申请日2012.07.13
公开(公告)日2012.10.31
IPC分类号C02F3/34; C02F3/30
摘要
本发明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1.0%~2.5%的微生物载体以及1.5%~4.0%的环境微生物制剂。经本发明处理后，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，其它指标也可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)国家一级排放标准。
权利要求书
1.一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;其特征在于：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;分别于多功能池和复合脱氮池中加入各自体积1.0%~2.5%的微生物载体以及1.5%~4.0%的环境微生物制剂。
2.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：多功能池水温控制在25~35℃，pH控制6~9;复合脱氮池水温控制在25~35℃，pH控制8.2~9.1，DO控制在2~4mg/L。
3.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：依据水煤浆气化废水水质特点，多功能池选择是否曝气;当废水水质COD﹥1000mg/L时，开启多功能池中的曝气设备，通过微曝(DO：1.0~2.0 mg/L)条件的控制来处理COD;当废水水质正常，COD<1000mg/L时，关闭多功能池中的曝气设备。
4.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：复合脱氮池和沉淀池之间设置有硝化液回流至多功能池的管道，回流比为1:1~4;沉淀池设置有污泥回流至多功能池和复合脱氮池的管道，回流比为1:1~2。
5.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：在整个工艺过程中没有外加任何碳源。
6.按照权利要求1所述的一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，其特征在于：所述的环境微生物制剂由以下78种微生物组成：
反硝化亚种Alcaligenes denitrigicans
粪产碱菌 Alcaligenes faecalis
木糖氧化产碱菌Alcaligenes xylososydans
醋酸醋杆菌 Acetobacter aceti
巨胞氮单胞菌 Azomonas macrocytogenes
反硝化交替单胞菌 Alteromonas dentitrificans
木醋杆菌 Acetobacter xylinus
干燥无色菌 Achromobacter xerosis
嗜水气单胞菌 Aeromenans hydrophila
温和气单胞菌Aeromenans sobria
分子芽孢杆菌 Bacillus alvei
Beggiatoa alba
凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans
枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis
迟缓芽孢杆菌 Bacillus leutis
坚强芽孢杆菌Bacillus firmus
状芽孢杆菌 Bacillus mycides
巨大芽孢杆菌 Bacillus megaterium
嗜碱芽孢杆菌Bacillus alcalophilus
球形芽孢杆菌Bacillus spaericus
粪短状杆菌 Brachybacterium faecium
溶纤维素拟杆菌 Bacteroides cellulosovens
粪便拟杆菌 Bacteroides stercoris
乳酸短杆菌Brevibacterium casei
短短芽孢菌 Brevibscillus brevis
双氮纤维单胞菌 Cellulomonas biazotes
粪肥纤维单胞菌Cellulomonas fimi
产气肠杆菌Enterobacter aerogenes
长赤细菌Eeythrobacter longus
红单胞菌 Erothromonas ursincola
浅井氏葡萄杆菌Gluconobacter albidus
葡萄氧化杆菌Gluconobacter oxydans
反硝化盐富饶菌 Halogerax denitrificans
地中海盐富饶菌Halogerax mediterranei
多营养拟杆菌 Ilyobacter ploytropus
反硝化琼斯氏菌Jonesia denitrificans
佐氏库特氏菌Kurthia zopfii
发酵乳杆菌 Lactobacillus fermentum
植物乳杆菌Lactobacillus plantarum
硝化乳杆菌Lactobacillus alimentarius
食淀粉乳杆菌 Lactobacillus amylophillus
短乳杆菌Lactobacillus bervis
藤黄微球菌 Micrococcus lentus
荚膜甲基球菌 Methylcoccus capsulatus
布氏甲烷杆菌Methanobacterium bryantii
