[发明专利]一种天然橡胶加工废水深度生物脱氮装置和方法

说明书

本发明公开了一种天然橡胶加工废水深度脱氮装置和方法，废水首先进入厌氧产甲烷反应器，废水中大量有机物转化为CH4释放；接着进入除有机物反应器低氧生物吸附段，将废水中剩余部分有机物吸附至污泥中，经过1#沉淀池泥水分离后，沉淀污泥部分回流至高氧生物再生段，充分曝气降解污泥中有机物，沉淀池上清液进入AOAO反应器发生反硝化、厌氧氨氧化及硝化等作用，实现深度生物脱氮；而后废水部分进入2#沉淀池进水泥水分离，上清液排放，部分作为硝化液回流；1#和2#沉淀池部分沉淀污泥进入产酸池发酵产生挥发性有机酸（VFAs），含有VFAs的发酵液可作为AOAO反应器反硝化优质碳源。上述装置可以强化深度脱氮，同时降低系统能耗和实现能源回收。

技术领域

本发明涉及一种天然橡胶加工废水深度生物脱氮装置和方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，天然橡胶具有加工性能好，其耐屈挠性、透气性、电性能良好，且都优于合成橡胶，是目前市面上应用较为普遍的一种橡胶。天然橡胶按不同的加工工艺，分为加工成天然生胶和浓缩胶乳两种产品。天然生胶生废水主要来自洗涤凝块和制胶的机械用水，由于生产过程中采用氨水作为胶乳保存剂，再用甲酸凝固胶乳，则其废水潜在污染物主要是可溶性有机物、氨态氮等；浓缩胶乳的加工废水主要是胶清凝胶排放废水，其污染物有可溶性有机物、氨态氮和硫酸根等，污染物浓度比天然生胶废水高，处理起来相对复杂。如果天然橡胶加工废水未经处理就直接排放到水体环境中，则会引起水体富营养化、恶臭等环境问题，使得藻类快速生长，鱼虾死亡，严重威胁生态环境和人类健康。

天然橡胶加工废水可生化性较好，BOD₅ /COD_Cr高达0.6-0.8，因此使用生物法处理较为普遍，生物法包括氧化塘-活性污泥曝气工艺、水解酸化-活性污泥曝气工艺、沼气-氧化塘法、氧化塘-活性污泥-沼气组合处理法、厌氧-好氧法等。然而，上述生物处理工艺存在诸多弊端，例如：氧化塘处理占地面积大，投资建设费用高，且容易产生臭气影响居民生活环境；活性污泥曝气工艺能耗高，加重企业运行成本。

传统生物脱氮包括好氧硝化和缺氧反硝化，好氧硝化首先将废水中氨氮（NH₄⁺）依次氧化为亚硝态氮（NO₂^-）和硝态氮（NO₃^-），然后缺氧反硝化以有机物作为电子供体，将NO₃^-最终被还原为氮气（N₂）。短程硝化厌氧氨氧化的发现突破了传统生物脱氮途径，首先废水中的部分NH₄⁺经过短程硝化氧化为NO₂^-，然后在厌氧氨氧化菌作用下，废水中剩余的NH₄⁺以NO₂^-作为电子受体直接氧化为N₂（NH₄⁺+NO₂^-→N₂）。与传统生物脱氮相比，短程硝化厌氧氨氧化可降低曝气能耗、节约有机物和减少温室气体氧化亚氮（N₂O）的产生。最新研究发现废水中的NH₄⁺和NO₃^-可以发生式（1）所示反应。该反应是在厌氧氨氧化的基础上，以NH₄⁺和少量有机物作为电子供体、NO₃^-作为受体，最终实现废水中TN的去除。与传统生物脱氮相比，该技术可节省曝气量，降低脱氮外碳源量。

NH₄⁺ + NO₃⁻ + 0.46 CH₃COO⁻ + 0.52H⁺ + 0.062HCO₃⁻