一种水煤浆气化过程产生废水的深度脱氮处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境工程废水处理技术领域，涉及一种废水脱氮处理方法，尤其是涉 及一种水煤浆气化过程中产生废水的深度脱氮处理方法。
【背景技术】
[0002] 煤炭气化属于煤炭能源转化的基础技术，是煤炭清洁利用环节中重要的一环。其 中德士古水煤浆加压气化技术因具有流程简单、对环境污染少、对煤种适应性强等诸多优 点而得到广泛应用。水煤浆气化过程产生的废水因不含焦油和重金属离子、氰化物和酚类 含量较低、甲酸化合物是构成废水COD的主要污染物，废水的可生化性较好。目前水煤浆气 化过程中产生废水大部分都进入污水处理厂采用SBR工艺处理，经过处理后废水中的氨氮 和COD这两类污染物浓度能低于达标排放值，可以实现达标排放，但是常常因为总氮和盐 含量高，并不能满足回用要求。
[0003] SBR工艺(序列间歇式活性污泥法)是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水 处理技术，将曝气-停气搅拌-沉降-排水放在同一个构筑物中完成，节省了占地和投资； 同时因 SBR法的特殊运行方式让生物反应器内具有不断交替的好氧和缺氧代谢环境，使得 该工艺拥有多样化的生物菌群结构和较强的耐冲击负荷能力以及处理有毒和高浓度有机 废水的能力。但是因水煤浆气化废水氨氮含量较高，废水中碳氮比低，所以经过生化处理后 硝酸盐浓度较高，盐含量较高，不能作为循环水回用，目前正在运行的SBR系统因为活性污 泥中灰分较多，使得污水处理系统对氨氮的去除效果不稳定。另外德士古水煤浆气化工艺 规定向煤中添加碳酸钙作为助溶剂，使得煤气化洗涤水成为高硬度、高碱度、高浊度、高pH 水质，给污水达标处理及循环利用带来更大的难度。
[0004] 随着对废水中含氮污染物排放标准的限制越来越严格，美国、法国和日本等发 达国家均对处理出水中的总氮有排放要求，而我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中一级B标准提出了总氮的要求。2008年1月1日实行的《江苏太湖地区 城镇污水处理厂及重点工业行业主要污染物排放限值》（DB32)首次增加了控制总氮的指 标。《合成氨工业水污染物排放标准》（GB13458-2013)、《杂环类农药工业水污染物排放标 准》（GB21523-2008)、《硝酸工业污染物排放标准》（GB26131-2010)和《石油炼制工业污染 物排放标准》（征求意见稿）等都增加了控制总氮的指标。2010年2月，环境保护部发布的 《炼焦工业污染物排放标准》（征求意见稿)对炼焦企业废水排放增加了总氮考核指标，直接 排放废水要求总氮彡15mg/L，间接排放废水要求总氮彡30mg/L。由此可见，更多的排放标 准中提出了总氮排放浓度要求，因此废水中的总氮必须处理。
[0005] CN201110126057. 2公开了一种利用微生物处理煤化工废水总氮的方法，本发明主 要解决现有A/0工艺出水总氮无法得到有效控制的技术问题，不适合解决SBR工艺存在总 氮无法得到有效处理的问题。201210242756公开了一种利用微生物处理水煤浆气化废水的 方法，废水依次进入调节池、多功能池、复合脱氮池和沉淀池，最终达标出水；在多功能池添 加有搅拌和曝气装置，复合脱氮池内配有曝气装置；并且分别于多功能池和复合脱氮池中 加入各自体积I. 〇%~2. 5%的微生物载体以及I. 5%~4. 0%的环境微生物制剂。经该发明处 理后，水煤浆气化废水氨氮可以控制在15mg/L以下，COD可以控制在100mg/L以下，离污水 回用做循环水补水的COD (浓度低于60mg/L)的指标还有一定距离，也就是说经该发明专利 所处理之后的废水中COD浓度不能满足污水回用要求，还需要进一步处理之后才能考虑回 用。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种水煤浆气化过程产生废水的深度脱氮处理 方法。该方法在SBR工艺前设置溶气气浮，并通过在SBR中投加微生物生长促进剂与脱氮 菌剂相结合的方式，对废水中的含氮污染物进行深度处理，出水满足污水回用的要求。本发 明方法简单可行，特别适合处理能够满足达标排放但不适合回用的水煤浆气化废水的深度 脱氮处理。
