CN101386460A - 高浓度有机废水的多级组合处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种多级组合工艺处理高浓度有机废水的方法，包括预处理、生化处理、后处理工艺，所述生化处理工艺包含下述步骤：1)原水经调节池后进入缺氧池，进行缺氧生物降解处理；2)缺氧处理完毕后的出水进入好氧池再进行生物降解；3)好氧处理完毕后的出水进入厌氧池进行生物降解，或回流进入缺氧池再次循环；4)厌氧处理完毕后的出水进入二级好氧池进行再次生物降解，或回流进入缺氧池再次循环；5)二级好氧处理完毕后的出水进入沉淀池，沉淀后排放达标出水并排出污泥；或回流进入缺氧池再次循环，或进入厌氧池循环。上述工艺还可设有多级预处理步骤和多级后处理工艺。采用本发明的工艺可使任何高浓度有机废水处理后能够达到排放标准且废水可回用。

Description

高浓度有机废水的多级组合处理工艺

【技术领域】

本发明涉及环保领域中的废水处理工艺，尤其涉及一种对已进行生化处理后废水的COD(化学需氧量)：BOD(生化需氧量)大于4倍的难生化降解高浓度废水进行多级组合处理的工艺。

【背景技术】

对COD浓度高达30000mg/L-100000mg/L高浓度的有机废水处理是当今国内外环保界的技术难题，早期用清水稀释后再处理的方法是简单的表面上可处理后达标排放的方法，但其污染总量是并未削减，且占地面积大、运行费用高、造价昂贵。浓缩后燃烧的方法虽然可行，但造价更高、运行费用亦更高，甚不受用户欢迎。因此，人们对运行成本低的生化方法处理高浓度有机废水寄于厚望，但近年来虽有进步却未有技术突破。随着我国食品加工、化工、医药、化妆品等产业的飞速发展及国家对环保要求和督管力度的加大，这些高浓度有机废水处理后达标排放和回用的技术正受到业界的重视，国家发改委、科学技术部、商务部、国家知识产权局2007年1月23日联合发出公告(2007年第6号)发布的《当前优前发展的高新技术产业化重点领域指南》列出了“高浓度工业有机废水处理工艺与技术”，因此怎样较佳的实现污水处理，尤其是高浓度的有机废水处理，在目前该领域是研究的重点。

现有技术中有关有机废水处理的方法很多，中国专利局也公开了很多专利文献，但大多是直接采用生化处理方式，且俱是将各处理工艺依序一次完成，但对于高浓度废水来说，这种处理方式并不完全适应，难以达到较佳的处理效果；目前也有人采用厌氧-好氧循环一体化处理方式，虽然较之单一的处理在效果上得到了一定的提高，但由于原水特征各异，上述处理方式难以全面适应。

【发明内容】

本发明所要解决的问题在于克服目前现有技术的缺陷，提供一种可使任何高浓度有机废水处理后能够达到排放标标准且废水可回用的多级组合处理工艺。

针对上述技术问题，本发明提出的技术方案是，提供一种高浓度有机废水的多级组合处理工艺，包括前处理、生化处理、后处理工艺，该生化处理工艺中包含下述步骤：

S1原水经调节池后进入缺氧池，进行缺氧生化降解；

S2缺氧处理完毕后的出水进入好氧池进行生物降解；

S3好氧处理完毕后的出水进入厌氧池进行生物降解，或回流进入缺氧池再次循环；

S4厌氧处理完毕后的出水进入二级好氧池进行再次生物降解，或回流进入缺氧池再次循环；

S5二级好氧处理完毕后的出水进入沉淀池，沉淀后排放达标出水并排出污泥；或回流进入缺氧池再次循环，或进入厌氧池循环。

本发明所提供放入高浓度有机废水的多级组合处理工艺，所述步骤S5中，二级好氧处理完毕后的出水回流至缺氧池、厌氧池的回流比例为：50％-200％。

本发明所提供放入高浓度有机废水的多级组合处理工艺，所述步骤S1-S5中，各反应池的处理温度为20-40℃。

本发明所提供放入高浓度有机废水的多级组合处理工艺，所述缺氧池、厌氧池、好氧池和二级好氧池内装填有可形成生物膜的组合填料或滤料，或者设置有批序式SBR活性污泥反应器，或者设置有更先进的厌氧和好氧生物反应器。

本发明所提供放入高浓度有机废水的多级组合处理工艺，所述预处理工艺为：原水进入调节池进行至少一次催化氧化、絮凝/沉淀、絮凝/气浮、厌氧/沉淀或吹脱处理，或为上述工艺的单独、部分或全部的组合。

本发明所提供放入高浓度有机废水的多级组合处理工艺，所述生化处理工艺后还设有后处理工艺：包括进行至少一次膜生物反应、催化氧化、絮凝/沉淀、砂滤、炭滤、超滤、反渗透或消毒处理，并视经生化处理后的污染物浓度为上述处理工艺的单独、部分或全部的组合。

本发明所提供放入高浓度有机废水的多级组合处理工艺，还包括将经过上述后处理工艺处理后的废水再次循环进行所述前处理、生化处理和后处理，直至出水达标。

有别于现有技术，本发明的技术方案具有下列有益效果：

1)本发明采用缺氧/好氧、厌氧/好氧多级生化组合处理工艺作为高浓度有机废水的主要处理手段，大大提高了生化处理效率，解决了处理COD_Cr浓度高达30000mg/L-100000mg/L高浓度有机废水达标排放和回用的问题，具有较好的社会效益和经济效益；

