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微 氧共代谢处理 褐 煤提质废 水的方法

阅读：564发布：2024-01-15

专利汇可以提供微氧共代谢处理褐煤提质废水的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且微氧共代谢处理褐煤提质废水的方法，它涉及一种处理煤化工废水的方法。本发明解决了采用常规微氧工艺处理褐煤提质废水存在的启动和微生物增殖困难等问题。主要步骤为：选定褐煤提质废水；以城市污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥；以海藻糖作为共代谢第一基质，投加海藻糖的浓度(COD当量)与待处理褐煤提质废水的COD浓度之比控制为0.1~1.0；保持COD污泥负荷为0.3~1.0kgCOD/(kgMLSS·d)，水力停留时间为6~24h，表观气速为0.09~0.15cm/s；控制稳定的工矿。本发明利用海藻糖作为微氧共代谢处理褐煤提质废水的第一基质，使得褐煤提质废水的可生化性得到了大幅度提高，缩短了反应器的启动时间。稳定运行后，微氧共代谢处理褐煤提质废水的COD去除率可达70%以上，总酚去除率可达80~90%。，下面是微氧共代谢处理褐煤提质废水的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种褐煤提质废水微氧共代谢处理方法，其特征在于微氧共代谢降解褐煤提质废水按以下步骤完成：① 选定褐煤提质废水，该废水由褐煤提质工艺收集后经中间沉淀池冷却沉淀后，再经过破乳、凝聚、沉淀处理，水质如下：COD浓度1250~1500mg/L，BOD5浓度
300~350mg/L，总酚浓度70~80mg/L，氨氮浓度70~90mg/L，总磷浓度3~4mg/L；②以城市污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥，启动微氧活性污泥反应器；接种污泥投配量为
4~6g/L；③以海藻糖作为共代谢第一基质，将其投加至待处理废水中，投加海藻糖的浓度(COD当量)与待处理褐煤提质废水的COD浓度之比控制为0.1~1.0；④添加海藻糖的待处理废水由提升泵输送至微氧活性污泥反应器内；该反应器运行参数为：COD污泥负荷为
0.3~1.0kgCOD/(kgMLSS·d)，水力停留时间为6~24h，表观气速为0.09~0.15cm/s；采用水力学方法控制污泥龄为10~20d；⑤采用步骤③所述的海藻糖投配比运行微氧活性污泥反应器，直至达到稳定工矿。
2.根据权利要求1所述的一种褐煤提质微氧共代谢处理方法，其特征在于褐煤提质废水是从褐煤提质工艺收集后经中间沉淀池冷却沉淀后的废水，水质如下：COD浓度
2800~3300mg/L，BOD5浓度500~600 mg/L，总酚浓度90~110mg/L，氨氮浓度70~90mg/L，总磷浓度9~13 mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种褐煤提质废水微氧共代谢处理方法，其特征在于微氧活性污泥反应器内的初始接种污泥投配量为5.5 g/L。
4.根据权利要求1所述的一种褐煤提质废水微氧共代谢处理方法，其特征在于投加海藻糖的浓度(COD当量)与待处理褐煤提质废水的COD浓度之比控制为0.3或0.5。
5.根据权利要求1所述的一种褐煤提质废水微氧共代谢处理方法，其特征在于控制微氧活性污泥反应器的水力停留时间为12或18h。
6.根据权利要求1所述的一种褐煤提质废水微氧共代谢处理方法，其特征在于控制微氧活性污泥反应器的表观气速为0.1或0.12 cm/s。

说明书全文

微氧共代谢处理 褐 煤提质废 水的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种褐煤提质废水处理的方法，属于市政工程、环境工程及化工废水处理技术领域。

背景技术

[0002] 褐煤作为煤炭的一种，在我国资源丰富，居世界第三位，主要分布在内蒙古、东北地区、云南等地。褐煤煤化程度介于泥炭和烟煤之间，水分高、热值低、易风化和自燃，不利于长距离输送和贮存，直接燃烧的热效率较低，温室气体的排放量很大，且以褐煤为原料进行液化、干馏和气化等均需将煤中水分降至10%以下。因此，褐煤若不经提质将很难高效利3 3
用。褐煤提质的工艺较多且流程复杂，耗水量 (0.15m/t提质煤)和污水产量巨大 (0.5m/t提质煤)。我国水资源和褐煤资源呈逆向分布，某些富煤地区甚至没有水资源，严重限制了褐煤提质工艺的推广应用。褐煤提质废水中含有大量的腐植酸、苯酚、甲基苯酚、烷基苯酚、苯二酚、烷基苯二酚、长链烷烃、萘、咪唑、苯并呋喃、吡唑、脂肪酸等污染物质，以腐植酸、酚类物质为主，也含有氨氮、氰类等，属于高浓度有毒难生物降解有机工业废水，且废水中的某些有机物质不能作为微生物的直接基质。该种废水若不经处理或处理后不达标将对缺水地区脆弱的水环境产生巨大威胁。

