申请日2011.10.27
公开(公告)日2012.05.02
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种高效降解吗啉废水的方法，包括如下步骤：反应器中置有复合菌群和污泥，复合菌群为戴尔福特菌WXZ-9 CGMCC No.1797和丛毛单胞菌WXZ-17 CGMCC No.3048，保持在20～30℃;加入吗啉废水，机械搅拌并缺氧运行，pH控制在7.8～8.2，运行时间为6～48h小时;由缺氧段进入好氧段，机械搅拌加鼓风曝气，pH控制在7.8～8.2，运行时间为14～34小时;由好氧段进入缺氧段，机械搅拌，pH控制在7.8～8.2，运行时间为0～22小时;缺氧过程完成后静置2小时出水。本方法生化、硝化及反硝化在相同的好氧条件和同一反应系统中同时进行，大大降低投资费用和运行成本。
权利要求书
1.一种高效降解吗啉废水的方法，包括如下步骤：
a.采用SBR反应器，反应器中置有复合菌群和污泥，所述的复合菌群由戴尔福 特菌WXZ-9(Delftia tsuruhatensis)CGMCC No.1797和丛毛单胞菌WXZ-17 (Comamonas sp.)CGMCC No.3048组成，混合均匀，反应温度保持在20～30℃;
b.将吗啉废水加入反应器中，采用机械搅拌，缺氧运行，pH控制在7.8～8.2， 运行时间为6～48h小时;
c.由缺氧段进入好氧段，采用机械搅拌加鼓风曝气，pH控制在7.8～8.2，运行时 间为14～34小时;
d.由好氧段进入缺氧段，采用机械搅拌，缺氧运行，pH控制在7.8～8.2，运行 时间为0～22小时;
e.缺氧过程完成后静置2小时出水。
2.根据权利要求1所述的高效降解吗啉废水的方法，其特征在于：所述吗啉 废水的COD为1000～3300mg/L，TN为130～570mg/。
3.根据权利要求1所述的高效降解吗啉废水的方法，其特征在于：所述复合 菌群中，戴尔福特菌WXZ-9 CGMCC No.1797与丛毛单胞菌WXZ-17 CGMCC No.3048的质量比为1∶1;所述复合菌群的质量为所述污泥干固物质质量的10～40%。
4.根据权利要求3所述的高效降解吗啉废水的方法，其特征在于：吗啉废水 加入反应器后，反应器中污泥的浓度为2～6g/L。
5.根据权利要求1所述的高效降解吗啉废水的方法，其特征在于：步骤b和 步骤d缺氧过程中，控制反应器内溶解氧为0～0.5mg/L。
6.根据权利要求1所述的高效降解吗啉废水的方法，其特征在于：步骤c好氧 过程中，控制反应器内溶解氧为4～5mg/L。
7.根据权利要求1所述的高效降解吗啉废水的方法，其特征在于：所述出水 的COD为200～1265mg/L，TN为40～188mg/L。
说明书
一种高效降解吗啉废水的方法
技术领域
本发明涉及一种高效降解吗啉废水的方法，具体地说，是一种对吗啉废水中的 碳、氮杂环化合物通过活性污泥中的微生物在同一反应器内进行生化反应，使之降 解的处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
国内对吗啉废水的处理研究报道较少。对于吗啉残液的处理，田怀广提出了焚 烧处理的方法，当吗啉残液中轻组分的含水量为86.23%，COD值高达346000mg/L， 这对焚烧处理是有利的。国内目前研究较热的是从吗啉废水中回收N-甲基吗啉和 N-乙基吗啉，减少其排放量，并且可回收利用。但是用生化法处理吗啉废水的工艺 研究几乎没有。
自1982年，Knapp等人首先从活性污泥中分离出两株能够利用吗啉作为唯一碳 源、氮源和能源的菌株，开展了对吗啉生化降解的研究。1998年，S.Chandrasekaran 和D.Lalithakumari从受污染的土壤中富集分离出一株生长迅速的荧光假单胞菌CAS 102，它能够利用吗啉作为它的唯一能源，从而有效地降解吗啉。同年， B.COMBOURIEU等人从受污染的活性污泥中分离出一株生长快速的分枝杆菌，它 能够把吗啉作为唯一的氮源、碳源和能源。他们找到了吗啉的降解途径，并发现这 种菌含有细胞色素P450。2000年，Thomas Schrader等人从森林土壤中分离出一株 菌株HE5，此菌株通过16SrDNA分析被鉴定为一株生长快速的分枝杆菌，它能够 把吗啉作为唯一的氮源、碳源和能源，并发现此菌株含有细胞色素P450。菌株HE5 的最适生长条件为30mM吗啉，pH7.2，30℃，能在10小时内降解10～15mM的吗 啉，这是至今为止报道过的降解吗啉最快的菌株。国内关于分解吗啉菌株的报道也 尚未见。
发明内容
吗啉废水中含有吗啉、N-甲基吗啉和N(2-羟乙基)吗啉等，大约占总有机物含 量的35%～60%，可生化性差，难以降解。因此必须采用特别的、有针对性的生化处 理工艺进行处理。本发明的目的在于通过驯化培养活性污泥中的优势微生物群体并 添加特殊菌株，在生长过程中利用水中有关污染物质进行新陈代谢，使吗啉废水得 到大幅度降解。
本发明提供的高效降解吗啉废水的方法，是将吗啉废水加入反应器中，缺氧处 理一定时间后通入空气，因生化分解后还要进行好氧脱氮的硝化反硝化过程，因此 DO需维持较高水平进行好氧处理。具体步骤包括：
