CN116282542A - 一种基于vbbr的nmp废水资源化的中试工艺 - Google Patents

一种基于vbbr的nmp废水资源化的中试工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN116282542A
CN116282542A CN202310437200.2A CN202310437200A CN116282542A CN 116282542 A CN116282542 A CN 116282542A CN 202310437200 A CN202310437200 A CN 202310437200A CN 116282542 A CN116282542 A CN 116282542A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nmp
vbbr
wastewater
sludge
sewage
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.)
Pending
Application number
CN202310437200.2A
Other languages
English (en)
Inventor
梁斌
谭学军
张永明
赵开川
梁亚娟
陈利娜
王万松
卢进力
高爽
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.)
Myj Chemical Co ltd
Shanghai Normal University
Original Assignee
Myj Chemical Co ltd
Shanghai Normal University
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 Myj Chemical Co ltd, Shanghai Normal University filed Critical Myj Chemical Co ltd
Priority to CN202310437200.2A priority Critical patent/CN116282542A/zh
Publication of CN116282542A publication Critical patent/CN116282542A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic 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
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • 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
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C02F2101/163—Nitrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，包括如下步骤：(一)污泥驯化阶段，以NMP为碳源驯化污泥，获得适于NMP为碳源的好氧污泥和厌氧污泥；(二)污水处理阶段，向串联的厌氧VBBR和好氧VBBR中，循环通入由NMP废水和城镇污水组成的混合污水，所述混合污水的碳氮比控制在4.5～5.5。本方案以NMP废水资源化替代污水厂使用的甲醇、乙二醇、乙酸钠等有机物，对城镇污水进行深度脱氮，显著降低城镇污水中的总氮，使其满足国家污水排放标准。申请人研究发现，本方案处理后的城镇污水中总氮小于5mg/L，显著低于国家标准GB 18918‑2002中的一级A类污水排放标准(总氮应小于15mg/L)，进一步提升城镇污水处理效果，推进企业绿色发展。

Description

一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺。
背景技术
目前，随着技术发展，目前我国的工业废水量逐年递增，其中大多数废水中含有难降解的有机化合物。在处理这些废水时，人们往往采用厌氧加好氧的生物处理工艺，这种处理工艺是一种相对低成本的方法，但无论采用何种处理方法，都需要消耗较大的能量，即添加碳源。近年来，人们改变了传统的思维，将一些高浓度、且可生化性较好的废水作为资源，以促进城镇污水处理厂的反硝化反应，以提高城镇城镇污水总氮的去除率。例如，将啤酒生产过程中的废水作为碳源(电子供体)用于反硝化反应，以提高城镇污水总氮的去除率。这既降低了城镇污水处理时外购碳源的成本，又使啤酒生产废水得到有效处理。然而，现有技术采用啤酒生产废水处理城镇污水后，出水中总氮含量依然高于10mg/L。
