申请日 20171201
公开（公告）日 20201127
IPC分类号 C02F9/14; C02F101/16; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种起爆药生产废水的物化预处理‑生物强化处理集成工艺。所述工艺如下：废水首先泵入内电解池，实现硝基化合物的有效还原；内电解出水进入芬顿氧化工段，利用内电解出水中的铁离子并投加双氧水，去除有机物和叠氮；芬顿出水进入混凝‑沉淀池，利用芬顿出水中的铁离子作为絮凝剂，聚丙烯酰胺作为助凝剂，去除Pb2+和有机物；沉淀池出水进入投加复合菌剂NJUST‑S1的缺氧反应池，利用废水中的硝态氮进行反硝化脱除COD；缺氧池出水泵入投加复合菌剂NJUST‑S2的曝气生物滤池，实现达标排放。本发明采用内电解‑芬顿耦合技术，减小铁泥产生量和双氧水消耗量，同时基于复合菌剂NJUST‑S1和复合菌剂NJUST‑S2的生物强化技术，有效地节约废水处理成本。
权利要求书
1.起爆药生产废水的物化预处理-生物强化处理集成工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，将起爆药废水泵入内电解工段，调节pH为2.0～4.0，在零价铁的还原作用下，对废水中硝基化合物进行还原；
步骤2，内电解出水进入芬顿氧化工段，投加双氧水，控制氧化还原电位为300～800mV，对污染物进行氧化降解，去除COD、叠氮等污染物；
步骤3，芬顿出水进入混凝-沉淀工段，投加Na2CO3调节pH值为7.5～8.5，投加助凝剂聚丙烯酰胺，去除Pb2+和有机物，沉淀池污泥采用板框压滤机进行脱水处理；
步骤4，沉淀池出水进入缺氧反应池，缺氧反应池内投加以保藏编号为CCTCC NO：M2017557的Enterobacter sp.NJUST15为主要成分的复合菌剂NJUST-S1，调节pH为6.0～8.0，投加生物降解必需的营养物，进行反硝化反应脱除COD；
步骤5，缺氧反应池出水泵入曝气生物滤池深度处理工段，曝气生物滤池内投加以Rhodococcus sp.NJUST16为主要成分的复合菌剂NJUST-S2，对残余的生物难降解物进行降解，出水达标排放。
2.根据权利要求1所述的物化预处理-生物强化处理集成工艺，其特征在于，步骤4中，所述的复合菌剂NJUST-S1还包括厌氧活性污泥，接种量为3kg/m3，Enterobactersp.NJUST15菌剂和活性污泥的质量比为2：1。
3.根据权利要求1所述的物化预处理-生物强化处理集成工艺，其特征在于，步骤4中，所述的生物降解必需的营养物为磷、钾、钙。
4.根据权利要求1所述的物化预处理-生物强化处理集成工艺，其特征在于，步骤5中，所述的复合菌剂NJUST-S2还包括保藏编号为CCTCC NO：M 2016013的COD去除菌Pigmentiphaga sp.NJUST35及活性污泥，接种量为1kg/m3，Rhodococcus sp.NJUST16、Pigmentiphaga sp.NJUST35和活性污泥的质量比为2：1：1。
说明书
起爆药生产废水物化预处理-生物强化处理集成工艺
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种起爆药生产废水物化预处理-生物强化处理集成工艺。
背景技术
起爆药生产废水主要的污染因子为硝基酚类物质、Pb2+离子、N3-离子等，均为优先控制污染物。铅可在人体和动植物中蓄积，主要毒性效应是导致贫血、神经机能失调和肾损伤。长期接触硝基酚类物质，可引起头痛、恶心、呕吐、食欲减退、腹泻和发热等症状，可引起末稍神经炎以及肝、肾损害。叠氮化合物可抑制细胞色素氧化酶的活性，导致磷酸化及细胞呼吸异常；急性毒作用为引起血管张力极度降低，可刺激呼吸，增强心博力；大剂量能升高血压，全身痉挛，直至休克。此外，起爆药生产废水中高浓度硝酸盐氮的排放可引起水体富营养化；硝酸盐在人体内可还原为致癌的亚硝酸盐，导致婴幼儿高铁血红蛋白症(俗称蓝婴症)。因此，起爆药生产废水如果不经处理直接排放，将会对环境造成严重污染。
目前起爆药废水主要采用“活性炭吸附-化学沉淀-活性炭吸附”组合工艺进行处理，活性炭消耗量大且无法再生(陈太林.斯蒂芬酸铅废水的综合处理.水污染及处理,2017, 05(01):1-5.)。采用“化学沉淀-化学氧化-序批式活性污泥-深度化学氧化”组合工艺处理起爆药废水，序批式活性污泥系统污泥流失和失活等问题无法解决，过量氧化剂的投加造成废水处理成本偏高(王玉龙.兵器工业起爆药生产废水处理设计.水工业市场,2012(2):82-85.)。采用“芬顿氧化法-化学沉淀”工艺对起爆药废水进行预处理，可有效去除废水中的硝基酚类物质及Pb2+离子，但预处理系统出水生物毒性仍然较高，难以达到生化进水要求(王玉龙.兵器工业起爆药生产废水处理设计.水工业市场, 2012(2):82-85.)。近年来，部分起爆药生产企业尝试采用焚烧技术对起爆药废水进行处理，但焚烧过程中残药的爆燃以及高能耗等问题难以解决。
