CN113104991B - 用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺 - Google Patents

用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113104991B
CN113104991B CN202110365965.0A CN202110365965A CN113104991B CN 113104991 B CN113104991 B CN 113104991B CN 202110365965 A CN202110365965 A CN 202110365965A CN 113104991 B CN113104991 B CN 113104991B
Authority
CN
China
Prior art keywords
anaerobic
sludge
dimethylformamide
stage
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110365965.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113104991A (zh
Inventor
阮敏
曾志豪
黄兢
黄忠良
吴子剑
张巍
孙宇桐
吴希锴
姚世蓉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University of Science and Technology
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN202110365965.0A priority Critical patent/CN113104991B/zh
Publication of CN113104991A publication Critical patent/CN113104991A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113104991B publication Critical patent/CN113104991B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen

Abstract

本发明公开了一种用于同时处理N,N‑二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，包括以下步骤：将厌氧接种泥、污泥和N,N‑二甲基甲酰胺废水混合，所得混合物进行厌氧消化，完成对N,N‑二甲基甲酰胺的降解，固液分离，得到脱水物料和高氨氮废水；将脱水物料进行厌氧发酵，完成对污泥的处理。本发明用于同时处理N,N‑二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、去除效果好等优点，能够同时实现对N,N‑二甲基甲酰胺的高效降解以及对污泥中有机质的有效去除，使用价值高，应用前景好。

Description

用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处 理工艺
技术领域
本发明属于有机废水处理领域，涉及一种用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺。
背景技术
N, N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种可以和水和许多有机液体混溶的有机溶剂，因其具有良好的溶解性，被广泛用于制革、塑料合成、医药、染料生产行业之中。据相关统计数据表明，每年仅制革行业排放的含DMF废水约1亿吨。在工业生产中DMF仅作为溶剂使用而不发生化学反应，因此过程中DMF在总量上没有损耗，全部进入生产废水之中，故其中含有DMF亟需被合理有效处理。DMF可以经过呼吸道、消化道和皮肤进入人体内，具有一定的毒性，其在我国职业性接触毒物危害程度中被确定为Ⅱ级(中度危害)，为实验动物致癌物质。其所具有低降解性的特性使得其在水土环境中能够存留较长时间，DMF废水若不经处理将对环境造成持久性污染。如何高效低成本的处理DMF废水成为环境行业研究的难点
由于DMF分子式为C3H7NO，其可以认为是甲酰胺（CH3NO）中-NH2的两个H分别被-CH3取代形成。DMF分子结构中酰胺基稳定性较高，因而其分子结构具有很强的稳定性，并且其BOD5/COD小于0.0065，可生化性较差，属于有毒难降解类物质。目前，国内外处理含DMF废水的主流方法有物化法（例如吸附、萃取）化学法（例如催化氧化、超临界水氧化、碱性水解）和生物法等，物理法和化学法均存在有处理成本较高，技术设备复杂等问题，难以适用工业废水大流量低成本的处理要求。生物法具有适应性强、处理成本低的优点，因而备受研究者的关注。生物法降解难降解有机物的过程为：微生物表面的水解酶先降解有机物所含的亲水性基团，而后通过主动运输吸收进细胞内完成降解。然而，DMF分子端部是两个甲基，而甲基是强憎水性基团，只有酰胺基是亲水基团，但酰胺基团较稳定，且由于DMF中酰胺基邻位氮原子上有两个角甲基，由于甲基的限位作用，理论上其需要特定结构的酶如DMF水解酶才能将其水解，有研究证实活性污泥在经过特定的培养驯化后，可以获得降解DMF的能力。
