[发明专利]一种含硫酸盐的天然橡胶加工废水深度脱氮装置和方法

说明书

本发明设计了一种含硫酸盐的天然橡胶加工废水深度脱氮处理工艺。废水在废水水箱中调节pH至6.5‑7.5，然后进入1#厌氧产甲烷反应器，由于天然橡胶加工废水中含SO₄^2‑和大量有机物，在1#厌氧产甲烷反应器中，产生硫化氢（H₂S）和甲烷（CH₄）；1#厌氧产甲烷反应器的出水进入2#厌氧产甲烷反应器，废水中的有机物进行厌氧产甲烷反应；2#厌氧产甲烷反应器出水与回流硝化液一起进入PDA反应器发生短程反硝化厌氧氨氧化反应；而后废水进入硝化反应器进行传统硝化反应，产生的硝化液与1#厌氧产甲烷反应器产生的H₂S、CH₄一起进入反硝化反应器，硝态氮被还原为氮气，H₂S被氧化成硫酸根，剩余的甲烷收集用于发电，最终可实现深度脱氮，同时降低系统能耗，提高能源回收率。

技术领域

本发明涉及一种含硫酸盐的天然橡胶加工废水深度脱氮装置和方法，属于污水生物处理技术领域。

背景技术

天然橡胶种植主要分布在南北纬15°之间的低海拔、低纬度的热带地区，我国是世界上第1个在北纬18-24°范围内大面积植橡胶成功的国家。与人工合成橡胶相比，天然橡胶有加工性能好、价格低廉等优点，我国天然橡胶的主要产地为海南岛和西双版纳。从橡胶树采集得到的胶乳经凝固、压皱、干燥等工艺制成干胶后，留下大量富含有机物的酸性制胶废液。虽然在加工过程中除加氨保鲜和加甲酸作凝固剂之外不添加任何有毒物质，但所排出废水含有大量有机物、氨氮以及硫酸根等。如果橡胶废水直接用于产甲烷，废水中的硫酸根在厌氧环境下被还原成硫化氢，对产甲烷菌产生抑制，导致产甲烷量降低；如果这些物质随废水未经处理直接排放到水体环境中，会对水体造成污染，使排放水体水质恶化。

传统生物脱氮是由有机氮氨化、硝化、反硝化完成。氨化作用是将有机氮在生物处理过程中氧化为NH₄⁺；硝化作用是一个耗氧过程，先由亚硝酸菌将NH₄⁺氧化成NO₂^-，再由硝酸菌将NO₂^-氧化为NO₃^-；反硝化作用是反硝化菌以NO₂^-、NO₃^-为电子受体，有机物作为碳源，将NO₃^-还原为NO₂^-，再转化为N₂的过程。近年来发现的厌氧氨氧化是在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌直接以NH₄⁺为电子供体，以亚硝酸盐作为电子受体，将氮化合物转变成N₂的过程。与硝化作用相比，它用亚硝酸盐取代氧作为电子受体，与反硝化作用相比，它用氨取代有机物作为电子供体。厌氧氨氧化菌是自养菌，不需要添加有机物来维持反硝化。与传统生物脱氮相比，厌氧氨氧化可以大幅度降低曝气能耗；且无需有机碳源。如果将上述生物脱氮理论应用于天然橡胶加工废水的脱氮处理中，能在橡胶废水中的氮达标排放的同时，降低废水处理能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硫酸盐的天然橡胶加工废水深度脱氮装置和方法。