沼泽甲烷杆菌Methanobacterium paluster
泥沼甲烷杆菌Methanobacterium uliginosum
硝化杆菌 Nitrobacter winogradskyi
亚硝化单胞菌 Nitrosococcus europaea
产碱假单胞菌 Pseudomonas alcaligenes
致黄色假单胞菌Pseudomonas aureofaciens
绿针假单胞菌Pseudomonas chlororaphis
硝化假单胞菌Pseudomonas nitroreducens
核黄素假单胞菌Pseudomonas riboflavina
恶臭假单胞菌Pseudomonas putina
敏捷假单胞菌Pseudomonas facilis
解葡聚糖类芽孢杆菌 Paenibacillus gluconolyticus
解硫胶素类芽孢杆菌Paenibacillus thiaminlyticus
瘤胃假丁酸弧菌 Pseudobutyrivibrio ruminis
简单脂肪肝菌 pimelobacter simplex
肿胀脂肪肝菌pimelobacter tumescens
狭小发光杆菌 Photobacterium angustum
明亮发光杆菌Photobacterium phosphoreum
沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonas palustris
渣腐稀有杆菌Rarobacter faecitabidus
产亚硝酸真杆菌Rarobacter formicigenerans
嗜聚木糖真杆菌Rarobacter xylanophilum
嗜酸红假单胞菌Rhodopseudomonas acidphia
Saccharomyces telluris
傲氏互营养单胞菌Syntrophomonas wolgei
Thiosphaera pantropha
成团肠杆菌 Thiobacillus agglomerans
反硝化硫杆菌 Thiobacillus denitrificans
氧化硫杆菌Thiobacillus thiooxidans
硫红球菌 Thiorhodococcus minus
混合地神菌 Telluria mxita
黄黄色杆菌Xathobacter flavus。
说明书
一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法
技术领域
本发明属于生化环保技术领域，尤其是涉及了一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法。
背景技术
近年来，随着我国工业化、城市化进程加快，我国成品油消费持续快速增长，原油对外依存度不断提高，保障国内石油稳定供应的压力日益加大。而对于我国现阶段的能源分布现状却是：“缺油少气，煤炭资源相对丰富”。近日国家能源局将发布《煤炭工业发展“十二五”规划》，基于煤化工“高污染、严重依赖水源”的特性，则煤炭能源的“清洁、高效”的利用方式则显得尤为突出。鉴于水煤浆具有浓度高、粒度细、流变好、长期储存不沉淀和市场性价比较高等特点，因而在我国石油资源相对比较短缺的情况下，水煤浆是以煤代油最理想的煤炭产品，其市场空间巨大。
虽然煤气化是相对较经济、清洁、高效的煤炭利用方式，但煤气化工艺过程产生大量的高污染废水。煤气化废水水质复杂，其中不仅含有小分子的有机酸、单元酚、氨氮等，还含有大量的大分子难降解和有毒污染物，主要是多元酚、多环芳烃及杂环化合物等，具有高难降解有机物、高氨氮等特点，酚氨回收后废水中CODCr一般在5000mg/L左右，氨氮在200~500mg/L，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。而且在煤气化过程中所产生的废水中的主要污染物的数量伴随着原料煤、操作条件和废水系统的不同而变化，在使用烟煤或者褐煤作原料时，废水中含有大量的酚、焦油和氨等，水质较差。此外气化废水的水质还与化工工艺息息相关。
因此，基于水煤浆技术大规模推广的条件下，水煤浆气化过程中所产生废水的处理则显得尤为突出。结合水煤浆气化废水的特点，根据现行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，对煤化工废水新改扩建项目的要求：COD≤100mg/L，NH3-N≤15 mg/L，酚≤0.5 mg/L，氰≤0.5 mg/L，目前企业很难达到处理要求，分析后认为主要存在以下几个原因：1.水煤浆气化废水中(脱酚水)碳氮比相对较低(3:1)，同时含有一定的有毒有害物质，使得传统生化法难以去除部分杂质;2.传统活性污泥法存在自身的缺陷，如耐冲击负荷差，剩余污泥多，泥龄短，造成细菌种类不全、数量不足，对难降解物无法达到去除的效果。
如图1所示，传统的A/O脱氮工艺在布局上按先后顺序设置了缺氧池、好氧池和沉淀池。传统A/O工艺在处理高氨氮低碳源废水时，则需要投加大量的有机碳源，从而在脱除氨氮时来满足微生物生长及降解过程中所需要的碳源，但是大量有机碳的投加易造成废水中碳源的残余及碳材料的浪费，这不仅提高了废水处理的经济成本，而且为系统后端碳源的祛除带来了巨大的压力，提升了污泥的容积负荷，进一步造成污泥量的增加，进而在对污泥处理时会增大能耗，从而造成成本的增加。而且当来水水质发生较大变动时，传统的A/O应变能力较低。
