[发明专利]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

说明书

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。

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。