CN111333175A - 一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有dmac、dmf废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，包括以下步骤：将废水通入至铁碳填料滤池中进行预处理，提升废水可生化性，带来铁离子和亚铁离子；利用铁离子、亚铁离子和序批式反应器产生的晶核集聚机制和生物选择压，促进颗粒污泥在序批式反应器中的形成。本发明通过铁碳微电解工艺与好氧颗粒污泥耦合，实现含有DMAC、DMF废水物理、化学、生物协同处理和达标排放。
Description
技术领域
本发明属于技术领域，尤其是涉及一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法。
背景技术
为了实现难降解废水的有效处理，通常会采用一些预处理技术，降低有毒废水的毒性，提高废水的可生化性，为生化处理创造条件并最终实现废水的达标排放。在众多预处理技术中，铁碳微电解技术已被广泛用于工业废水的预处理，其有着操作简单，经济可行性以及可重复使用性等优点。在铁碳微电解反应器中，当废水(电解质溶液)与铁碳填料接触时，会形成许多宏观的原电池，在此过程中产生的游离氢[H]和O·具有很强的化学活性，可以破坏许多有机污染物的碳链，并提高难降解废水的生物降解性，一些有机污染物也可以通过由Fe2+形成的Fe(OH)2和Fe(OH)3的吸附和共沉淀而去除。但在实际应用过程中也存在铁的溶出量较大等问题。因此，如何解决并利用铁的溶出这一问题具有重要的意义。
好氧颗粒污泥技术作为废水处理中最具前景的生物技术之一，与传统活性污泥技术相比，其有着结构紧凑、沉降性能好、高生物停留时间、耐高有机负荷和毒性、以及能实现同步脱氮除磷等优点。一般来说，好氧颗粒污泥的形成是一个包含物理、化学和生物作用的复杂过程，主流看法将这个过程描述为在一定的流体动力条件下，微生物自凝聚作用形成的生物团聚现象，目前被证实对好氧颗粒污泥形成具有显著的积极作用的条件包括选择压力、有机负荷、添加金属阳离子以及添加的混凝剂或惰性载体等。近年来关于好氧颗粒污泥在难降解工业废水处理中的研究层出不穷，且展现出了优异的处理效能。然而，好氧颗粒污泥的形成时间长以及稳定性差等缺点限制了其应用范围。因此，结合铁碳微电解技术中铁的溶出现象，促进好氧颗粒污泥在难降解工业废水中的形成对克服好氧颗粒污泥工艺启动时间长的缺点、提升出水质量具有重要的意义。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种可操作性强、易工程化的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，包括以下步骤：
1)将废水通入至铁碳填料滤池中进行预处理，提升废水可生化性，带来铁离子和亚铁离子；
2)将经步骤1)处理的废水通入至序批式反应器中；
3)利用铁离子、亚铁离子和序批式反应器产生的晶核集聚机制和生物选择压，促进颗粒污泥在序批式反应器中的形成，实现高效生化处理。
本发明的技术构思为：本发明结合好氧颗粒污泥技术中的晶核假说和选择压假说，将铁碳填料滤池与序批式反应器相结合，形成一种耦合机制，促使生化池中的微生物趋向于聚集并颗粒化，同时提升出水水质；铁碳预处理能够提升废水的可生化性，铁碳出水带来的铁离子和亚铁离子可以刺激微生物大量释放胞外聚合物等作为粘结剂，形成大量细微颗粒，利用凝结核机理，为好氧污泥的颗粒化提供一定的凝结核并加速好氧颗粒污泥的形成；同时利用铁离子和亚铁离子产生带有正电荷的螯合物，主动吸附带有负电荷的微生物，强化生物聚合体的形成，促进好氧颗粒污泥的形成；控制序批式反应器的沉降时间产生强选择压，去除沉降性能较差的生物质，促进好氧颗粒污泥的形成。铁离子和亚铁离子能够促进好氧颗粒污泥的形成与稳定，同时好氧颗粒污泥的形成与稳定又解决了铁碳预处理带来的铁污染，通过铁碳微电解工艺与好氧颗粒污泥耦合，提高废水可生化性、促进活性污泥颗粒化，实现含有DMAC、DMF废水物理、化学、生物协同处理和达标排放。
优选的，所述废水通入至铁碳填料滤池中为连续进水运行；将废水连续进水，提高了对废水进行处理的效率高。
优选的，铁碳滤池内废水溶解氧大于7mg/L。
优选的，所述序批式反应器对颗粒污泥沉降时间为15-25min。
优选的，步骤1)中废水通入至铁碳填料滤池的速率为2-5L/min；通铁碳填料滤池的速率可保持废水和铁碳填料之间充分的接触，由此铁碳填料之间废水预处理完全。
优选的，所述铁碳填料滤池内的铁碳填料按照重量组分比包括炭粉15-18份、铁粉10-13份、石墨烯1.0-5.0份及硅酸钠0.3-1.3份；
优选的，所述铁碳填料的粒径为2.5-3.5cm；将铁碳填料设置成该大小的粒径，保持铁碳填料之间相互接触的时候，铁碳填料之间具有较大的孔隙，便于废水通过，提高废水流过的效率；而且该粒径的铁碳填料其在废水中可利用的效率高，保持铁碳填料不会被水溶解。
