申请日2012.11.20
公开(公告)日2013.02.13
IPC分类号C02F101/38; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种废水处理方法，尤其是一种含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法。该法可循环利用共代谢基质，包括以下步骤：A.将主要有机物成分为吡啶及吡啶衍生物的废水进行预处理，去除悬浮物与固体并调节盐度、pH值和吡啶及吡啶衍生物的含量;B.以硝酸盐及亚硝酸盐为共代谢基质，对预处理后的废水进行厌氧共代谢处理;C.首先将进行厌氧共代谢处理后的废水进行好氧硝化处理，然后将好氧硝化反应产生的硝酸盐及亚硝酸盐回流添加至B步骤作为共代谢基质，倘若本步骤回流添加的硝酸盐及亚硝酸盐不能满足B步骤需求，则投加硝酸盐及亚硝酸盐进行补充;D.将处理后的废水，进行深度处理，进一步去除残余的污染物。
权利要求书
1.含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将主要有机物成分为吡啶及吡啶衍生物的废水进行预处理，去除悬浮物与固体并调节 盐度、pH值和吡啶及吡啶衍生物的含量;
B、以硝酸盐及亚硝酸盐为共代谢基质，对预处理后的废水进行厌氧共代谢处理;
C、首先将进行厌氧共代谢处理后的废水进行好氧硝化处理，然后将好氧硝化反应产生的 硝酸盐及亚硝酸盐回流添加至B步骤作为共代谢基质，倘若本步骤回流添加的硝酸盐及亚硝 酸盐不能满足B步骤需求，则投加硝酸盐及亚硝酸盐进行补充;
D、将处理后的废水，进行深度处理，进一步去除残余的污染物。
2.如权利要求1所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，其特征在于：在A步骤中， 经调节后的出水中吡啶及吡啶衍生物的绝对含量≤3000mg/L;经调节后出水中的盐度≤3%; 经调节后废水pH值在5.0～9.0的范围区间内。
3.如权利要求1所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，其特征在于：所述B步骤 中的共代谢反应的整个过程为避光反应过程。
4.如权利要求1所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，其特征在于：在C步骤中， 好氧硝化反应产生的硝酸盐及亚硝酸盐的回流比为1～5倍。
5.如权利要求1所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，其特征在于：在B步骤中， 硝酸盐及亚硝酸盐氮元素含量与吡啶及吡啶衍生物的质量比例范围为：1:10～2:1。
6.如权利要求1所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，其特征在于：B步骤中的 共代谢处理和C步骤中的好氧硝化处理的进水氨氮含量均≤1000mg/L。
7.如权利要求1至6任一权利要求所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，其特征 在于：在B步骤中，厌氧共代谢反应温度的范围是5～45℃;厌氧共代谢反应水力停留时间 范围应为1～7天。
8.含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统，包括共代谢处理单元(1)、深度处理单元(2) 以及预处理系统(3)，所述预处理系统(3)与共代谢处理单元(1)的共代谢进口相连接， 其特征在于：还包括好氧硝化处理单元(4)，所述共代谢处理单元(1)的共代谢出口与所述 好氧硝化处理单元(4)的硝化进口相连，所述好氧硝化处理单元(4)上设置有回流出口(41)， 所述回流出口(41)与共代谢处理单元(1)相连，所述好氧硝化处理单元(4)的硝化出口 与所述深度处理单元(2)相连。
9.如权利要求8所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统，其特征在于：所述好氧硝 化处理单元(4)包括容器体(42)和膜组件(43)，所述膜组件(43)设置在所述容器体(42) 内，所述硝化进口和回流出口(41)均设置在容器体(42)上，所述硝化出口设置在所述膜 组件(43)上。
10.如权利要求8所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统，其特征在于：还包括缺 氧处理单元(5)，所述共代谢处理单元(1)的共代谢出口首先与所述缺氧处理单元(5)相 连，然后再通过缺氧处理单元(5)与所述硝化进口相连;所述回流出口(41)首先与所述缺 氧处理单元(5)相连，然后再通过缺氧处理单元(5)与所述共代谢处理单元(1)相连。
