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淡林百科|高硫酸盐己内酰胺废水:硫自养反硝化与碳氮协同去除
发布时间:2025-07-18 来源:jsydl 浏览次数:253次

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一、废水特性与治理难点


▶ 己内酰胺废水具有 “三高一难” 特征:

☒ 高COD(30,000-50,000mg/L):主要含ε-己内酰胺单体及环状聚合物;

☒ 高硫酸盐(5,000-8,000mg/L):抑制反硝化菌电子传递;

☒ 高总氮(800-1,200mg/L):含有机氮(胺类)及NH₄⁺;

☒ 难降解:五元环状结构(C₆H₁₁NO)需特殊开环机制。


二、技术核心:硫自养反硝化-碳氮协同体系


01

硫自养反硝化——破解硫酸盐抑制

▍ 核心反应式:

5S²⁻ + 2NO₃⁻ + 12H⁺ → 5S⁰ + N₂ + 6H₂O 

(ΔG = -744 kJ/mol)

▍ 功能菌群:

① Thiobacillus denitrificans(脱氮硫杆菌)(占比>45%);

② Sulfurovum lithotrophicum(化能自养型硫氧化细菌)(耐SO₄²⁻>10,000mg/L)。

▍ 创新设计

① 硫源载体:多孔硫磺颗粒(粒径3-5mm,孔隙率35%~40%);

② 电子传递链:
      S²⁻ → Sox系统 → Cyt c → 还原NO₃⁻(电子利用率90%+)

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02

环状结构破解能力

▍ 开环菌群:

① 缺氧区Clostridium 分泌 环己酮单加氧酶,断裂己内酰胺五元环(C₆H₁₁NO(己内酰胺) → HOOC-(CH₂)₅-NH₂(6-氨基己酸));

② 好氧HBR区Rhodococcus 菌表达酰胺水解酶,将开环产物降解为小分子酸。

▍ 开环效率:

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03

智能控制系统——稳定运行保障

▍ ORP(氧化还原电位)反馈调节控制逻辑:

① ORP<-150mV:反硝化充分,减少碳源投加;

② ORP>-100mV:硫源不足,自动补加硫磺颗粒。

▍ 多参数联动:

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04

技术优势深度解析

☑ 硫-氮-碳循环协同

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☑ 循环效益:

① 节省 100%有机碳源投加(传统工艺需甲醇>1,000mg/L);

② 硫酸盐转化率 35-40%(副产品单质硫可回收)。

☑  抗负荷冲击设计:

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☑  与传统工艺对比:

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三、苏州淡林“硫自养碳源+A/O-HBR”


01

脱氮除碳协同路径

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02

A.O-HBR协同脱氮除碳

☑ 工艺创新点:基于Bardenpho工艺优化,耦合专用脱氮生物绳填料(比表面积1200 m²/m³),实现短程硝化反硝化(SND)与同步硝化反硝化(SNDN)协同,脱氮效率较传统A/O工艺提升40% 。

☑ 流态与能耗优化:双套圆形结构设计改善反应器内部流态,结合微孔曝气技术(DO=0.5-1.5 mg/L),吨水电耗低至0.3 kWh。

☑ 菌群协同调控:好氧区富集亚硝化菌,缺氧区培养反硝化菌群,实现“一碳两用”,硫自养碳源利用率提升50% 

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03

硫自养碳源

☑ 颠覆性零碳源脱氮:以硫化物为电子供体(非有机碳),彻底摆脱对乙酸钠/甲醇等碳源的依赖,直接降低脱氮成本60%-80%,从源头杜绝因碳源投加导致的出水COD超标风险。

☑ 污泥减量低碳运行:反硝化过程不依赖有机碳,污泥产率系数低至0.1kgSS/kgN(传统工艺0.3-0.5),污泥量减少60%+;同时减少碳源生产运输的碳排放,吨水碳减排达4.2kgCO₂e。

☑ 抗冲击性强:耐低C/N(≤1.0)水质冲击,在有机碳匮乏的废水(如垃圾渗滤液、地下水)中,总氮去除率仍保持>90% ,抗负荷波动性提升3倍,出水TN稳定<5mg/L

☑ 资源化潜力强:反应产物硫酸盐(SO₄²⁻)可回收为硫酸钙/单质硫,副产物价值抵减30%运行成本系统自动化率高达95%,无人值守模式下持续高效脱氮


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