CN112939379A - 一种锂电池工业生产废水的深度处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，属于废水处理技术领域，该方法是将经过水解酸化‑缺氧反应‑好氧反应处理后的锂电池生产废水引入膜生物反应池处理，出水喷洒于微生物‑植物复合床的表面，高分子生物填料组成的复合床迅速吸附其中有害物质，黄菖蒲和风车草通过光合作用将吸附的有害物质中的碳氢氧氮等元素转化为可生物降解的植物纤维，并产生氧气通过杆径传输到植物根区释放出来，填料上负载的和植物根系范围内植入的微生物，结合植物的生长和光合作用，通过微生物‑植物的复合降解作用，对有害物质进行消化和分解。本发明从整体上提高对N‑甲基吡咯烷酮及难降解的大分子物质的降解效率，而且能够有效节约成本。

Description

一种锂电池工业生产废水的深度处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种锂电池工业生产废水的深度处理方法。
背景技术
锂电池作为一种新兴能源产业，因其安全性高、比容量大、自放电率好、相对清洁等优点，已成为最具发展潜力的动力电池。节能与新能源汽车产业发展规划 (2012-2020)中表示，将对锂电池的产业化给予大力支持。然而，锂电池产业发展的同时也带来了巨大的生产废水排放量，我国锂电池产量虽然位居世界第一，但是针对锂电池生产废水却缺乏成熟有效的处理工艺，导致很多锂电池生产企业周围的水生态环境遭到不同程度的污染和破坏。
锂电池工业生产废水主要为阴极和阳极清洗废水，含有N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳粉、钴酸锂、胶类物质，其成分复杂、可生化性差。特征污染物N-甲基吡咯烷酮属于氮杂环化合物，结构高度稳定，不易生物降解且具有较强的生物毒性，未经处理达标的锂电池生产废水一旦排放到环境中，必然会对生态环境及水域系统造成严重危害。目前锂电池工业生产废水的处理方法主要包括生物处理技术和高级氧化等物理化学处理技术，例如某企业采用“混凝沉淀+UASB厌氧反应池+A/O池+二次沉淀”工艺进行生化处理，出水排入市政污水，该工艺可实现较好的处理效果，但出水化学需氧量(COD)和总氮仍然偏高，导致出水水质不能满足回用水标准(陆杨.锂电池生产废水处理的工艺选型及运行实践.化工管理，2020，23：60-61)；瞿炯炯等采用“铁碳微电解-芬顿氧化”工艺对锂电池生产废水进行预处理，虽可去除废水中的部分COD，但铁屑投加量高达150g/L废水(瞿炯炯，等.Fe/C微电解-Fenton法预处理锂电池阴极生产废水.工业水处理，2018，38：25-29)；孙立柱等验证了采用“常规凝集沉淀+生化+RO膜工艺”对锂电池生产废水进行深度处理是可行的，但总体运营费用高达122元/吨水(孙立柱，等.江苏某锂电池生产废水零排放工程设计.广东化工，2020，47：170-172)；申请号为201810164132.6的专利公开了“一种锂电池废水零排放的处理方法”，该方法主要是利用RO膜的反渗透原理，将经RO膜处理后的清水回收利用，然而，RO膜成本较高，该方法大幅度增加了运行费用，难以符合进一步用水需求。
因此，处理效果稳定、操作简便、处理成本低的锂电池生产废水深度处理技术和工艺的研发已成为电池工业迫切需要解决的难题。考虑到锂电池生产废水中特征污染物N-甲基吡咯烷酮浓度较高(N-甲基吡咯烷酮中对总有机碳的贡献占比高达85％-92％)，在锂电池生产废水处理工艺设计时应予以充分重视。然而，目前以生物处理为主的锂电池生产废水处理工艺的设计主要考虑COD等常规指标，未能充分考虑N-甲基吡咯烷酮的难降解特性及N-甲基吡咯烷酮降解过程中的氨氮释放对总氮去除造成的困难。
