[发明专利]一种活性炭强化厌氧氨氧化与厌氧反硝化耦合用于煤气废水脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及污废水处理技术领域，是一种活性炭强化厌氧氨氧化与厌氧反硝化耦合用于煤气废水脱氮的方法。

背景技术

随着世界石油资源的紧缺，煤化工特别是新型煤化工成为中国能源发展战略重点之一。其中煤气化被誉为新型煤化工产业的龙头技术。气化过程中产生的有害物质大部分溶解于洗气水、洗涤水、贮罐排水和蒸汽分流后的分离水中，形成了煤气化废水。煤气化废水是一种典型的难生物降解废水，色度和浊度较大，有强烈的刺激性气味。废水中含有大量的有毒有害物质，对人及环境的危害都很大。

由于煤气化废水的特殊性，找到合适的处理方法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A排放标准（CODcr为50mg/L，氨氮为5mg/L）的要求一直污水处理领域研究的热点。同时随着国家对环境保护的日益重视，寻求处理效果更好，运行成本更低的煤气化废水处理工艺势在必行。煤气化废水处理流程一般包括三部分：物化预处理，生物处理和物化深度处理。预处理的目的主要是脱酚除氨，减轻后续处理单元的负荷。生物处理主要去除氨氮和COD。深度处理是进一步处理难降解污染物，以达到国家排放标准和回用的要求。

生物处理中生物脱氮的理论基础是微生物硝化和反硝化作用。硝化过程是指硝化菌在严格的好氧条件下将NH₄⁺转化为NO₂^-或NO₃^-的过程。反硝化过程是指微生物在电子供体存在的条件下将水中的NO₂^-或NO₃^-转化为N₂，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物，它可以利用有机物作为电子供体进行反硝化反应。

煤气化废水生物处理有A/O工艺，A²/O工艺等，但近些年来，厌氧氨氧化工艺（Anaerobic ammonium oxidation, ANAMMOX）因其经济有效而在脱氮工艺中脱颖而出。厌氧氨氧化最早是在荷兰Delft工业大学的反硝化反应器中发现的。厌氧氨氧化菌在厌氧条件下利用NO₂^-为电子供体将NH₄⁺转化为N₂，该过程无需外加有机碳源，且污泥产量少，属于自养脱氮。

厌氧氨氧化虽然具有脱氮效率高，占地面积小等优点，但此工艺只能去除90%以NH₄⁺和NO₂^-形式存在的氮，仍有10%的氮转化为NO₃^-而不能被去除。虽然NH₄⁺和NO₂^-是厌氧氨氧化反应的底物，但同时也是厌氧氨氧化菌的抑制剂。高浓度的基质浓度会降低厌氧氨氧化系统的处理效能。厌氧氨氧化菌属于自养菌，有机物的添加会促进异养菌的生长，使得异养菌成为优势菌群，从而削弱厌氧氨氧化的作用。

发明内容

本发明的目的是，提供一种科学合理，适用性强，脱氮效果好的一种活性炭强化厌氧氨氧化与厌氧反硝化耦合用于煤气废水脱氮的方法。

实现本发明所采用的技术方案是：一种活性炭强化厌氧氨氧化与厌氧反硝化耦合用于煤气废水脱氮的方法, 其特征在于：它包括向厌氧反应器中加入体积浓度为0.01-2.0g/L活性炭，在厌氧反应器运行工况为有机物负荷N_s=0.01-3kgBOD₅/(kgMLSS•d)，总氮负荷0.02-0.10kgTN/((kgMLSS•d)，污泥浓度1-50g/L，污泥龄1-20d，水力停留时间10-80h的条件下，通过活性炭作为载体和其吸附作用来强化厌氧氨氧化与厌氧反硝化耦合，实现煤气废水脱氮。

所述的活性炭作为附着载体增加微生物的量，从而增加厌氧氨氧化菌的数量以及氨氧化产生的硝酸盐，增加的硝酸盐产量供给厌氧反硝化菌作为基质。

在进水有机碳浓度比较高的情况下，活性碳吸附有机物来减轻对厌氧氨氧化的抑制，当来水有机碳浓度比较低的情况下，吸附在活性碳表面的有机物能够脱附来满足厌氧反硝化菌对碳源的需求，活性碳对进水中有毒性有机物的吸附则同时减轻其对厌氧氨氧化与厌氧反硝化的抑制，从而保证二者的有效耦合。