申请日2013.07.31
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号C02F101/16; C02F3/28
摘要
本发明提供了一种烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理方法，所述方法包括：碳源经过混合池调节C/N质量比为2～10:1，再与烟气湿法脱硫脱硝废水混合进入反硝化反应池，控制pH为6～10、温度为20℃～45℃、污泥浓度5～15g/L，反应5～12hr后排水;本发明针对烟气湿法脱硫脱硝废水的水质特征，通过人工强化和控制反硝化过程环境条件，反应条件控制在污泥浓度MLSS为10g/L，C/N质量比为5:1，pH=8，温度35℃，硝态氮(NO3-N)负荷浓度200mg/L，氯离子浓度10000mg/L，硫酸根离子浓度10000mg/L时，经过8h的反应，硝态氮浓度降至2mg/L，为当前烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理提供一种可行的处理方法。
权利要求书
1.一种烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理方法，所述方法包括：碳源经 过混合池混合均匀，与烟气湿法脱硫脱硝废水混合进入反硝化反应池， 控制混合液C/N质量比为2～10:1，pH为6～10、温度为20℃～45℃、 污泥浓度5～15g/L，反应5～12hr后排水;所述碳源为下列之一：葡萄 糖、单一挥发有机酸、混合挥发有机酸或剩余污泥水解液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述烟气湿法脱硫脱硝废水中 NO3-N的负荷浓度为20mg/L～200mg/L，Cl-的浓度为0mg/L～ 10000mg/L，SO42-的浓度为0mg/L～1000mg/L。
说明书
一种烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理方法
(一)技术领域
本发明涉及一种烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理方法。
(二)背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展和工业化水平的显著提高，大气污 染状况日益严重，燃煤锅炉焚烧烟气的排放量迅速增加，我国SO2的排 放量已经位居世界第二位，NOx排放量也在持续增长，燃煤是产生SO2和 NOx的主要途径。燃煤烟气中含有大量煤灰、NOX、SOX，烟气若不经任 何处理直接排入大气，将会导致严重的大气污染现象。国内对燃煤烟气， 一般经除尘、脱硫脱硝处理后达标排放。目前，我国锅炉烟气基本上建设 了脱硫脱硝设施，且90%以上采用湿法脱硫脱硝，然而上述烟气处理工 艺将产生大量的脱硫脱硝废水，此类废水的主要特征是含有大量的硝酸根 离子、亚硝酸根离子、硫酸根离子和氯离子等无机盐离子，有效碳源含量 低，因而烟气湿法脱硫脱硝废水呈现出低碳源高盐度的显著特征。此类废 水须经脱氮后才能达排放，烟气湿法脱硫脱硝废水脱氮处理最有效并且广 泛应用的方法是生物反硝化脱氮。
生物反硝化脱氮是指硝酸盐氮(NO3-N)和亚硝酸盐氮(NO2-N)在 反硝化菌的作用下被还原成气态氮(N2)的过程。在反硝化过程中，NO3-N 通过反硝化菌的代谢活动，有两种转化途径，一种途径是同化作用，即细 胞合成，最终形成有机氮化合物，成为菌体营养物的一部分;另一种途径 为异化作用，即分解，最终形成N2。其中异化反硝化过程是一个涉及多 种酶和多种中间产物并伴随着电子转移和能量产生的复杂生化反应过程。 大量研究表明，异化反硝化涉及四步生化还原反应：
第一步，硝酸盐被还原成亚硝酸盐：
NO3-+2H++2e→NO2-+H2O-89.2KJ.mol-1
第二步，亚硝酸盐被还原成NO：
NO2-+2H++2e→NO+H2O-32.9KJ.mol-1
第三步，NO被还原成N2O：
2NO+2H++2e→N2O+H2O-226.4KJ.mol-1
第四步，N2O被还原成N2。
以上四步生化反应表明，完整的反硝化过程需要大量的电子供体。在 生物反硝化系统中，反硝化细菌可以利用碳源作为电子供体，以NO2-和 NO3-作为电子受体，将NO2-和NO3-还原成N2，同时达到去除有机物的 效果。因此，提供有效碳源是生物反硝化过程中至关重要的环节。生物反 硝化过程中需要提供足够数量的碳源，才能使生物反硝化反应顺利完成。