基于上述背景，申请号为201910209582.7，公开日期为2019年6月21日的中国专利申请案公开了降解N-甲基吡咯烷酮的肠杆菌及在废水处理中的应用，其筛选得到的Enterobacter sp.NJUST50的应用研究表明，Enterobacter sp.NJUST50可利用N-甲基吡咯烷酮为唯一碳源、氮源进行生长，然而该申请案仅将其应用于小规模的实验室环境的缺氧处理，难以将该菌种在生化处理方面的优势得到有效的发挥，且生化系统的稳定性不高。申请号为202010716618.3，公开日期为2020年10月13日的中国专利申请案公开了锂电池生产废水的生物强化处理工艺，通过水解酸化/缺氧/好氧组合处理技术可实现在强化处理锂电池生产废水的同时有效降低运营成本，提高系统稳定性。然而，该技术处理时间较长，需要经过水解酸化池、缺氧池、好氧池、缺氧滤池、曝气生物滤池、膜生物反应池等六个反应池，且尾水中含有低浓度的污染物N-甲基吡咯烷酮，不能满足回用水标准，比如作为循环冷却水补水。
针对低污染水体，微生物-植物复合床技术利用植物、微生物和基质之间的作用，实现对有机物和氮、磷营养盐的去除，能够较好地净化含有低浓度有机污染物的尾水(张晓一，等. 表面流人工湿地和复合型生态浮床处理污水厂尾水的脱氮性能分析.环境工程，2019,37： 46-51)。
基于现有技术的缺陷，亟需发明一种新的应用生物强化处理工艺进行锂电池工业生产废水深度处理及回用的低成本、高效处理方法。
发明内容
1.要解决的问题
针对锂电池生产废水中污染物N-甲基吡咯烷酮浓度、总氮和难降解污染物浓度均较高，难以进行有效去除的问题，现有方法处理锂电池生产废水存在成本高、系统不稳定、出水COD 过高的问题，本发明提供了利用Enterobacter sp.NJUST50菌株和生物强化处理工艺分别进行水解酸化、缺氧处理、好氧处理、膜分离处理；针对生物强化处理后的锂电池废水中有机质的低污染问题，本发明提提供了微生物-植物复合降解深度处理，实现高效的净化尾水，满足回用水标准，减少新鲜水资源的使用，有效降低成本，提高系统稳定性。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，包括如下步骤：
(1)将锂电池生产废水引入水解酸化池进行水解酸化处理；
(2)将步骤(1)中水解酸化池出水引入至缺氧反应池进行缺氧反应处理；
(3)将步骤(2)中缺氧反应池出水引入好氧反应池进行好氧反应处理；
(4)将步骤(3)中好氧反应池出水引入膜生物反应池，进行膜生物反应处理；
(5)将步骤(4)中膜生物反应池出水通过花式喷头喷洒于微生物-植物复合床的表面，进行微生物-植物的复合降解处理。
优选地，上述步骤(1)中，生产废水引入水解酸化池前经过沉砂-混凝-沉淀前处理。
优选地，上述步骤(1)中，将锂电池生产废水引入水解酸化池，在水解酸化池中投加活性污泥和Enterobacter sp.NJUST50菌株的污泥混合物进行水解酸化处理，所述活性污泥中包括厌氧和/或兼性厌氧菌微生物；所述的Enterobacter sp.NJUST50菌株为可以利用N-甲基吡咯烷酮为电子供体进行反硝化脱氮的肠杆菌，该菌株已于2019年03月06日在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)保藏，保藏地址为中国武汉市武汉大学，保藏编号为CCTCCNO： M2019128，该菌株已在中国专利申请号为201910209582.7的专利中公开，其目的在于，利用 Enterobacter sp.NJUST50菌株、厌氧和/或兼性厌氧菌的水解和酸化作用，将废水中部分难降解的大分子物质水解成易生物降解的小分子物质，小分子有机物通过厌氧菌的酸化作用，转化为挥发性脂肪酸，提高废水的可生化性。
优选地，上述步骤(1)中，Enterobacter sp.NJUST50和厌氧活性污泥的干重比为1:5。
优选地，上述步骤(1)中，接种污泥混合物的浓度为5kg/m3(污泥浓度以干重计)。
优选地，上述步骤(1)中，水解酸化池的水力停留时间设置为16～24小时。
优选地，上述步骤(2)中，将步骤(1)中水解酸化池出水引入至缺氧反应池，在反应池内投加活性污泥和Enterobacter sp.NJUST50菌株的污泥混合物和硝酸钠，活性污泥中包括反硝化菌，硝酸钠作为电子受体，进行缺氧反应处理。其目的在于，利用Enterobactersp.NJUST50菌株和厌氧活性污泥中的反硝化菌在缺氧条件下以氮甲基吡咯烷酮为电子供体，硝态氮为电子受体进行代谢和生长，进行高效的N-甲基吡咯烷酮降解反应和反硝化脱氮反应。