有研究表明在难降解有机物的生化处理研究中，相较于好氧处理，厌氧处理具有降解有机物能力更强、能耗较低、能回收沼气等优势，同时厌氧或者兼性厌氧细菌也被证实能降解多种含氮持久性有机污染物，因而备受研究者的关注。通常厌氧处理系统原理可以概括为，在系统中添加经过目标污染物驯化的接种物，然后采用连续式或者间歇式处理装置处理目标废水。然而，在诸多针对DMF生化处理研究中，主要是采用好氧处理方法，但鲜有对DMF废水进行厌氧处理的研究。另外，本申请发明人发现：将厌氧处理方法应用于处理含DMF废水时，存在DMF降解所需时间较长、处理效果在经过几个周期运行后逐渐降低等问题，原因在于DMF废水的C/N比较低，可利用转化成细胞成分的有机物几乎为0，导致长时间运行下DMF降解菌群数量消减，进而导致降解效果下降，因而需要合理设计反应条件使得系统高效持续厌氧降解DMF。此外，在应用上流式厌氧污泥床工艺处理DMF废水时，存在系统启动困难，降解效果较差等问题，其原因在于DMF废水可供细菌维持生命活动的物质较少，厌氧条件下降解菌群难以扩增，因而采用厌氧工艺处理DMF废水时，关键在于在系统中富集高效厌氧降解DMF菌种。同时，尚未见到将污泥和DMF共厌氧处理的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、去除效果好的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，包括以下步骤：
（1）将厌氧接种泥、污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水混合，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物进行厌氧消化，完成对N, N-二甲基甲酰胺的降解，固液分离，得到脱水物料和高氨氮废水；
（3）将步骤（2）中得到的脱水物料进行厌氧发酵，完成对污泥的处理。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，还包括以下步骤：重复步骤（1）至（3），对污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水进行连续处理。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤（1）中，所述厌氧接种泥的培养方法，包括以下步骤：
S1、将厌氧启动泥、污泥和N, N-二甲基甲酰胺混合，得到混合物料；
S2、将步骤S1中得到的混合物料进行厌氧培养，直至N, N-二甲基甲酰胺的浓度降为0，得到用于处理N, N-二甲基甲酰胺废水的厌氧接种泥。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤S1中，所述混合物料中N, N-二甲基甲酰胺的初始浓度为100～10000mg/L；所述混合物料中含固率为10000mg/L～30000mg/L；所述厌氧启动泥的接种量为污泥体积的5%～50%。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤S2中，所述厌氧培养过程中还包括往混合物料中通入氮气；所述氮气的通入量为混合物料体积的两倍以上；所述厌氧培养过程中控制培养体系的温度为30℃～37 ℃；所述厌氧培养过程中控制搅拌的转速为10 rpm～180 rpm；所述厌氧培养的时间为8天～28天。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤S1中，所述污泥为活性污泥、剩余污泥、由污水处理流程各个单元的混合液经静置后形成的沉淀物中的至少一种；所述混合液为A/A/O工艺中各单元的混合液、A/O工艺中的各单元混合液或氧化沟工艺各单元的混合液；所述污泥中含固率为2000mg/L～30000mg/L；所述厌氧启动泥中含有用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧菌和/或兼性厌氧菌；所述厌氧启动泥为用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧反应器中的厌氧污泥或自然水体中的沉积物。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤（1）中，所述厌氧接种泥的接种量为污泥体积的5%～50%；所述污泥为活性污泥、剩余污泥、由污水处理流程各个单元的混合液经静置后形成的沉淀物中的至少一种；所述混合液为A/A/O工艺中各单元的混合液、A/O工艺中的各单元混合液或氧化沟工艺各单元的混合液。