a.采用普通SBR(序列间歇式活性污泥法)反应器，反应器中置有复合菌群和 污泥，复合菌群的组成为戴尔福特菌WXZ-9(Delftia tsuruhatensis)，其保藏号为 CGMCC No.1797，保藏日为2006年9月7日，保藏单位为中国微生物菌种保藏管 理委员会普通微生物中心，和丛毛单胞菌WXZ-17(Comamonas sp.)，其保藏号为 CGMCC No.3048，保藏日为2009年4月30日，保藏单位为中国微生物菌种保藏管 理委员会普通微生物中心，复合菌群和污泥混合均匀，反应温度保持在20～30℃; SBR反应周期由：缺氧→好氧→缺氧→静置组成。
b.将吗啉废水加入反应器中，并采用机械搅拌使泥水混合均匀，缺氧运行，pH 控制在7.8～8.2，运行时间为6～48h小时，运行时间与进水浓度有关，下同;
c.由缺氧段进入好氧段，采用机械搅拌加鼓风曝气，pH控制在7.8～8.2，运行时 间为14～34小时;采用鼓风机(或空压机)和高效微孔扩散器向反应器中输送空气， 使反应器内保持高溶解氧状态;
d.由好氧段进入缺氧段，采用机械搅拌，缺氧运行，pH控制在7.8～8.2，运行 时间为0～22小时;
e.缺氧过程完成后静置2小时出水。
本发明中待处理吗啉废水的COD(化学需氧量)为1000～3300mg/L，TN(总 氮)为130～570mg/L，其中吗啉、N-甲基吗啉和N(2-羟乙基)吗啉占总有机物的 35%～60质量%。
复合菌群中，戴尔福特菌WXZ-9 CGMCC No.1797与丛毛单胞菌WXZ-17 CGMCC No.3048的质量比为1∶1;复合菌群的质量为污泥干固物质质量的10～40%。
所述的污泥为普通污泥处理厂污泥。吗啉废水加入反应器后，反应器中污泥的 浓度为2～6g/L。
步骤b和步骤d缺氧过程中，控制反应器内DO(溶解氧)为0～0.5mg/L。
步骤c好氧过程中，控制反应器内DO为4～5mg/L。
步骤d中，所述的运行时间为0～9小时。
本发明中出水的COD为200～1265mg/L，TN为40～188mg/L，NH3为8～12mg/L， 其中NH3已达排放标准。吗啉废水中COD的去除率为45～90%，TN的去除率为 45～80%。
本发明提供的戴尔福特菌WXZ-9(Delftia tsuruhatensis)，于2006年9月7日， 在北京保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏号为 CGMCC No.1797。丛毛单胞菌WXZ-17(Comamonas sp.)，于2009年4月30日， 在北京保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏号为 CGMCC No.3048。
本发明方法处理吗啉废水，主要解决了以下难题：
1、吗啉废水是一种高有机氮浓度、高CODCr浓度、且低BOD5/CODCr比值的 废水。由于吗啉、N-甲基吗啉均作为氮氧杂环化合物，其环状结构和含氮有机物的 双重因子加大了生化降解难度。本发明采用特殊菌株结合专利技术，经过长期驯化， 培养出适宜降解吗啉的污泥，大大提高了吗啉的降解率。
2、本技术应用吗啉废水其氨氮含量极低，绝大部分为氮氧杂环上的有机氮， 因此运行初进水时，需补充部分易降解的碳源、氮源(如葡萄糖、硫酸铵)，驯化过 程中再逐步提高加入的吗啉废水配比。
3、在本方法处理吗啉废水的过程中，生化、硝化、反硝化三步反应相比，生 化过程是最重要的，难度最大的。一旦氨氮生成，硝化、反硝化即同时进行，这是 本技术的重要特点。而反硝化需要的碳源直接从吗啉废水中摄取。
4、简化pH调节。本技术采用同步硝化/反硝化脱氮，使硝化过程产酸和反硝 化过程产碱相互抵消，简化pH调节，减少了化学药品的消耗。
本发明的处理技术使用生化处理的方法，处理效率高，工艺流程简单，并且使 微生物在一个构筑物中进行反应，无需在时间和空间上划分不同的操作单元，对大 大地降低了一次性的设备投资、运行费用及运行的复杂性。
当进水水质为COD=2466mg/L，TN=435mg/L的废水经过一个周期的处理即可 达到出水COD约为200mg/L，TN约为100mg/L，NH3约为10mg/L。
本发明具有以下优点：
1、在本技术的上述处理方法中，由于引入了具有特殊降解力的菌株，并结合 生化、硝化及反硝化在同一反应系统中同时进行的工艺，成功达到生化降解处理吗 啉废水的目的，并有效简化操作难度，大大降低投资费用和运行成本。
2、在本技术的上述处理方法中，由于硝化和反硝化在同一反应器中同时进行 和完成，改变了传统好氧硝化和缺氧反硝化体系存在强烈相反酸碱度的需求，从而 对酸碱度的变化具有很强的缓冲作用。
3、由于复合菌群中同时生长生化、硝化及反硝化菌群，反应物直接成为下一 步反应的底物，避免反应物的积累，加速反应的进程。能适应C/N比变化很大的进 水负荷，同时能适应很高的有机进水负荷和氨氮负荷。
4、节省反应器体积和构筑物占地面积，减少投资。
本发明通过驯化含有特殊菌株的好氧硝化/反硝化污泥，通过缺氧和好氧等多阶 段在SBR反应器中一步处理吗啉废水，pH保持在7.8～8.2，无须添加磷盐，在添加 少量碳源和氮源的情况下，经过近半年的运行，吗啉废水进水CODCr和总氮平均浓 度分别约为2500mg/L和415mg/L，无须其他预处理，反应器出水COD约为200 mg/L，TN约为100mg/L，NH3-N约为10mg/L。其中COD去除率达90%以上，TN 去除率达75%以上。