优选地，上述步骤(2)中，Enterobacter sp.NJUST50和厌氧活性污泥的干重比为1:5。
优选地，上述步骤(2)中，接种污泥混合物的浓度为5kg/m3(污泥浓度以干重计)。
优选地，上述步骤(2)中，水力停留时间设置为48～72小时。
优选地，上述步骤(2)中，硝酸钠的加入量控制在N-甲基吡咯烷酮/硝酸钠摩尔比在1.5～2.0。
优选地，上述步骤(2)中，通过投加稀硫酸维持pH值为6.5～7.0，由于氮甲基吡咯烷酮的降解反应和硝态氮的反硝化反应均会释放碱度，因此需要调节pH值至合适范围。
优选地，上述步骤(3)中，将步骤(2)中缺氧反应池出水引入好氧反应池，在反应池内投加活性污泥和Enterobacter sp.NJUST50菌株的污泥混合物，活性污泥中包括硝化菌，进行好氧反应处理。其目的在于，利用硝化细菌的硝化作用，将缺氧阶段产生的氨氮氧化为硝态氮，同时降解废水中的有机污染物并发生硝化反应，硝态氮可以作为电子受体回流至步骤 (2)中。
优选地，上述步骤(3)中，Enterobacter sp.NJUST50和厌氧活性污泥的干重比为1:5。
优选地，上述步骤(3)中，接种污泥混合物的浓度为3kg/m3(污泥浓度以干重计)。
优选地，上述步骤(3)中，水力停留时间设置为48～72小时。
优选地，上述步骤(3)中，通过投加氢氧化钠溶液维持pH值至7.5～8.0，由于氨氮硝化会释放酸度，在好氧池投加氢氧化钠溶液调节pH至7.5～8.0以维持合适pH值。
优选地，上述步骤(3)中处理出水回流至步骤(2)中的缺氧反应池，用来提供电子受体硝态氮强化氮甲基吡咯烷酮的降解及反硝化脱氮反应。
优选地，上述步骤(4)中，将步骤(3)中好氧反应池出水引入膜生物反应池，进行膜生物反应处理。其目的在于，膜生物反应池具有高效的固液分离性能，可以截留废水中脱落的生物膜及其他悬浮物质，进一步降解有机物和COD。
优选地，上述步骤(4)中，膜生物反应池出水通过花式喷头喷洒于微生物-植物复合床的表面。
优选地，上述步骤(4)中，膜生物反应池水力停留时间设置为8～10小时。
优选地，上述步骤(4)中，膜生物反应池下部设置曝气扰动，以减缓膜污染，污泥回流至步骤(3)中好氧池。
优选地，上述步骤(5)中，将步骤(4)中膜生物反应池出水喷洒于微生物-植物复合床的表面，进行微生物-植物的复合降解处理，所述的特种微生物包括具有COD去除功能的微生物；所述的特种植物为多年生草本植物。其目的在于，高分子生物填料组成的复合床具有迅速吸附废水中的有害物质的能力，复合床中的特种植物通过光合作用，将有害物质中的碳氢氧氮磷钾钙镁等元素转化为可生物降解的植物纤维，填料上负载的特种微生物和植物根系范围内植入的特种微生物，结合植物的生长和光合作用，通过微生物-植物的复合降解处理，对有害物质进行消化和分解，进一步净化废水，达到回用目的。
优选地，上述步骤(5)中，膜生物反应池出水通过花式喷头喷洒于微生物-植物复合床的表面。
优选地，上述步骤(5)中，水力停留时间设置为16～24小时。
优选地，上述步骤(5)中，特种植物包括常规的较强水体净化能力的浮床植物菖蒲和风车草，采用水培方式栽种的浮床植物生长更为茂盛，易从水体中吸收大量氮磷等营养盐，同时为通过根际附着的微生物和填料上负载的微生物提供了良好的生存环境，进一步净化水质。
优选地，上述步骤(5)中，特种微生物包括Enterobacter sp.NJUST50和/或Klebsiella pneumoniae NJUST40，菌株Klebsiella pneumoniae NJUST40具有COD去除功能，已在中国专利201710443822.0中公开。
优选地，上述锂电池工业生产废水的深度处理方法，包括如下步骤：
(1)经过沉砂-混凝-沉淀前处理后的废水进入水解酸化池，水解酸化池内投加Enterobacter sp.NJUST50菌株(保藏编号为CCTCC NO：M2019128)和活性污泥的污泥混合物，接种污泥混合物的浓度为5kg/m3(污泥浓度以干重计，Enterobacter sp.NJUST50和厌氧活性污泥的干重比为1:5)，水解酸化池的水力停留时间设置为16～24小时，所述活性污泥包括兼性厌氧和厌氧菌。