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤（1）中，所述混合物中N, N-二甲基甲酰胺的初始浓度≤10000mg/L；所述混合物中含固率为1000 mg/L～30000 mg/L。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤（2）中，所述厌氧消化过程中还包括往混合物中通入氮气，去除混合物中的氧气；所述氮气的通入量为混合物体积的两倍以上；所述厌氧消化过程中控制处理体系的温度为30 ℃～37 ℃；所述厌氧消化过程中控制搅拌的转速为10 rpm～180rpm；所述厌氧消化的时间为5天～10天。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤（2）中，将占总体积75%～100%的厌氧消化后得到的反应产物用于固液分离，剩余的反应产物作为厌氧接种泥继续用于对污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水进行厌氧消化；所述脱水物料的含水量为93%～95%；所述高氨氮废水送入到除氨氮设备中用于去除废水中的氨氮。
上述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，进一步改进的，步骤（3）中，所述厌氧发酵过程中还包括往混合物中通入氮气，去除混合物中的氧气；所述氮气的通入量为混合物体积的两倍以上；所述厌氧发酵过程中控制处理体系的温度为30 ℃～37 ℃或50 ℃～57 ℃；所述厌氧发酵过程中控制搅拌的转速为10 rpm～180rpm；所述厌氧发酵的时间为10天～30天。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明提供了一种用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，采用两段式共厌氧处理工艺同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥，具体为：将N,N-二甲基甲酰胺废水、污泥与驯化后的厌氧接种泥混合进行厌氧消化，通过将污泥与N, N-二甲基甲酰胺废水混合，不仅可以提高体系的C/N比，提高可生化性，而且还能利用污泥中含有的大量有机物为用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧菌落或兼性厌氧菌落的生长补充碳源，有利于提高这些降解菌落对N, N-二甲基甲酰胺的降解能力，同时，污泥中大量的无机盐和缓冲类物质能为DMF降解菌群提供必需的离子和较为稳定的酸碱度，因而能够形成更有利于降解菌落的生长繁殖的生长环境，进而利用降解菌落的降解作用实现对N, N-二甲基甲酰胺的有效降解和对污泥中的预水解；待厌氧消化结束，通过固液分离，将厌氧消化过程中产生的氨氮分离出来，降低高浓度氨氮对污泥厌氧消化的氨抑制作用；最后，将固液分离后得到的脱水物料继续进行厌氧发酵，进一步去除污泥中的剩余有机质，由此实现对N, N-二甲基甲酰胺和污泥的同时处理。本发明用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、去除效果好等优点，能够同时实现对N, N-二甲基甲酰胺的高效降解以及对污泥中有机质的有效去除，使用价值高，应用前景好。
（2）本发明中，采用的厌氧接种泥的培养方法，是以厌氧消化系统中的厌氧污泥为厌氧启动泥，与污泥和N, N-二甲基甲酰胺混合后形成混合物料，进而通过厌氧培养在厌氧启动泥、污泥和N, N-二甲基甲酰胺的混合物料中培养出降解N, N-二甲基甲酰胺的菌群，即为本发明用于处理N, N-二甲基甲酰胺废水的厌氧接种泥。本发明中，在厌氧系统中加入污泥、N, N-二甲基甲酰胺，在中温条件下，通过污泥有机质与N, N-二甲基甲酰胺的共厌氧消化作用，N, N-二甲基甲酰胺逐渐被功能微生物降解，在这个过程中N, N-二甲基甲酰胺降解功能菌丰度也得到增加，液相中DMF含量降至0后，即得到厌氧接种泥。本发明中，通过厌氧培养得到的厌氧接种泥中与N, N-二甲基甲酰胺降解相关的菌群丰度高、对N, N-二甲基甲酰胺的降解能力强，能够快速、彻底地实现对废水中N, N-二甲基甲酰胺的去除，具有很高的使用价值，同时，本发明培养方法，具有工艺简单、培养时间短、无需添加营养液、成本低廉等优点，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
（3）本发明中，采用的厌氧接种泥的培养方法中通过优化混合物料中N, N-二甲基甲酰胺的初始浓度为100mg/L～10000mg/L，能够更有利于快速有效的培养出富集程度高的用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧降解菌，这是因为N, N-二甲基甲酰胺的初始浓度较低（如低于100mg/L）时，会使得培养过程中N, N-二甲基甲酰胺降解菌的富集程度较低；而N,N-二甲基甲酰胺的初始浓度较高（如高于10000mg/L）时，会因为N, N-二甲基甲酰胺的初始浓度过高，使得培养周期拉长，培养效率低，并且N, N-二甲基甲酰胺的降解过程中会产生大量氨氮，而厌氧体系中氨氮值过高将影响体系的运行，不利于厌氧接种泥的后续利用。