[0003] 目前，国内外对高浓度有毒有害难生物降解有机工业废水的处理都有相关研究，但多数集中在厌氧和好氧生物处理工艺联用方面。厌氧工艺虽具有能耗低、有机容积负荷高、剩余污泥量少、能分解部分难降解有机物等优点，但处理褐煤提质废水等煤化工废水时仍存在启动困难、对温度的要求严格、运行不稳定、处理效能低等问题。褐煤提质废水中含有致泡物质，在好氧工艺中，易形成大量的泡沫而影响氧的传质过程，同时好氧工艺存在运行成本高、出水水质不达标，且难以将有机物全部降解矿化等问题。微曝气方式所形成的特殊剪切力场和微氧环境有助于培养驯化含有好氧微生物、厌氧微生物以及兼性微生物的混合微生物群落，生物活性较高，耐冲击负荷能力强，近年来也被用于处理难降解有毒工业废水。但是，因褐煤提质废水的难降解性、毒性以及较多种有机污染成分不能作为微生物的直接基质的特性，导致微氧活性污泥反应器同样存在启动困难、菌种难以适应废水特性的问题，不仅造成工艺处理效能较低，而且系统内菌种增殖困难，难以实现高效、稳定的运行。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决采用常规微氧工艺处理褐煤提质废水存在的启动困难、菌种难以适应废水、较多种有机污染成分不能被彻底矿化，因此而导致的微生物增殖困难和处理效果较低等问题，进而提供一种微氧共代谢降解褐煤提质废水的方法。

[0005] 微氧共代谢降解褐煤提质废水的方法按以下步骤实现：① 选定褐煤提质废水，该废水已经过破乳、凝聚、沉淀处理，水质如下：COD浓度1250~1500mg/L，BOD5浓度300~350mg/L，总酚浓度70~80mg/L，氨氮浓度70~90mg/L，总磷浓度3~4mg/L，pH值为
6.5~7.5，温度为20~25℃。②以城市污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥，启动微氧活性污泥反应器。接种污泥投配量为4~6g/L。③以海藻糖作为共代谢第一基质，将其投加至待处理废水中，投加海藻糖的浓度(以COD表征)与待处理褐煤提质废水的COD浓度之比控制为0.1~1.0。④添加海藻糖的待处理废水由提升泵输送至微氧活性污泥反应器内。该反应器的运行参数为：COD污泥负荷为0.3~1.0kgCOD/(kgMLSS·d)，水力停留时间为6~24h，表观气速为0.09~0.15cm/s。从微氧活性污泥反应器向外排放剩余污泥，即由水力学方法控制污泥龄为10~20d。⑤采用步骤③所述的海藻糖投配比运行微氧活性污泥反应器，直至达到稳定工矿。

[0006] 发明原理与优点本发明利用海藻糖作为微氧共代谢处理褐煤提质废水的第一基质，使得褐煤提质废水的可生化性得到了大幅度提高，缩短了反应器的启动时间、培驯出了大量的适合处理褐煤提质废水的微生物种群。以海藻糖为第一基质，使得不能作为微生物直接基质的有机物被降解，提高了处理效能。稳定运行六至八个月，在水力停留时间为10h和最佳海藻糖投配比情况下，微氧共代谢处理褐煤提质废水的COD去除率可达70%以上，总酚去除率可达
80~90%。本发明通过投加特定比例的第一基质，提高了褐煤提质废水微氧处理的可行性，并强化了其生物处理能力，大幅度提高了褐煤提质废水中有机污染物质的生物处理效果。
附图说明

[0007] 图1为序批式活性污泥反应器的结构示意图。进水1、提升泵2、ORP 电极3、滗水器4、出水5、ORP测定仪6、空气扩散板7、排泥8、气体流量计9、空气压缩机10。

具体实施方式

[0008] 具体实施方式一：本实施方式是微氧共代谢降解褐煤提质废水的方法，具体按以下步骤完成：①选定褐煤提质废水，该废水由褐煤提质工艺收集后经中间沉淀池冷却沉淀后，再经过破乳、凝聚、沉淀处理，水质如下：COD浓度1250~1500mg/L，BOD5浓度300~350mg/L，总酚浓度70~80mg/L，氨氮浓度70~90mg/L，总磷浓度3~4mg/L。

[0009] ②以城市污水处理厂二沉池回流污泥作为接种污泥，启动微氧活性污泥反应器。接种污泥投配量为4~6g/L。

[0010] ③以海藻糖作为共代谢第一基质，将其投加至待处理废水中，投加海藻糖的浓度(COD当量)与待处理褐煤提质废水的COD浓度之比控制为0.1~1.0。

[0011] ④添加海藻糖的待处理废水由提升泵输送至微氧活性污泥反应器内。该反应器运行参数为：COD污泥负荷为0.3~1.0kgCOD/(kgMLSS·d)，水力停留时间为6~24h，表观气速为0.09~0.15cm/s。采用水力学方法控制污泥龄为10~20d。

