【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水处理，具体涉及一种反硝化强化型制药废水厌氧处理装置与工艺。
技术介绍
1、水资源短缺与能源危机已成为人类繁荣发展面临的重大挑战。工业废水中难降解新污染物的绿色低碳高效处理，是深入打好污染防治攻坚战中的重要部署之一，也是我国构建减污降碳协同增效创新体系所面临的新挑战。以活性污泥法为主的传统好氧处理工艺通常采用“能耗换水质”的技术理念，导致污水处理过程能耗高、碳排放量大；而以高级氧化法为主的传统化学处理工艺以采用“药剂换水质”的理念，同样造成较高的经济成本与碳排放，与当前工业废水处理技术所倡导的“双碳”与可持续发展理念相悖。开发集“新污染物去除-能源再生-资源回收”等特点为一体的新技术已成为工业废水处理革新的新趋势。在此背景下，厌氧生物处理技术受到工业废水处理领域工作者的广泛关注。
2、工业废水通常污染物浓度较高，其中蕴藏着丰富的能源，通过厌氧消化生物技术将污水中的有机物转化为甲烷是实现污水处理能量收支平衡的重要方法。以厌氧消化(anaerobic digestion)为核心基础的减污降碳生物处理技术，由于具有低能耗、可回收能源等优势，逐渐成为高浓度制药废水处理的主流选择。
3、以制药废水为代表的一类工业有机废水通常具有生物毒性、环境持久性等特征，其中酰胺类化合物被广泛应用于制药产业中，其废水中残留浓度高达数万mg/l的难降解酰胺污染物。但是，作为存在于制药废水中的难降解新兴有机污染物，酰胺类化合物的水解反应在厌氧系统中难以自主进行。因为酰胺类化合物通过酰胺水解酶水解后生成中间产物胺类与低分
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种反硝化强化型制药废水厌氧处理装置与工艺，将制药废水中高浓度含氮有机物降解后的自身代谢产物氨氮(nh4+)部分转化为硝氮(no3-)，再将硝氮回流构建反硝化强化系统，利用反硝化作用促进厌氧污泥中酰胺水解作用，刺激水解菌大量增殖，使得水解菌和产甲烷古菌平衡协同作用，不仅可有效强化酰胺类新污染物的厌氧消化降解效果、提高反应速率，同时也可显著提升系统内厌氧微生物水解活性，改善污染物去除效率、增大有机物甲烷化效率，降低能源消耗与碳排放。此外，该工艺系统也可有效提高制药废水的去除效果，强化其他含氮新污染物的生物降解，提高代谢产物的回收利用率。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术一方面提供了一种反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，包括如下步骤：
3、s1、调节池收集制药废水和曝气硝化池回流的含有硝氮的产水，混合后泵入厌氧反应器；
4、s2、混合后的废水在所述厌氧反应器内进行厌氧消化反应产甲烷，甲烷通过出气口排出并收集，厌氧消化后的产水排入分流池；
5、s3、所述分流池的出水分为两路，一路进入后续处理程序，另一路进入所述曝气硝化池；
6、s4、废水在所述曝气硝化池内进行硝化反应，将所述厌氧反应器内厌氧消化产生的氨氮转化为硝氮，然后回流至所述调节池补充硝氮。
7、进一步的，所述厌氧消化反应在水解菌和产甲烷古菌的共同作用下进行，曝气硝化池回流的含有硝氮的产水进入厌氧反应器进行反硝化反应，构建反硝化强化系统，抑制产甲烷菌过度繁殖，促进水解菌繁殖。
8、本专利技术反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺的原理为通过将制药废水中高浓度含氮有机物降解后的自身代谢产物氨氮(nh4+)部分转化为硝氮(no3-)，再将硝氮回流在厌氧反应器内构建反硝化强化系统，利用反硝化作用促进厌氧污泥中酰胺水解作用，刺激水解菌大量增殖，使得水解菌和产甲烷古菌平衡协同作用，具体以制药废水中常见的酰胺类污染物二甲基甲酰胺(n,n-dimethylformamide，简称dmf)为例，通过在厌氧条件下(厌氧反应器)进行水解与产甲烷作用，有机污染物最终被降解为甲烷、二氧化碳与氨氮，具体反应过程如下：
9、第一步，由酰胺水解菌提供的酰胺水解酶将dmf水解为二甲胺与甲酸，反应式为：
10、(ch3)2ncho+h2o→(ch3)2nh+hcooh
11、第二步，第一步水解生成的二甲胺与甲酸可被产甲烷古菌直接抢占利用，产生甲烷、二氧化碳与氨氮，反应式为：
12、(ch3)2nh+h2o→ch4+co2+nh4hco3(这部分氨氮为出水氨氮)
13、hcooh+h2o→ch4+co2
14、然而，dmf在厌氧条件下，酰胺水解菌会与产甲烷古菌竞争有机碳源，驯化困难，细胞增殖受限，从而使上述第一步的水解反应无法顺利进行，从而导致有机物降解效率降低，甲烷产率降低。
15、本专利技术利用dmf这类含氮有机物自身降解产生的氨氮(nh4+)，通过曝气消化池内硝化反应生成硝氮(no3-)，其反应式为：
16、nh4++2o2+oh-→no3-+2h2o+h+