(2)水解酸化池出水引入至缺氧反应池，在反应池内投加Enterobactersp.NJUST50菌株和活性污泥的污泥混合物，接种污泥混合物浓度为5kg/m3(污泥浓度以干重计，Enterobacter sp.NJUST50和活性污泥的干重比为1:5)，缺氧池的水力停留时间设置为48～72小时，该池体内添加有硝酸钠作为电子受体，所述硝酸钠的加入量控制在N-甲基吡咯烷酮/硝酸钠摩尔比在1.5～2.0，在该反应池内投加稀硫酸调节pH至6.5～7.0以维持合适pH值。
(3)缺氧反应池出水排入好氧反应池，池内投加Enterobacter sp.NJUST50菌株和活性污泥的污泥混合物，接种污泥混合物浓度为3kg/m3(污泥浓度以干重计，Enterobactersp. NJUST50菌株和活性污泥的干重比为1:5)，好氧池的水力停留时间设置为48～72小时。由于氨氮硝化会释放酸度，在好氧池内需要投加氢氧化钠溶液调节pH至7.5～8.0以维持合适pH 值，处理出水回流至缺氧反应池，用来提供电子受体硝态氮强化氮甲基吡咯烷酮的降解及反硝化脱氮反应。
(4)好氧反应池出水排入膜生物反应池，膜生物反应池水力停留时间设置为8～10小时，膜生物反应池具有高效的固液分离性能，可以截留废水中脱落的生物膜及其他悬浮物质，进一步降解有机物和COD。膜生物反应池下部设置曝气扰动，以减缓膜污染，污泥回流至前端好氧池。
(5)膜生物反应池出水通过花式喷头喷洒于微生物-植物复合床的表面，水力停留时间设置为16～24小时，高分子生物填料组成的复合床具有迅速吸附废水中的有害物质的能力；复合床中的特种植物黄菖蒲和风车草通过光合作用，将生物填料吸附的有害物质中的碳氢氧氮磷钾钙镁等元素转化为可生物降解的植物纤维，并产生氧气通过杆径传输到植物根区释放出来；填料上负载的特种微生物和植物根系范围内植入的特种微生物Enterobacter sp. NJUST50和Klebsiella pneumoniae NJUST40，结合植物的生长和光合作用，通过微生物-植物的复合降解作用，对有害物质进行消化和分解。
3.有益效果
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明的锂电池工业生产废水的深度处理方法，利用Enterobactersp.NJUST50菌株和活性污泥的混合物进行水解酸化、缺氧处理、好氧处理、膜生物反应池处理，首先通过水解酸化作用消解废水中部分N-甲基吡咯烷酮及难降解的大分子物质，提高废水的可生化性，再利用Enterobacter sp.NJUST50菌株和厌氧活性污泥中的反硝化菌在缺氧条件下以N-甲基吡咯烷酮为电子供体，利用来自后续好氧池的硝态氮为电子受体进行代谢和生长，同步实现 N-甲基吡咯烷酮的缺氧降解、氨氮释放和反硝化脱氮；后续进行好氧处理时利用硝化细菌的硝化作用，将缺氧阶段产生的氨氮氧化为硝态氮，同时降解废水中的有机污染物并发生硝化反应；经过膜生物反应池截留废水中脱落的生物膜及其他悬浮物质，进一步降解废水中残余的有机物及COD。各个工段有序配合执行不同作用，各工段的紧密配合能将各种污染物作为下一工段的可利用物质，不仅从整体上提高对N-甲基吡咯烷酮及难降解的大分子物质的降解效率，而且能够有效节约成本。
(2)本发明的锂电池工业生产废水的深度处理方法，利用微生物-植物复合降解深度处理，通过特种微生物的降解作用，结合特种植物的生长和光合作用，进一步深度处理尾水中残余的低浓度N-甲基吡咯烷酮等有机污染物和COD，深度削减废水中的氮磷钾等物质，同步实现高浓度总氮的去除，达到回用水标准。与现有技术相比，省却了缺氧滤池、曝气生物滤池的建设及反应，由表1可知，在初始污染物浓度更高的情况下，能够实现相似的处理效果。
