CN114702135A - 一种生化法处理高dmf含量废水的污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统及方法，污水处理系统包括：用于处理污水的曝气池，所述曝气池前端设置有用于培育细菌的发酵装置，所述发酵装置内具有运载所述细菌的填料，所述发酵装置与曝气池之间设置有第一管路，所述第一管路用于将所述填料在所述发酵装置和曝气池之间循环，利用微生物代谢降解污水中的DMF，实现了污水的净化并且降低了投资运行费用。

Description

一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

DMF即N-二甲基甲酰胺，是一种透明无色的液体，被称为万能溶剂，因其易与水、醇、酯、酮、醚、不饱和烃和芳烃等溶质混溶，被广泛应用于医药、农药、工业等领域，尤其是在医药行业，DMF是优良的反应溶剂、萃取剂和结晶溶剂，可用于合成合成磺胺嘧啶、强力霉素、可的松等多种药品的原材料；除此之外还是氨磺酰、维生素、喹啉、肾上腺素、氯化铵等药品的优良溶剂。

由于DMF多作为有机溶剂被广泛使用，并不直接参与反应，剩余的DMF几乎全部进入废水中，DMF属于低中毒性化合物，已确定其为人体可能的致癌物质，DMF在水中会导致生物化学需氧量和氮含量上涨，而且极难被生物降解(DMF的B/C为0.065)，是企业污水处理的一大难题。

目前，国内处理DMF废水的主要方法有：吸附法、蒸馏法、Fenton试剂法、臭氧催化氧化法、光催化氧化法和超临界水氧化法等物理化学处理法，以上几种处理方式，或处理效果不佳，达不到排放标准，或投资运行费用过高，企业难以接受。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，利用微生物代谢降解污水中的DMF，实现了污水的净化并且降低了投资运行费用。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，包括：用于处理污水的曝气池，所述曝气池前端设置有用于培育细菌的发酵装置，所述发酵装置内具有运载所述细菌的填料，所述发酵装置与曝气池之间设置有第一管路，所述第一管路用于将所述填料在所述发酵装置和曝气池之间循环。

进一步地，所述发酵装置与所述曝气池之间还设置有第二管路，所述第二管路用于将高DMF含量废水从所述发酵装置输送到所述曝气池内。

进一步地，所述填料采用MBBR填料。

进一步地，所述曝气池前端还设置有UASB反应器，所述UASB反应器与曝气池之间设置有第三管路，所述第二管路连通到所述第三管路上，所述UASB反应器为厌氧污泥床反应器，用于处理生化性良好的污染物。

进一步地，所述曝气池分为缺氧池和好氧池，所述缺氧池包含有碳源投加装置，所述好氧池包含有硝化液回流设备。

进一步地，所述曝气池后端设置有沉淀池，所述曝气池与沉淀池之间设置有用于出水的第四管路，以及用于污泥回流的第五管路。

进一步地，所述发酵装置包括发酵罐以及循环水系统，所述循环水系统包括设置在发酵罐壁上的循环水进口和循环水出口，所述循环水系统与所述发酵罐内的污水相互隔绝。

进一步地，所述发酵装置内设置有轴流搅拌桨和辐流搅拌桨。

本发明的另一目的在于提供一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理方法，在发酵罐内使细菌繁殖至预定数目，利用MBBR填料作为移动的微生物载体，将所述细菌输送至曝气池内，定期将活性减弱的MBBR填料重新进入发酵罐内重新挂膜。

进一步的，还包括细菌的筛选和驯化：向液体的选择培养基上接种好氧池活性污泥，在恒温条件下培养，然后接种在新鲜的选择培养基上继续培养，如此连续转接培养预定时间后，取设定量涂布于固体的选择培养基上，恒温培养预定时间后，挑取单个菌落接种至LB培养基上，恒温培养24h，观察其菌落形态，并进行生理生化鉴定。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本发明通过在曝气池前端设置了一个发酵装置，利用企业内部生产的高DMF废水作为原料发酵培育可以降解DMF的特种细菌，然后利用填料作为移动的微生物载体，将特种细菌输送至曝气池内，活性减弱的填料可以重新进入发酵装置内重新挂膜，实现填料的重复利用。

