公布日：2024.12.13
申请日：2024.09.23
分类号：C02F3/28(2023.01)I;C02F1/20(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明涉及水处理技术领域，公开了一种有机废水的处理系统及方法。一种有机废水的处理系统，包括依次相连的第一厌氧单元、脱氨单元和第二厌氧单元；所述第一厌氧单元包括厌氧反应器，所述厌氧反应器的级数为1+N(N为大于等于0的整数)级；所述第二厌氧单元包括厌氧反应器，所述厌氧反应器的级数为1+M(M为大于等于0的整数)级。本发明提供的有机废水的处理系统，在厌氧单元之间增设脱氨单元，脱氨单元能有效去除初步厌氧处理产生的游离氨，减少了厌氧处理中间代谢产物对甲烷化反应的影响，保障了后续厌氧处理中甲烷化反应的进行，提升了厌氧处理对有机废水的处理效果。
权利要求书
1.一种有机废水的处理系统，其特征在于，包括依次相连的第一厌氧单元、脱氨单元和第二厌氧单元；所述第一厌氧单元包括厌氧反应器，所述厌氧反应器的级数为1+N(N为大于等于0的整数)级；所述第二厌氧单元包括厌氧反应器，所述厌氧反应器的级数为1+M(M为大于等于0的整数)级。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述第一、第二厌氧单元中，所述厌氧反应器的级数大于1级时，所述厌氧反应器分别以串联式连接；和/或，所述有机废水在每级厌氧反应器内的水利停留时间为1-120h；和/或，所述厌氧反应器内的温度为35-40℃；和/或，所述厌氧反应器内的pH值为6.5-8.5。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述厌氧反应器内分别填充生物载体；优选地，所述生物载体包括活性碳、聚氨酯泡沫、鲍尔环中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述厌氧反应器中生物载体的填充比分别选自5-100％。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述脱氨单元包括氨氮吹脱塔。
6.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述氨氮吹脱塔内的气液比为(1000-25000):1。
7.一种有机废水的处理方法，其特征在于，包括使用权利要求1-6任一项所述的有机废水的处理系统对有机废水进行处理。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法具体包括以下步骤：有机废水依次经过第一厌氧单元进行厌氧处理，经过脱氨单元进行物化处理，再经过第二厌氧单元进行甲烷化反应，得到处理后的水体。
9.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述有机废水的水质参数包括以下至少一项：TKN＞1000mg/L；TOC＞5000mg/L；NH3-N＞400mg/L。
10.权利要求1-6任一项所述的有机废水的处理系统，或者是权利要求7-9任一项所述的有机废水的处理方法在烟酰胺生产废水处理中的应用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种有机废水的处理系统；本发明的目的之二在于提供一种有机废水的处理方法；本发明的目的之三在于提供有机废水的处理系统，或者是有机废水的处理方法的应用。
本发明的基本原理说明如下：
1)发明人经研究发现，厌氧处理的中间代谢产物，特别是厌氧氨化产生的高浓度氨，是导致厌氧COD去除率不高的主要因素。高浓度氨导致废水中的游离氨浓度增大，高浓度的游离氨显著抑制了厌氧处理的甲烷化反应，从而导致厌氧反应大多停留在水解段，水解产生的代谢中间产物无法有效通过甲烷化进行无机化转化，从而限制了COD的去除。基于此，本发明提供一种包括第一厌氧单元、脱氨单元和第二厌氧单元的有机废水处理系统。
2)第一厌氧单元包括一级或多级厌氧反应器，废水在第一厌氧单元内主要进行氨化反应和部分甲烷化反应，使有机氮在厌氧条件下被代谢成小分子代谢产物如有机酸和氨氮；
3)脱氨单元则可以实现废水脱氮，去除对甲烷化有抑制性的游离氨，保障后续甲烷化反应的顺利进行；
4)第二厌氧单元也包括一级或多级厌氧反应器，在第二厌氧单元内主要进行甲烷化反应，废水中的有机物、以及第一厌氧单元代谢产生的有机酸在厌氧条件下被继续降解、甲烷化，从而实现COD的深度去除。
5)有机废水处理系统中第一厌氧单元和第二厌氧单元分别独立地包括一级或多级厌氧反应器，当采用多级厌氧反应器时，由于每级反应器中进水污染物浓度和成分的不同，可以在单级反应器内驯化培养适合进水条件的微生物种群，实现单级优化处理，以及综合最优处理的效果。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面提供了一种有机废水的处理系统，包括依次相连的第一厌氧单元、脱氨单元和第二厌氧单元；
