[發明專利]一種鋰電池生產廢水的生物強化處理工藝

有效

• 申請號: 202010716618.3
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111762889B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 沈錦優;張何兵;王靜;何峻峰;江心白;王洪;侯成;劉曉東
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;湖北臻潤環境科技股份有限公司
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/12;C02F103/34;C02F101/38;C02F101/34;C02F101/16
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 陳彬;王琳琳

本發明屬于廢水處理技術領域，公開了一種鋰電池生產廢水的生物強化處理工藝，包括以下步驟：1)將廢水引入水解酸化池，在水解酸化池中投加Enterobacter sp.NJUST50菌株和活性污泥進行水解酸化處理，所述菌株保藏編號為CCTCC NO：M2019128；2)出水引入至缺氧反應池，投加Enterobacter sp.NJUST50和厭氧活性污泥進行缺氧反應處理；3)出水引入至好氧反應池，投加Enterobacter sp.NJUST50和好氧活性污泥進行好氧處理；4)出水引入至缺氧濾池，在濾池內投加Enterobacter sp.NJUST50和厭氧活性污泥進行處理；5)出水引入至曝氣生物濾池，在濾池內投加Enterobacter sp.NJUST50和好氧活性污泥的污泥混合物進行處理。本發明提供的組合處理方法在實現高效的生物降解的同時有效降低成本，提高系統穩定性。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，涉及一種鋰電池生產廢水的生物強化處理工藝。

背景技術

鋰電池作為一種相對清潔的可充電新型能源，具有容量密度和能量密度較高的特點，已成為最具有發展潛力的動力電池，被廣泛應用于各行各業。目前鋰電池生產企業所產生的廢水主要為陰極和陽極清洗廢水，主要的污染因子為氮甲基吡咯烷酮(NMP)、鈷酸鋰、碳粉、膠類物質，成分復雜、可生化性差。特征污染物氮甲基吡咯烷酮屬于氮雜環化合物，結構高度穩定，不易生物降解且具有較強的生物毒性。未經處理達標的鋰電池生產廢水一旦排放到環境中，必然會對生態環境及水域系統造成嚴重危害。

針對鋰電池生產廢水的處理工藝，當前主要分為兩大類：以生物處理工藝為主的工藝、以高級氧化等物理化學技術為主的工藝。以生物處理為主的工藝主要采用混凝沉淀等簡單預處理工藝，配合使用“厭氧-缺氧-好氧”多級生物處理工藝，例如田銳等主要采用“電絮凝-混凝沉淀-厭氧-缺氧-好氧-膜生物反應器-反硝化濾池-硝化濾池-清水池”組合工藝進行處理(田銳，等.鋰電池生產廢水處理及中水回用工程實例.水處理技術，2019，45(6)：127-130)；彭金勝等采用“混凝-沉淀-水解酸化-好氧-膜生物反應器”組合工藝進行處理(彭金勝，等.鋰電池生產廢水處理的改進工藝.資源節約與保護，2015，11：62-63)。由于氮甲基吡咯烷酮的毒性效應，難以生物降解，這些基于活性污泥法的生物處理工藝出水化學需氧量(簡稱COD)偏高，污泥流失嚴重，系統穩定性差。此外，氮甲基吡咯烷酮等特征污染物的降解導致了氨氮的不斷釋放，導致出水總氮偏高。

以高級氧化等物理化學技術為主的工藝藥劑消耗量大，處理成本較高，例如部分企業采用“芬頓氧化-混凝-沉淀-活性炭過濾”法處理鋰電池生產廢水，僅藥劑費用即高達80-100元/噸水；瞿炯炯等采用“鐵碳微電解-芬頓氧化”工藝對鋰電池生產廢水進行預處理，雖可去除廢水中的部分COD，但鐵屑投加量高達150g/L廢水(瞿炯炯，等.Fe/C微電解-Fenton法預處理鋰電池陰極生產廢水.工業水處理，2018，38(5)：25-29)。

因此，處理效果穩定、操作簡便、處理成本低的鋰電池生產廢水處理技術和工藝的研發已成為電池工業迫切需要解決的難題。考慮到鋰電池生產廢水中特征污染物氮甲基吡咯烷酮濃度較高(氮甲基吡咯烷酮中對總有機碳的貢獻占比高達85％-92％)，在鋰電池生產廢水處理工藝設計時應予以充分重視。然而，目前以生物處理為主的鋰電池生產廢水處理工藝的設計主要考慮COD等常規指標，未能充分考慮氮甲基吡咯烷酮的難降解特性及氮甲基吡咯烷酮降解過程中的氨氮釋放對總氮去除造成的困難。

基于上述背景，中國專利申請號為201910209582.7，公開日期為2019年6月21日的申請案公開了降解氮甲基吡咯烷酮的腸桿菌及在廢水處理中的應用，其篩選得到的Enterobacter sp.NJUST50的應用研究表明，Enterobacter sp.NJUST50可利用氮甲基吡咯烷酮為唯一碳源、氮源進行生長。然而該申請案僅將其應用于小規模的實驗室環境的缺氧處理，難以將該菌種在生化處理方面的優勢得到有效的發揮，且生化系統的穩定性不高。

基于現有技術的缺陷，亟需發明一種新的應用該菌種進行廢水處理的低成本、高效處理方法。