另一方面，还有些工业废水作为碳源使用效果更好，但是由于其含有含氮杂环化合物，导致目前市面上并未将其运用于城镇污水处理中。例如，N-甲基吡咯烷酮(NMP)的生产废水：N-甲基吡咯烷酮(分子式：C5H9NO，简称NMP)，是一种良好的工业溶剂，广泛应用于锂电池生产以及新能源材料的生产等类似领域，废水排放量非常大。在NMP生产过程中，废水主要来源于精馏过程段，其中NMP占废水中有机物的80％以上，氨氮也很高(废水中氨氮含量600～1000mg/L)。随着中国新能源产业的蓬勃发展，NMP的市场需求量在不断扩大，其废水量也不断增加。遗憾的是，目前NMP废水仍被当作废水主要以传统生物法进行处理，造成了能源的大量消耗。
再者，我国不少城镇污水处理厂排放的尾水中，总氮浓度较高，不容易达到国家或地方的排放标准。在大多数总氮超标的情况中，硝酸盐氮(NO3-N)是其中的主要成分。在很多城镇污水处理厂，都采用可生化性良好的有机化合物，诸如葡萄糖、乙酸钠或甲醇等作为电子供体。但无论使用哪种化合物都将提高水处理的成本，且其处理后的尾水中总氮依然较高，还会产生大量碳排放，无法实现绿色生产。
以往对含氮杂环化合物作为电子供体进行反硝化的研究或应用在水处理领域几乎都是一个空白。这是因为在生物降解过程中，含氮杂环化合物释放出的内源氮素(NH3)会导致出水中的总氮不降反升。因此，研发一种低成本的、高效率、稳定性好、处理量大的基于VBBR反应器的NMP废水资源化的中试工艺，不仅有效弥补现有城镇污水消耗葡萄糖的工艺不足，减少污水处理厂因使用葡萄糖(葡萄糖、乙酸钠或甲醇等)产生的碳排放，还联合处理了NMP废水，具有重要的现实经济效益、环保效益和社会意义。
发明内容
本发明意在提供一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，以解决现有城镇污水处理所得尾水中总氮难以降低的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，包括如下步骤：(一)污泥驯化阶段，以NMP为碳源驯化污泥，获得适于NMP为碳源的好氧污泥和厌氧污泥；(二)污水处理阶段，向串联的厌氧VBBR和好氧VBBR中，循环通入由NMP废水和城镇污水组成的混合污水，所述混合污水的碳氮比控制在4.5～5.5。
本方案的原理是：
本方案通过以NMP废水驯化污泥，获得适于NMP为碳源的好氧污泥和厌氧污泥。随后，申请人再处理由NMP废水和城镇污水组成的混合污水，厌氧污泥和好氧污泥中的菌群依次对混合污水中的COD、氨氮和总氮进行循环降解，具体过程为：
A、厌氧阶段：厌氧污泥水解含氮有机物，使含氮有机物释放出氨氮(NH3)和电子，并以NMP作为唯一电子供体进行反硝化反应，将废水中的硝态氮(NO3 -)还原为氮气(N2)，发生的反应包括(1)水解反应：C5H9NO+9H2O→5CO2+NH3+24H(H为电子)，和(2)反硝化反应：NO3 -+5H→0.5N2+2H2O+OH-；
B、好氧阶段：好氧污泥将氨氮(NH3)氧化为硝氮(NO3 -)，发生(3)消化反应：NH3+2O2→NO3 -+H2O+H+。
如此反复循环，直至出水满足国家污水排放标准，实现以NMP废水为碳源对城镇污水进行深度脱氮，显著降低城镇废水中的总氮。
本方案的优点是：
1、显著降低城镇污水中总氮含量：本方案以NMP废水资源化替代污水厂使用的甲醇、乙二醇、乙酸钠等有机物，对城镇污水进行深度脱氮，显著降低城镇污水中的总氮，使其满足国家污水排放标准。申请人研究发现，本方案处理后的城镇污水中总氮小于5mg/L，显著低于国家标准GB 18918-2002中的一级A类污水排放标准(总氮应小于15mg/L)，进一步提升城镇污水处理效果。
2、显著降低城镇污水处理成本：相比于现有技术中处理城镇污水需要投入大量的购买碳源(如甲醛、甲醇、乙二醇、葡萄糖、氨基酸、乙酸钠等)时成本较高而言，本方案以NMP废水替代污水厂使用的购买碳源对城镇污水进行深度脱氮，既实现了NMP废水的资源化利用，又显著降低了城镇废水的处理成本，达到“以废治废”的目的，一举多得，进一步降低了废水的处理成本。
3、显著降低城镇污水碳排放：相比于现有技术使用甲醇、乙二醇、乙酸钠等作为碳源处理成吨城镇污水会产生碳排放而言，本方案以NMP废水作为碳源处理城镇污水时不会增加碳排放，进一步降低城镇污水对水体的伤害。申请人研究发现，一个10万吨的污水处理厂，以NMP废水做碳源时具有更低的碳排放，其相比于使用甲醇、乙二醇等做碳源时，每年要减少约3000吨的碳排放。