（4）本发明中，采用的厌氧接种泥的培养方法中通过优化混合物料中含固率为10000mg/L～30000mg/L，能够更有利于快速有效的培养出富集程度高的用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧降解菌，这是因为混合物料中含固率过低（如低于10000mg/L）时，体系内有机质含量越低，体系内菌群竞争激烈，不利于DMF降解菌群的富集；而混合物料中含固率过高（如高于30000mg/L）时，会因为密度过大，不利于后续厌氧培养过程中物料的搅拌均匀，因而不利于培养富集程度高的用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧降解菌，或搅拌功率大幅提高，培养成本更高。
（5）本发明中，采用的厌氧接种泥的培养方法中通过厌氧启动泥和污泥的体积比为5%～50%∶1，有利于快速启动厌氧体系的厌氧培养，且更有利于优势菌落的生长，从而能够更有利于快速有效的培养出富集程度高的用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧降解菌，这是因为厌氧启动泥用量过大（如体积比大于0.5）时，污泥中可能厌氧微生物利用的有机质相对较少，不利于优势菌群的生长；而厌氧启动泥用量过小（如体积比大于0.05）时，启动用的厌氧微生物菌种相对较少，厌氧体系不容易启动，或需要更长的时间才能产相同量的沼气。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1中用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺流程图。
图2为本发明实施例1中培养得到的厌氧接种泥中属水平上细菌群落分布图。
图3为本发明实施例1中培养得到的厌氧接种泥中属水平上古菌群落分布图。
图4为本发明实施例1两段式共厌氧处理工艺的厌氧消化过程中沼气产量与处理时间的变化曲线图。
图5为本发明实施例1中两段式共厌氧处理工艺的厌氧发酵过程中沼气产量与处理时间的变化曲线图。
图6为本发明实施例2中两段式共厌氧处理工艺的厌氧消化过程中液相中DMF含量与处理时间的变化曲线图。
图7为本发明实施例2中两段式共厌氧处理工艺过程中沼气产量与处理时间的关系图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1
一种用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，如图1所示，包括以下步骤：
(1) 取3组250 mL钳口反应瓶，每组设置3个平行，分别向瓶中添加TS为18000 mg/L的剩余污泥，均为150 mL。
(2)分别向步骤（1）中的钳口反应瓶加入12.5 mL、25 mL、37.5 mL 的厌氧接种泥，使得接种比例分别为8.33%，16.7%和25%，依次命名为LIP、MIP、HIP。
(3)依次向步骤（2）中对应的钳口反应瓶（LIP、MIP、HIP）加入25mL、12.5mL、0 mL的超纯水，以保持各瓶中体积一致。
(4)往钳口反应瓶（LIP、MIP、HIP）中加入N, N-二甲基甲酰胺废水，使得瓶内混合物中DMF的浓度为2362mg/L，含固率为15000mg/L。
(5)向钳口反应瓶（LIP、MIP、HIP）内吹入5 min、流量为1 L/min的氮气以驱逐瓶内的氧气。
(6)用橡胶塞将瓶口密封，通过压盖器将瓶口使用铝盖固定。
(7)将反应瓶放入空气恒温摇床培养，温度为35℃，转速保持在180 rpm，对厌氧接种泥、污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水的混合物进行厌氧消化，共5天，在厌氧消化过程中降解菌落的降解作用实现对N, N-二甲基甲酰胺的有效降解和对污泥中的预水解。
(8)将厌氧消化后的产物进行固液分离，得到脱水物料和高氨氮废水，其中高氨氮废水送入市政污水处理厂或其他处理设施除去其中大量的氨氮；脱水物料的含水量为93%～95%。
(9)将步骤（8）中得到的脱水物料放入到钳口反应瓶中，向瓶中吹入5 min，流量为1 L/min的氮气，以驱逐瓶内的氧气。
(10)用橡胶塞将瓶口密封，通过压盖器将瓶口使用铝盖固定。
(11)将反应瓶放入空气恒温摇床培养，温度为35℃，转速保持在180 rpm，对脱水物料进行厌氧发酵，共15天，通过厌氧发酵进一步去除污泥中的剩余有机质，由此实现对N,N-二甲基甲酰胺和污泥的同时处理。
本实施例中，采用的厌氧接种泥的培养方法，包括以下步骤：