[0012] ⑤采用步骤③所述的海藻糖投配比运行微氧活性污泥反应器，直至达到稳定工矿。

[0013] 以海藻糖作为共代谢第一基质，对褐煤提质废水中某些不能直接作为微生物营养基质的污染物质（第二基质）进行共代谢作用。微生物利用海藻糖的生长代谢活动，获得并稳定维持系统内的高生物量，提高第二基质的矿化度。微生物在降解海藻糖的同时也会释放能量并提供给第二基质的降解过程。此外，海藻糖的降解可诱导生成降解第二基质的关键酶。此技术的核心是采用海藻糖作为共代谢第一基质以及海藻糖的投加量。

[0014] 海藻糖是由两个葡萄糖分子以1,1-糖苷键构成的非还原性糖，可作为多种微生物的营养基质。该糖还对生物体具有保护作用，这对于存在有毒物质的污水生物处理系统来说很重要，采用海藻糖作为共代谢第一基质，比其他糖类、生活污水等更能发挥效能。微生物共代谢作用的强弱取决于第一基质碳源驯化出的诱导酶活性的高低，微生物生长速率、第一基质利用速率以及第二基质降解速率由诱导酶活性决定。同时，第一基质海藻糖浓度影响第二基质的关键酶活性，即微生物根据环境中海藻糖浓度的高低来决定关键酶的合成速率及其活性。在共代谢作用过程中第二基质与第一基质因争夺关键酶上有限的酶活键位，而产生竞争性抑制现象，因而在共代谢作用应用过程中，第一基质和第二基质的投配比是影响共代谢过程的关键性因素。

[0015] 微氧活性污泥反应器在水力停留时间为10h的条件下稳定运行六到八个月，微氧处理褐煤提质废水在最佳海藻糖投配比0.3~0.5情况下的COD去除率可达到75%以上，总酚去除率达到85%以上；与空白试验结果相比，在最佳海藻糖投配比条件下COD和总酚去除率分别提高了30%以上和40%以上。所以，投加最佳量的海藻糖使褐煤提质废水的微氧处理效果得到了极大的提高。

[0016] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤①中的褐煤提质废水是从褐煤提质工艺收集后经中间沉淀池冷却沉淀处理的废水，水质如下：COD浓度2800~3300mg/L，BOD5浓度500~600mg/L，总酚浓度90~110mg/L，氨氮浓度70~90mg/L，总磷浓度9~13mg/L，氰化物浓度为0.75~1.25mg/L，其他与具体实施方式一相同。

[0017] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是步骤②中，微氧活性污泥反应器内的初始接种污泥的投配量为5.5g/L，其他与具体实施方式一或二相同。

[0018] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是步骤③中，投加海藻糖的浓度(COD当量)与待处理褐煤提质废水的COD浓度之比控制为0.3或0.5，其他与具体实施方式一至三相同。

[0019] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是步骤④中，控制微氧活性污泥反应器的水力停留时间为12或18h，其他与具体实施方式一至四相同。

[0020] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五的不同点是步骤④中，控制微氧活性污泥反应器的表观气速为0.1或0.12 cm/s，其他与具体实施方式一至五相同。

[0021] 实施例：反应器：SBR反应器，采用有机玻璃制作，结构见图1。

[0022] 褐煤提质废水水质：COD浓度1250~1500mg/L，BOD5浓度300~350mg/L，总酚浓度70~80mg/L，氨氮浓度70~90mg/L，总磷浓度3~4mg/L，pH值为6.5~7.5，温度为20~25℃。

[0023] 运行条件：采用城市污水处理厂二沉池回流污泥为接种污泥，初始污泥投配量为5.5 g/L；采用海藻糖为共代谢第一基质，投加海藻糖的浓度(COD当量)与待处理褐煤提质废水的COD浓度之比控制为0.1~1.0；水力停留时间HRT为10h，COD污泥负荷为0.3~1.0kgCOD/(kgMLSS·d)，表观气速为0.09~0.15cm/s，污泥龄控制为10~20d。

[0024] 运行效果：在此实施条件下稳定运行了六至八个月，微氧共代谢处理褐煤提质废水在最佳海藻糖投配比0.3~0.5情况下的COD去除率可达到75%以上，总酚去除率达到87%；与空白试验结果相比，在最佳海藻糖投配比条件下COD和总酚去除率分别提高了37%和45%。与2倍和1倍的最佳海藻糖投加量相比，在最佳的海藻糖投配比的条件下，总酚的去除率分别提高了15%和21%。

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