所述第一厌氧单元包括厌氧反应器，所述厌氧反应器的级数为1+N(N为大于等于0的整数)级；
所述第二厌氧单元包括厌氧反应器，所述厌氧反应器的级数为1+M(M为大于等于0的整数)级。
优选地，所述第一、第二厌氧单元中，所述厌氧反应器的级数大于1级时，所述厌氧反应器分别以串联式连接。
优选地，所述有机废水在每级厌氧反应器内的水利停留时间为1-120h；进一步优选地，所述有机废水在每级厌氧反应器内的水利停留时间为24-48h。
优选地，所述厌氧反应器内的温度为35-40℃；进一步优选地，所述厌氧反应器内的温度为35-38℃。
优选地，所述厌氧反应器内的pH值为6.5-8.5；进一步优选地，所述厌氧反应器内的pH值为6.8-8.2。
优选地，所述厌氧反应器采用底部进水、顶部出水的方式。
优选地，所述厌氧反应器内分别填充生物载体；进一步优选地，所述生物载体包括活性碳、聚氨酯泡沫、鲍尔环中的至少一种；厌氧生物主要生长于生物载体上。
优选地，所述厌氧反应器中生物载体的填充比分别选自5-100％；进一步优选地，所述厌氧反应器中生物载体的填充比分别选自50-70％。
优选地，所述生物载体采用固定床或流化床。
具体地，所述生物载体可以为规整或不规整填料，对于污染物组成简单但污染物结构复杂的工业污水，一般厌氧处理较难生成颗粒污泥，使用生物载体一方面可以提高反应器内的污泥浓度，另一方面能够提升反应器的抗冲击负荷能力。此外，使用生物载体可以减少厌氧反应器的污泥流失，反应器出水可以直接进行后续其它处理而无需考虑污泥回流问题。
优选地，所述第一、第二厌氧单元中，采用循环泵进行废水强制循环；强制循环能够强化固液接触。
优选地，所述循环水水利停留时间为1-2h；进一步优选地，所述循环水水利停留时间为1.5-2h。
优选地，所述脱氨单元包括氨氮吹脱塔。
优选地，所述氨氮吹脱塔内的气液比为(1000-25000):1；进一步优选地，所述氨氮吹脱塔内的气液比为(20000-25000):1。
优选地，所述氨氮吹脱塔的长径比为(8-12):1；进一步优选地，所述氨氮吹脱塔的长径比为(9-11):1。
优选地，所述氨氮吹脱塔包括空塔、填料塔中的一种。
优选地，所述填料塔中填充规整或非规整填料，用于扩大气液接触面积，提升传质效率。
优选地，所述氨氮吹脱塔内，废水从塔顶进入，经布水后向塔底流动，空气从塔底进入，向塔顶流动，形成气液的逆流流动。
具体地，在氨氮吹脱塔内进行常温下的气体脱氨，向下流动的废水中的游离氨传质到气相中，随空气从塔顶流出，从而实现废水的脱氨。
本发明的第二方面提供了一种有机废水的处理方法，包括使用本发明第一方面所述的有机废水的处理系统对有机废水进行处理。
优选地，所述处理方法具体包括以下步骤：
有机废水依次经过第一厌氧单元进行厌氧处理，经过脱氨单元进行物化处理，再经过第二厌氧单元进行甲烷化反应，得到处理后的水体。
优选地，所述废水进入脱氨单元前，还包括调节pH的步骤。
优选地，所述废水进入脱氨单元前，调节pH＞10；进一步优选地，所述废水进入脱氨单元前，调节pH至12-13。
优选地，所述废水进入第二厌氧单元前，还包括调节pH的步骤。
优选地，所述废水进入第二厌氧单元前，调节pH至6-9；进一步优选地，所述废水进入第二厌氧单元前，调节pH至6.5-8.5。
优选地，所述有机废水的水质参数包括以下至少一项：TKN＞1000mg/L；TOC＞5000mg/L；NH3-N＞400mg/L；进一步优选地，所述有机废水的水质参数包括以下至少一项：TKN＝2000-5000mg/L；TOC＝8000-11000mg/L；NH3-N＝400-700mg/L。
本发明的第三方面提供了本发明第一方面所述的有机废水的处理系统，或者是本发明第二方面所述的有机废水的处理方法在烟酰胺生产废水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明提供的有机废水的处理系统，在厌氧单元之间增设脱氨单元，脱氨单元能有效去除初步厌氧处理产生的游离氨，减少了厌氧处理中间代谢产物对甲烷化反应的影响，保障了后续厌氧处理中甲烷化反应的进行，提升了厌氧处理对有机废水的处理效果；
2)本发明提供的有机废水的处理方法，与传统的厌氧处理相比，对TKN＞1000mg/L；TOC＞5000mg/L；NH3-N＞400mg/L的高有机氮、高有机污染物浓度的废水的处理效果显著提升；
3)以本发明提供的有机废水的处理方法对高有机氮、高有机污染物浓度的废水进行初步处理后再结合好氧生物处理，能实现TKN、NH3-N和TOC的深度去除，与传统的厌氧耦合好氧生物处理工艺相比，TKN、NH3-N和TOC去除效果显著提升。
（发明人：张劲松;李冶强;卢爱平;李永红;张咏遥）
