申请日20200522
公开(公告)日20200825
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30
摘要
本发明提供了一种高氨氮高硫酸盐废水的生物电化学处理工艺，属于污水处理技术领域。该处理工艺具体是将组成为NH4+/SO42‑及COD的废水依次送入预处理区、电极处理区和脱氮区进行处理，所述预处理区包括厌氧区和微氧曝气区，电极处理区包括相互连接的阳极区和阴极区。本发明的工艺将硫酸盐还原、短程硝化、厌氧氨氧化与电化学过程结合，分步对污染物进行处理，保证了单一底物去除即保证了厌氧氨氧化过程的稳定运行，也满足污染物经多段处理最终实现高效去除。
权利要求书
1.一种高氨氮高硫酸盐废水的生物电化学处理工艺，其特征在于：将组成为NH4+/SO42-及COD的废水依次送入预处理区、电极处理区和脱氮区进行处理，所述预处理区包括厌氧区和微氧曝气区，电极处理区包括相互连接的阳极区和阴极区;
所述处理工艺包括以下步骤：
步骤1，组成为NH4+、SO42-及COD的废水分别进入厌氧区和微氧曝气区，
在厌氧区，废水所含的COD和SO42-在厌氧环境下经硫酸盐还原菌作用下生成H2S/HS-/S2-并产生碱度HCO3-，实现COD的去除，并将SO42-转化为S2-，NH4+不发生反应，
在微氧曝气区，废水所含的NH4+和COD在曝气条件下短程硝化为NO2-和NO3-，并实现COD的去除，SO42-不发生反应;
步骤2，经厌氧硫酸盐还原处理产生的H2S/HS-/S2-以及剩余的COD进入阳极区，在阳极硫氧化菌和产电生物菌作用下，被氧化为S0/H+及CO2/H+，产生的电子经由外部电源连接传递至阴极，H+可通过质子膜传质至阴极区;
步骤3，经短程硝化产生的NO3-进入阴极区，经阴极自养反硝化菌的作用，接收阳极电子和H+，还原为NO2-;
步骤4，在厌氧区未反应的NH4+与阴极产生的NO2-一同进入脱氮区，经厌氧氨氧化生成N2和NO3-，出水回到最初进水，再经过分流以处理SO42-。
说明书
一种高氨氮高硫酸盐废水的生物电化学处理工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于厌氧氨氧化-生物电极的高效脱氮除硫工艺。
背景技术
高氨氮高硫酸盐废水因SO42-和NH4+高含量导致了废水难以用普通生物法处理，以硫酸盐型厌氧氨氧化处理废水需要严格控制底物浓度和H2S生成，较难及时对反应情况进行调整;生成的H2S对厌氧氨氧化反应也存在影响，较难直接以亚硝酸盐型厌氧氨氧化或硫厌氧氨氧化形式对齐去除。
单独以厌氧氨氧化方式处理高氨氮高硫酸盐废水具有一定难度，将内部底物先经过转化，再通过厌氧氨氧化进行高效脱氮。污水富含NH4+/SO42-/COD，结合H2S在阳极可被氧化，NO3-可在阴极被还原，二者通过外电路相连可自发进行，将污水经过处理后进入厌氧氨氧化过程实现脱氮除硫。
对此类高氨氮高硫酸盐废水进行曝气，体系会生成NO3-/NO2-，以厌氧氨氧化过程处理SO42-、NO3-、NO2-、NH4+及COD之间存在一定的矛盾。若加长曝气时间可以降低COD浓度，但NH4+会过度生成NO3-，不仅造成NH4+与NO2-比例不协调，也产生NO3-积累;若降低曝气时间，可以实现NO3-少量或者不生成，NO2-可以产生积累，氮素组成满足厌氧氨氧化反应，但污水中依然留有COD残余，反而不利于厌氧氨氧化脱氮。需要针对底物组成调控曝气与生物反应，具有一定难度。若只通过厌氧清除COD和SO42-，体系内没有NO2-生成，无法采用厌氧氨氧化处理。因此本发明通过将进水分为两个过程处理，以实现高效的脱氮除硫。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于厌氧氨氧化-生物电极的高效脱氮除硫工艺，通过对高氨氮高硫酸盐废水进行分段预处理，以满足厌氧氨氧化高效脱氮的同时实现对硫酸盐的高效去除。
为了实现上述发明目的，本申请采用以下技术手段：
一种高氨氮高硫酸盐废水的生物电化学处理工艺，是将组成为NH4+/SO42-及COD的废水依次送入预处理区、电极处理区和脱氮区进行处理，所述预处理区包括厌氧区和微氧曝气区，电极处理区包括相互连接的阳极区和阴极区;
所述处理工艺包括以下步骤：
步骤1，组成为NH4+、SO42-及COD的废水分别进入厌氧区和微氧曝气区，
在厌氧区，废水所含的COD和SO42-在厌氧环境下经硫酸盐还原菌作用下生成H2S/HS-/S2-并产生碱度HCO3-，实现COD的去除，并将SO42-转化为S2-，NH4+不发生反应，在微氧曝气区，废水所含的NH4+和COD在曝气条件下短程硝化为NO2-和NO3-，并实现COD的去除，SO42-不发生反应;
步骤2，经厌氧硫酸盐还原处理产生的H2S/HS-/S2-以及剩余的COD进入阳极区，在阳极硫氧化菌和产电生物菌作用下，被氧化为S0/H+及CO2/H+，产生的电子经由外部电源连接传递至阴极，H+可通过质子膜传质至阴极区;
步骤3，经短程硝化产生的NO3-进入阴极区，经阴极自养反硝化菌的作用，接收阳极电子和H+，还原为NO2-;
步骤4，在厌氧区未反应的NH4+与阴极产生的NO2-一同进入脱氮区，经厌氧氨氧化生成N2和NO3-，出水回到最初进水，再经过分流以处理SO42-。
有益效果：
1、高氨氮高硫酸盐废水经过以上步骤，实现高效处理;
2、厌氧还原SO42-与曝气氧化NH4+两步骤的反应条件与菌生长条件存在一定的矛盾。通过将二者分开反应，既可以满足厌氧还原SO42-和曝气氧化NH4+这两个步骤，也可以避免不同菌种相互抑制;
3、厌氧还原SO42-步骤可以生成碱度HCO3-，HCO3-可以作为厌氧氨氧化无机碳源;
4、阳极产生的H+和电子可提供至阴极，满足阴极反应消耗并维持阴极区酸碱度平衡，为厌氧氨氧化反应提供反应条件的保证;
5、厌氧氨氧化脱氮后，1b段剩余尚未反应的SO42-回流至进水，再经过厌氧段进行处理。（发明人乔椋;邹超;殷万欣;梅畅;远野;陈天明;丁成）