S1、将37.5 mL厌氧启动泥（来自连续式厌氧反应器中的厌氧污泥）和150 mL、含固率（TS）为18000 mg/L的剩余污泥加入到250 mL的钳口反应瓶中，混合均匀，得到混合物I。
S2、取0.235mL、0.468mL、0.936 mL的N, N-二甲基甲酰胺（DMF，分析纯）分别加入到步骤S1中得到的装有混合物I的钳口反应瓶，使得体系内DMF的初始浓度为2362 mg/L，含固率为18720mg/L，得到混合物料。
S3、按照氮气的通入量为混合物料体积的两倍，往步骤S2中得到的混合物料中通入氮气，驱逐混合物料中的氧气，然后将装有不同混合物料的钳口反应瓶放入到空气培养箱中，控制温度在35±1℃、振荡转速在180 rpm进行厌氧培养，直至N, N-二甲基甲酰胺的浓度降为0，得到用于处理N, N-二甲基甲酰胺废水的厌氧接种泥，该厌氧接种中含固率为16800mg/L。
取上述本实施例中培养得到的厌氧接种泥进行16s RNA多样性分析。为了更清晰的得出厌氧接种泥中的种群分布，分别采用对应引物对群落中的细菌和古菌进行扩增分析，如图2和图3所示。
图2为本发明实施例1中培养得到的厌氧接种泥中属水平上细菌群落分布图。由图2可知，厌氧接种泥中细菌门水平上，Dojkabacteria , Mycobacterium , Romboutsia ,OPB41 , JG30-KF-CM45 , Bacteroidetes_vadinHA17 等菌群在厌氧接种泥中丰度较高，一方面可能是部分细菌利用污泥中有机质用于自身种群丰度的增加，同时将蛋白质、糖类转化成脂肪酸和短链脂肪酸。另一方面这些菌群能分泌特定的DMF分解酶分解DMF。其中被证实是可以分解DMF的细菌Mycobacterium属，这种菌被广泛报道具有将DMF分解成甲酸和二甲胺的能力。其中OPB41种群数量也增加较快，说明其可能通过氧化磷酸盐为DMF分解过程提供电子。
图3为本发明实施例1中培养得到的厌氧接种泥中属水平上古菌群落分布图。由图3可知，厌氧接种泥中古菌门水平上，Methanomethylovorans属占比达到了80.65%，在丰度水平上占据了优势，该菌种被广泛证实可以以甲基胺为原料，通过歧化作用转化为甲烷、二氧化碳和氨氮。同时Methanobacteriaceae属也被报道利用甲酸、氢气、二氧化碳在-330 mV以下的还原环境中，进行产甲烷活动。
由图2和图3可知，通过微生物群落分析，经过驯化后的厌氧接种泥中与N, N-二甲基甲酰胺降解相关的菌群丰度高，含有大量用于降解N, N-二甲基甲酰胺的菌落，因而从微生物角度被证明本发明培养得到的厌氧接种泥具有高效DMF降解能力。
本实施例中，在厌氧消化和厌氧发酵过程中，定时检测钳口反应瓶中的沼气产量，结果如图4和5所示。
图4为本发明实施例1两段式共厌氧处理工艺的厌氧消化过程中沼气产量与处理时间的变化曲线图。从图4中可以看到，在厌氧消化过程中，LIP，MIP和HIP三个接种比例组中，共厌氧体系均能实现污泥与DMF的共厌氧消化产沼气，其中HIP组中，在前4天的沼气产量都是最大的，这说明高的接种比例，有利于DMF在与污泥共厌氧体系中的降解。同时，由图4可知，MIP组与HIP组在培养第2天到第4天间，两组沼气产量曲线较为接近，都高于LIP组，因而当接种量较低时，增加接种量对于促进降解DMF的提升效果更明显，而接种量继续提升时，虽然降解效果的促进作用相对不明显，但有利于提升整个厌氧体系的稳定性，故高比例的接种物对共厌氧体系中DMF的降解是有利的。
图5为本发明实施例1两段式共厌氧处理工艺的厌氧发酵过程中沼气产量与处理时间的变化曲线图。由图5可知，在厌氧发酵过程中，各种接种比例下，产气量基本一致，因而接种比例对厌氧发酵过程中沼气产量影响不大，原因是前一阶段（厌氧消化阶段）污泥已经进行了一定的预水解，液相中有机质含量都处于较高水平，有机质的水解不是限制沼气产量的因素。故第二阶段（厌氧发酵）中各组中沼气产量主要取决于体系内可利用有机物，而本实施例中，各组污泥浓度一致，故沼气产量基本一致。
实施例2
一种用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，包括以下步骤：
(1) 取3组250 mL钳口反应瓶，每组设置3个平行，分别向瓶中添加TS为12500mg/L、16666mg/L、25000 mg/L的剩余污泥，均为150 mL，依次命名为LSS、MSS、HSS。
(2)分别向步骤（1）中的钳口反应瓶加入37.5 mL 的厌氧接种泥（实施例1中的培养方法培养得到），使得接种比例均为25%。
(3)往钳口反应瓶（LSS、MSS、HSS）中加入N, N-二甲基甲酰胺废水，使得各个瓶内混合物的DMF浓度均为2362mg/L，含固率依次为13000mg/L、16780mg/L、23600mg/L。
(4)向钳口反应瓶（LSS、MSS、HSS）内吹入5 min、流量为1 L/min的氮气以驱逐瓶内的空气。
(5)用橡胶塞将瓶口密封，通过压盖器将瓶口使用铝盖固定。