11.如权利要求8所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统，其特征在于：所述预处 理系统(3)包括预处理单元(31)、硝酸盐调配单元(32)以及废水调节单元(33)，所述废 水预处理单元(31)及硝酸盐调配单元(32)均与废水调节单元(33)连接，所述废水调节 单元(33)与共代谢处理单元(1)连接。
12.如权利要求8所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统，其特征在于：所述的共 代谢处理单元(1)为多级折流式厌氧反应器，顶部有气压平衡孔并有导气管路，其级数应≥ 1，所述共代谢进口设置在第一级上，所述共代谢出口设置在最后一级上，所述回流出口(41) 与共代谢处理单元(1)的第一级相连。
13.如权利要求8至12任一权利要求所述的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统，其特 征在于：所述的好氧硝化处理单元(4)的底部安装有曝气装置(44)和排泥口(45)。
说明书
含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法与系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，尤其是一种含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法。此外， 本发明还涉及一种废水处理系统，尤其是一种含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统。
背景技术
吡啶及吡啶衍生物是一类十分重要的精细化工原料或产品，广泛应用于工业溶剂、医药、 农药、饲料、染料等领域，被誉为杂环类医药、农药和兽药的“芯片”。正因吡啶及吡啶衍生 物具有如此重要和广泛的用途，因此它们也就不可避免地会进入多种工业废水中。
吡啶及吡啶衍生物往往具有恶臭和刺激性，部分具有潜在的致癌作用、生物富集性或者 高迁移性。此外，该类化合物特有的化学稳定性和生物活性也使得其通过常规方法难以降解 并对自然界的微生物具有一定的毒害作用，因而会给地面水的自净和污水的无害化处理造成 困难，所以工业活动产生的吡啶及吡啶衍生物必须在它进入环境之前被移除。
吡啶及吡啶衍生物是一类典型的难降解含氮杂环化合物，结构如下所示，其结构决定了 该类物质很难通过常规的物理化学方法对其进行氧化、催化裂解，而常规的生化处理的降解 效率也不高。
其中，R1、R2、R3、R4及R5各自为氢、卤素、烷基、酰基、氰基等取代基团。
针对以吡啶及吡啶衍生物为主要污染物的工业废水的处理方法及系统，目前国内多采用 传统的、常规的污水处理技术，如常规生化法、蒸馏浓缩法等。因为此类废水中通常含有较 高浓度的盐及氨氮，常规生化处理方法需要进行大量的稀释，通常盐度稀释至0.5%以下，导 致处理水量加大、能耗加大、废水处理系统占地面积加大，同时传统生化法对吡啶及吡啶衍 生物污染物质的降解效率较低，从而造成了环境的污染;蒸馏浓缩法虽然可以有效的去除盐 份，但由于吡啶及吡啶衍生物物质沸点与水接近，约在115℃左右，有大量的吡啶及吡啶衍 生物物质随水馏出，难以去除，馏出液中同样含有一定浓度的氨氮，同时蒸馏后的浓液处理 仍是难题，而且此方法处理成本高达每吨废水数百元以上，大多数企业无法承担。
针对吡啶及吡啶衍生物生物毒性高、难降解的特点，共代谢处理方法提供给了一个可能 的解决途径。共代谢处理方法，是在微生物代谢某些必要的营养物质的同时利用其它目标污 染物，从而实现目标物质的降解。利用微生物的共代谢作用降解废水中难降解的有机污染物， 已经引起了国内外学者的广泛关注，并出现了许多新技术和先进工艺，如公开日为2009年 10月14日，公开号为CN101555069A的中国专利《厌氧共代谢处理煤化工废水处理的方法》， 其公开了利用甲醇作为共代谢基质进行厌氧共代谢处理煤化工废水的方法。这种方法虽然能 够处理一些难处理的废水，但是这种共代谢处理方法必须持续的加入共代谢基质，即甲醇， 必然造成成本的上升;同时，由于加入的共代谢基质本身就是一种污染物，这必然造成对水 源的二次污染，还需进行额外的处理。同时该方法也无法用于对吡啶污水的处理。
综合以上所述，常规处理方法对吡啶及吡啶衍生物废水进行处理时具有众多弊病，而利 用共代谢技术处理吡啶及吡啶衍生物废水也处于起步阶段，有很多不足。针对实际工业中产 生的含吡啶及吡啶衍生物的高浓度、高盐度废水，目前还没有出现具备工业化价值的经济高 效的共代谢处理工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可循环利用共代谢基质的含吡啶及吡啶衍生物废 水的处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理方法，包括以下步骤：