(3)本发明的锂电池生产废水的深度处理方法，利用含有Enterobactersp.NJUST50菌株的污泥混合物的降解功能和微生物-植物复合降解功能，不仅能够提高反应效率和整个系统的抗冲击能力，提高生化系统的稳定性，而且能够对该废水进行深度处理以达到回用目的。该方法使用范围广泛、体系稳定性高、处理效果好、运行成本低，强化了锂电池生产废水的深度处理作用，减少了锂电池生产废水对环境及生态系统的污染，提高了废水的重复利用率。
附图说明
图1是实施例1中锂电池工业生产废水的深度处理路线图。
图2是实施例2中某企业锂电池生产废水的深度处理路线图。
图3是实施例3中某企业锂电池生产废水的深度处理路线图。
图4是对比例2中锂电池工业生产废水中好氧池出水的处理路线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
以某锂电池生产企业经沉沙-混凝-沉淀预处理的废水为例，COD浓度范围为4800～5000 mg/L，N-甲基吡咯烷酮浓度范围为3100～3500mg/L，氨氮浓度范围为4～10mg/L，总氮浓度范围为550～590mg/L。本发明的整体“水解酸化-缺氧-好氧-膜生物反应池-微生物-植物复合床深度处理”生物强化深度处理方法工艺路线如图1所示，具体步骤如下：
(1)经沉沙-混凝-沉淀预处理的废水进入水解酸化池，设定水力停留时间为16～24h，有机负荷为4.80～7.50kgCOD/m3/d，水解酸化池内投加Enterobacter sp.NJUST50菌株(保藏编号为CCTCC NO：M2019128)和厌氧活性污泥的污泥混合物，接种污泥混合物的浓度为5kg/m3 (污泥浓度以干重计，Enterobacter sp.NJUST50和厌氧活性污泥的干重比为1:5)，所述活性污泥包括兼性厌氧和厌氧菌；利用厌氧或兼性厌氧菌的水解作用，将废水中难降解的大分子物质水解成易生物降解的小分子物质，通过厌氧菌的酸化作用，转化为挥发性脂肪酸；
(2)水解酸化池出水进入缺氧池，设定水力停留时间为48～72h，有机负荷为0.33～0.50 kgCOD/m3/d，在反应池内投加Enterobacter sp.NJUST50菌株和活性污泥的污泥混合物，接种污泥混合物浓度为5kg/m3(污泥浓度以干重计，Enterobacter sp.NJUST50和活性污泥的干重比为1:5)，该池体内添加有硝酸钠作为电子受体，所述硝酸钠的加入量控制在N-甲基吡咯烷酮/硝酸钠摩尔比在1.5～2.0，在该反应池内投加稀硫酸调节pH至6.5～7.0，利用废水中含有的高浓度硝态氮的特点进行反硝化反应并降解高浓度的N-甲基吡咯烷酮；
(3)出水排入好氧池，设定水力停留时间为48～72h，有机负荷为0.10～0.16kgCOD/m3/d，池内投加Enterobacter sp.NJUST50菌株和活性污泥的污泥混合物，接种污泥混合物浓度为 3kg/m3(污泥浓度以干重计，Enterobacter sp.NJUST50菌株和活性污泥的干重比为1:5)，投加氢氧化钠溶液调节pH至7.5～8.0。废水中残余的COD在好氧池中进一步降解，同时在硝化细菌的作用下将氨氮氧化为硝态氮，回流至缺氧池，结合反硝化细菌实现生物脱氮功能；
(4)好氧池出水排入膜生物反应池，设定水力停留时间为8～10h，有机负荷为0.38～0.48 kgCOD/m3/d，用于截留废水中携带的生物膜及其他悬浮物质，膜生物反应池下部设置曝气扰动，以减缓膜污染，污泥回流至前端好氧反应池；
(5)膜生物反应池出水通过布水管和花式喷头，定时、定量喷洒于微生物-植物复合床的表面，设定水力停留时间为16～24h，有机负荷为0.04～0.06kgCOD/m3/d，复合床中的高分子填料用于吸附废水中的有害物质，复合床中的植物黄菖蒲和风车草通过光合作用，将生物填料吸附的有害物质中的碳氢氧氮磷钾钙镁等元素转化为可生物降解的植物纤维，并产生氧气通过杆径传输到植物根区释放出来；填料上负载的和植物根系范围内植入的微生物 Enterobacter sp.NJUST50，结合植物的生长和光合作用，通过微生物-植物的复合降解作用，对有害物质进行消化和分解，深度削减废水中的氮磷钾等物质，进一步净化污水；复合床出水作为车间循环冷却水补充使用。