4、连续高效进行城镇污水处理：本方案通过向串联的厌氧VBBR和好氧VBBR中循环通入碳氮比为4.5～5.5的混合污水，持续维持污泥中菌群的高降解活力，连续高效的对城镇污水进行深度脱氮，从而提升城镇污水处理效率。具体的，申请人以容积分别为1.5方、1.3方的厌氧VBBR和好氧VBBR处理污水时，混合污水停留时间仅为4.5～7.6h，每日混合污水的处理量高达20～35方。
优选的，在(一)驯化污泥阶段，包括在驯化初期添加葡萄糖和NMP废水作为混合碳源，且控制驯化污泥的废水的初始碳氮比为2.5～3.5。
有益效果：采用上述初始碳氮比，便于对污泥中的菌群进行饲养(即实施例1中“养菌”)。本方案在驯化初期通过添加葡萄糖协助NMP驯化污泥，有助于加速驯化获得适于以NMP为碳源的菌群，为污水高效处理做好准备。申请人实验发现，当驯化污泥所用废水的初始碳氮比低于2.5时，污泥驯化进程过于缓慢从而降低污泥驯化效率，从而影响污泥驯化结果。
优选的，所述(一)污泥驯化阶段还包括每天对VBBR反应器的出水进行检测，调整驯化污泥的废水的碳氮比，满足出水检测结果符合COD<50mg/L、氨氮<8mg/L、总氮<5mg/L。
有益效果：本方案通过对出水进行检测，并在出水稳定至一定范围后再调整NMP的添加量，逐步增加NMP使得驯化获得混合菌群能更加适宜以NMP废水为碳源对城镇污水深度脱氮的菌群环境，提升污泥对城镇污水的处理能力。
优选的，在驯化初期，还包括逐步减少葡萄糖的添加量，同时逐步增加NMP废水的数量，直至完全停止添加葡萄糖；NMP废水的添加量为使得驯化污泥的废水的碳氮比由2.5～3.5逐步上升至4.5～5.5。
有益效果：本方案通过逐步提高驯化污泥所用废水中NMP的添加量，并随着污泥中菌群越来越适应以NMP为碳源时降低葡萄糖的添加量，便于提升污泥中菌群对以NMP为碳源的适应能力，从而保证迅速完成污泥驯化。申请人实验发现，采用本中试方案驯化所得污泥处理混合废水时，不仅能使得VBBR反应器的出水满足COD<50mg/L、氨氮<8mg/L、总氮<5mg/L(优于国家废水排水标准)；同时还能确保驯化所得污泥中含有适宜以NMP废水为碳源的最佳混合菌群，便于污泥能快速适应后续处理的混合污水，从而有效提升污泥处理废水的能力和效率，进而适应大流量的废水处理，可直接将城镇污水深度脱氮技术的商业化生产。
优选的，在驯化初期，每次调整驯化污泥的废水的碳氮比时，均减少10～20％葡萄糖的加入量，直至完全停止添加葡萄糖。
有益效果：本方案采用上述梯度减少葡萄糖的添加量，有助于协助厌氧污泥和好氧污泥中菌群快速适应以NMP为碳源，加速污泥驯化进程。
优选的，在(二)污水处理阶段，好氧VBBR的出水按一定比例回流至好氧VBBR中。
有益效果：本方案采用回流的方式，将好氧VBBR中产生的硝氮(NO3–和NO2–)回流至厌氧VBBR中继续反硝化，降低出水中氨氮和总氮含量，使得出水满足国家污水排放标准。
优选的，所述回流量为进水量的100～300％。
有益效果：本方案采用上述回流量，显著降低废水处理后出水中COD、氨氮和总氮含量，满足COD<50mg/L、氨氮<8mg/L、总氮<5mg/L。
附图说明
图1为本发明实施例中基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺的结构示意图。
图2为本发明实施例中串联厌氧VBBR和好氧VBBR的结构示意图。
图3为本发明实验例1中NMP的生物降解特性分析的NMP及TOC的含量变化图(a、NMP含量变化图；b、TOC浓度变化图)。
图4为本发明实验例2中NMP作为反硝化反应的电子供体实验的结果示意图(a、葡萄糖作为电子供体；b、NMP作为电子供体)。
图5为本发明实验例3中反硝化反应中氨氮释放的结果示意图。
图6为本发明实验例4中四组反应的结构示意图(a、第一组厌氧反应；b、第二组好氧反应；c、第三组厌氧反应；d、第四组好氧反应)。
图7为本发明实验例4中四组反应中各化学物质的浓度变化结果(A、第一组厌氧反应；B、第二组好氧反应；C、第三组厌氧反应；D、第四组好氧反应)。
图8为本发明实施例1中三个阶段中各化学物质的浓度变化结果(a、化学需氧量COD浓度变化；b、氨氮NH4 +-N浓度变化；c、总氮TN浓度变化)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施例以及实验例所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，且所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。若未特别指明，下述实施例所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