无疑，由于工艺本身局限性，在处理高氨氮低碳源废水时，传统的A/O脱氮工艺应付当下日趋严格的排放标准和竞争激烈的市场时则显得力不从心。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用微生物处理水煤浆气化废水的方法，以解决现有技术中存在的废水处理后难以达到规定的排放标准的技术难题。
为此，本发明采用如下的技术方案：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;其特征在于：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1.0%~2.5%的微生物载体以及1.5%~4.0%的环境微生物制剂。
更进一步地，多功能池水温控制在25~35℃，pH控制6~9;复合脱氮池水温控制在25~35℃，pH控制8.2~9.1，DO控制在2~4mg/L。
更进一步地，依据水煤浆气化废水水质特点，多功能池选择是否曝气;当废水水质COD﹥1000mg/L时，开启多功能池中的曝气设备，通过微曝(DO：1.0~2.0 mg/L)条件的控制来处理COD;当废水水质正常，COD<1000mg/L时，关闭多功能池中的曝气设备。
更进一步地，复合脱氮池和沉淀池之间设置有硝化液回流至多功能池的管道，回流比为1:1~4;沉淀池设置有污泥回流至多功能池和复合脱氮池的管道，回流比为1:1~2。
更进一步地，在整个工艺过程中没有外加任何碳源。
更进一步地，所述的环境微生物制剂由以下78种微生物组成：
反硝化亚种Alcaligenes denitrigicans
粪产碱菌 Alcaligenes faecalis
木糖氧化产碱菌Alcaligenes xylososydans
醋酸醋杆菌 Acetobacter aceti
巨胞氮单胞菌 Azomonas macrocytogenes
反硝化交替单胞菌 Alteromonas dentitrificans
木醋杆菌 Acetobacter xylinus
干燥无色菌 Achromobacter xerosis
嗜水气单胞菌 Aeromenans hydrophila
温和气单胞菌Aeromenans sobria
分子芽孢杆菌 Bacillus alvei
Beggiatoa alba
凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans
枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis
迟缓芽孢杆菌 Bacillus leutis
坚强芽孢杆菌Bacillus firmus
状芽孢杆菌 Bacillus mycides
巨大芽孢杆菌 Bacillus megaterium
嗜碱芽孢杆菌Bacillus alcalophilus
球形芽孢杆菌Bacillus spaericus
粪短状杆菌 Brachybacterium faecium
溶纤维素拟杆菌 Bacteroides cellulosovens
粪便拟杆菌 Bacteroides stercoris
乳酸短杆菌Brevibacterium casei
短短芽孢菌 Brevibscillus brevis
双氮纤维单胞菌 Cellulomonas biazotes
粪肥纤维单胞菌Cellulomonas fimi
产气肠杆菌Enterobacter aerogenes
长赤细菌Eeythrobacter longus
红单胞菌 Erothromonas ursincola
浅井氏葡萄杆菌Gluconobacter albidus
葡萄氧化杆菌Gluconobacter oxydans
反硝化盐富饶菌 Halogerax denitrificans
地中海盐富饶菌Halogerax mediterranei
多营养拟杆菌 Ilyobacter ploytropus
反硝化琼斯氏菌Jonesia denitrificans
佐氏库特氏菌Kurthia zopfii
发酵乳杆菌 Lactobacillus fermentum
植物乳杆菌Lactobacillus plantarum
硝化乳杆菌Lactobacillus alimentarius
食淀粉乳杆菌 Lactobacillus amylophillus
短乳杆菌Lactobacillus bervis
藤黄微球菌 Micrococcus lentus
荚膜甲基球菌 Methylcoccus capsulatus
布氏甲烷杆菌Methanobacterium bryantii
沼泽甲烷杆菌Methanobacterium paluster
泥沼甲烷杆菌Methanobacterium uliginosum
硝化杆菌 Nitrobacter winogradskyi
亚硝化单胞菌 Nitrosococcus europaea
产碱假单胞菌 Pseudomonas alcaligenes
致黄色假单胞菌Pseudomonas aureofaciens
绿针假单胞菌Pseudomonas chlororaphis
硝化假单胞菌Pseudomonas nitroreducens
核黄素假单胞菌Pseudomonas riboflavina
恶臭假单胞菌Pseudomonas putina
敏捷假单胞菌Pseudomonas facilis
解葡聚糖类芽孢杆菌 Paenibacillus gluconolyticus
解硫胶素类芽孢杆菌Paenibacillus thiaminlyticus
瘤胃假丁酸弧菌 Pseudobutyrivibrio ruminis
简单脂肪肝菌 pimelobacter simplex
