申请日2017.03.14
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明是一种氨基酸废水的生物处理工艺，该工艺包括pH调节，水解酸化，厌氧处理，短程硝化反硝化，好氧处理。本发明工艺突破了传统生物处理工艺对废水浓度的限制，并适用于处理高浓度氨基酸废水。合理地调节各步的工艺参数，能够有效地去除氨基酸废水中的COD、氨氮、磷等污染物，处理后的水质达到相关排放标准。
摘要附图
权利要求书
1.一种氨基酸废水的生物处理工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
将氨基酸废水pH调节至6.5-7.5;
调节后的废水进行水解酸化处理，产生挥发性有机酸;
水解酸化的流出物进行厌氧生物处理，实现气液固三相分离，COD去除率达到90%以上出水进行短程硝化反硝化工艺;
短程硝化反硝化工艺反应去除氨氮和部分磷;
将短程硝化反硝化中的流出物补充碳源后进行好氧处理，进一步去除残余的氨氮和磷，出水达标排放。
2.如权利要求1所述的一种氨基酸废水的生物处理工艺，其特征在于：
调节pH所用的试剂为氢氧化钠;
水解酸化工艺反应温度为20-40℃，pH为6.0-7.0，反应器类型为ASBR，水力停留时间为1-3d;反应器污泥混合区污泥浓度为10-20g/L，控制水力停留时间使出水pH为6-6.5;
厌氧处理工艺反应温度为20-40℃，pH为6.5-8.0，反应器类型为UASB或EGSB，水力停留时间为1-3d;反应器初始厌氧污泥接种量为5-10gVS/L，经厌氧处理COD去除率达到90%以上出水进行短程硝化反硝化工艺反应;
短程硝化反硝化工艺反应温度为20-40℃，pH为7.0-8.0，反应器类型为SBR，水力停留时间为6-12h;反应器初始好氧污泥浓度为4500-5000mg/L，启动期间严格控制溶解氧为0.5-1.0mg/L，停止曝气后沉淀1-2h，排水，定期将反应器底部的污泥排出，污泥停留时间不超过15d，培养亚硝化菌的同时淘洗出硝化菌，系统氨氮去除率能够达到80-90%认定启动成功;
启动成功后延长污泥停留时间至15-30d，控制污泥浓度为3500-4500mg/L;
短程硝化反硝化工艺反应的出水补充碳源所用的试剂为甲醇或葡萄糖，按照质量浓度COD/TN=8-20的比例补充;好氧处理工艺反应温度为20-30℃，pH为6.5-7.5，反应器类型为SBR，水力停留时间为6-12h;反应器接种好氧污泥浓度为3000-4000mg/L，运行期间的溶解氧不低于2.0mg/L，停止曝气后沉淀1-2h，排水，定期将反应器底部的污泥排出，污泥停留时间为15-20d。
说明书
一种氨基酸废水的生物处理工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体设计一种氨基酸废水的生物处理工艺。
背景技术
氨基酸废水的产生主要集中在医药、食品、化工、能源、农业等工业领域。其中，生物制药行业涉及的氨基酸发酵废水种类最多，尤其是医药中间体的生产过程，这些过程包括化学合成，发酵和提取，并根据所用原料的类型生产各种产品。部分食品加工工业也会产生氨基酸废水，例如味精废水主要来源于发酵液中提取谷氨酸的提取工段。此外，氨基酸废水通常含有大量高分子有机物和无机盐，例如多糖，蛋白质，维生素，硫酸盐和磷酸盐，甚至存在部分微生物，其难以处理并且容易抑制生物系统。它们具有高的COD，BOD，有机氮和TSS，pH值范围为4至8，处理不当极易造成环境污染。如何能够高效，经济地处理此类废水已经成为相关企业亟待解决的问题。
目前国内对于高浓度氨基酸废水的处理处置方法通常是经过多步物理化学预处理将污染物浓度降低的同时提高可生化性，随后进行生物处理。一些常用的预处理方法如Fe/C内电解、臭氧氧化、芬顿试剂催化氧化具有良好的处理效果，但是运行费用昂贵，并且在一些偏远地区使用此类预处理方法也多有不便，尤其是药剂的采购和运输，增加了工艺的处理成本。
生物处理方法具有设备简单，运行费用低，处理效果好等特点，广泛用于各类污水处理领域。专利CN200810052042.4在生化工艺的基础上，增加反渗透系统及其配套处理系统，提高出水水质并回收水中的氨基酸。专利CN201510376039.8通过菌类和藻类的合理配伍去除发酵废液中的污染物。专利CN201610607220.X提供的氨基酸废水综合利用方法在有效消纳氨基酸废水的同时，为微生物固体培养基的灭菌提供了新途径，具有与现有方法相同或相似的灭菌效果，实现了废弃物资源化的高效利用。
在处理高浓度废水时，水解酸化是常用的生物预处理方法，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，改善废水的可生化性，为后续处理奠定基础。厌氧工艺适合于处理高浓度废水并能够大幅度去除COD等污染物，好氧工艺作为后续处理可以完成氮、磷等污染物的去除。尤其是在一些资源匮乏地或水源保护区，工业废水的排放标准非常严格，甚至要实现中水回用，因此，出水能够满足排放标准或实现回用的生物处理工艺亟待开发和优化。
发明内容
