[发明专利]一种生化处理高浓度硝酸盐废水的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于环境保护及水处理领域，具体的说是一种生化处理高浓度硝酸盐废水的方法及其装置。

背景技术

工农业生产过程中会产生高浓度硝酸盐废水。例如，离子交换法处理硝酸盐污染水产生的次生废水，其硝态氮浓度一般在500-1000mg/L之间。铀矿开采、加工和使用过程中产生的废水，其硝态氮浓度常常超过1500mg/L。这样的浓度远远超过世界卫生组织有关饮用水硝态氮的安全阈值（10mg/L）。如此高浓度硝酸盐废水不治理就进入地表或地下水体，会造成水体的硝酸盐污染，严重威胁人类的饮用水安全。硝酸盐不利于人体肠道系统内有益功能菌群的活动，硝酸盐在人体内也可能转化为亚硝酸盐后与血红蛋白结合使其失去输氧能力，或与有机胺类物质结合，生成有致癌作用的有害物质。水的硝酸盐污染也不利于在水产和畜禽养殖。

为了消除这类高浓度硝酸盐废水的不利影响，可以通过化学还原法或生物反硝化法彻底去除废水中的硝酸盐。化学还原法，包括活泼金属还原法、催化还原法和电化学还原法，反应速率快，但以氮气为目标产物的选择性不易控制，产生的亚硝酸盐或铵盐类副产物需要继续处理。

生物反硝化法是反硝化细菌以硝酸根为电子受体将其还原为氮气的过程，广泛应用于废水硝酸盐的去除。生物反硝化包括两个主要还原步骤，先从硝酸盐到亚硝酸酸盐，然后从亚硝酸盐到氮气。一般情况下，前一步骤常常快于后一步骤，在硝酸盐彻底还原为氮气之前，会形成一定浓度的亚硝酸盐累积。亚硝酸盐过量累积会对上述两个步骤产生抑制，降低反硝化速率。当废水中硝态氮浓度很高时，亚硝酸盐的累积浓度很容易升高而产生明显的抑制作用，显著降低整个反硝化速率。

因此，为了提高生物反硝化处理高浓度硝酸盐废水的稳定性和效率，寻找合适的途径，降低亚硝酸盐累积及其抑制作用，就显得尤为重要。在亚硝酸盐浓度较高的环境中驯化反硝化菌群，提高其对亚硝酸盐的耐受性，可以一定程度上降低亚硝酸盐的抑制作用，使得反硝化可以进行下去。不过，当硝酸盐浓度很高时，亚硝酸盐的累积及其抑制作用就比较难以控制，从而降低反硝化的效率与稳定性。

发明内容

本发明提供一种生化处理高浓度硝酸盐废水的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种生化处理高浓度硝酸盐废水的方法：向反硝化处理系统中添加铁和锰的氧化物，添加有限有机碳源和少量硫化物，对反硝化活性污泥进行富集和驯化培养，进而提高反硝化处理系统中反硝化活性污泥的浓度和沉降性以及相关反硝化相关菌群协同除硝能力，而后在碳源添加适量或不足的上述反硝化活性污泥中反硝化处理高浓度硝酸盐废水。

所述高浓度硝酸盐废水中硝态氮浓度范围为100-10000mg/L。

所述铁和锰的氧化物的添加量占反硝化处理系统中反硝化活性污泥质量的10-90%；其中铁和锰的氧化物为二氧化锰与氧化铁和/或磁铁。

所述有限有机碳源的添加量占去除反硝化系统所有硝酸盐所需碳源的90-70%，还原态硫添加量为30-150mg/L。

在碳源添加适量或不足的上述反硝化活性污泥中利用二氧化碳气体和碳酸盐之间动态平衡，使所述反硝化处理系统pH维持在7.5-9.5之间进行反硝化处理高浓度硝酸盐废水。

专用装置：

包括原水池（1）、反硝化反应器（2）、反硝化反应器内压平衡装置（3）、液封池（4）、碳源供给池（5）、硫化物供给池（6）、出水沉淀池（7）和剩余污泥池（8）；

其中，原水池（1）的出水口通过带有阀门的管路与反硝化反应器（2）侧壁的进水口相连，反应器内压平衡装置（3）的进气口通过管路与反硝化反应器（2）上端相通，其出气口与通过管路与反硝化反应器（2）底部相通，其溢气口连接有胶管，胶管的另一端浸入液封池（4）内液面下；碳源供给池（5）、硫化物供给池（6）和剩余污泥池（8）分别通过带有阀门的管路与反硝化反应器（2）底部进料口并联式相连；

反硝化反应器（2）侧壁的出水口通过带有阀门的管路与出水沉淀池（7）进口相连通，出水沉淀池（7）底部的剩余污泥出口通过带有阀门的管路与剩余污泥池（8）相连。

本发明所具有的优点：在提高反硝化活性污泥浓度和沉降性的基础上协同驯化硝酸盐还原菌和亚硝酸盐还原菌，进而可以在碳源添加适量或不足的情况下，降低亚硝酸盐累积及其对反硝化菌群的不利影响，提高反硝化处理高浓度硝酸废水的效率和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的生化处理高浓度硝酸盐废水方法的装置。

具体实施方式