目前，不少城镇污水处理厂排放的尾水中，总氮浓度不容易达到国家或地方的排放标准。在大多数总氮超标的情况中，硝酸盐氮(NO3 –)是其中的主要成分，这表明反硝化可能是降低总氮浓度的关键步骤。而要使总氮浓度降低，在水处理过程中需要提供足够的碳源作为电子供体(H)以驱动反硝化的进行：NO3 –+5H＝0.5N2+H2O+OH–，其中H表示为电子。
在很多城镇污水处理厂中，都采用可生化性良好的有机化合物，诸如葡萄糖、乙酸钠或甲醇等作为电子供体。但无论使用哪种化合物都将提高水处理的成本，且污水理厂排放的尾水中总氮依然高达10mg/L，也存在一定量的碳排放，城镇污水的整体处理效果有限。
而申请人的主要产品为N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone，简称NMP)，其在精馏阶段会产生大量的NMP精馏液(本文也称“NMP废水”)，其中NMP占废水中有机物的80％以上，废水中总氮也很高(废水中总氮含量高达600～1000mg/L)，且目前NMP精馏液主要以传统生物法处理，既造成大量能源浪费，还需要消耗大量能源对其进行处理，非常头痛。
本方案在实验室阶段进行了一系列实验的基础上，如“NMP的生物降解特性分析”、“NMP和葡萄糖为电子供体进行反硝化的比较”、“反硝化反应中氨氮的释放”以及“以NMP精馏液作为电子供体进行反硝化实验的小试阶段”等，研发了一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，在串联的厌氧VBBR和好氧VBBR中，以NMP废水做为唯一碳源，为硝酸盐氮(NO3 –)的反硝化反应提供电子，对城镇污水进行深度脱氮，显著降低城镇废水中的总氮，提升城镇污水处理效果。
本方案提供一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，在如图1和图2所示的串联厌氧VBBR和好氧VBBR中进行，图2中左侧为厌氧VBBR，厌氧VBBR下方设有厌氧水箱；右侧为好氧VBBR，好氧VBBR下方均设有好氧水箱，好氧水箱与厌氧水箱之间连接有顺流管和回流管，图1中箭头方向指示废水的流动方向。中试工艺具体包括如下步骤；
(一)污泥驯化阶段
首先，将好氧污泥装填至好氧VBBR中，将厌氧污泥装填至厌氧VBBR中，同时以NMP为碳源驯化污泥，获得适于NMP为碳源的好氧污泥和厌氧污泥。驯化过程中，驯化污泥的废水的初始碳氮比为2.5～3.5，以较低的碳氮比“喂养”污泥中菌群，提高污泥中菌群存活率；过程中每天对VBBR反应器的出水进行检测，通过调整驯化污泥的废水的碳氮比(由2.5～3.5逐步上升至4.5～5.5)，以使得出水的检测结果满足COD<50mg/L、氨氮<8mg/L、总氮<5mg/L。
为了加速污泥驯化，本方案还包括在驯化初期向驯化污泥的废水中添加葡萄糖，此时，葡萄糖和NMP共同作为驯化污泥的碳源(混合碳源)，可以提升污泥存活率，加快污泥驯化效率；当每天检测到出水满足上述要求时，降低10～20％葡萄糖的加入量，同时逐步增加NMP废水添加量以调整驯化污泥的废水的碳氮比，直至完全停止添加葡萄糖。本方案在驯化初期通过添加葡萄糖协助NMP驯化污泥，有助于加速驯化获得适于以NMP为碳源的菌群，为污水高效处理做好准备。
(二)污水处理阶段
向串联的厌氧VBBR和好氧VBBR中，通入由NMP废水和城镇污水组成的混合污水，混合污水的碳氮比控制在4.5～5.5。
具体的，以当地城镇污水厂的尾水(下文称“尾水”)和NMP精馏液按一定比例混合为进水，流入厌氧VBBR中，再流到好氧VBBR中。在厌氧VBBR中，NMP在厌氧菌的作用下被分解并释放出电子供体，发生的反应方程式为：C5H9NO+9H2O→5CO2+NH3+24H(水解反应)，这些电子供体(H)将从好氧VBBR中回流过来的硝酸盐还原：NO3 -+5H→0.5N2+2H2O+OH-(反硝化反应)。而反应生成的氨氮(NH3)随废水流到好氧VBBR中，好氧污泥将氨氮(NH3)氧化为硝氮(NO3 -)，发生(3)消化反应：NH3+2O2→NO3 -+H2O+H+。
好氧VBBR出水按一定比例回流至好氧VBBR中，其回流量为进水量的100～300％。如此反复循环，直至出水满足国家污水排放标准，实现以NMP废水为碳源对城镇污水进行深度脱氮，显著降低城镇废水中的总氮。