2、本发明在现有污水处理系统的基础上增加发酵装置，降解DMF的特种细菌可高效降解污水中的DMF，能够进一步减轻DMF对UASB等厌氧反应器的毒性抑制，提高厌氧负荷。

3、本发明通过辐流搅拌桨和轴流搅拌桨的设置，能够充分混合MBBR填料和废水，保证填料挂膜率基本一致，提高MBBR填料的挂膜效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统流程示意图；

图2是本发明生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统的发酵装置示意图；

图中：1、发酵装置；2、UASB反应器；3、曝气池；4、沉淀池；

21、第一管路；22、第二管路；23、第三管路；24、第四管路；25、第五管路；

31、污水进口；32、放空阀；33、循环水进口；34、视镜；35、支架；36、填料出口；37、搅拌电机；38、填料进口；39、进气管；310、辐流搅拌桨；311、循环水出口；312、轴流搅拌桨；313、曝气器；

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，国内处理DMF废水的主要方法有：吸附法、蒸馏法、Fenton试剂法、臭氧催化氧化法、光催化氧化法和超临界水氧化法等物理化学处理法，以上几种处理方式，或处理效果不佳，达不到排放标准，或投资运行费用过高，企业难以接受。为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统。

如图1-图2所示，本发明记载了一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，包括：用于处理污水的曝气池3，所述曝气池3前端设置有用于培育细菌的发酵装置1，所述发酵装置1内具有运载所述细菌的填料，所述发酵装置1与曝气池3之间设置有第一管路21，所述第一管路21用于将所述填料在所述发酵装置1和曝气池3之间循环。其中前端是指污水处理流程中的前工序，可以理解的后文中的后端是指污水处理流程中的后工序。

经申请人研究自然界存在多种微生物具备降解DMF的能力，是以下几个属的细菌:Ochrobactrum，Pseudomonas，Alcaligenes，Paracoccus，其Pseudomonas属下有一种细菌可使用DMF为碳源和氮源生长，可有效降解水中的DMF，该细菌在自然界广泛存在，但数量较低，因此需先培育该细菌的数目。

通过在曝气池3前端设置了一个发酵装置1，利用企业内部生产的高DMF废水作为原料发酵培育可以降解DMF的特种细菌，然后利用填料作为移动的微生物载体，将特种细菌输送至曝气池3内，活性减弱的填料可以重新进入发酵装置1内重新挂膜，实现填料的重复利用。

所述发酵装置1与所述曝气池3之间还设置有第二管路22，所述第二管路22用于将高DMF含量废水从所述发酵装置1输送到所述曝气池3内。

所述填料采用MBBR填料，MBBR填料具有比表面积大、比重合理、亲水性好、亲电性好、生物活性高、挂膜快、处理成效好、抗紫外线使用寿命长等优点。

所述曝气池3前端还设置有UASB反应器2，所述UASB反应器2与曝气池3之间设置有第三管路23，所述第二管路22连通到所述第三管路23上，所述UASB反应器2为厌氧污泥床反应器，用于处理生化性良好的污染物。厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法，污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。通过增加发酵装置1，降解DMF的特种细菌可高效降解污水中的DMF，可进一步减轻DMF对UASB等厌氧反应器的毒性抑制，提高厌氧负荷。

所述曝气池3分为缺氧池和好氧池，所述缺氧池包含有碳源投加装置，所述好氧池包含有硝化液回流设备。所述曝气池3为高效微生物好氧发酵装置1，活性污泥法的曝气池3分为缺氧池和好氧池，缺氧池包含有一套碳源投加装置，可向缺氧池反硝化反应提供碳源，好氧池包含有一套硝化液回流设备，可以将好氧池内的硝化液回流至缺氧池内进行反硝化。