优选的，所述铁碳填料上设有多个过液通孔，所述过液通孔的孔径为0.3-0.5cm；设置过液通孔可以提高废水和铁碳填料间的接触面积，因此铁碳填料在预处理废水时的处理效率高，缩短了对废水处理的时间。
优选的，所述过液通孔内设有螺旋结构的内壁；螺旋结构的过液通孔内内壁，在废水通过过液通孔的时候，水体可在过液通孔当中形成涡流，因此废水在通过过液通孔的时候，其接触时间长，且还可以冲刷过液通孔内壁残留的污垢，实现对铁碳填料进行清洗，提高铁碳填料对废水处理的效率。
优选的，步骤1)中铁碳填料滤池内进行曝气处理，且曝气所通入的气体体积与所述废水体积比为2.5-3.5:1，且每升废水的曝气时间为45-75min。
本发明优异效果主要体现在：
1)利用铁碳填料滤池预处理带来的铁离子和亚铁离子刺激微生物产生胞外聚合物等作为粘结剂，强化微生物间的团聚，促进好氧颗粒污泥的形成；
2)利用铁碳填料滤池预处理带来的铁离子和亚铁离子产生带有正电荷的螯合物，主动吸附带有负电荷的微生物，强化生物聚合体的形成，促进好氧颗粒污泥的形成；
3)步骤1)、2)在促进好氧颗粒污泥的形成与稳定的同时解决了铁碳预处理带来的铁污染；
4)操作简单，仅需要在常规铁碳微电解预处理+生物处理的基础上增加生物选择压，方法可操作性强、易工程化应用。
附图说明
图1是本发明的铁碳微电解工艺和好氧颗粒污泥技术耦合协同机理图。
图2为本发明铁碳填料的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例一
一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，废水经过铁碳填料滤池后进入序批式反应器进行生化处理；
1)废水以2L/min连续进水的通入至铁碳填料滤池中进行预处理时，可生化性得到提高，并向水中带来了铁离子和亚铁离子；铁碳预处理出水带来的铁离子和亚铁离子可以刺激微生物大量释放胞外聚合物等作为粘结剂，形成大量细微颗粒；同时利用铁离子和亚铁离子产生带有正电荷的螯合物，主动吸附带有负电荷的微生物，强化生物聚合体的形成，促进好氧颗粒污泥的形成；并且在铁碳填料滤池内通入气体进行曝气处理，该曝气处理时所通入的气体体积与废水体积的比为2.5:1；而每升废水的曝气时间为45min；
2)将经步骤1)处理的废水通入至序批式反应器中；并且所述序批式反应器对颗粒污泥沉降时间为15min；
3)利用铁离子、亚铁离子和序批式反应器产生的晶核集聚机制和生物选择压，促进颗粒污泥在序批式反应器中的形成，实现高效生化处理；其中序批式反应器产生的选择压将沉降性能较差的絮体污泥洗出，保留下沉降性能较好的污泥聚集体；
4)通过步骤1)和2)在序批式反应器中的不断发生，序批式反应器内的好氧污泥基本颗粒化并稳定运行；利用好氧颗粒污泥进行高效的污染物去除和同步脱氮。
其中所述所述铁碳填料滤池内的铁碳填料按照重量组分比包括炭粉15份、铁粉10份、石墨烯1.0份及硅酸钠0.3份；并且该铁碳填料的粒径为2.5cm；所述铁碳填料1上设有多个过液通孔10，所述过液通孔10的孔径为0.3cm；且所述过液通孔内设有螺旋结构的内壁。
实施例二
一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，废水经过铁碳填料滤池后进入序批式反应器进行生化处理；、
1)废水以3.5L/min连续进水的通入至铁碳填料滤池中进行预处理时，可生化性得到提高，并向水中带来了铁离子和亚铁离子；铁碳预处理出水带来的铁离子和亚铁离子可以刺激微生物大量释放胞外聚合物等作为粘结剂，形成大量细微颗粒；同时利用铁离子和亚铁离子产生带有正电荷的螯合物，主动吸附带有负电荷的微生物，强化生物聚合体的形成，促进好氧颗粒污泥的形成；并且在铁碳填料滤池内通入气体进行曝气处理，该曝气处理时所通入的气体体积与废水体积的比为3:1；而每升废水的曝气时间为60min；
2)将经步骤1)处理的废水通入至序批式反应器中；并且所述序批式反应器对颗粒污泥沉降时间为20min；
3)利用铁离子、亚铁离子和序批式反应器产生的晶核集聚机制和生物选择压，促进颗粒污泥在序批式反应器中的形成，实现高效生化处理；其中序批式反应器产生的选择压将沉降性能较差的絮体污泥洗出，保留下沉降性能较好的污泥聚集体；
4)通过步骤1)和2)在序批式反应器中的不断发生，序批式反应器内的好氧污泥基本颗粒化并稳定运行；利用好氧颗粒污泥进行高效的污染物去除和同步脱氮。
其中所述所述铁碳填料滤池内的铁碳填料按照重量组分比包括炭粉17份、铁粉12份、石墨烯3.0份及硅酸钠0.8份；并且该铁碳填料的粒径为3cm；所述铁碳填料1上设有多个过液通孔10，所述过液通孔10的孔径为0.4cm；且所述过液通孔10内设有螺旋结构的内壁。
实施例三
一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，废水经过铁碳填料滤池后进入序批式反应器进行生化处理；