具体的中试工艺投产前进行的“NMP的生物降解特性分析”、“NMP和葡萄糖为电子供体进行反硝化的比较”、“反硝化反应中氨氮的释放”以及“以NMP精馏液作为电子供体进行反硝化实验的小试阶段”等实验，具体包括如下内容：
实验例1：NMP的生物降解特性分析
分别采用三种方案对纯NMP进行降解：(1)厌氧条件下单独降解NMP；(2)好氧条件下单独降解NMP；(3)厌氧条件下NMP与硝酸盐共同降解(COD/N＝5)。实验结果如图3所示。
从图3a可以看出，当单独采用厌氧的方法对NMP进行生物降解时，NMP几乎不降解，当对NMP进行好氧处理时，NMP很快得到降解。然而，同样在厌氧条件下，若加入硝酸盐，NMP的降解速率迅速提高，且在0～1.5小时之间达到了与好氧处理相同的降解速率。但从1.5小时后，其降解速率明显降低，分析其原因，可能为电子受体(硝酸盐)几乎消耗殆尽，总有机碳含量(TOC)随着NMP的去除同时下降(如图3b所示)，该实验结果意味着NMP可以作为电子供体用于反硝化反应是可行的。
实验例2：NMP作为反硝化反应的电子供体实验
分别以葡萄糖和NMP分别作为碳源驯化厌氧污泥，并以葡萄糖和NMP为电子供体，检测溶液中硝氮和亚硝氮的变化情况，以反应时间和硝氮和亚硝氮浓度拟合方程，结果如图4所示。
实验数据可以看出，两种电子供体驱动的反硝化速率极为接近。这也证明了，以NMP作为反硝化反应的电子供体时，其效果并不逊色于葡萄糖，其进一步验证了本方案中以NMP为碳源(电子供体)，协同处理城镇污水。
实验例3：反硝化反应中氨氮的释放
当NMP以不同的碳氮比(COD/N比)作为电子供体进行反硝化反应时，检测出水中各指标含量，结果如图5所示。
如图5所示，氨氮(NH4+-N)会随着NMP的水解而逐步释放出来。有意思的是，NH4+-N的释放量与碳氮比成反比，申请人分析原因，可能是因为释放的NH4+-N被用于了微生物的合成，且释放的NH4+-N越多，合成的生物量越多，形成以“NMP为碳源“饲养”微生物-微生物加速分解NMP”的良性循环。
实施例4：以NMP精馏液作为电子供体进行反硝化实验的小试阶段
据分析，实际精馏液中含有约80％的NMP。本实验总共分为四组，如图6所示，以厌氧和好氧生物降解交替进行的模式进行连续实验，每组反应时间均为3h。
其中，图6a展示第一组厌氧降解，检测各化学组分含量变化的结果如图7A所示。
图6b展示第二组好氧降解，检测各化学组分含量变化的结果如图7B所示。
图6c展示第三组厌氧降解，检测各化学组分含量变化的结果如图7C所示。
图6d展示第四组好氧降解，检测各化学组分含量变化的结果如图7D所示。
如图6a所示，在第一组的厌氧反硝化实验中，加入NMP精馏液(有机杂质中NMP含量80％)和NO3 –-N的混合溶液，混合溶液中初始NO3 –-N浓度为29mgN/L。如图7A所示。由图7A可知，NO3 –-N在厌氧降解0.5h时就被完全去除，而NO2 –-N的浓度先增加，在0.5小时达到最高点，随后逐渐下降，在2h时也被去除完全。在反应过程中，除了产生少量的NH4 +-N外，NMP中氮元素主要以甲胺(CH3NH2)的形式存在。
随后开始第二组的好氧降解，如图6b和图7B所示，NH4 +-N的浓度先升高再下降，升高是因为甲胺在0.5h内被完全地生物降解，并转化为NH4 +-N，而降低是因为NH4+-N在好氧条件下被硝化细菌氧化为NO3 –-N和NO2 –-N。在本组实验中，CH3NH2-N(有机氮)先被氧化为NH4 +-N再被转化为NO3 –-N和NO2 –-N。
在第三组的厌氧反硝化实验中，如图6c所示，初始NO3–-N浓度降低至10mgN/L，并加入NMP精馏液，使COD/N≈5，实验结果如图7C所示。实验数据表明，除了各物质的浓度变低之外，中间产物的生成与图7A结果类似，残留的氮元素主要以CH3NH2-N为主。
在第四组的好氧降解中，如图7D所示，残余的有机氮(CH3NH2-N)被氧化为NH4 +-N，随后进一步转化为NO3 –-N。
在以上四组实验中，NMP几乎完全矿化，TOC(总有机碳)去除率在98％以上；总氮的浓度也逐渐降低，直至小于1mgN/L。因此，以NMP作为唯一碳源，进行废水处理厂排放尾水的深度脱氮具有实际应用意义。
实施例1
本方案中在串联厌氧VBBR和好氧VBBR中进行“以NMP为唯一碳源，对城镇污水进行深度脱氮”，本方案中厌氧VBBR和好氧VBBR的有效容积均为2方。在中试实验期间，以当地城镇污水厂的尾水和NMP精馏液按一定比例混合为进水，进水量为300L/h，好氧水箱中废水部分回流至厌氧水箱中，回流量是进水量的200％，混合污水停留时间仅需5.5h，每日混合污水的处理量高达35方。
