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一种用于燃 煤电厂脱硫 废 水的总氮处理工艺

阅读：593发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明是关于一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，包括以下步骤：化学沉淀处理；氮硫化合物处理；微生物处理。本发明所述的通过化学沉淀、氮硫化合物处理及生物处理，进一步对燃煤工艺中所产生的难降解氮化合物进行处理，有效将燃煤发电工艺中总氮大幅下降，以符合不同国家及地区的更严格总氮控制要求。，下面是一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)化学沉淀处理；
2)氮硫化合物处理；
3)微生物处理。
2.如权利要求1所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤1)中，所述化学沉淀处理具体包括：
S11，混凝：通过碱液将脱硫废水pH值调节至11-12，投加碳酸钠溶液，进一步强化钙镁离子的去除；
S12，絮凝：投加絮凝剂，形成絮状体；
S13，沉淀：将该絮状体送入泥水分离器，进行泥水分离。
3.如权利要求2所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤S11中，所述碱液为10wt％-40wt％的NaOH溶液，所述碳酸钠溶液的浓度10wt％-40wt％,所述碳酸钠的投加量为1000-3000mg/L；步骤S12中，所述絮凝剂为0.1wt％-0.5wt％的聚丙烯酰胺水溶液,所述聚丙烯酰胺的投加量为0.5mg/L；步骤S13中，所述泥水分离器为压滤机或离心机。
4.如权利要求3所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤2)中，所述氮硫化合物处理具体包括：
S21，氮硫化合物拆解：将经过化学沉淀处理后的过滤液加入反应缸中，通过10wt％-
40wt％的硫酸溶液将该上清液的pH值调节至2-3，将该反应缸加热至55～60℃，并在其中加入10wt％-40wt％的亚硝酸钠溶液，反应2-3小时后，将氮硫化合物分解成氮气或一氧化二氮气体；
S22，回调pH值及冷却：利用碱液将经过氮硫化合物拆解的废水pH值回调至中性，冷却至室温后进行后续的微生物处理。
5.如权利要求4所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤S21中，所述亚硝酸钠的投加量为1000-3000mg/L；步骤S22中，所述碱液为10wt％-40wt％的NaOH溶液。
6.如权利要求1所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤3)中，所述微生物处理具体包括：
S31，第一好氧反应阶段：利用自养型硝化菌在鼓风机提供氧气的前提下进行第一次硝化反应，以将废水中有机氮及氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸氮；
S32，缺氧反应阶段：利用异养型反硝化细菌进行反硝化反应24h，以将经过上述好氧反应废水中的硝酸盐氮及亚硝酸盐氮转化为氮气；
S33，第二好氧反应阶段：利用自养型硝化菌在鼓风机提供氧气的前提下进行第二次硝化反应，以去除水中未消耗的碳源，使其满足出水要求。
7.如权利要求6所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤S31中，所述氧气的浓度为4-6mg/L，所述第一次硝化反应在浸没式曝气生物滤池中进行；所述浸没式曝气生物滤池为上流式的固定膜生化反应器；所述浸没式曝气生物滤池中填充有体积负荷为>0.15NH3kg/m3.d的浸没式填料，所述浸没式填料为蜂窝状多孔波浪形塑胶板；所述第一次硝化反应的pH值为8-9，溶解氧为4-6mg/L，水力停留时间为24h；所述第一次硝化反应的方程式为NH4++2O2→NO3-+2H++H2O，反应时间为24h；所述废水中有机氮及氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸氮的转化率>90％。
8.如权利要求6所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤S32中，所述反硝化细菌为异养型细菌；所述反硝化反应中外加有碳源；所述反硝化反应在移动床生物反应器中进行；所述移动床生物反应器中投加30wt％-60wt％的悬浮载体；所述反硝化反应的方程式为2NO3-+10e-+12H+→N2+6H2O，反应时间为24h；所述废水中的硝酸盐氮及亚硝酸盐氮转化为氮气的转化率>90％。
9.如权利要求8所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤S32中，所述反硝化反应的pH值为8-9，氧化还原电位为-50，碳氮比为4:1至6:1，水力停留时间为24h。
10.如权利要求6所述的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，其特征在于，步骤S33中，所述第二次硝化反应在浸没式曝气生物滤池中进行；所述浸没式曝气生物滤池为上流式的固定膜生化反应器；所述浸没式曝气生物滤池中填充有浸没式填料，所述浸没式填料为蜂窝状多孔波浪形塑胶板；所述第二次硝化反应的方程式为NH4++2O2→NO3-+2H++H2O，反应时间为24h；水中未消耗的所述碳源的去除率>95％；所述第二次硝化反应的pH值为6-8，溶解氧为4mg/L，水力停留时间为24h。