(6)将反应瓶放入空气恒温摇床培养，温度为35℃，转速保持在180 rpm，对厌氧接种泥、污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水的混合物进行厌氧消化，共5天，在厌氧消化过程中降解菌落的降解作用实现对N, N-二甲基甲酰胺的有效降解和对污泥中的预水解。
(7)将厌氧消化后的产物进行固液分离，得到脱水物料和高氨氮废水，其中高氨氮废水送入市政污水处理厂或其他处理设施除去其中大量的氨氮；脱水物料的含水量为93%～95%。
(8)将步骤（7）中得到的脱水物料放入到钳口反应瓶中，向瓶中吹入5 min，流量为1 L/min的氮气，以驱逐瓶内的氧气。
(9)用橡胶塞将瓶口密封，通过压盖器将瓶口使用铝盖固定。
(10)将反应瓶放入空气恒温摇床培养，温度为35℃，转速保持在180 rpm，对脱水物料进行厌氧发酵，共25天，通过厌氧发酵进一步去除污泥中的剩余有机质，由此实现对N,N-二甲基甲酰胺和污泥的同时处理。
本实施例中，定时检测钳口反应瓶中的沼气产量，并取样分析液相中DMF的含量，结果如图6、图7所示。
图6为本发明实施例2中两段式共厌氧处理工艺的厌氧消化过程中液相中DMF含量与处理时间的变化曲线图。由图6可知，LSS、MSS两组浓度较低的组中，DMF含量变化曲线在培养前3天基本一致，培养到第3天到第四天时，MSS组DMF含量下降较LSS明显，说明污泥浓度的提高有利于DMF的降解，其原因是：一方面，污泥浓度越高，体系内可以吸附DMF的位点越多，为污泥与DMF提供了更多的接触机会；另一方面，污泥中有机质的降解为DMF降解菌提供了碳源，所能提供的碳源越多，越有利于菌种降解能力的表达。由图6可知，在相同的DMF投加体积下，HSS组中第1天时，液相DMF含量下降较其他两组快，说明HSS组中，此阶段已经有大量的DMF被吸附在胞外聚合物中，进而达到吸附饱和，而另外两组到第2天时，两者液相DMF含量才和HSS组相近，并且HSS的液相DMF含量最先达到0 mg/L，进一步证明了污泥浓度能够影响DMF降解的时间。另外，由图6可知， MSS组在第3天至4天时DMF含量与HSS组比较接近，而两者污泥浓度相差较大，这说明在共厌氧体系中污泥浓度越高，对促进DMF降解的效果越好，但是体系中污泥超过一定浓度后，对于体系降解效率的提升效果不明显。
图7为本发明实施例2中两段式共厌氧处理工艺过程中沼气产量与处理时间的关系图。由图7可知，在厌氧消化过程中，LSS、MSS、HSS中沼气含量显著增加，结合图6中的结果可知，在第4天液相DMF含量等于0时，三组中沼气产量曲线前后斜率差别明显，并且在第四天时，三组沼气产量差距很小，这说明前四天污泥中的有机质利用区别不大，主要产气的基质是DMF及其中间产物。同时，由图7可知，在DMF降解完全后，在第5天以后沼气产量在继续缓慢提升，其中第30天时，LSS、MSS、HSS的体系沼气产量分别为343.23 mL、389.43 mL、459.01 mL，而空白组中，因为没有加入污泥，其沼气产量仅为197.95 mL，同时，由于各个体系中DMF含量相同，说明LSS、MSS、HSS的体系中沼气除了来自于DMF的降解，还有来自污泥的有机质的厌氧消化，即厌氧消化体系中的产酸菌和产甲烷菌，在继续利用污泥中的有机质产酸产沼气，直到可以被利用的有机物消耗完毕。
综上可见，本发明提出的两段式共厌氧处理工艺中，先对厌氧接种泥、污泥和N,N-二甲基甲酰胺废水的混合物进行厌氧消化，在厌氧消化过程中污泥的存在可以为DMF的降解提供合适的条件，如碳源、缓冲物质和无机盐等，进而利用降解菌落的降解作用实现对N, N-二甲基甲酰胺的有效降解和对污泥中的预水解，在DMF降解完成后，排除大部分物料，经固液分离后，去除体系中的高浓度氨氮，以减轻高氨氮对污泥有机物消化的抑制作用，最后将厌氧消化后得到的脱水物料进行厌氧发酵，通过厌氧发酵进一步去除污泥中的剩余有机质，由此实现对N, N-二甲基甲酰胺和污泥的同时处理。本发明用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、去除效果好等优点，能够同时实现对N, N-二甲基甲酰胺的高效降解以及对污泥中有机质的有效去除，使用价值高，应用前景好，对于有效去除环境中存在的N, N-二甲基甲酰胺具有十分重要的现实意义。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将厌氧接种泥、污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水混合，得到混合物；所述污泥为活性污泥、剩余污泥、由污水处理流程各个单元的混合液经静置后形成的沉淀物中的至少一种；所述混合液为A/A/O工艺中各单元的混合液、A/O工艺中的各单元混合液或氧化沟工艺各单元的混合液；
所述厌氧接种泥的培养方法，包括以下步骤：
S1、将厌氧启动泥、污泥和N, N-二甲基甲酰胺混合，得到混合物料；所述厌氧启动泥的接种量为污泥体积的5%～50%；所述厌氧启动泥中含有用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧菌和/或兼性厌氧菌；所述污泥为活性污泥、剩余污泥、由污水处理流程各个单元的混合液经静置后形成的沉淀物中的至少一种；所述混合液为A/A/O工艺中各单元的混合液、A/O工艺中的各单元混合液或氧化沟工艺各单元的混合液；