[0007] 本发明水煤浆气化过程产生废水的深度脱氮处理方法，包括如下内容： (1) 在SBR工艺的前端增加溶气气浮系统； (2) 启动时，向SBR污水处理系统中补加微生物生长促进剂，所述生长促进剂包括金属 盐和多胺类物质，其中金属盐为40~100重量份，优选为50~80重量份，多胺类物质为5~30 重量份，优选为1〇~20重量份；所述的金属盐为钙盐、亚铁盐和铜盐，Ca 2+、Fe2+和Cu 2+的摩 尔比为（5~15): (1~8): (0.5~5)，优选为（8~12): (2~6): (1~4); (3) 每隔3~5个SBR运行周期，向SBR系统中投加脱氮菌剂，直到出水氨氮浓度低于 50mg/L，总氮浓度低于50mg/L时停止投加。
[0008] 本发明中，水煤浆气化过程产生废水为德士古水煤浆气化过程中产生的废水，氨 氮浓度一般为 l〇〇~l〇〇〇mg/L，COD (Cr 法，下同）为 200~1000mg/L，苯酚< 20mg/L，氰化物 为 10~40mg/L，全盐量为 2000~5000mg/L，钙离子为 600~1500mg/L，镁离子为 30~80mg/L，还 含有少量的砷、铅、铁、铜等20多种金属离子。
[0009] 本发明中，步骤（1)所述的溶气气浮系统是本领域技术人员所熟知的。溶气气浮 的工作压力为0. 5~1. 5MPa。溶气气浮的主要目的是去除污水中的灰份，提高污泥的有效性， 进而提尚生化效果。
[0010] 本发明中，步骤（2)所述的SBR污水处理系统在运行的初始阶段缩短曝气时间，延 长搅拌时间，在一个运行周期内曝气时间与搅拌时间的比值为2~5:1 ;具体可以根据实际 情况调整一个周期内曝气时间与搅拌时间的比值，最终根据出水氨氮和总氮的去除率来确 定具体的曝气时间和搅拌时间的比值。
[0011] 本发明中，步骤（2)所述的微生物生长促进剂中，钙盐为CaSO4或者CaCl 2，优选 CaS04;#铁盐为FeSO 4或者FeCl 2，优选FeSO4;铜盐为CuSO 4或者CuCl 2，优选CuSO4。所述 的多胺类物质为精胺、亚精胺或者两者的混合物。所述微生物生长促进剂还可以包括无机 酸羟胺，含量为〇. 5~15重量份，优选为2~10重量份。所述无机酸羟胺为盐酸羟胺、硫酸羟 胺或磷酸羟胺中的一种或几种，优选为硫酸羟胺。
[0012] 本发明中，步骤（3)所述脱氮菌剂中含有节杆菌（AriAraAacter c_re>a ) FDN-1、水氏黄杆菌（/7Za KoAac teri· azizi/ iaii) FDN-2、脱氮副球菌 {Paracoccus deni trifleans) DN-3、甲基杆菌{Me thy I obac terium phyl losphaerae) SDN-3、沼泽考克氏菌（jfocyria iris) FSDN-A 和科氏葡萄球菌（5" 似力/?#疋301(：中的一种或几种，六种菌株分别于2010年3月11日和2011年7月14日保 藏于"中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心"，保藏编号分别为CGMCC No. 3657、 CGMCC No. 3659、CGMCC No. 3658、CGMCC No. 3660、CGMCC NO. 5061 和 CGMCC NO. 5062。优选 使用CN201210130645. 8所述的菌剂，其中包括沼泽考克氏菌FSDN-A、节杆菌FDN-1、水氏黄 杆菌FDN-2、脱氮副球菌DN-3和甲基杆菌SDN-3五种菌株，上述菌体可以单独培养后再按比 例混合也可以直接按比例混合培养，优选直接按比例混合培养。
[0013] 本发明中，微生物生长促进剂随进水投加，脱氮菌剂每隔3~5个SBR运行周期投加 一次。投加量按照污水处理体系中促进剂浓度l〇~40mg/L进行投加，优选20~30mg/L进行 投加。脱氮菌剂按照菌剂与每个周期进水体积比〇.〇59?Μ). 15%进行投加，直到出水氨氮浓 度低于15mg/L，总氮浓度低于25mg/L时停止投加。
[0014] 本发明在SBR处理前增加溶气气浮系统，可有效降低废水中的灰渣对后续生化系 统的影响，保证系统稳定运行。
[0015] 本发明所使用的生长促进剂除了能促进脱氮微生物的生长、提高酶活性外，促进 剂中的多胺类物质能够提高活性污泥的沉降性和稳定性，延长菌体的使用寿命。本发明所 使用的脱氮菌剂除了能够脱氮外，还能利用污水中某些微量金属元素作为自身生长的营养 物质和载体，增强污泥的絮凝性，可以在脱氮的同时实现盐含量的降低，为污水回用作循环 水提供了条件。
[0016] 本发明通过投加培养条件相近的微生物和生长促进剂的配合作用，可以在提高脱 氨氮效率的同时实现脱总氮，保证系统稳定运行。该方法可以避开成本较高的双膜法，通过 对现有污水处理工艺进行优化