本发明的目的是提供一种氨基酸废水的生物处理工艺，并能够适用于处理高浓度的氨基酸废水。独创之处在于从始至终均使用低成本的生物处理法，对各单元流出物的水质特征选择合适的生物处理工艺，通过调节、优化各步工艺参数依次去除废水中高浓度的各项污染物并最终实现达标排放。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种氨基酸废水的生物处理工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
将氨基酸废水pH调节至6.5-7.5;
调节后的废水进行水解酸化处理，产生挥发性有机酸;
水解酸化的流出物进行厌氧生物处理，实现气液固三相分离，COD去除率达到90%以上出水进行短程硝化反硝化工艺;
短程硝化反硝化工艺反应去除氨氮和部分磷;
将短程硝化反硝化中的流出物补充碳源后进行好氧处理，进一步去除残余的氨氮和磷，出水达标排放。
调节pH所用的试剂为氢氧化钠;
水解酸化工艺反应温度为20-40℃，pH为6.0-7.0，反应器类型为ASBR，水力停留时间为1-3d;反应器污泥混合区污泥浓度为10-20g/L，控制水力停留时间使出水pH为6-6.5;
厌氧处理工艺反应温度为20-40℃，pH为6.5-8.0，反应器类型为UASB或EGSB，水力停留时间为1-3d;反应器初始厌氧污泥接种量为5-10gVS/L，经厌氧处理COD去除率达到90%以上出水进行短程硝化反硝化工艺反应;
短程硝化反硝化工艺反应温度为20-40℃，pH为7.0-8.0，反应器类型为SBR，水力停留时间为6-12h;反应器初始好氧污泥浓度为4500-5000mg/L，启动期间严格控制溶解氧为0.5-1.0mg/L，停止曝气后沉淀1-2h，排水，定期将反应器底部的污泥排出，污泥停留时间不超过15d，培养亚硝化菌的同时淘洗出硝化菌，系统氨氮去除率能够达到80-90%认定启动成功;
启动成功后延长污泥停留时间至15-30d，控制污泥浓度为3500-4500mg/L;
短程硝化反硝化工艺反应的出水补充碳源所用的试剂为甲醇或葡萄糖，按照质量浓度COD/TN=8-20的比例补充;好氧处理工艺反应温度为20-30℃，pH为6.5-7.5，反应器类型为SBR，水力停留时间为6-12h;反应器接种好氧污泥浓度为3000-4000mg/L，运行期间的溶解氧不低于2.0mg/L，停止曝气后沉淀1-2h，排水，定期将反应器底部的污泥排出，污泥停留时间为15-20d。
调节pH所用的试剂为氢氧化钠，pH的调节范围控制在6.5-7.5。
水解酸化工艺反应温度为20-40℃，pH为6.0-7.0，反应器类型为ASBR，水力停留时间为1-3d。反应器污泥混合区污泥浓度为10-20g/L，控制水力停留时间使出水pH为6-6.5便于后续生物处理。
厌氧处理工艺反应温度为20-40℃，pH为6.5-8.0，反应器类型为UASB或EGSB，水力停留时间为1-3d。反应器初始厌氧污泥接种量为5-10gVS/L，经厌氧处理COD去除率达到90%以上方可出水进行下一处理步骤。
短程硝化反硝化工艺反应温度为20-40℃，pH为7.0-8.0，反应器类型为SBR，水力停留时间为6-12h。反应器初始好氧污泥浓度(MLSS)为4500-5000mg/L，启动期间严格控制溶解氧为0.5-1.0mg/L，停止曝气后沉淀1-2h，排水，定期将反应器底部的污泥排出，污泥停留时间不超过15天，培养亚硝化菌的同时淘洗出硝化菌，系统氨氮去除率能够达到80-90%进入启动成功;
启动成功在同样工艺参数下适当延长污泥停留时间至15-30天，控制污泥浓度为3500-4500mg/L。
补充碳源所用的试剂为甲醇或葡萄糖，按照进水TN浓度的8-20倍补充。好氧处理工艺反应温度为20-30℃，pH为6.5-7.5，反应器类型为SBR，水力停留时间为6-12h。反应器接种好氧污泥浓度(MLSS)为3000-4000mg/L，运行期间的溶解氧不低于2.0mg/L，停止曝气后沉淀1-2h，排水，定期将反应器底部的污泥排出，污泥停留时间为15-20天。
有益效果
本发明阐述的生物处理工艺适用于处理高浓度小流量的氨基酸废水，每一处理步骤均是根据废水的进水水质特点针对性地选择生物处理工艺。
氨基酸废水中含有大量的蛋白质、氨基酸等难降解大分子物质，BOD5/COD不高，pH值可能偏低，不适合直接厌氧处理。调节pH后采用水解酸化作为废水的预处理方法，能将蛋白质和氨基酸转化成易降解的挥发性有机酸等物质，提高废水生化性，过程中部分COD被转化成CO2排出。
水解酸化预处理后的废水生化性提高，可直接厌氧处理。采用高效厌氧消化工艺去除废水中大量COD，同时通过厌氧消化的氨化作用将废水中的有机氮源转化为氨氮，过程中产生的碱度可以中和挥发性有机酸，消除对体系的抑制作用。水解酸化和厌氧消化分为两步进行有利于缩短水力停留时间，从而减小反应器容积。
厌氧处理后出水特点为低COD、高氨氮，好氧微生物体系会受到氨氮毒性的抑制。短程硝化反硝化工艺适用于处理低碳氮比的废水，具有碳源消耗少，脱氮效率高，污泥产量少的特点。并且所需的曝气量低，节约耗能，降低运行成本，稳定运行后可除去废水中大量的氨氮和少部分磷。
最后采用传统SBR对废水中残余的氮磷进行去除，确保出水水质达到排放标准。整套生物工艺处理运行成本低廉，处理效果好。