所述曝气池3后端设置有沉淀池4，所述曝气池3与沉淀池4之间设置有用于出水的第四管路24，以及用于污泥回流的第五管路25，沉淀池4可实现泥水分离，活性污泥经由污泥回流泵进入缺氧池内。

所述发酵装置1包括发酵罐以及循环水系统，所述循环水系统包括设置在发酵罐壁上的循环水进口33和循环水出口311，所述循环水系统与所述发酵罐内的污水相互隔绝。通过在高效微生物好氧发酵装置1中配备循环水系统，实现了对发酵温度的精准控制。

如图2所示，所述发酵装置1内设置有轴流搅拌桨312和辐流搅拌桨310，所述辐流搅拌桨上下各设置一个，两个辐流搅拌桨之间设置轴流搅拌桨，发酵罐顶部安装有驱动辐流搅拌桨和轴流搅拌桨的搅拌电机37，通过辐流搅拌桨和轴流搅拌桨的设置，能够充分混合MBBR填料和废水，提高MBBR填料的挂膜效率。

所述发酵罐内底部设置曝气器313，所述曝气器313通过进气管39与外部连通。高效微生物好氧发酵装置1底部配备一套微孔曝气器313，可以为发酵提供充足的溶解氧。加强池内有机物与微生物及溶解氧接触，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。

所述发酵罐顶部设置有污水进口31、填料进口38以及放空阀32，发酵罐底部设置有支架35，侧壁设置有视镜34，以便于实时观察发酵罐内反应情况。

所述发酵罐设置有填料出口36和污水出口(图中未示处)，所述填料出口36和污水出口分别经由第一管路21和第二管路22进入曝气池3。

本发明提供一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，依次设置连接高效微生物好氧发酵装置1、曝气池3和高效沉淀池4。曝气池3前设置有UASB。高DMF废水首先进入高效微生物好氧发酵装置1，DMF被细菌作为碳源和氮源高效代谢，以DMF为碳源和氮源的细菌快速繁殖并附着在MBBR填料上。经处理过的废水直接流入曝气池3内，由曝气池3内的多种菌株继续代谢剩余的DMF和其他污染物直至达到排放标准。

高效微生物好氧发酵装置1内经筛选、驯化出具有特异优势的菌种附着在MBBR填料上，作为生物强化剂经由第一管路21输送至曝气池3内，使曝气池3内的特定菌种始终处于最佳活性状态，提高曝气池3处理DMF及其他各类污染物的效果。曝气池3内的MBBR填料由输送管道输送至高效微生物好氧发酵装置1，重新使MBBR附着优势菌种，保证MBBR调料上的生物活性。

本发明另一方面提供了一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理方法：

一、可使用DMF为碳源和氮源生长的特种细菌的筛选驯化。

选择性培养基组成成分(g/L)：二甲基酰胺(DMF)0.40，氯化钠1.00，磷酸氢二钾2.50，磷酸二氢钾1.00，PH7.00。

LB培养基组成成分(g/L)：蛋白胨10.00，牛肉膏3.00，氯化钠1.00，磷酸氢二钾2.50，磷酸二氢钾1.00，PH7.00。

菌种的筛选与驯化：

向液体的选择培养基上接种5％的好氧池活性污泥，在30℃的恒温条件下培养一周，然后按照10％的接种量接种在新鲜的选择培养基上，继续培养一周，如此连续转接培养一周后，取1mL涂布于固体的选择培养基上，30℃恒温培养一周后，挑取单个菌落接种至LB培养基上，恒温培养24h，观察其菌落形态，并进行生理生化鉴定，确定其为Pseudomonas属下可使用DMF为碳源和氮源生长的细菌。

将筛选出来的特种细菌按10％接种量接种至高效微生物好氧发酵装置，发酵罐内填装30％的MBBR填料，和80％的高浓度DMF医药废水，保持30℃恒温发酵24h，菌种驯化完毕，可正常启动反应器。