具体过程如图8所示，本方案中试实验分为三个阶段，阶段Ⅰ的初始碳氮比为2.5～3.5，阶段Ⅱ和阶段Ⅲ的碳氮比均维持在4.5～5.5。
阶段Ⅰ为污泥“喂养”阶段，此时VBBR的出水总氮(TN)浓度高于进水浓度。为了对污泥进行驯化，在阶段Ⅱ时，所投加的COD为葡萄糖与NMP精馏液的混合溶液，初始时两者的COD当量一致，随着加速驯化的进行，葡萄糖加入量逐渐降低至零，NMP精馏液逐渐增加，总的COD/N维持在4.5～5.5。实验数据表明，在阶段Ⅱ中，VBBR出水总氮浓度明显低于城镇污水厂的尾水总氮浓度。进入阶段Ⅲ后，反硝化所需COD全部由NMP精馏液提供。此时，VBBR的出水总氮浓度稳定低于城镇污水厂的出水浓度。
本方案中试工艺处理NMP精馏液的水质如下：COD 3500～7000mg/L、氨氮600～1000mg/L、总氮850～1500mg/L；本方案处理的城镇污水厂的尾水水质如下：COD 30～40mg/L、氨氮7～10mg/L、总氮11～13.6mg/L。本方案处理污水所得出水的水质如下：COD 30～40mg/L、氨氮≤1mg/L、总氮≤5mg/L，远小于国家标准(GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准)中对废水排放的要求，实现城镇污水处理厂尾水的深度脱氮，进一步降低尾水中总氮含量，提升污水处理的环保效益。
且相比于现有技术使用甲醇、乙二醇、乙酸钠等作为碳源处理成吨城镇污水会产生碳排放而言，本方案以NMP废水作为碳源处理城镇污水时不会增加碳排放，进一步降低城镇污水对水体的伤害。申请人研究发现，一个10万吨的污水处理厂，以NMP废水做碳源时具有更低的碳排放，比使用甲醇、乙二醇等做碳源时，每年要减少约3000吨的碳排放，显著提升城镇污水处理的环保效益，实现企业绿色发展。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，其特征在于：包括如下步骤：(一)污泥驯化阶段，以NMP为碳源驯化污泥，获得适于NMP为碳源的好氧污泥和厌氧污泥；(二)污水处理阶段，向串联的厌氧VBBR和好氧VBBR中，循环通入由NMP废水和城镇污水组成的混合污水，所述混合污水的碳氮比控制在4.5～5.5。
2.根据权利要求1所述的一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，其特征在于：在(一)驯化污泥阶段，包括在驯化初期添加葡萄糖和NMP废水作为混合碳源，且控制驯化污泥的废水的初始碳氮比为2.5～3.5。
3.根据权利要求2所述的一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，其特征在于：在驯化初期，还包括逐步减少葡萄糖的添加量，同时逐步增加NMP废水的数量，直至完全停止添加葡萄糖；NMP废水的添加量为使得驯化污泥的废水的碳氮比由2.5～3.5逐步上升至4.5～5.5。
4.根据权利要求3所述的一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，其特征在于：所述(一)污泥驯化阶段还包括每天对VBBR反应器的出水进行检测，调整驯化污泥的废水的碳氮比，满足出水检测结果符合COD<50mg/L、氨氮<8mg/L、总氮<5mg/L。
5.根据权利要求4所述的一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，其特征在于：在驯化初期，每次调整驯化污泥的废水的碳氮比时，均减少10～20％葡萄糖的加入量，直至完全停止添加葡萄糖。
6.根据权利要求5所述的一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，其特征在于：在(二)污水处理阶段，好氧VBBR的出水按一定比例回流至好氧VBBR中。
7.根据权利要求6所述的一种基于VBBR的NMP废水资源化的中试工艺，其特征在于：所述回流量为进水量的100～300％。
