一种同步去除废水中对甲酚、氨氮和硝酸盐的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种同步去除对甲酚、氨氮和硝酸盐的方法。 技术背景
[0002] 石油、石油化工、农药、精细化工等行业的迅猛发展，产生了大量的含甲酚含氮废 水。以石化企业的酸水为例，不仅含有对甲酚还含有氨氮和硝酸盐。此类废水如不处理直 接排放，将会对环境造成严重危害。微量的对甲酚就会引起肝、肾、胰等脏器损害，抑制中枢 神经系统，对人类健康产生严重危害。氨氮不仅可以造成人体组织缺氧，还会引起水体富营 养化、破坏水生生态系统。
[0003] 传统生物法处理含甲酚含氮废水主要采用A/Ο或A20工艺，即在硝化阶段去除甲 酚和实现氨氮的硝化，在反硝化阶段实现脱氮，此种方法需要在反硝化阶段另外补加碳源， 不仅工艺复杂、且运行操作成本高。
[0004] 近年来发展起来的厌氧氨氧化工艺，能够直接同步去除氨氮和亚硝酸生成氮气， 不仅处理效果好、出水无二次污染、且污泥产率低，但该工艺对有机物敏感，有机物的存在 会对自养的厌氧氨氧化菌产生抑制，因此该工艺适用于低碳高氮废水。
[0005] 在有机碳源受限的条件下，反硝化过程会积累亚硝酸盐，而积累的亚硝酸盐能够 为厌氧氨氧化菌提供底物，在此基础上研究者们开发出了一系列的DEAMMON、CANON等工 艺，这些工艺能够同步去除有机物、氨氮和硝酸盐，具有处理效果好、出水无二次污染、污泥 产率低等优点，在含碳含氮有机废水处理领域具有良好应用前景。然而，这些工艺都局限于 采用碳源受限的策略积累亚硝酸盐，如果碳源充足则会对厌氧氨氧化菌产生抑制，使反硝 化与厌氧氨氧化工艺耦合失败，从而使该工艺的应用受到限制。
[0006] 因此如何在碳源充足的条件下实现反硝化与厌氧氨氧化的耦合，从而顺利同步脱 除有机物、硝酸盐和氨氮，已经成为厌氧氨氧化工艺规模化应用必须首先攻克的难题。
[0007]CN101768564A公开了一种高效降酚嗜盐菌的制备及其应用，属于废水、污水处理
技术领域，本发明以污水或污泥中嗜盐菌为菌源，采用梯度驯化的方法筛选对苯酚有较强 降解能力且能适应较高盐浓度的可在含盐5-6%，酚浓度为100-500mg/L的含酚废水中以 苯酚为唯一碳源良好生长的高效降酚嗜盐菌，该菌系在高盐高酚的环境下，降酚性能相比 传统的活性污泥法优势明显。
[0008]CN102531175A公开了一种苯酚抑制耦合低温实现短程脱氮的方法，采用SBR反应 器前置反硝化运行方式，充分利用原水和苯酚化合物作为碳源，不投加外加碳源。可以较好 的适用于北方较寒冷地区的工业废水处理。
[0009] CN103420481A公开了一种厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮方法，采用厌氧氨氧化 颗粒污泥作为接种污泥；采用人工配水投加氯化铵、亚硝酸钠，投加苯酚作为有机物，实现 厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的富集培养，确定厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的竞争、协 同关系，经历一段时间，实现了厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌混合菌群的富集培养。
【发明内容】
[0010] 本发明要解决的技术问题是克服现有处理技术在碳源充足废水时，普遍存在厌氧 氨氧化菌抑制，反硝化与厌氧氨氧化耦合脱氮除碳失败的弊端，提供了一种在待处理废水 碳源充足时，能够同步去除有机物、硫化物和硝酸盐的方法。本发明公开的废水生物处理方 法，能够同步去除废水中的对有机物（如对甲酚）、氨氮和硝酸盐，并将其转化为无二次污 染的二氧化氮和氮气。
[0011] 本发明公开了一种同步去除污水中的对甲酚、氨氮和硝酸盐的水处理方法，其特 征在于：（1)通过污泥驯化使厌氧氨氧化污泥和异养反硝化污泥共存于一个系统内；(2)通 过控制体系内的氧化还原电位，使得对甲酚反硝化降解的一种含酚的中间代谢产物在体系 内积累；（3)在这种含酚中间代谢产物的作用下，体系内的亚硝酸盐开始积累，之后在氨氮 存在的条件下，在厌氧氨氧化菌的作用下，转化为n2，而积累的中间代谢产物之后又在体系 内其他微生物的作用下，通过类发酵途径进一步被转化为C02，从而实现了对甲酚、氨氮和 硝酸盐的同步去除。
[0012] 步骤⑵的工艺操作条件为：温度20~35°C，pH值为7. 5~8. 5,水力停留时间 8~96小时，p-Cr-C和N03N的质量比是0. 4~1. 0,N03N和NH/-N的质量比不大于1. 5， 以N计的进水容积负荷不超过2.OkgN/m3 ·d。
[0013] 步骤（1)污泥驯化条件为：温度20~35°C，pH值为7· 5~8· 5,水力停留时间24~ 72小时，优选为36-48h，AcC和Ν03Ν的质量比是2. 0~3. 0,Ν03_Ν和ΝΗ/-Ν的质量比是 5. 0~6. 0,待体系内硝酸盐、乙酸盐和氨氮去除率达到80%以上，完成驯化。
[0014] 所述控制体系内的氧化还原电位是指采用投加刃天青、还原性铁，或采用微曝气 的方式控制体系内的氧化还原电位为_350mV~-500mV。
[0015] 所述含酚中间代谢产物，是不同于对甲酚反硝化代谢过程中的苯甲醇、苯甲醛、苯 甲酸，对甲酚在氧化降解过程中先生成该中间代谢产物，之后再氧化生成苯甲醇、苯甲醛、 苯甲酸，最后生成C02。该含酚中间代谢产物的结构是在苯环结构基础上，带两个基团，在液 相色谱图上，这两个基团分别在282. 4nm和299. 2nm具有最大吸收峰的基团。
[0016] 本方法可连续运行或间歇运行。
[0017] 本发明所采取的同步去除对甲酚、氨氮和硝酸盐的工艺原理为：首先，通过驯化， 培养以异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌为优势的微生物系统；之后，通入含苯酚、氨氮和硝酸 盐的废水，通过氧化还原电位的调节，诱导含酚中间代谢产物的积累，从而促进反硝化中间 代谢产物亚硝酸的积累。该含酚中间代谢产物不同于传统对甲酚反硝化代谢过程中产生的 苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸，是介于对甲酚和苯甲醇之间的过渡产物，其结构式在苯酚环基础 上带两个分别在282. 4nm和299. 2nm具有吸收峰的基团。产生的亚硝酸盐又进一步在厌氧 氨氧化菌的作用下，以氨氮为电子供体，近一步反硝化生成氮气。而累积的酚类中间代谢产 物待厌氧氨氧化反应结束后逐步通过类发酵的降解途径转化为二氧化碳，从而实现氨氮、 对甲酚、硝酸盐的同步去除。本发明中对甲酚、氨氮和硝酸盐的同步去除的实现是通过氧化 还原电位的调节，使得酚类中间代谢产物的积累，从而实现亚硝酸盐的积累的，并不是通过 限制系统的碳源浓度来实现亚硝酸盐累积的，因而该工艺的运行效果不受进水碳源浓度的 限制。
[0018] 本发明的优点在于：（1)能够在高碳氮比（?-〇-(：/^034(质量比）>0.4)条件下， 实现对甲酚、硝酸盐和氨氮的同步去除，且处理效率较高。硝酸盐和氨氮的去除率在90%以 上，对甲酚的去除率也达85%左右；(2)无二次污染，产物为氮气和二氧化碳，出水中不含 亚硝酸盐；（3)占地面积省，对甲酚、硝酸盐和氨氮的去除在一个反应系统中完成；(4)运行 费用低，反应无需曝气，从而大大降低了能耗。本发明可连续运行，也可间歇运行。
【附图说明】
[0019] 附图1是本发明实施例1中氨氮、硝酸盐降解及对甲酚的降解与中间代谢产物生 成情况
[0020] 附图2为按照实施例1的条件运行过程中，中间代谢产物的高效液相色谱分析， 其中，1为苯甲醇，2为苯甲醛，3为苯甲酸，4为对甲酚，5为含酚中间代谢产物。
【具体实施方式】
[0021] 下面以采用本发明方法对同时含有有机物、硫化物和硝酸盐的污水进行试运行处 理的具体实施例，对本发明做进一步的介绍：
[0022] 实施例1 :
[0023] 首先以城市污水处理厂二沉池污泥为接种污泥，加入到厌氧SBR反应器内，然后 按照Ac-C/N03 -N(质量比）为2. 0,N03 -N/NH/-N(质量比）为5. 0在进水中投加硝酸盐、 乙酸盐和氨氮，在温度30°C，pH值为7. 5,水力停留时间24小时的条件下，驯化异养反硝化 微生物、厌氧氨氧化微生物，待体系内硝酸盐、乙酸盐和氨氮去除率达到85%时，两类微生 物通过竞争和协同作用达到平衡后，完成驯化；二、在温度为30°C，pH为7. 5,水力停留时 间96小时条件下，按照p-Cr-C/N03-N(质量比）为0·4，Ν03-Ν/ΝΗ4+-Ν(质量比）为1.5,进 水容积负荷（以Ν计）为2.OkgN/m3 ·d，通入含对甲酚、氨氮和硝酸盐废水，并调节体系内 的氧化还原电位至_350mV，诱导对甲酚反硝化降解过程中的一种含酚类中间代谢产物的积 累；在这种含酚中间代谢产物的作用下，体系内的亚硝酸盐开始积累，之后在氨氮存在的条 件下，在厌氧氨氧化菌的作用下，转化为N2，而积累的中间代谢产物之后又在体系内其他微 生物的作用下，通过类发酵途径进一步被转化为C02，从而实现了对甲酚、氨氮和硝酸盐的 同步去除。该