说明书全文

一种用于燃煤电厂脱硫 废 水的总氮处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种废水处理工艺，具体来说，涉及一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺。

背景技术

[0002] 中国作为电力能源消耗大国，其主要电力来源依靠燃煤电厂发电，直至2016年，在全国发电结构中，燃煤发电占65％。燃煤发电产生的主要污染物为二氧化硫(SO2)，是造成酸雨的主要原因。目前，国内烟气脱硫多采用湿式石灰石-石膏工艺。该工艺是当今世界上应用最广泛、技术最成熟的烟气脱硫工艺，具有脱硫效率高、负荷响应快、使用煤种广、石膏利用技术成熟、运行成本低等优点。该工艺产生的废水水质成分复杂，主要有钙镁离子，重金属，化学需氧量(COD)及总氮(TN)。其中，烟气脱硫过程中由于氮氧离子与硫氧离子合成的氮硫化合物，是导致COD和TN升高的主要原因。且氮硫化合物形成后，化学性能稳定。

[0003] 目前，国内外针对脱硫废水的处理方法主要有通过化学沉淀-微滤膜法，流化床法，蒸发结晶法，以实现脱硫废水的零排放。然而，由于一般处理方法对氮硫化合物的去除效率极低，随着循环次数的增加，氮硫化合物不断累积，将导致COD和TN含量增高，若电厂没有针对这种废水的有效处理方法，废水外排会对坏境造成严重危害。因此，针对脱硫废水中氮硫化合物的去除，是脱硫废水排放的难点。

[0004] 总氮(TN)是污水的其中一个考核指标。过量的TN会导致水体藻类和微生物异常增殖，如高达一定的浓度，更有机会对水生生物和人体造成毒害作用。氮硫化合物(NS化合物)在脱硫废水里的TN比例很高。单单NS化合物的浓度已高于TN的排放要求。一般业界采用的污水处理由于氮硫化合物难以用生物处理方法降解，一般的污水处理方法未能有效去除总氮。因此有效的降解NS化合物的处理方法是相当重要的。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺。

[0006] 为了达到上述的目的，本发明提供了一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺，包括以下步骤：

[0007] 1)化学沉淀处理；

[0008] 2)氮硫化合物处理；

[0009] 3)微生物处理。

[0010] 进一步地，步骤1)中，所述化学沉淀处理具体包括：

[0011] S11，混凝：通过碱液将脱硫废水pH值调节至11-12，投加碳酸钠溶液，进一步强化钙镁离子的去除；

[0012] S12，絮凝：投加絮凝剂，形成絮状体；

[0013] S13，沉淀：将该絮状体送入泥水分离器，进行泥水分离。

[0014] 进一步地，步骤S11中，所述碱液为10wt％-40wt％的NaOH溶液，所述碳酸钠溶液的浓度10wt％-40wt％,所述碳酸钠的投加量为1000-3000mg/L；步骤S12中，所述絮凝剂为0.1wt％-0.5wt％的聚丙烯酰胺水溶液,所述聚丙烯酰胺的投加量为0.5mg/L；步骤S13中，所述泥水分离器为压滤机或离心机。

[0015] 进一步地，步骤2)中，所述氮硫化合物处理具体包括：

[0016] S21，氮硫化合物拆解：将经过化学沉淀处理后的过滤液加入反应缸中，通过10wt％-40wt％的硫酸溶液将该上清液的pH值调节至2-3，将该反应缸加热至55～60℃，并在其中加入10wt％-40wt％的亚硝酸钠溶液，反应2-3小时后，将氮硫化合物分解成氮气或一氧化二氮气体。

[0017] S22，回调pH值及冷却：利用碱液将经过氮硫化合物拆解的废水pH值回调至中性，冷却至室温后进行后续的微生物处理。

[0018] 进一步地，步骤S21中，所述亚硝酸钠的投加量为1000-3000mg/L；步骤S22中，所述碱液为10wt％-40wt％的NaOH溶液。

[0019] 进一步地，步骤3)中，所述微生物处理具体包括：

[0020] S31，第一好氧反应阶段：利用自养型硝化菌在鼓风机提供氧气的前提下进行第一次硝化反应，以将废水中有机氮及氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸氮；

[0021] S32，缺氧反应阶段：利用异养型反硝化细菌进行反硝化反应24h，以将经过上述好氧反应废水中的硝酸盐氮及亚硝酸盐氮转化为氮气；

[0022] S33，第二好氧反应阶段：利用自养型硝化菌在鼓风机提供氧气的前提下进行第二次硝化反应，以去除水中未消耗的碳源，使其满足出水要求。

[0023] 进一步地，步骤S31中，所述氧气的浓度为4-6mg/L，所述第一次硝化反应在浸没式曝气生物滤池中进行；所述浸没式曝气生物滤池为上流式的固定膜生化反应器；所述浸没式曝气生物滤池中填充有体积负荷为>0.15NH3kg/m3.d的浸没式填料，所述浸没式填料为蜂窝状多孔波浪形塑胶板；所述第一次硝化反应的pH值为8-9，溶解氧为4-6mg/L，水力停留时间为24h；所述第一次硝化反应的方程式为NH4++2O2→NO3-+2H++H2O，反应时间为24h；所述废水中有机氮及氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸氮的转化率>90％。

[0024] 进一步地，步骤S32中，所述反硝化细菌为异养型细菌；所述反硝化反应中外加有碳源；所述反硝化反应在移动床生物反应器中进行；所述移动床生物反应器中投加30wt％-60wt％的悬浮载体；所述反硝化反应的方程式为2NO3-+10e-+12H+→N2+6H2O，反应时间为
24h；所述废水中的硝酸盐氮及亚硝酸盐氮转化为氮气的转化率>90％。

[0025] 进一步地，步骤S32中，所述反硝化反应的pH值为8-9，氧化还原电位为-50，碳氮比为4:1至6:1，水力停留时间为24h。

[0026] 进一步地，步骤S33中，所述第二次硝化反应在浸没式曝气生物滤池中进行；所述浸没式曝气生物滤池为上流式的固定膜生化反应器；所述浸没式曝气生物滤池中填充有浸没式填料(填充量需要按不同情况计算的,一般会选择体积负荷为>0.15NH3kg/m3.d)，所述浸没式填料为蜂窝状多孔波浪形塑胶板；所述第二次硝化反应的方程式为NH4++2O2→NO3-+2H++H2O，反应时间为24h；水中未消耗的所述碳源的去除率>95％；所述第二次硝化反应的pH值为6-8，溶解氧为4mg/L，水力停留时间为24h。

[0027] 本发明的有益效果：

[0028] 本发明所述的总氮处理工艺，通过化学沉淀、氮硫化合物处理及生物处理，实现脱硫废水的达标排放。

[0029] 本发明所述的总氮处理工艺，进一步对燃煤工艺中所产生的难降解氮化合物进行处理，有效将燃煤发电工艺中总氮大幅下降，以符合不同国家及地区的更严格总氮控制要求。

具体实施方式

[0030] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

[0031] 本发明提供一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺。整个工艺包括三个主要处理部分：化学沉淀处理、氮硫化合物处理和微生物处理。该处理部分出水进入氮硫化合物处理，在加热条件下，氮硫化合物与亚硝酸钠分解去除。反应后出水进入生物处理，经过好氧反应-缺氧反应-好氧反应三阶段，逐步去除氨氮，硝态氮和剩余COD，实现总氮的去除。以下为各部分处理的详细介绍：

[0032] 一、化学沉淀处理：

[0033] 此处理单元通过：

[0034] S11，混凝：通过10wt％-40wt％的NaOH溶液将脱硫废水pH值调节至11-12，投加10wt％-40wt％的碳酸钠溶液(碳酸钠的投加量为1000-3000mg/L)，进一步强化钙镁离子的去除；

[0035] S12，絮凝：投加絮凝剂(0.1wt％-0.5wt％的聚丙烯酰胺水溶液，其中聚丙烯酰胺的投加量为0.5mg/L)，形成絮状体；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺；

[0036] S13，沉淀：将该絮状体送入泥水分离器如压滤机，进行泥水分离。

[0037] 二、氮硫化合物处理：

[0038] S21，氮硫化合物拆解：将经过化学沉淀处理后的上清液加入反应缸中，通过10wt％-40wt％的硫酸溶液将该上清液的pH值调节至2-3，将该反应缸加热至55～60℃，并在其中加入10wt％-40wt％的亚硝酸钠溶液(亚硝酸钠的投加量为1000-3000mg/L)，反应时间为2-3小时，反应过程将氮硫化合物分解成氮气或一氧化二氮气体。

[0039] S22，回调pH值及冷却：利用10wt％-40wt％的NaOH溶液将经过氮硫化合物拆解的废水pH值回调至中性，冷却至室温后进行后续的微生物处理。

[0040] 三、微生物处理：

[0041] S31，第一好氧反应阶段：利用自养型硝化菌在鼓风机提供氧气(浓度为4-6mg/L)的前提下进行第一次硝化反应，以将废水中有机氮及氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸氮(转化率>90％)。该第一次硝化反应在浸没式曝气生物滤池中进行，该浸没式曝气生物滤池是一种上流式、固定膜生化反应器。该浸没式曝气生物滤池中填充有浸没式填料(填充量需要按不同情况计算的,一般会选择体积负荷为>0.15NH3kg/m3.d)。浸没式填料是一种蜂窝状多孔波浪形塑胶板，其作用是借着经现场驯化后而附着生长在填料上的微生物(自养亚硝化3
菌，其负荷量为0.15/m/day)所形成的生物膜，以降解去除水中污染物。与传统活性污泥法相比，其优点是占地面积小，微生物量高，抗冲击负荷强。上述第一次硝化反应的方程式为NH4++2O2→NO3-+2H++H2O，反应时间为24h。

[0042] 本阶段硝化反应条件是：

[0043]pH值 8-9
溶解氧DO 4mg/L
水力停留时间HRT 24h

[0044] S32，缺氧反应阶段：利用异养型反硝化细菌进行反硝化反应将经过上述好氧反应废水中的硝酸盐氮及亚硝酸盐氮转化为氮气(转化率>90％)，从而达到脱氮的作用。所述反硝化反应在移动床生物反应器中进行。由于反硝化细菌为异养型细菌，此反应过程需要外加碳源以满足反硝化反应所需的碳氮比(C/N ratio)。经实践所得，该类废水缺氧反应所需碳氮比(质量比)为6:1.反应器选择移动床生物反应器，通过向反应器中投加30wt％-60wt％的悬浮载体，以致附着相和悬浮相生物同时生存提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。上述反硝化反应的方程式为2NO3-+10e-+12H+→N2+6H2O，反应时间为24h。

[0045] 本阶段反硝化反应的条件是：

[0046]pH值 8-9
氧化还原电位ORP -50
碳氮比C/N 4:1～6:1
水力停留时间HRT 24h

[0047] S33，第二好氧反应阶段：由于上述缺氧阶段需投加外来碳源满足反硝化碳氮比所需，为避免出水COD过高，设置该阶段好氧反应，利用自养型硝化菌在鼓风机提供氧气的前提下进行第二次硝化反应，目的在于去除水中为消耗的碳源(去除率>95％)，是其满足出水要求(COD<150mg/L)。该第二次硝化反应在浸没式曝气生物滤池中进行，填料与第一次硝化反应相同。上述第二次硝化反应的方程式为NH4++2O2→NO3-+2H++H2O，反应时间为24h。

[0048] 本阶段反应条件是：

[0049]pH值 6-8
溶解氧DO 4mg/L
水力停留时间HRT 24h

[0050] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

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一种用于燃煤电厂脱硫废水的总氮处理工艺

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