S2、将步骤S1中得到的混合物料进行厌氧培养，直至N, N-二甲基甲酰胺的浓度降为0，得到用于处理N, N-二甲基甲酰胺废水的厌氧接种泥；
（2）将步骤（1）中得到的混合物进行厌氧消化，完成对N, N-二甲基甲酰胺的降解，固液分离，得到脱水物料和高氨氮废水；
（3）将步骤（2）中得到的脱水物料进行厌氧发酵，完成对污泥的处理。
2.根据权利要求1所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，还包括以下步骤：重复步骤（1）至（3），对污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水进行连续处理。
3.根据权利要求1或2所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，步骤S1中，所述混合物料中N, N-二甲基甲酰胺的初始浓度为100～10000mg/L；所述混合物料中含固率为10000mg/L～30000mg/L；
步骤S2中，所述厌氧培养过程中还包括往混合物料中通入氮气；所述氮气的通入量为混合物料体积的两倍以上；所述厌氧培养过程中控制培养体系的温度为30℃～37 ℃；所述厌氧培养过程中控制搅拌的转速为10 rpm～180 rpm；所述厌氧培养的时间为8天～28天。
4.根据权利要求3所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，步骤S1中，所述污泥中含固率为2000mg/L～30000mg/L；所述厌氧启动泥为用于降解N, N-二甲基甲酰胺的厌氧反应器中的厌氧污泥或自然水体中的沉积物。
5.根据权利要求1或2所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述厌氧接种泥的接种量为污泥体积的5%～50%。
6.根据权利要求1或2所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述混合物中N, N-二甲基甲酰胺的初始浓度≤10000mg/L；所述混合物中含固率为1000 mg/L～30000 mg/L。
7.根据权利要求1或2所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述厌氧消化过程中还包括往混合物中通入氮气，去除混合物中的氧气；所述氮气的通入量为混合物体积的两倍以上；所述厌氧消化过程中控制处理体系的温度为30 ℃～37 ℃；所述厌氧消化过程中控制搅拌的转速为10 rpm～180rpm；所述厌氧消化的时间为5天～10天。
8.根据权利要求7所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，步骤（2）中，将占总体积75%～100%的厌氧消化后得到的反应产物用于固液分离，剩余的反应产物作为厌氧接种泥继续用于对污泥和N, N-二甲基甲酰胺废水进行厌氧消化；所述脱水物料的含水量为93%～95%；所述高氨氮废水送入到除氨氮设备中用于去除废水中的氨氮。
9.根据权利要求7所述的用于同时处理N, N-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述厌氧发酵过程中还包括往混合物中通入氮气，去除混合物中的氧气；所述氮气的通入量为混合物体积的两倍以上；所述厌氧发酵过程中控制处理体系的温度为30 ℃～37 ℃或50 ℃～57 ℃；所述厌氧发酵过程中控制搅拌的转速为10rpm～180rpm；所述厌氧发酵的时间为10天～30天。
CN202110365965.0A 2021-04-06 2021-04-06 用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺 Active CN113104991B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110365965.0A CN113104991B (zh) 2021-04-06 2021-04-06 用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110365965.0A CN113104991B (zh) 2021-04-06 2021-04-06 用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113104991A CN113104991A (zh) 2021-07-13
CN113104991B true CN113104991B (zh) 2022-09-30

Family