CN202310437200.2A 2023-04-21 2023-04-21 一种基于vbbr的nmp废水资源化的中试工艺 Pending CN116282542A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310437200.2A CN116282542A (zh) 2023-04-21 2023-04-21 一种基于vbbr的nmp废水资源化的中试工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310437200.2A CN116282542A (zh) 2023-04-21 2023-04-21 一种基于vbbr的nmp废水资源化的中试工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116282542A true CN116282542A (zh) 2023-06-23

Family

ID=86781666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310437200.2A Pending CN116282542A (zh) 2023-04-21 2023-04-21 一种基于vbbr的nmp废水资源化的中试工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116282542A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112158952B (zh) 连续流aoa短程硝化与厌氧氨氧化耦合污泥发酵反硝化处理低碳氮比废水的装置与方法
CN106830324B (zh) 一种分段进水a2/o工艺强化生物脱氮除磷的装置与方法
CN104761097B (zh) 一种适用于高浓度、难降解有机废水总氮的处理方法
CN111422993B (zh) 一种利用异养反硝化颗粒污泥快速启动自养型氨氧化的方法
CN102040315A (zh) 两级a/o工艺处理高氨氮废水
Beylier et al. 6.27-Biological nitrogen removal from domestic wastewater
CN110683643B (zh) 一种厌氧氨氧化菌的富集方法
CN105540841A (zh) 一种好氧/厌氧生物滤池生物脱氮方法和装置
CN105110581A (zh) 一种有机氮废水的生物脱氮工艺
He et al. Net-zero greenhouse gas emission from wastewater treatment: Mechanisms, opportunities and perspectives
Li et al. Emerging onsite electron donors for advanced nitrogen removal from anammox effluent of leachate treatment: A review and future applications
CN114735824B (zh) 一种部分硝化反硝化-短程自养反硝化厌氧氨氧化处理生活污水的工艺及系统
CN103159369A (zh) 用于对焦化废水进行脱氮处理的方法
Sun et al. Enhanced carbon and nitrogen removal in an integrated anaerobic/anoxic/aerobic-membrane aerated biofilm reactor system
CN113184995B (zh) 一种基于多源电子供体的高氮废水同步硝化-自养反硝化脱氮方法及反应器
CN114620840A (zh) 一种城市污水厌氧氨氧化深度脱氮的方法
CN113697954B (zh) 通过侧流反应器实现短程反硝化除磷耦合厌氧氨氧化深度脱氮的装置和方法
CN116282542A (zh) 一种基于vbbr的nmp废水资源化的中试工艺
CN103288304A (zh) Ao2处理高氨氮工业废水的方法
CN116589091A (zh) 一种深度脱氮除磷的aoa水处理系统及其水处理方法
Ma et al. Treatment of antibiotics wastewater utilizing successive hydrolysis, denitrification and nitrification
CN112408594A (zh) 一种利用硫化亚铁强化厌氧氨氧化菌培养和提高菌活性的方法
CN109748394B (zh) 一种垃圾渗滤液sbbr-sbr深度脱氮组合处理工艺
CN115557606B (zh) 一种硫自养反硝化与厌氧氨氧化耦合脱氮方法
CN113582335B (zh) 一种提高煤热解废水硝态氮去除率的原位装置及其方法

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