公布日：2024.12.13
申請日：2024.09.23
分類號：C02F3/28(2023.01)I;C02F1/20(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發明涉及水處理技術領域，公開了一種有機廢水的處理系統及方法。一種有機廢水的處理系統，包括依次相連的第一厭氧單元、脫氨單元和第二厭氧單元；所述第一厭氧單元包括厭氧反應器，所述厭氧反應器的級數為1+N(N為大于等于0的整數)級；所述第二厭氧單元包括厭氧反應器，所述厭氧反應器的級數為1+M(M為大于等于0的整數)級。本發明提供的有機廢水的處理系統，在厭氧單元之間增設脫氨單元，脫氨單元能有效去除初步厭氧處理產生的游離氨，減少了厭氧處理中間代謝產物對甲烷化反應的影響，保障了后續厭氧處理中甲烷化反應的進行，提升了厭氧處理對有機廢水的處理效果。
權利要求書
1.一種有機廢水的處理系統，其特征在于，包括依次相連的第一厭氧單元、脫氨單元和第二厭氧單元；所述第一厭氧單元包括厭氧反應器，所述厭氧反應器的級數為1+N(N為大于等于0的整數)級；所述第二厭氧單元包括厭氧反應器，所述厭氧反應器的級數為1+M(M為大于等于0的整數)級。
2.根據權利要求1所述的處理系統，其特征在于，所述第一、第二厭氧單元中，所述厭氧反應器的級數大于1級時，所述厭氧反應器分別以串聯式連接；和/或，所述有機廢水在每級厭氧反應器內的水利停留時間為1-120h；和/或，所述厭氧反應器內的溫度為35-40℃；和/或，所述厭氧反應器內的pH值為6.5-8.5。
3.根據權利要求1所述的處理系統，其特征在于，所述厭氧反應器內分別填充生物載體；優選地，所述生物載體包括活性碳、聚氨酯泡沫、鮑爾環中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的處理系統，其特征在于，所述厭氧反應器中生物載體的填充比分別選自5-100％。
5.根據權利要求1所述的處理系統，其特征在于，所述脫氨單元包括氨氮吹脫塔。
6.根據權利要求5所述的處理系統，其特征在于，所述氨氮吹脫塔內的氣液比為(1000-25000):1。
7.一種有機廢水的處理方法，其特征在于，包括使用權利要求1-6任一項所述的有機廢水的處理系統對有機廢水進行處理。
8.根據權利要求7所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法具體包括以下步驟：有機廢水依次經過第一厭氧單元進行厭氧處理，經過脫氨單元進行物化處理，再經過第二厭氧單元進行甲烷化反應，得到處理后的水體。
9.根據權利要求7所述的處理方法，其特征在于，所述有機廢水的水質參數包括以下至少一項：TKN＞1000mg/L；TOC＞5000mg/L；NH3-N＞400mg/L。
10.權利要求1-6任一項所述的有機廢水的處理系統，或者是權利要求7-9任一項所述的有機廢水的處理方法在煙酰胺生產廢水處理中的應用。
發明內容
本發明旨在至少解決現有技術中存在的上述技術問題之一。為此，本發明的目的之一在于提供一種有機廢水的處理系統；本發明的目的之二在于提供一種有機廢水的處理方法；本發明的目的之三在于提供有機廢水的處理系統，或者是有機廢水的處理方法的應用。
本發明的基本原理說明如下：
1)發明人經研究發現，厭氧處理的中間代謝產物，特別是厭氧氨化產生的高濃度氨，是導致厭氧COD去除率不高的主要因素。高濃度氨導致廢水中的游離氨濃度增大，高濃度的游離氨顯著抑制了厭氧處理的甲烷化反應，從而導致厭氧反應大多停留在水解段，水解產生的代謝中間產物無法有效通過甲烷化進行無機化轉化，從而限制了COD的去除。基于此，本發明提供一種包括第一厭氧單元、脫氨單元和第二厭氧單元的有機廢水處理系統。
2)第一厭氧單元包括一級或多級厭氧反應器，廢水在第一厭氧單元內主要進行氨化反應和部分甲烷化反應，使有機氮在厭氧條件下被代謝成小分子代謝產物如有機酸和氨氮；
3)脫氨單元則可以實現廢水脫氮，去除對甲烷化有抑制性的游離氨，保障后續甲烷化反應的順利進行；
4)第二厭氧單元也包括一級或多級厭氧反應器，在第二厭氧單元內主要進行甲烷化反應，廢水中的有機物、以及第一厭氧單元代謝產生的有機酸在厭氧條件下被繼續降解、甲烷化，從而實現COD的深度去除。
5)有機廢水處理系統中第一厭氧單元和第二厭氧單元分別獨立地包括一級或多級厭氧反應器，當采用多級厭氧反應器時，由于每級反應器中進水污染物濃度和成分的不同，可以在單級反應器內馴化培養適合進水條件的微生物種群，實現單級優化處理，以及綜合最優處理的效果。
為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：
本發明的第一方面提供了一種有機廢水的處理系統，包括依次相連的第一厭氧單元、脫氨單元和第二厭氧單元；
