[發明專利]一種高硝酸鹽廢水的深度處理系統和方法

有效

• 申請號: 201610733177.1
• 申請日: 2016-08-27
• 公開（公告）號: CN107777826B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 鄒宗海;李波;劉婷婷;潘咸峰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/16
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所(普通合伙) 37223
• 代理人: 楊娜

一種高硝酸鹽廢水的深度處理系統和方法，屬于廢水處理技術領域。催化反應器（1）內部填充有催化劑層（5），催化反應器（1）底部設有廢水進口（6）和還原劑進口（7），催化反應器（1）頂部設有廢水出口（8）；廢水出口（8）通過第一蠕動泵（101）與好氧生物反應器（2）相連接，好氧生物反應器（2）的出液端通過第二蠕動泵（102）與厭氧生物反應器（3）相連接，厭氧生物反應器（3）的出液端通過第三蠕動泵（103）與沉淀池（4）相連接，沉淀池（4）上設有排水口（9）。該系統結構簡單實用性強，該方法能夠處理高濃度硝酸鹽廢水，解決了處理過程中高濃度硝酸鹽廢水對生物脫氮的不利影響，出水COD含量和含氮量均較低，達到排放標準。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種高硝酸鹽廢水的深度處理系統和方法。

背景技術

含有高濃度的硝酸鹽廢水來源廣泛、成分復雜，如化肥制造、鋼鐵生產、火藥制造、飼料生產、肉類加工、電子元件及煙氣脫硝吸收液等，硝酸鹽被攝入人和動物體內后，部分會被還原成亞硝酸鹽。亞硝酸根可將血液中的血紅蛋白氧化為尚鐵血紅蛋白，后者不具備結合氧的能力，當血液中尚鐵血紅蛋白含量增加時，血液輸送氧的能力下降，嚴重者導致人體組織紫疫，臨床上稱高鐵血蛋白癥。此外，亞硝酸根離子進入人體后還可引起嬰兒藍血癥，尤其是4個月以內的嬰兒反應很敏感，對孕期婦女、年老和體弱的敏感人群也易造成很大危害。亞硝酸鹽在胃里可與仲銨作用形成強致癌物亞硝錢，英國、智利、哥倫比亞均有硝酸鹽與高胃癌發病率相關性的報道;美國發現飲水中高含量的硝酸鹽與高血壓發病率之間有關系。據粗略統計，我國約有3000萬人飲用高硝酸鹽水，硝酸鹽污染已成為我國癌癥發生的主要環境因素之一。因此，國家有關標準對水體中硝酸鹽濃度做了規定，其中飲用水衛生標準規定確酸鹽最高允許濃度為20mg/L，地表水質量標準GB3838-2002規定集中式生活飲用水地表水源的硝酸鹽最高允許濃度為10 mg/L。綜上所述，如何有效地處理這些高濃度硝酸鹽廢水，提高出水水質成為了水污染控制領域的熱點和難點之一，得到了諸多研究者的廣泛重視。

對硝酸鹽廢水的處理方法主要有物理化學法和生物脫氮法。物理化學方法去除廢水中硝酸鹽的方法主要有離子交換法、反滲透、電滲析、蒸館法等。申請人在研究中發現：首先，現有的以上方法運行費用過高，它們都是將硝酸鹽集中于介質或廢液中，實際上并沒有對其進行徹底地去除，只是發生了銷酸鹽污染物的轉移或濃縮。其次，生物脫氮分為硝化和反硝化兩個過程,硝化反應將NH₄⁺轉化為硝酸鹽,反硝化是指反硝化菌以硝酸根作為電子受體，在缺氧或無氧的條件下把硝酸根還原為氮氣釋放到大氣當中。目常規物理化學法相比，生物脫氮工藝的優勢在于經濟、對環境友好、適于大規模應用，而且能選擇性去除硝酸鹽。但是生物法存在脫硝酸鹽過程需要廢水中有高濃度有機物來提供電子供體，同時存在脫硝酸鹽過程慢、產生大量剩余污泥的不利因素，且為維持微生物生長環境，生物反硝化工藝對廢水水質要求較高，對于高鹽、高硝氮廢水無法進行處理。

CN103803703A（一種納米鐵與微生物協同作用同步脫氮除磷的方法）提供了一種納米鐵與微生物協同同步脫氮除磷的方法：褐鐵礦礦石首選破碎篩分獲得所需要的粒徑，在氫氣或一氧化碳氣氛下高溫還原制備出主要由納米鐵組成、具多孔結構特性的毫米粒徑的顆粒材料，該顆粒材料中的納米鐵緩慢釋放新生態氫原子和氫氣，化學還原硝酸鹽。同時，該顆粒材料具有較高的空隙率，顆粒材料內部和外表面材料附著豐富的功能厭氧微生物反硝化菌以納米鐵和水反應釋放的氫為電子供體還原硝酸鹽；附著的依賴硝酸鹽鐵氧化菌也具有還原硝酸鹽的作用。在納米鐵化學作用及厭氧微生物協同作用下去除廢水中硝酸鹽。納米鐵與水在化學反應、厭氧微生物氧化協同作用下，多孔顆粒物內外表面不斷形成二價鐵和三價鐵氫氧化物，促進水中磷的化學吸附，從而達到同步脫氮除磷的作用。

與本發明相比，該相關專利采用納米鐵釋放的氫原子和氫氣作為還原劑來化學還原硝酸鹽，采用附著在顆粒納米鐵表面的厭氧微生物協同進行反硝化還原硝酸鹽。該相關專利化學還原無催化劑，效率低；無好氧微生物的硝化作用，硝酸鹽還原過程中產生的NH₄⁺無法去除，導致出水無法達標排放或回用。