉淀池出水呈强碱性；

3)物化沉淀池出水在pH调节池内经酸性调节剂调至弱碱性；

4)pH调节池出水进入一段缺氧池，反硝化细菌利用碳源作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，一段缺氧池出水碱性增强；

5)一段缺氧池出水进入二段缺氧池，在二段缺氧池的前端加入酸性调节剂将体系调至弱碱性，二段缺氧池内反硝化反应进一步降低体系中硝酸根离子的含量，提高硝酸根离子的去除率；

6)二段缺氧池出水进入好氧池，好氧微生物将体系中残余的碳源氧化分解；

7)好氧池出水在生化沉淀池内泥水分离，生化沉淀池出水满足系统出水水质要求；

所述步骤2)中所述强碱性是指pH值为10.5～11.5，所述步骤3)和5)中所述弱碱性是指pH值为7.5～8.5。

2.根据权利要求1所述一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法，其特征在于，所述酸性调节剂选自盐酸或硫酸，所述碳源为添加的甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠和废水中的有机物中的一种以上。

3.根据权利要求1所述一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法，其特征在于，所述一段缺氧池和/或二段缺氧池内设置用于反硝化细菌寄居的组合填料。

4.根据权利要求1所述一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法，其特征在于，所述好氧池内设置用于好氧微生物寄居的填料。

5.根据权利要求1所述一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法，其特征在于，所述混合絮凝池前，废水首先在调节池内均化水质和水量。