“水解酸化-缺氧-好氧-膜生物反应池-微生物-植物复合床”生物强化深度处理组合工艺稳定运行条件下各工段的去除效果见表1所示，其与CN202010716618.3公开的水解酸化池/ 缺氧池/好氧池/缺氧滤池/曝气生物滤池/膜生物反应池组合工艺比较见表2。结果表明本发明的处理方法COD、NMP的降解率均在99％以上。
表1组合工艺各工段出水水质指标
Figure BDA0003026013750000081
“水解酸化-缺氧-好氧-膜生物反应池-微生物-植物复合床”生物强化深度处理组合工艺废水处理成本主要包括药剂费、电费、人工费等，合计为10.22元/吨废水。药剂费主要包括稀硫酸、氢氧化钠、葡萄糖等消耗品，估算为1.25元/吨废水；电能消耗主要用于空气压缩机、加药泵、进水泵等设备的运行，估算为8.97元/吨废水；现场操作人员为生产部门员工兼职，人工成本未计入。如采用“电絮凝-混凝-AAO法-MBR-反硝化滤池-硝化滤池-清水池-超滤-反渗透”组合工艺深度处理锂电池生产废水，运营成本高达46.56元/吨水。采用“常规凝集沉淀 +生化+RO膜工艺”组合工艺深度处理锂电池生产废水，总体运营费用高达122元/吨水。“水解酸化-缺氧-好氧-膜生物反应池-微生物+植物复合床-中水深度处理系统”生物强化深度处理组合工艺的处理成本远低于“电絮凝-混凝-AAO法-MBR-反硝化滤池-硝化滤池-清水池-超滤- 反渗透”和“常规凝集沉淀+生化+RO膜工艺”组合工艺，具有显著的经济效益。
实施例2
以某企业锂电池生产废水为例，COD浓度范围为12000～15000mg/L，氨氮浓度范围为 100～120mg/L，总氮浓度范围为150～200mg/L，总磷浓度范围为20～25mg/L，固体悬浮物浓度范围为200～220mg/L。采用“絮凝-厌氧-微生物-植物复合床深度处理”组合工艺路线如图2 所示，建成运行以来，出水稳定，出水COD≤60mg/L，处理水全部回用，直接运行成本低于 1元/吨。本实施例的总体“沉淀池-厌氧池-砂滤池-微生物-植物复合床-清水池”生物强化深度处理工艺稳定运行条件下总体处理效果见表2所示。
表2组合工艺最终出水水质指标
Figure BDA0003026013750000091
实施例3
以某企业含有高COD和总氮的锂电池生产废水为例，COD浓度范围为14000～16000mg/L，氨氮浓度范围为130～150mg/L，总氮浓度范围为250～300mg/L，总磷浓度范围为40～55mg/L，固体悬浮物浓度范围为500～520mg/L。采用“蒸馏除盐-厌氧-缺氧-好氧-微生物-植物复合床深度处理”组合工艺路线如图3所示，总体处理效果见表3所示。
表3组合工艺最终出水水质指标
Figure BDA0003026013750000092
对比例1
本发明的处理方法与CN202010716618.3公开的水解酸化池/缺氧池/好氧池/缺氧滤池/曝气生物滤池/膜生物反应池组合处理工艺比较见表4。结果表明，在初始浓度更高的情况下，省却了缺氧滤池、曝气生物滤池的建设及反应的条件，与对比方案实现相似的效果。
表4本发明与现有技术的处理效果对比
Figure BDA0003026013750000093
对比例2
对比例2中好氧池出水深度处理采用“缺氧滤池-曝气生物滤池-膜生物反应池”组合工艺，工艺路线如图4所示，进水水质和各工段运行参数同实施例1，所不同的是，好氧池出水经缺氧滤池去除有机物、COD和硝态氮；缺氧滤池出水经曝气生物滤池去除残留的COD和氨氮；最后经膜生物反应池去除生物膜和悬浮物；其中，缺氧滤池和曝气生物滤池均以聚氨酯悬浮球作为滤料，投加Enterobacter sp.NJUST50菌株和活性污泥的污泥混合物，接种污泥混合物的浓度为1kg/m3(污泥浓度以干重计，Enterobacter sp.NJUST50菌株和活性污泥的干重比为1:5)；在缺氧滤池工段，为保证总氮去除效果，还需要补充0.2kg/m3葡萄糖作为辅助电子供体。稳定运行条件下各工段的去除效果见表5所示。