ID=76713925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110365965.0A Active CN113104991B (zh) 2021-04-06 2021-04-06 用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113104991B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115448453B (zh) * 2022-06-21 2023-09-15 浙江省生态环境科学设计研究院 一种a/o系统处理dmf废水的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105712475A (zh) * 2016-01-25 2016-06-29 河南弘康环保科技有限公司 一种含二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺废水的处理方法
CN209872720U (zh) * 2019-04-04 2019-12-31 江南大学 一种用于剩余污泥处理的装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113104991A (zh) 2021-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pai et al. Potential applications of aerobic denitrifying bacteria as bioagents in wastewater treatment
CN112574916B (zh) N-甲基吡咯烷酮降解菌及在废水处理中的应用
CN108298701B (zh) 一种经厌氧处理后的低可生化性的发酵废水处理方法
CN101921709B (zh) 用于污水处理厂增效的复合高效微生物制剂及增效工艺
CN113403234B (zh) 一株海洋自絮凝菌与其驱动发展的适盐氮同化微生物组及构建方法与应用
WO2021077453A1 (zh) 一种施氏假单胞菌、采用该施氏假单胞菌制得的复合菌剂及该复合菌剂的应用
CN113104991B (zh) 用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺
Cao et al. Stable-isotopic analysis and high-throughput pyrosequencing reveal the coupling process and bacteria in microaerobic and hypoxic methane oxidation coupled to denitrification
CN110656133A (zh) 促进废弃活性污泥厌氧发酵生产中链脂肪酸的预处理方法
CN107337283B (zh) 一种用于生猪养殖污水活性污泥快速培养的方法
KR101425104B1 (ko) 유기성 폐기물의 바이오가스 생성제고를 위한 혐기발효 공정에서 전처리시 치환반응을 이용한 바이오가스 생산 시스템, 생산 방법 및 그로부터 생산된 바이오가스
CN100548910C (zh) 一种还原溶液中Fe(Ⅲ)EDTA的方法及其应用
US20210380452A1 (en) Method for treatment and resource utilization of acidic organic wastewater
CN110408658A (zh) 一种利用白酒废水作为基质生产聚羟基烷酸酯的方法
CN105502805A (zh) 强化微生物多级处理生活污水及回收利用的处理系统及生活污水处理方法
KR100624783B1 (ko) 고효율의 폐수 처리방법
CN113104992B (zh) 用于处理n,n-二甲基甲酰胺废水的厌氧接种泥的培养方法
Lee et al. Reuse of low concentrated electronic wastewater using selected microbe immobilised cell system
CN108410754B (zh) 一种高盐重金属难降解有机废水处理及抗菌除臭的高效jm菌技术
CN113461172A (zh) 一种用于处理高盐工业废水的微生物菌剂及其制备方法
CN112479390A (zh) 一种用于有机污水处理的复合物及其制备工艺
CN102899263B (zh) 一株具有完全反硝化酶系的兼性厌氧反硝化细菌及其用途
US20020162794A1 (en) Anaerobic digestion
JP4423389B2 (ja) 有機性汚泥の処理方法、その処理装置及び新菌株
CN112939238B (zh) 高效去除生活污水中cod的微生态制剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant