一种高含氮有机废水的处理方法

本发明属于污水生物处理，具体涉及一种高含氮有机废水的处理方法。

背景技术：

1、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)废水，属于典型的高浓度含氮有机废水。由于dmac、dmf是非质子高极性溶剂，能与水、醇、醚、酯、苯、三氯甲烷和芳香化合物等有机溶剂任意混合，且能使化合物分子活化，因此广泛应用于农药、医药、合成纤维、工业涂料、精细化学品薄膜、脱漆剂等领域，是腈纶生产、化纤工业必不可少的有机溶剂。近年来随着腈纶、化工等相关行业的发展，其生产废水的排放量也急剧增加。这类废水具有水质复杂且波动大、有机污染物浓度高、含有毒物质，在处理过程中含氮物质会分解产生高浓度氨氮等特点，是公认的难降解高浓度有机氮废水。

2、目前的处理含有dmac、dmf等高浓度含氮有机废水的方法主要有物理化学法、化学法、生物法。物理化学法和化学法主要包括吸附萃取、fenton氧化、臭氧氧化、铁碳微电解、超临界水氧化法等技术，主要用于预处理，存在设备投入大、能耗高、运行成本高，需要进一步与生物法耦合深度处理，甚至会产生二次污染或大量的污泥等问题。

3、很多研究者也采用传统的生物法处理该类废水，如a/o、uasb-mbr、sbr等，由于未能综合考虑该类水质污染物的转化特征，导致dmac、dmf水解不彻底、有机物降解能耗高、脱氮效果不理想等问题。dmac、dmf等这类含氮高浓度有机废水，在传统的a/o、sbr等生物技术，一方面是dmac、dmf难以完全降解，部分有机物降解，有机氮转化成氨氮和硝酸盐氮，难以实现脱氮和降碳间的协同；另一方面，传统硝化-反硝化脱氮，不仅能耗高，且无法充分利用污水中的有机质，无法实现完全脱氮。随着人们对环境的日益关注，探索高效、低耗、绿色的含氮高浓度有机废水处理技术具有重要意义。然而，基于有机质充分利用的脱氮降碳理念适用于dmac、dmf等含氮有机废水处理系统和调控策略尚属空白，从而限制了该技术的工程化应用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于双颗粒污泥体系高浓度含氮有机物的转化降解和完全自养脱氮处理的高含氮有机废水的处理方法，旨在提高废水中有机物与有机氮的转化效能，并充分利用有机质，实行短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化协同生物脱氮，实现了同步脱氮降碳和资源化利用，减少二氧化碳排放和污泥产量。

2、为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种高含氮有机废水的处理方法，包括以下步骤：

4、s1、将高含氮有机废水引入厌氧反应器中进行厌氧处理，控制进行所述厌氧处理采用的活性污泥浓度vss为50～100g·l-1，水力停留时间为16～25h，控制所述厌氧处理后的出水水质要求如下：tan/tkn为大于0.9小于1.0、cod/tan为大于0小于1.0；

5、s2、将所述厌氧处理后的废水进行微曝气处理，所述微曝气处理将废水的氧化还原电位orp调整至大于0，和/或将废水的溶氧量do调整至大于0.5mg·l-1；

6、s3、将所述微曝气处理后的废水输送至部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器中进行部分亚硝化-厌氧氨氧化处理，经所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器处理后的废水一部分作为最终出水，另一部分出水作为回流水，回流至所述厌氧反应器中，所述回流比与进入所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的废水中的氮容积负荷率nlr密切相关，以总氮去除率进行控制。

7、在本发明的一些实施方式中，所述厌氧反应器至少具有按水流方向依次设置的第一隔室、第二隔室和第三隔室，所述回流水回流至所述厌氧反应器的回流位点位于第二隔室或第三隔室。

8、进一步地，当进入所述厌氧反应器的废水的有机负荷率olr为2.4kg·m-3·d-1以下时，所述回流位点位于第二隔室；当进入所述厌氧反应器的废水的有机负荷率olr为大于2.4kg·m-3·d-1时，所述回流位点位于第三隔室。

9、进一步地，当进入所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器中的废水的氮负荷率nlr为小于2.4kg·m-3·d-1时，pn/a出水no3--n浓度可低于20mg·l-1，所述回流比可控制在50％以下；当进入所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器中的废水的氮负荷率nlr为2.4～4.0kg·m-3·d-1时，pn/a出水no3--n浓度一般在20-30mg·l-1，所述回流比为50～100％；当进入所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器中的废水的氮负荷率nlr为大于4.0kg·m-3·d-1时，pn/a出水no3--n浓度一般高于30mg·l-1，所述回流比大于100％。

10、在本发明的一些实施方式中，所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器中的污泥浓度vss为2～5g·l-1，运行温度为20～40℃。

11、在本发明的一些实施方式中，所述厌氧反应器包括按水流方向依次设置的多个隔室，各个所述隔室内的污泥浓度vss为50～100g·l-1。所述多个隔室内的污泥颗粒的粒径随着所述水流方向的推移而减小。

12、在一些具体实施方式中，所述厌氧反应器还包括沉淀室，废水经所述多个隔室后进入所述沉淀室，所述微曝气处理在所述沉淀室内进行。

13、在另一些具体实施方式中，废水经所述厌氧反应器后进入微曝气池进行微曝气处理。

14、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，tan/tkn为大于0.9小于1.0、cod/tan为0.10～0.9。

15、在本发明的一些实施方式中，所述高含氮有机废水中含有dmac和/或dmf，所述dmac和/或dmf的浓度为1000～2000mg·l-1；和/或，

16、所述高含氮有机废水中cod 2000～3000mg·l-1、总氮200～300mg·l-1、总磷2mg·l-1以下；和/或，

17、所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的出水中总氮小于15mg·l-1、cod小于25±5mg·l-1。

18、本发明适用于dmac、dmf等虽然有一定的微生物毒性，但经过驯化，能够被微生物降解的高浓度含氮有机废水。

19、在一些具体实施方式中，所述厌氧反应器为厌氧折流板反应器或多级串联升流式厌氧污泥床反应器。

20、在一些具体实施方式中，所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器为气提升流式反应器，反应器内污泥在气体作用下向上运动，同时又在重力作用下往下运动，在反应器内实现循环流动，有利于污泥稳定的颗粒化和传质。

21、在本发明的一些实施方式中，所述处理方法采用的处理系统包括依次设置的所述厌氧反应器和部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器，所述厌氧反应器至少具有按水流方向依次设置的多个隔室和沉淀室，所述处理系统还包括用于向所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器内曝气的第一曝气机构及连接在所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的出水端和所述厌氧反应器之间的回流管路；

22、所述处理系统还包括用于向所述沉淀室内曝气的第二曝气机构，或者所述处理系统还包括连接在所述厌氧反应器和部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器之间的曝气池及用于向所述曝气池内曝气的第二曝气机构；

23、所述多个隔室至少包括按水流方向依次设置的第一隔室、第二隔室和第三隔室，所述回流管路内的回流水回流至所述第二隔室或第三隔室；

24、所述回流管路包括一端部与所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的出水端相连的所述回流总管、连接在所述回流总管的另一端部和所述第二隔室之间的第一回流支管及连接在所述回流总管的另一端部和所述第三隔室之间的第二回流支管。

25、进一步地，所述第一回流支管上设有第一阀门，所述第二回流支管上设有第二阀门，所述回流总管上设有输送泵；所述第一回流支管、第二回流支管上分别设置流量计。

26、在一些实施方式中，所述处理系统还包括原水箱和出水管，所述原水箱通过进水管与所述第一隔室连通，所述进水管上设有输送泵；所述出水管连接在所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的出水端，且所述出水管上设有第三阀门和流量计。

27、在一些实施方式中，所述第一曝气机构包括设置在所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器底部的第一曝气头，所述第二曝气机构包括设置在所述沉淀室底部或曝气池底部的第二曝气头。

28、在一些实施方式中，所述沉淀室通过第一连接管与所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的进水端连通，所述第一连接管上设有输送泵。

29、在另一些实施方式中，所述沉淀室通过第一连接管与所述曝气池连通，所述曝气池通过第二连接管与所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的进水端连通，所述第二连接管上设有输送泵。

30、本发明通过构建适于含氮有机废水脱氮降碳的双颗粒污泥系统和调控策略，保证多相厌氧颗粒污泥系统水解转化+微曝气，耦合单级部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器的长期稳定运行，实现高效高质的有机质利用和短程污水脱氮目标，降低工艺调控难度，节能降耗，最大程度地减少co2排放和污泥产率。相对于传统的好氧处理技术，有机物降解过程，必然导致部分有机物以污泥增殖的形式存在，不仅消耗能量，且污泥产率高，co2排放量大，而厌氧降解过程，促进有机质资源利用，降低污泥产率，pn/a工艺，以自养微生物为主，污泥产率仅为传统生物脱氮的10％左右。

31、本发明中，所述厌氧折流板反应器即abr，其中的微生物以厌氧颗粒污泥或生物膜状态生长；所述部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器即pn/a反应器，是单级全自养反应器，其中的微生物以颗粒污泥或载体生物膜的形式悬浮生长。

32、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

33、本发明处理方法通过厌氧颗粒污泥水解转化加微曝气同时耦合部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺对高含氮有机废水进行处理，实现高效高质的有机质利用和短程污水脱氮目标，降低工艺调控难度，节能降耗，实现同步脱氮降碳和资源化利用。

34、采用本发明的处理方法能够高效低耗处理含dmac、dmf等含氮有机废水，经处理后的废水中总氮小于15mg·l-1，cod小于20±5mg·l-1。