所述第一厭氧單元包括厭氧反應器，所述厭氧反應器的級數為1+N(N為大于等于0的整數)級；
所述第二厭氧單元包括厭氧反應器，所述厭氧反應器的級數為1+M(M為大于等于0的整數)級。
優選地，所述第一、第二厭氧單元中，所述厭氧反應器的級數大于1級時，所述厭氧反應器分別以串聯式連接。
優選地，所述有機廢水在每級厭氧反應器內的水利停留時間為1-120h；進一步優選地，所述有機廢水在每級厭氧反應器內的水利停留時間為24-48h。
優選地，所述厭氧反應器內的溫度為35-40℃；進一步優選地，所述厭氧反應器內的溫度為35-38℃。
優選地，所述厭氧反應器內的pH值為6.5-8.5；進一步優選地，所述厭氧反應器內的pH值為6.8-8.2。
優選地，所述厭氧反應器采用底部進水、頂部出水的方式。
優選地，所述厭氧反應器內分別填充生物載體；進一步優選地，所述生物載體包括活性碳、聚氨酯泡沫、鮑爾環中的至少一種；厭氧生物主要生長于生物載體上。
優選地，所述厭氧反應器中生物載體的填充比分別選自5-100％；進一步優選地，所述厭氧反應器中生物載體的填充比分別選自50-70％。
優選地，所述生物載體采用固定床或流化床。
具體地，所述生物載體可以為規整或不規整填料，對于污染物組成簡單但污染物結構復雜的工業污水，一般厭氧處理較難生成顆粒污泥，使用生物載體一方面可以提高反應器內的污泥濃度，另一方面能夠提升反應器的抗沖擊負荷能力。此外，使用生物載體可以減少厭氧反應器的污泥流失，反應器出水可以直接進行后續其它處理而無需考慮污泥回流問題。
優選地，所述第一、第二厭氧單元中，采用循環泵進行廢水強制循環；強制循環能夠強化固液接觸。
優選地，所述循環水水利停留時間為1-2h；進一步優選地，所述循環水水利停留時間為1.5-2h。
優選地，所述脫氨單元包括氨氮吹脫塔。
優選地，所述氨氮吹脫塔內的氣液比為(1000-25000):1；進一步優選地，所述氨氮吹脫塔內的氣液比為(20000-25000):1。
優選地，所述氨氮吹脫塔的長徑比為(8-12):1；進一步優選地，所述氨氮吹脫塔的長徑比為(9-11):1。
優選地，所述氨氮吹脫塔包括空塔、填料塔中的一種。
優選地，所述填料塔中填充規整或非規整填料，用于擴大氣液接觸面積，提升傳質效率。
優選地，所述氨氮吹脫塔內，廢水從塔頂進入，經布水后向塔底流動，空氣從塔底進入，向塔頂流動，形成氣液的逆流流動。
具體地，在氨氮吹脫塔內進行常溫下的氣體脫氨，向下流動的廢水中的游離氨傳質到氣相中，隨空氣從塔頂流出，從而實現廢水的脫氨。
本發明的第二方面提供了一種有機廢水的處理方法，包括使用本發明第一方面所述的有機廢水的處理系統對有機廢水進行處理。
優選地，所述處理方法具體包括以下步驟：
有機廢水依次經過第一厭氧單元進行厭氧處理，經過脫氨單元進行物化處理，再經過第二厭氧單元進行甲烷化反應，得到處理后的水體。
優選地，所述廢水進入脫氨單元前，還包括調節pH的步驟。
優選地，所述廢水進入脫氨單元前，調節pH＞10；進一步優選地，所述廢水進入脫氨單元前，調節pH至12-13。
優選地，所述廢水進入第二厭氧單元前，還包括調節pH的步驟。
優選地，所述廢水進入第二厭氧單元前，調節pH至6-9；進一步優選地，所述廢水進入第二厭氧單元前，調節pH至6.5-8.5。
優選地，所述有機廢水的水質參數包括以下至少一項：TKN＞1000mg/L；TOC＞5000mg/L；NH3-N＞400mg/L；進一步優選地，所述有機廢水的水質參數包括以下至少一項：TKN＝2000-5000mg/L；TOC＝8000-11000mg/L；NH3-N＝400-700mg/L。
本發明的第三方面提供了本發明第一方面所述的有機廢水的處理系統，或者是本發明第二方面所述的有機廢水的處理方法在煙酰胺生產廢水處理中的應用。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1)本發明提供的有機廢水的處理系統，在厭氧單元之間增設脫氨單元，脫氨單元能有效去除初步厭氧處理產生的游離氨，減少了厭氧處理中間代謝產物對甲烷化反應的影響，保障了后續厭氧處理中甲烷化反應的進行，提升了厭氧處理對有機廢水的處理效果；
2)本發明提供的有機廢水的處理方法，與傳統的厭氧處理相比，對TKN＞1000mg/L；TOC＞5000mg/L；NH3-N＞400mg/L的高有機氮、高有機污染物濃度的廢水的處理效果顯著提升；
3)以本發明提供的有機廢水的處理方法對高有機氮、高有機污染物濃度的廢水進行初步處理后再結合好氧生物處理，能實現TKN、NH3-N和TOC的深度去除，與傳統的厭氧耦合好氧生物處理工藝相比，TKN、NH3-N和TOC去除效果顯著提升。
（發明人：張勁松;李冶強;盧愛平;李永紅;張詠遙）
