[發明專利]廢水處理中脫氮過程的碳源替換方法

在審

• 申請號: 202080012250.0
• 申請日: 2020-01-30
• 公開（公告）號: CN113874327A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: F·王;D·唐;S·富歇;K-H·孫;J-U·樸;H·黃;V·蒂埃布勒蒙
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/30
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊月;張國慶

本發明涉及一種廢水處理中脫氮過程的碳源替換方法。

技術領域

本發明涉及一種廢水處理中脫氮過程的碳源替換方法。

背景技術

如今，無論是在工業化國家還是發展中國家，日益嚴重的硝酸鹽污染已迅速發展成為一個重要的環境問題。從2009年中國環境公報來看，在包括北京、遼寧、吉林、上海、江蘇、海南、寧夏、廣東在內的8個區的641口采樣井中，73.8％的井含有濃度超過20mgNO₃-N·L^-1的硝酸鹽，其超過美國環境保護署(USEPA)制定的飲用水標準(10mgNO₃-N·L^-1)的2倍。另外，中國廢水總氮(TN)的排放限值也越來越嚴格，如排入城市下水道的污水水質標準(2015)要求出口TN小于70mg/L(A和B)且小于45mg/L(C)；城鎮污水處理廠污染物排放標準(2016)要求總氮(TN)小于5mg/L(一級A)。

有許多除去水中硝酸鹽的方法。傳統的物理化學方法可以通過離子交換、反滲透和電滲析去除硝酸鹽，但所有這些方法都很昂貴，并且濃縮的廢鹽水需要進一步處理或處置。使用生物脫氮將硝酸鹽轉化為無害的氮氣可以提供替代的處理方法，其通過脫氮細菌的高特異性的作用來修復硝酸鹽污染的流出物，這是成本低且脫氮效率高的。

生物脫氮涉及在廢水處理中使用硝酸鹽代替氧氣作為電子受體對許多有機底物進行生物氧化。通常，活性污泥中存在的細菌通過一系列四個步驟進行脫氮過程，通過NaR(硝酸鹽還原酶)、Nir(亞硝酸鹽還原酶)、NOR(一氧化氮還原酶)、N₂OR(一氧化二氮還原酶)，由硝酸鹽得到氮氣。四步的脫氮模型如式(1)所示。

在生物脫氮過程中，電子供體通常是以下三種來源之一：(1)入口廢水中的可溶性化學需氧量(COD)，(2)內源性腐爛過程中產生的可溶性COD，以及(3)外源性來源如甲醇或乙酸酯。在許多情況下，需要外部碳源。當外部碳因一些特殊原因價格上漲或供應量減少時，需要尋找替代品來替代原有碳源。由于活性污泥/細菌已經適應了現有的碳源很長時間，因此在不影響性能的情況下順利地轉換碳源是一個很大的挑戰。

CN-A 107162175記載了一種使用葡萄糖作為共底物降解青霉素的方法。然而，該文件沒有教導或暗示用于硝酸鹽廢水的脫氮方法，特別是沒有提到如何在脫氮過程中轉換碳源。

仍需要提供有效的方法來除去廢水中的硝酸鹽。這種方法可包括在廢水脫氮過程中替換碳源。這是具有挑戰性的，因為微生物的生存能力和活性可能會因一種碳源被另一種碳源替換而受到影響。

出乎意料地發現，當第二種碳源的含量(優選基于總化學需氧量(COD)計)逐步增加時，可以有效地進行在廢水脫氮過程中(由另一種碳源)替換碳源的方法。所要求保護的方法提供了一種在廢水脫氮過程中替換碳源的特別有效的方法。下文提供了優選的比例和時間。

發明內容

本發明涉及一種在廢水脫氮過程中替換碳源的方法，其中所述過程包含用第一碳源處理含氮廢水，特別是含硝酸鹽廢水的步驟，用于替換碳源的方法包含以下步驟：

a)用不同于第一碳源的第二碳源替換第一碳源，其中第二碳源增加的百分比含量為1-15重量％，基于第一碳源和第二碳源的總化學需氧量計；

b)用在步驟a)中得到的第一碳源和第二碳源的混合物處理廢水10-20天；和

c)重復步驟a)和b)直至至少50％的第一源被替換；其中在步驟c)完成后，用第二碳源進一步替換第一碳源，直至第一碳源完全被第二碳源替換，

其中在步驟b)中，第一碳源和第二碳源的混合物的總化學需氧量與入口廢水的總氮的比為3.0至5.0。