整个工艺可将COD从140～160mg/L降至30～40mg/L左右，将N-甲基吡咯烷酮从90～110 mg/L降至25～35mg/L；与实施例1中“膜生物反应池-微生物-植物复合床”相比，实施例中处理方法可将COD降至20～25mg/L，将氮甲基吡咯烷酮降至13～16mg/L，“膜生物反应池- 微生物-植物复合床”处理效果更好，不仅能够满足废水排放标准，而且尾水满足回用水标准，且处理效能更高，工艺更为简单。
表5组合工艺各工段出水水质指标
Figure BDA0003026013750000101

Claims (10)

1.一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将锂电池生产废水引入水解酸化池进行水解酸化处理；
(2)将步骤(1)中水解酸化池出水引入至缺氧反应池进行缺氧反应处理；
(3)将步骤(2)中缺氧反应池出水引入好氧反应池进行好氧反应处理；
(4)将步骤(3)中好氧反应池出水引入膜生物反应池，进行膜生物反应处理；
(5)所述步骤(4)中膜生物反应池出水喷洒于微生物-植物复合床的表面，进行微生物-植物的复合降解处理，其中所述微生物包括具有COD去除功能的微生物；所述的植物包括多年生草本植物。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中具有COD去除功能的微生物包括Enterobacter sp.NJUST50；所述多年生草本植物包括黄菖蒲和/或风车草。
3.根据权利要求1或2所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，所述生产废水引入水解酸化池前经过沉砂-混凝-沉淀前处理。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中水解酸化池内投加活性污泥和Enterobacter sp.NJUST50菌株的污泥混合物，所述活性污泥中包括厌氧和/或兼性厌氧菌微生物，所述Enterobacter sp.NJUST50和活性污泥的干重比为1:5；
和/或所述步骤(2)中缺氧反应池内投加活性污泥及Enterobacter sp.NJUST50菌株的污泥混合物和硝酸钠，所述活性污泥中包括反硝化菌，维持pH在6.5～7.0；
和/或所述步骤(3)中好氧反应池内投加活性污泥和Enterobacter sp.NJUST50菌株的污泥混合物，所述活性污泥中包括硝化菌，维持pH在7.5～8.0。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，污泥浓度以干重计，步骤(1)中水解酸化池内接种污泥混合物的浓度为5kg/m3；和/或步骤(2)中缺氧反应池内接种污泥混合物的浓度为5kg/m3；和/或步骤(3)中好氧反应池内接种污泥混合物的浓度为3kg/m3。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，步骤(1)中水力停留时间设置为16～24小时；和/或步骤(2)中水力停留时间设置为48～72小时；和/或步骤(3)中水力停留时间设置为48～72小时；和/或步骤(4)中水力停留时间设置为8～10小时；和/或步骤(5)中水力停留时间设置为16～24小时。
7.根据权利要求6所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，步骤(2)中硝酸钠的加入量控制在N-甲基吡咯烷酮/硝酸钠摩尔比在(1.5～2.0)：1。
8.根据权利要求7所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，步骤(4)中膜生物反应池下部设置曝气扰动。
9.根据权利要求8所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，步骤(3)中处理出水回流至步骤(2)中的缺氧反应池。
10.根据权利要求9所述的一种锂电池工业生产废水的深度处理方法，其特征在于，步骤(4)中污泥回流至步骤(3)中好氧池中。
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