A、将主要有机物成分为吡啶及吡啶衍生物的废水进行预处理，去除悬浮物与固体并调节 盐度、pH值和吡啶及吡啶衍生物的含量;
B、以硝酸盐及亚硝酸盐为共代谢基质，对预处理后的废水进行厌氧共代谢处理;
C、首先将进行厌氧共代谢处理后的废水进行好氧硝化处理，然后将好氧硝化反应产生的 硝酸盐及亚硝酸盐回流添加至B步骤作为共代谢基质，倘若本步骤回流添加的硝酸盐及亚硝 酸盐不能满足B步骤需求，则投加硝酸盐及亚硝酸盐进行补充;
D、将处理后的废水，进行深度处理，进一步去除残余的污染物。
进一步的是，在A步骤中，经调节后的出水中吡啶及吡啶衍生物的绝对含量≤3000mg/L; 经调节后出水中的盐度≤3%;经调节后废水pH值在5.0～9.0的范围区间内。
进一步的是，所述B步骤中的共代谢反应的整个过程为避光反应过程。
进一步的是，在C步骤中，好氧硝化反应产生的硝酸盐及亚硝酸盐的回流比为1～5倍。
进一步的是，在B步骤中。硝酸盐及亚硝酸盐氮元素含量与吡啶及吡啶衍生物的质量比 例范围为：1:10～2:1，优选质量比例范围为：1:7～1:0.6。
进一步的是，B步骤中的共代谢处理和C步骤中的好氧硝化处理的进水氨氮含量均≤ 1000mg/L，优选≤800mg/L。
进一步的是，在B步骤中，厌氧共代谢反应温度的范围是5～45℃;厌氧共代谢反应水 力停留时间范围应为1～7天。其中，厌氧共代谢反应温度的范围优选为15～40℃。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种可循环利用共代谢基质的含吡啶及吡啶衍生 物废水的处理系统。
本发明提供的含吡啶及吡啶衍生物废水的处理系统，包括共代谢处理单元、深度处理单 元以及预处理系统，所述预处理系统与共代谢处理单元的共代谢进口相连接，还包括好氧硝 化处理单元，所述共代谢处理单元的共代谢出口与所述好氧硝化处理单元的硝化进口相连， 所述好氧硝化处理单元上设置有回流出口，所述回流出口与共代谢处理单元相连，所述好氧 硝化处理单元的硝化出口与所述深度处理单元相连。
进一步的是，所述好氧硝化处理单元包括容器体和膜组件，所述膜组件设置在所述容器 体内，所述硝化进口和回流出口均设置在容器体上，所述硝化出口设置在所述膜组件上。
进一步的是，还包括缺氧处理单元，所述共代谢处理单元的共代谢出口首先与所述缺氧 处理单元相连，然后再通过缺氧处理单元与所述硝化进口相连;所述回流出口首先与所述缺 氧处理单元相连，然后再通过缺氧处理单元与所述共代谢处理单元相连。
进一步的是，所述预处理系统包括废水预处理单元、硝酸盐调配单元以及废水调节单元， 所述预处理单元及硝酸盐调配单元均与废水调节单元连接，所述废水调节单元与共代谢处理 单元连接。
进一步的是，所述的共代谢处理单元为多级折流式厌氧反应器，顶部有气压平衡孔并有 导气管路，其级数应≥1，所述共代谢进口设置在第一级上，所述共代谢出口设置在最后一级 上，所述回流出口与共代谢处理单元的第一级相连。
进一步的是，所述的好氧硝化处理单元的底部安装有曝气装置和排泥口。
本发明的有益效果是：
1、由于在共代谢处理后增加了好氧硝化反应，因此当吡啶及吡啶衍生物在共代谢处理降 解后，其中的氨氮就会在好氧硝化反应中被氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，这部分新产生的硝酸 盐和亚硝酸盐就可以循环利用到前面的共代谢处理中，进行回流利用;由此整个处理过程中 额外投加硝酸盐的量较少甚至不必投加，节约了硝酸盐的加入成本，同时也避免了硝酸盐和 亚硝酸盐的二次污染。
2.通过厌氧共代谢处理方法，克服了传统吡啶及吡啶衍生物废水处理方法降解效率不 高、经济效益差的问题。
3.通过投加硝酸盐的厌氧共代谢方式，实现了绝大部分吡啶及其衍生类物质的降解， 且污染物直接通过共代谢的方式被污泥利用，产生的生物质污泥无毒无二次污染。
4.有效的提高了系统盐度的耐受性，以5%盐度计，常规处理需稀释10倍以上才可以 处理，而应用本发明提供的方法只需稀释1～2倍便可进行处理，大大减小了废水水量及整个 系统的占地面积。
5.本发明所述的共代谢反应为严格厌氧共代谢，不需曝气、不需搅拌，大大减少了能 源消耗。
6.本发明在厌氧共代谢处理的过程中同时引入好氧处理过程，在去除吡啶及吡啶衍生 物物质的同时，也可以去除少量的非吡啶及吡啶衍生物的污染物质。
7.本发明所述的共代谢处理方法，已经通过验证，具有耐负荷、耐冲击性强，对游离 氨毒性耐受性强的特点，且出水水质稳定，便于维护，适宜工业应用。