生物反硝化脱氮应用于烟气湿法脱硫脱硝废水脱氮处理过程中，碳源 的种类是影响脱氮效率的重要因素。按照碳源对反硝化速率的影响，碳源 通常可以分为以下三种类型：第一类是易于生物降解的有机物(如甲醇、 蔗糖、葡萄糖等);第二类为可慢速生物降解的有机物(如淀粉、蛋白质 等);第三类为细胞物质，细菌可利用细胞物质进行内源反硝化。不同碳 源的生物反硝化速率不同，一般越容易被反硝化菌吸收的碳源(即低分子 量的碳源)，反硝化反应速率也越快。不同的反硝化菌在不同的碳源下， 通过不同的呼吸途径，产生的能量也不同，而且细胞的产率也不同，最终 反硝化的效果也不同。殷芳芳等(殷芳芳，王淑莹，昂雪野，侯红勋，彭 永臻，王伟;碳源类型对低温条件下生物反硝化的影响[J].环境科学，2009， (30)1:108～113)以甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、生活污水及内 源物质为碳源对反硝化效果的影响。马勇等(马勇，彭永臻，王淑莹;不 同外碳源对污泥反硝化特性的影响[J].北京工业大学学 报,2009,35(6):820-824.)应用SBR和A2/O反应器，系统地研究了甲醇、 乙醇和乙酸钠作为外碳源时污泥的反硝化特性。Zhe-Xue Quan等 (Quan.Z-X，Jin.Y-S，Yin.C-R，etal.Hydrolyzed molasses as an extermal carbon source in biological nitrogen removal.Bioresource Technology， 2005,96:1690～1695.)研究了水解糖蜜作为碳源在生物反硝化过程中的处 理效果。A.Mohseni-Bandpi等(A.Mohseni-Bandpi，D.J.Elliot.Groundwater Denitrification with Alternative Carbon Sources.Water Science and Technology.1998,38(6)：237～243)采用甲醇、乙醇和乙酸为碳源去除 地下水中的硝酸盐氮并对处理效果进行比较分析。傅威等(傅威，章非绢; 高浓度有机废水作为焦化废水生物脱氮处理补充碳源的研究[J].给水排 水.2002,28(10)：42～45.)对异丙叉丙酮废水、邻苯二甲酸二丁酯、邻 苯二甲酸二辛酯废水用做焦化废水的外加碳源进行了研究。Alexandre Gali等(Mace.S，Dota.J，Gali.A，et al.Use of Hydrolyzed Primary Sludge as Intemal Carbon Source for Denitrification in a SBR Treating Reject Water via Nitrite.Ind.Chen.Res，6(45)：661～766.)用初沉污泥的水解产物作 为碳源反硝化城市污水处理厂的内部产生的废液。徐锁洪等研究了以稻壳 作为反硝化过程的碳源，去除废水中的硝酸盐氮。吴一平用初沉污泥水解 产物最为碳源研究了其反硝化性能。
但是对单一挥发性有机酸—VFAs(乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、 正戊酸和异戊酸)、混合VFAs和剩余污泥水解液的碳源还没有人做系统 性的研究。烟气湿法脱硫脱硝废水，具有含碳量很低、盐浓度高和NOx-N 浓度高的特点，还没有专门针对此类废水脱氮的处理方法。
(三)发明内容
本发明目的是利用生物反硝化技术并结合烟气湿法脱硫脱硝废水特 点，提供一种有效的烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理方法。
本发明采用的技术方案是：
一种烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理方法，所述方法包括：碳源经 过混合池混合均匀，与烟气湿法脱硫脱硝废水混合进入反硝化反应池，调 节C/N比为2～10:1(碳源中C与废水中N在反应池中的质量比)，控制 pH为6～10、温度为20℃～45℃、污泥浓度(MLSS)5～15g/L，反应 5～12hr后排水;所述碳源为下列之一：葡萄糖、单一挥发有机酸(VFAs)、 混合挥发有机酸(VFAs)或剩余污泥水解液。所述VFAs为下列之一： 乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸或异戊酸。所述剩余污泥水解液是 指剩余活性污泥在厌氧条件下经过水解酸化产生的含VFAs和其他可溶 性有机碳的混合液。
本发明的方法，对于一般废水的脱氮也可适用，但更加适用具有高盐 度和高硝态氮含量的烟气湿法脱硫脱硝废水的脱氮处理。本发明首先碳源 经过混合池控制合适的C/N比，与烟气湿法脱硫脱硝废水混合进入反硝 化反应池，通过pH在线自动控制仪和温控仪控制反应所需的pH条件和 温度，经过一定的反应时间后排水。
所述烟气湿法脱硫脱硝废水中NO3-N的负荷浓度为20mg/L～ 200mg/L，Cl-的浓度为0mg/L～10000mg/L，SO42-的浓度为0mg/L～ 1000mg/L。
所述配料池为完全混合式反应器(CSTR)，反硝化反应池为厌氧反 应器(UASB)。
本发明的有益效果主要体现在：本发明针对烟气湿法脱硫脱硝废水的 水质特征，通过人工强化和控制反硝化过程环境条件，反应条件控制在污 泥浓度MLSS为10g/L，C/N质量比为5:1，pH=8，温度35℃，硝态氮 (NO3-N)负荷浓度200mg/L，氯离子浓度10000mg/L，硫酸根离子浓度 1000mg/L时，经过8h的反应，硝态氮浓度降至2mg/L，为当前烟气湿法 脱硫脱硝废水的脱氮处理提供一种可行的处理方法。