1)废水以5L/min连续进水的通入至铁碳填料滤池中进行预处理时，可生化性得到提高，并向水中带来了铁离子和亚铁离子；铁碳预处理出水带来的铁离子和亚铁离子可以刺激微生物大量释放胞外聚合物等作为粘结剂，形成大量细微颗粒；同时利用铁离子和亚铁离子产生带有正电荷的螯合物，主动吸附带有负电荷的微生物，强化生物聚合体的形成，促进好氧颗粒污泥的形成；并且在铁碳填料滤池内通入气体进行曝气处理，该曝气处理时所通入的气体体积与废水体积的比为3.5:1；而每升废水的曝气时间为75min；
2)将经步骤1)处理的废水通入至序批式反应器中；并且所述序批式反应器对颗粒污泥沉降时间为25min；
3)利用铁离子、亚铁离子和序批式反应器产生的晶核集聚机制和生物选择压，促进颗粒污泥在序批式反应器中的形成，实现高效生化处理；其中序批式反应器产生的选择压将沉降性能较差的絮体污泥洗出，保留下沉降性能较好的污泥聚集体；
4)通过步骤1)和2)在序批式反应器中的不断发生，序批式反应器内的好氧污泥基本颗粒化并稳定运行；利用好氧颗粒污泥进行高效的污染物去除和同步脱氮。
其中所述所述铁碳填料滤池内的铁碳填料按照重量组分比包括炭粉18份、铁粉13份、石墨烯5.0份及硅酸钠1.3份；并且该铁碳填料的粒径为3.5cm；所述铁碳填料1上设有多个过液通孔10，所述过液通孔10的孔径为0.5cm；且所述过液通孔内设有螺旋结构的内壁。
实施例四：一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，取自膜生产厂家废水处理设施MBR中的活性污泥接种至生化池SBR内，接种污泥形态为絮体，所述制膜工业废水COD约为3000mg/L、TN浓度约为100mg/L，铁碳微电解预处理为连续进水运行，日处理水量为1L，系统运行90天后，SBR内好氧污泥颗粒化，污泥SVI小于30mL/g，出水COD＜140mg/L，TN＜30mg/L，NH4 +-N＜10mg/L，远远低于当地排放标准。
实施例五：一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，取自污水处理厂脱水污泥以2000mg/L接种至水解酸化、SBR1、SBR2和MBR四个生化池内，接种污泥形态为絮体，所述制膜工业废水COD约为3000mg/L、TN浓度约为120mg/L，铁碳微电解预处理为连续进水运行，四个生化池采用间歇进水运行，日处理水量为3.5m3，系统运行67天后，两级SBR内好氧污泥颗粒化，污泥SVI均小于50mL/g，出水COD＜80mg/L，NH4 +-N＜25mg/L，远远低于当地排放标准。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将废水通入至铁碳填料滤池中进行预处理，提升废水可生化性，带来铁离子和亚铁离子；
2)将经步骤1)处理的废水通入至序批式反应器中；
3)利用铁离子、亚铁离子和序批式反应器产生的晶核集聚机制和生物选择压，促进颗粒污泥在序批式反应器中的形成，实现高效生化处理。
2.根据权利要求1所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：所述废水通入至铁碳填料滤池中为连续进水运行。
3.根据权利要求1所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：铁碳滤池内废水溶解氧大于7mg/L。
4.根据权利要求1所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：所述序批式反应器对颗粒污泥沉降时间为15-25min。
5.根据权利要求2所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：步骤1)中废水通入至铁碳填料滤池的速率为2-5L/min。
6.根据权利要求1所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：所述铁碳填料滤池内的铁碳填料按照重量组分比包括炭粉15-18份、铁粉10-13份、石墨烯1.0-5.0份及硅酸钠0.3-1.3份。
7.根据权利要求1所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：所述铁碳填料的粒径为2.5-3.5cm。
8.根据权利要求7所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：所述铁碳填料上设有多个过液通孔，所述过液通孔的孔径为0.3-0.5cm。
9.根据权利要求8所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：所述过液通孔内设有螺旋结构的内壁。
10.根据权利要求1所述的采用铁碳和好氧颗粒污泥耦合处理含有DMAC、DMF废水的方法，其特征在于：步骤1)中铁碳填料滤池内进行曝气处理，且曝气所通入的气体体积与所述废水体积比为2.5-3.5:1，且每升废水的曝气时间为45-75min。
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