17、将曝气硝化池产生的硝氮回流并进入厌氧消化区，以硝氮作为电子受体(electron acceptor)构建反硝化强化系统，因为反硝化反应的优先级高于产甲烷反应，这部分硝氮起到了促进酰胺水解菌增殖的功能，即强化了第一步中的水解反应，一部分dmf作为有机碳源被消耗，从而保证了酰胺水解菌的大量增殖，使得制药废水厌氧处理系统中酰胺水解菌和产甲烷古菌的平衡，实现系统稳定性。其中，回流的硝氮通过反硝化反应被还原成无害氮气(n2)混入甲烷中，其反应式为：
18、(ch3)2ncho+no3-+h+→n2+nh4++co2+hco3-
19、反硝化反应消耗的有机物的量占少数，大量的有机物在反硝化强化作用驯化出的酰胺水解菌的作用下实现稳定的厌氧消化和产甲烷，厌氧消化产甲烷的总的反应式为：
20、(ch3)2ncho+h2o→ch4+nh4++co2+hco3
21、进一步的，s1中，调节制药废水和曝气硝化池回流产水比例实现泵入厌氧反应器的混合废水中的碳氮比(c/n)大于8，所述厌氧反应器的水力停留时间为8-24h，水力停留时间为8h以上时更利于厌氧颗粒污泥的形成，当水力停留时间低于6h时，较短的停留时间不利于难降解酰胺污染物的充分水解与水解功能菌的增殖，另外，厌氧反应器的温度为35±2℃，有机负荷为6.0kg/m3/d，cod去除效率可稳定至95％以上，甲烷产率超过0.68l ch4/l废水。
22、因为反硝化反应的优先级高于产甲烷反应，这部分回流的硝氮起到了促进酰胺水解菌增殖的功能，强化了水解反应，但是当硝酸盐浓度过高，厌氧反应器中的c/n比就会过低，系统就会完全进行反硝化，不产甲烷，因此控制厌氧反应器的进水c/n大于8，防止本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，所述厌氧消化反应在水解菌和产甲烷古菌的共同作用下进行，曝气硝化池回流的含有硝氮的产水进入厌氧反应器进行反硝化反应，构建反硝化强化系统，抑制产甲烷菌过度繁殖，促进水解菌繁殖。
3.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，S1中，调节所述制药废水和所述曝气硝化池回流产水比例实现泵入厌氧反应器的混合废水中的碳氮比大于8，所述厌氧反应器的水力停留时间为8-24h，温度为35±2℃。
4.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，所述曝气硝化池的溶解氧浓度>2.0mg/L。
5.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，S3中，所述后续处理程序为厌氧氨氧化脱氮。
6.一种反硝化强化型制药废水厌氧处理系统，用以实施权利要求1-5任一项所述的处理工艺，其特征在于，包括调节池、厌氧反应器、分流池和曝气硝化池；
7.如
8.如权利要求6所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理系统，其特征在于，所述调节池和曝气硝化池的出水管路、分流池的两路出水管路中均设置水泵和液体流量计，所述水泵与控制系统电连接。
9.如权利要求6所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理系统，其特征在于，所述厌氧反应器为上流式厌氧反应器，所述上流式厌氧反应器的出水自动溢流至所述分流池，所述上流式厌氧反应器的侧面均匀布设若干排泥口。
10.如权利要求6所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理系统，其特征在于，所述上流式厌氧反应器的侧面还设置温度计插口，用于插入温度计检测反应温度。
...【技术特征摘要】
1.一种反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，所述厌氧消化反应在水解菌和产甲烷古菌的共同作用下进行，曝气硝化池回流的含有硝氮的产水进入厌氧反应器进行反硝化反应，构建反硝化强化系统，抑制产甲烷菌过度繁殖，促进水解菌繁殖。
3.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，s1中，调节所述制药废水和所述曝气硝化池回流产水比例实现泵入厌氧反应器的混合废水中的碳氮比大于8，所述厌氧反应器的水力停留时间为8-24h，温度为35±2℃。
4.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，所述曝气硝化池的溶解氧浓度>2.0mg/l。
5.如权利要求1所述的反硝化强化型制药废水厌氧处理工艺，其特征在于，s3中，所述后续处理程序为厌氧氨氧化脱氮。
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【专利技术属性】
技术研发人员：孔哲，刘一笑，张新政，马光钇，孙城德，李大鹏，陈荣，李玉友，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：
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