肿胀脂肪肝菌pimelobacter tumescens
狭小发光杆菌 Photobacterium angustum
明亮发光杆菌Photobacterium phosphoreum
沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonas palustris
渣腐稀有杆菌Rarobacter faecitabidus
产亚硝酸真杆菌Rarobacter formicigenerans
嗜聚木糖真杆菌Rarobacter xylanophilum
嗜酸红假单胞菌Rhodopseudomonas acidphia
Saccharomyces telluris
傲氏互营养单胞菌Syntrophomonas wolgei
Thiosphaera pantropha
成团肠杆菌 Thiobacillus agglomerans
反硝化硫杆菌 Thiobacillus denitrificans
氧化硫杆菌Thiobacillus thiooxidans
硫红球菌 Thiorhodococcus minus
混合地神菌 Telluria mxita
黄黄色杆菌Xathobacter flavus。
当废水水质COD﹥1000mg/L时，开启多功能池中的曝气设备，通过微曝(DO：1.0~2.0 mg/L)条件的控制来处理COD，而且在微曝条件下同时硝化反硝化和短程硝化反硝化的作用会得到增强，从而实现在兼氧条件下对COD和氮的高效脱除。
正常状态下，水质COD<1000mg/L时，关闭多功能池中的曝气设备，从而形成厌氧环境。结合池中所投加的微生物制剂和微生物载体，在厌氧条件下，会发生厌氧氨氧化、短程硝化反硝化和同时硝化反硝化的厌氧脱氮作用，从而达到低碳源高效脱氮的目的。
所添加的78种微生物，具有常规硝化、反硝化、厌氧氨氧化、短程硝化反硝化、好氧反硝化以及同时硝化反硝化功能的混合微生物制剂。
厌氧氨氧化功能的实现是指在厌氧条件下中，利用本发明提供的环境微生物制剂中的Nitrosomonas eutropha亚硝化单胞菌等菌种，包含5个属9个种类。在特定条件下其能直接以NH4+为电子供体，以NO2-或NO3-为电子受体，将NH4+、NO2-或NO3-转变成N2的生物氧化的特性，从而实现厌氧氨氧化的过程。该过程利用独特的生物机体以硝酸盐作为电子供体把氨氮转化为N2。
短程硝化反硝化功能是利用本发明提供的环境微生物制剂中的硝酸菌和亚硝酸菌，将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化，省去了传统生物脱氮中由亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐两个环节(即将氨氮氧化至亚硝酸盐氮即进行反硝化)：
2 NH4++O2 → 2NO2-+2H2O+4H+;
NH4++3H(电子供体) → N2+H2O+OH-;
从而能使除氮过程中节省大量的能源与碳源。
其中亚硝化菌为硝化杆菌科的5个属：亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化球菌属(Nitrosococcus)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)、亚硝化叶状菌属(Nitrosolobus)中的12个种的亚硝化细菌组成。硝化菌主要由硝化杆菌属(Nitrobacter)、硝化球菌属(Nitrococcus)、硝化螺菌属(Nitrospira)和硝化刺菌属(Nitrospina)4个属组成。
同时硝化反硝化功能的实现是利用本发明提供的环境微生物制剂中的假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱菌属(Alcaligenes)和芽孢杆菌(Bacillus)3个属中的17种菌种组成。利用菌种菌胶团内部的溶解氧梯度呈现的特性，使实现同时硝化反硝化功能的缺氧/厌氧环境可在菌胶团内部形成，从而达到使异养硝化和好氧反硝化同时进行，从而实现低碳源条件下的高效脱氮。
好氧反硝化功能的实现是利用本发明提供的环境微生物制剂中的Thiosphaera Pantotropha球硫小菌等菌种能在好氧条件下进行反硝化的特性，其主要产物是N2O，并可将氨态氮直接转化成气态产物，从而达到节省能源的目的。
在整个工艺过程中没有外加任何碳源，其出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)国家一级排放标准，和传统的A/O工艺相比，大大降低处理成本。
通常水煤浆气化废水中的大量有机污染物中有很大一部分对生物有抑制作用，很难被普通生物所降解，但通过使用本发明中所公开的微生物菌群，可以提高对各种有机物的降解效能且污泥产量较少。
经本发明处理后，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，其它指标也可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)国家一级排放标准。本发明整个过程中使用的境微生物制剂与本发明提供的水处理工艺相结合，共同作用，达到稳定高效的废水处理效果。
另外，当投加超出本发明提供的环境微生物制剂中所包含的菌种时，对出水结果产生影响，其中出水COD≥150mg/L、氨氮≥25mg/L。因此在本发明这种独特的工艺布局条件下，本发明提供的环境微生物制剂具有不可替代的作用。
