一种硝酸盐废水的处理方法技术

本发明专利技术属于水处理领域，尤其涉及一种硝酸盐废水的处理方法。本发明专利技术提供的处理方法包括以下过程：在厌氧条件下，利用零价铁和具有电活性的硝酸盐还原菌将废水中的硝酸盐转化为氨。本发明专利技术提供的处理方法利用具有电活性的硝酸盐还原菌

【技术实现步骤摘要】
一种硝酸盐废水的处理方法


[0001]本专利技术属于水处理领域，尤其涉及一种硝酸盐废水的处理方法。

技术介绍

[0002]氨是一种重要的工业原料和肥料。目前工业合成氨主要是采用哈伯工艺：将氢气和氮气在高温高压下直接合成氨。然而，该技术不仅能耗高，还会产生大量的二氧化碳等温室气体。
[0003]利用废水中的硝酸盐为原料通过还原转化产氨被认为是一种极具发展潜力的替代途径，不仅能显著降低氨氮生产的能耗，而且能有效减少废水氮排放。电化学技术能实现硝酸盐高效还原产氨，但往往需要使用昂贵的催化剂，并且在实际应用过程中容易出现钝化导致活性下降。与化学合成法相比，生物法具有成本低、环境友好、可自我再生等显著优势。尤其是，异化硝酸盐还原菌可以利用废水中有机污染物为底物在温和的环境条件下将硝酸盐还原为氨。但是，大部分含硝酸盐废水(包括好氧生物处理段出水)的碳氮比往往较低，因此无法提供足够的驱动力导致硝酸盐还原速率慢。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种硝酸盐废水的处理方法，该方法可以避免硝酸盐还原菌对有机碳源的依赖，实现废水中硝酸盐的高效、定向转化产氨，为氨氮的经济、高效合成和废水处理与资源化提供了新途径，尤其是为低碳氮比废水脱氮与资源化提供了有效的解决途径。
[0005]本专利技术提供了一种硝酸盐废水的处理方法，包括以下过程：
[0006]在厌氧条件下，利用零价铁和具有电活性的硝酸盐还原菌将废水中的硝酸盐转化为氨。
[0007]优选的，所述具有电活性的硝酸盐还原菌为异化硝酸盐还原菌。
[0008]优选的，所述异化硝酸盐还原菌为希瓦氏菌和/或嗜水气单胞菌。
[0009]优选的，所述零价铁为微米级零价铁。
[0010]优选的，所述零价铁与废水的用量比为(0.1～0.5)g：50mL。
[0011]优选的，所述硝酸盐还原菌在废水中的初始OD
600
浓度为0.1～0.3。
[0012]优选的，所述转化的温度为25～35℃。
[0013]优选的，具体的处理步骤包括：
[0014]将废水、零价铁和具有电活性的硝酸盐还原菌进行混合，然后在厌氧条件下进行培养。
[0015]优选的，参与所述混合的硝酸盐还原菌为处于稳定期的菌体。
[0016]优选的，所述废水中还含有缓冲剂、NaOH、KCl、NaH2PO4和NaCl。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供了一种硝酸盐废水的处理方法。本专利技术提供的处理方法包括以下过程：在厌氧条件下，利用零价铁和具有电活性的硝酸盐还原菌将废水中的
硝酸盐转化为氨。本专利技术提供的处理方法利用具有电活性的硝酸盐还原菌
‑
零价铁耦合体系处理硝酸盐废水，处理过程中硝酸盐还原菌和零价铁(ZVI)直接接触，发挥ZVI与硝酸盐还原菌细胞之间在电子传递、污染物转化等方面的多重协同效应：1)ZVI作为胞外电子供体通过直接电子传递途径将电子输入硝酸盐还原菌细胞内用于硝酸盐还原，从而解决硝酸盐还原菌反硝化过程电子供体不足的问题；2)硝酸盐还原菌还原硝酸盐产生的中间产物亚硝酸盐被释放到胞外，被ZVI进一步高效、高选择性转化为氨，从而解决亚硝酸盐积累抑制硝酸盐还原菌活性的问题；3)废水处理过程中，硝酸盐还原菌可在ZVI表面生长并形成生物膜，对ZVI表面进行包裹，从而有效减缓ZVI的钝化和副反应消耗，提高ZVI用于促进硝酸盐还原的利用率。本专利技术提供的处理方法可以避免硝酸盐还原菌对有机碳源的依赖，实现废水中硝酸盐的高效、定向转化产氨，为氨氮的经济、高效合成和废水处理与资源化提供了新途径，尤其是为低碳氮比废水脱氮与资源化提供了有效的解决途径。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例1提供的实验组与对照组的催化硝酸盐还原曲线图；
[0020]图2是本专利技术实施例1提供的希瓦氏菌与ZVI协同催化硝酸盐还原转化的动态过程图；
[0021]图3是本专利技术实施例1提供的利用希瓦氏菌与ZVI协同处理废水后ZVI的SEM图；
[0022]图4是本专利技术实施例2提供的实验组与对照组的催化硝酸盐还原曲线图；
[0023]图5是本专利技术实施例3提供的实验组与对照组的催化硝酸盐还原曲线图；
[0024]图6是本专利技术实施例3提供的嗜水气单胞菌与ZVI协同催化硝酸盐还原转化的动态过程图；
[0025]图7是本专利技术实施例4提供的希瓦氏菌
‑
ZVI耦合体系处理电镀厂实际废水的硝酸盐去除效果图；
[0026]图8是本专利技术实施例4提供的希瓦氏菌
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ZVI耦合体系处理电镀厂实际废水的氨产生效果图。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术提供了一种硝酸盐废水的处理方法，包括以下过程：
[0029]在厌氧条件下，利用零价铁和具有电活性的硝酸盐还原菌将废水中的硝酸盐转化为氨。
[0030]在本专利技术提供的处理方法中，所述废水的硝酸盐含量优选为0.1～100mmol/L，具
体可为0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、1.2mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、40mmol/L、50mmol/L、57mmol/L、60mmol/L、70mmol/L、80mmol/L、90mmol/L或100mmol/L；所述废水中优选还含有适宜细菌生长代谢的成分，包括但不限于缓冲剂、NaOH、KCl、NaH2PO4和NaCl；所述缓冲剂优选为HEPES缓冲盐，所述缓冲剂在废水中的含量优选为5～20g/L，具体可为11.91g/L；所述NaOH在废水中的含量优选为0.1～0.5g/L，具体可为0.3g/L；所述KCl在废水中的含量优选为0.05～0.2g/L，具体可为0.1g/L；所述NaH2PO4在废水中的含量优选为0.4～0.8g/L，具体可为0.67g/L；所述NaCl在废水中的含量优选为4～8g/L，具体可为5.85g/L；所述废水中优选不含有机碳源。
[0031]在本专利技术提供的处理方法中，所述零价铁(ZVI)优选为微米级零价铁；所述微米级零价铁的平均粒径优选为5～50μm，具体可为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm；所述零价铁与废水的用量比优选为(0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硝酸盐废水的处理方法，包括以下过程：在厌氧条件下，利用零价铁和具有电活性的硝酸盐还原菌将废水中的硝酸盐转化为氨。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述具有电活性的硝酸盐还原菌为异化硝酸盐还原菌。3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述异化硝酸盐还原菌为希瓦氏菌和/或嗜水气单胞菌。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述零价铁为微米级零价铁。5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述零价铁与废水的用量比为(0.1～0.5)g：50mL。6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文卫，李雪，李杰，柳后起，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：