因此，处理效果稳定、操作简便、处理成本低的起爆药废水处理技术和工艺的研发已成为火工品行业迫切需要解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效处理起爆药废水、低成本的起爆药生产废水物化预处理-生物强化处理集成工艺。
本发明的技术方案如下：
起爆药生产废水的物化预处理-生物强化处理集成工艺，具体步骤如下：
步骤1，将起爆药废水泵入内电解工段，调节pH为2.0～4.0，在零价铁的还原作用下，对废水中硝基化合物进行还原；
步骤2，内电解出水进入芬顿氧化工段，投加双氧水，控制氧化还原电位为 300～800mV，对污染物进行氧化降解，去除COD、叠氮等污染物；
步骤3，芬顿出水进入混凝-沉淀工段，投加Na2CO3调节pH值为7.5～8.5，投加助凝剂聚丙烯酰胺，去除Pb2+和有机物，沉淀池污泥采用板框压滤机进行脱水处理；
步骤4，沉淀池出水进入缺氧反应池，缺氧反应池内投加以保藏编号为CCTCC NO：M 2017557的Enterobacter sp.NJUST15为主要成分的复合菌剂NJUST-S1，调节pH为 6.0～8.0，投加生物降解必需的营养物，进行反硝化反应脱除COD；
步骤5，缺氧反应池出水泵入曝气生物滤池深度处理工段，曝气生物滤池内投加以Rhodococcus sp.NJUST16为主要成分的复合菌剂NJUST-S2，对残余的生物难降解物进行降解，出水达标排放。
上述的Enterobacter sp.NJUST15为发明人从用于反硝化脱氮的污泥为菌源，利用以低品质碳源苯酚为唯一碳源、硝酸钠为唯一氮源的筛选培养基，进行菌株的纯化和分离，得到的一株可以利用低品质碳源苯酚为电子供体的反硝化脱氮菌株，经分子生物学鉴定为Enterobacter，命名为Enterobacter sp.NJUST15，GenBank登录号为MF993052。该菌株已于2017年09月27日在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)保藏，保藏地址：中国武汉，保藏编号为CCTCC NO：M 2017557。
上述的Rhodococcus sp.NJUST16已在文献(Shen J,Rui H,Han W,et al.Biodegradation of 2,4,6-trinitrophenol by Rhodococcus sp.isolated from apicric acid-contaminated soil.Journal of Hazardous Materials,2009,163:1199-1206.)中公开。
步骤4中，所述的复合菌剂NJUST-S1还包括厌氧活性污泥，NJUST-S1接种量为3kg/m3，Enterobacter sp.NJUST15菌剂和活性污泥的质量比为2：1。
步骤4中，所述的生物降解必需的营养物为磷、钾、钙等。
步骤5中，所述的复合菌剂NJUST-S2还包括保藏编号为CCTCC NO：M 2016013 的COD去除菌Pigmentiphaga sp.NJUST35及活性污泥，接种量为1kg/m3，Rhodococcussp.NJUST16、Pigmentiphaga sp.NJUST35和活性污泥的质量比为2：1：1。
上述的Pigmentiphaga sp.NJUST35已在中国专利201610319899.2中公开。
本发明的物化预处理-生物强化处理集成工艺，包括内电解工段，芬顿氧化工段，混凝-沉淀工段，缺氧反应工段和曝气生物滤池深度处理工段五个工段。内电解工段，利用酸性条件下零价铁(ZVI)的还原作用，实现硝基化合物的有效还原，同步去除一定量的Pb2+。芬顿氧化工段，利用内电解工段产生的Fe2+，投加双氧水，构成芬顿试剂，产生羟基自由基，实现污染物的氧化降解，并去除部分COD和销爆工段未能处理完全的叠氮。混凝工段，投加Na2CO3调节pH值，利用内电解工段产生的铁离子作为絮凝剂，投加聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝剂，形成絮凝作用，有效去除Pb2+和少量有机物。沉淀池出水进入缺氧反应池，调节水质水量，在调节池内投加酸以及生物降解必需的营养物，利用废水中含有高浓度硝态氮的特点进行反硝化反应脱除COD。曝气生物滤池 (BAF)深度处理工段，实现生物难降解残余物的生物降解，进一步降低废水COD，实现达标排放。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
1.内电解-芬顿耦合技术的应用显著地减小了铁泥产生量和双氧水消耗量；
2.基于复合菌剂NJUST-S1和复合菌剂NJUST-S2的生物强化技术的应用，实现了起爆药生产废水的生物强化处理，有效地节约了废水处理成本；
3.物化预处理-生物强化处理集成工艺可以实现起爆药生产废水的稳定达标排放。
发明人 （沈锦优;江心白;王静;王连军;马方平;邱伟;雷波;王宁;刘晓东;李健生;韩卫清;孙秀云;）