高效微生物好氧发酵装置内装有MBBR调料并接种Pseudomonas属下可使用DMF为碳源和氮源生长的细菌。向发酵罐内输入含高浓度DMF的制药废水，在系统启动阶段应向反应器内加入葡萄糖作为碳源使接种的细菌大量繁殖至一定数目(约为2000mg/L)，可停止加入葡萄糖，正常进废水。DMF经由特种细菌的代谢反应被分解为二氧化碳和铵离子，铵离子作为氮源重新被特种细菌吸收利用，特种细菌以MBBR填料为附着点在填料上增殖，在净化水的同时实现菌种的增殖，增殖的特种细菌作为生物增强剂由菌液补加管道输送至曝气池内，使曝气池内的特定菌种始终处于最佳活性状态，增强曝气池降解DMF和其他污染物的能力。

净化后高DMF废水和其他易生物降解的废水混合后进入曝气池内，在曝气池的好氧段，氨氮和一部分的DMF被好氧池内的多种微生物代谢为硝酸盐和二氧化碳，硝酸盐经由硝化液回流管线进入缺氧池，在曝气池的缺氧池，反硝化细菌吸收硝化液回流带来的硝酸根和投加如缺氧池的碳源进行反硝化反应，将硝酸根代谢为氮气，从而达到脱氮的目的。

由于高效降解DMF的特种细菌繁殖周期长，在好氧池内处于竞争弱势，MBBR上附着的特种细菌会慢慢被其他细菌取代，从而失去降解DMF的功能。鉴于此，曝气池内的MBBR填料须定期输送至高效微生物好氧发酵装置重新挂膜培育。对于填料在发酵罐和曝气池之间的循环可以采用现有手段实现，例如泵。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，包括：

用于处理污水的曝气池，所述曝气池前端设置有用于培育细菌的发酵装置，所述发酵装置内具有运载所述细菌的填料，所述发酵装置与曝气池之间设置有第一管路，所述第一管路用于将所述填料在所述发酵装置和曝气池之间循环。

2.如权利要求1所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，所述发酵装置与所述曝气池之间还设置有第二管路，所述第二管路用于将高DMF含量废水从所述发酵装置输送到所述曝气池内。

3.如权利要求1所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，所述填料采用MBBR填料。

4.如权利要求2所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，所述曝气池前端还设置有UASB反应器，所述UASB反应器与曝气池之间设置有第三管路，所述第二管路连通到所述第三管路上，所述UASB反应器为厌氧污泥床反应器，用于处理生化性良好的污染物。

5.如权利要求1所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，所述曝气池分为缺氧池和好氧池，所述缺氧池包含有碳源投加装置，所述好氧池包含有硝化液回流设备。

6.如权利要求1所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，所述曝气池后端设置有沉淀池，所述曝气池与沉淀池之间设置有用于出水的第四管路，以及用于污泥回流的第五管路。

7.如权利要求1所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，所述发酵装置包括发酵罐以及循环水系统，所述循环水系统包括设置在发酵罐壁上的循环水进口和循环水出口，所述循环水系统与所述发酵罐内的污水相互隔绝。

8.如权利要求1所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理系统，其特征在于，所述发酵装置内设置有轴流搅拌桨和辐流搅拌桨。

9.一种生化法处理高DMF含量废水的污水处理方法，其特征在于，

在发酵罐内使细菌繁殖至预定数目，利用MBBR填料作为移动的微生物载体，将所述细菌输送至曝气池内，定期将活性减弱的MBBR填料重新进入发酵罐内重新挂膜。

10.如权利要求9所述的生化法处理高DMF含量废水的污水处理方法，其特征在于，还包括细菌的筛选和驯化：

向液体的选择培养基上接种好氧池活性污泥，在恒温条件下培养，然后接种在新鲜的选择培养基上继续培养，如此连续转接培养预定时间后，取设定量涂布于固体的选择培养基上，恒温培养预定时间后，挑取单个菌落接种至LB培养基上，恒温培养24h，观察其菌落形态，并进行生理生化鉴定。

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