2)本发明根据不同浓度、不同类型的有机废水，在生化处理前先进行预处理步骤，其催化氧化、絮凝/沉淀、絮凝/气浮、厌氧/沉淀、吹脱处理可根据需要单独设置，或各处理工艺部分或全部组合，可为有机废水后续生化处理提供了良好的条件，进一步提高了生化处理效果，降低了处理成本。

3)本发明生化处理或MBR反应器后设置催化氧化、絮凝/沉淀、砂滤、炭滤、消毒、超滤、反渗透处理可根据需要单独设置，或各处理工艺部分或全部组合，对有机废水作进一步深度处理，以改善处理后水的品质，使最终水的处理一步到位，深度处理后的废水还可回用。

4)本发明生化处理后工艺中，当采用超滤、反渗透等膜处理工艺后的浓废液仍可采催化氧化、絮凝/沉淀、絮凝/气浮、厌氧/沉淀等不同工艺处理手段进行部分或全部组合再进入调节池进行后续循环处理，以解决膜处理后浓水的外排问题，降低处理成本，并削减污染物总排放量。

【附图说明】

图1为本发明实施例一工艺流程图；

图1A为本发明实施例一装置示意图；

图2为本发明实施例二工艺流程图；

图2A为本发明实施例二装置示意图；

图3为本发明实施例三工艺流程图；

图3A为本发明实施例三装置示意图。

图中：

1-调节池；                  2-絮凝池；                    3-气浮池；

4-缺氧池；                  5-一级好氧池；                6-厌氧池；

7-二级好氧池；              8-膜生物反应池；              9-化学反应池；

10-沉淀池；                 11-砂滤池；                   12-碳滤池；

13-超滤/反渗透装置；        14-消毒回用池；               16-污泥回流泵。

【具体实施方式】

实施例一：

如图1、图1A所示，本实施例提供了一种多级组合工艺处理高浓度化工有机废水的方法，其主要包括预处理生化处理，该工艺包括下述处理步骤：

1)首先，将高浓度废水引入调节池1内，调节池1内可设有液位控制仪、时间控制仪控制提升泵的开启，可调节废水的水质和水量，并将废水提升进入后续工艺处理；

2)废水经调节池1进入缺氧池，在缺氧条件下，缺氧反硝化菌利用有机物作为电子供体，硝态氮中的化合态氧呼吸、硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体来进行代谢活动、氧化分解废水中有机物，其不仅能将水中的硝酸盐或亚硝酸盐去除，还能去除水中难降解的有机物；

3)缺氧处理完毕后的出水进入一级好氧池5进行生物降解。所述一级好氧池5内可装填有可形成好氧生物膜的组合填料或滤料，利用好氧微生物繁殖快并生成多糖物质的性能，在较短时间内填料表面可形成一层生物膜，可改善填料或滤料的表面性能，废水在淹没并且通过填料或滤料的过程中，在生物膜吸附、微生物代谢及填料或滤料截留的共同作用下，其中的有机物被微生物分解或吸收，使污染物得以去除；

所述一级好氧池5也可设置批序式SBR活性污泥反应器。SBR活性污泥反应器其具有以下优点：1)理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；2)运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；3)耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；3)处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；4)反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，可有效控制活性污泥膨胀。

4)由于处理的废水浓度及杂物含量不一，好氧处理完毕后出水可根据处理结果决定下一步工艺过程，若前述处理不理想，废水浓度相对较浓，可通过回流管进入缺氧池4再次循环处理；若原水本身水质较好，处理效果好，可进入厌氧池6中进行生物降解处理。所述厌氧池6内装填有可形成厌氧生物膜组合填料或滤料，厌氧状态下，厌氧菌利用CO₂和SO₄等无机物中的氧或者有机物代谢的中间产物作为最终的电子受体进行新陈代谢活动。

本发明中，微生物的菌种具有广谱性，其投入、驯化应按照厌氧条件下C：N：P的比例为300-400：2-8：0.5-2和好氧条件下C∶N∶P的比例为75-150：2-8：0.5-2的要求投加适当的含N(如尿素)、含磷(如磷肥)、含碳(如淀粉、面粉、葡萄糖)营养物。

在实际处理过程中，微生物驯化过程特别是厌氧菌群的培养时间较久，需循序渐进，不可能一掬而僦，应通过各种物理、化学、光学的检测方法，观察、检测菌群的驯化、生长情况和去除污染物的效率。只有当各个处理池微生物生长良好，充分适应该种废水的特性后才能保证本方法的可靠性。所述厌氧池6中也可设置带三相分离器的UASB厌氧处理器。处理器主体部分可分为两个区域，即反应区和气、液、固三相分离区，在反应区下部是沉淀性能良好的污泥形成的厌氧污泥床；废水通过布水系统进入反应器底部，向上流过厌氧污泥床，与厌氧污泥充分接触反应，有机物被转化为甲烷和二氧化碳，气、液、固由三相分离器分离，可形成稳定的颗粒污泥床，处理效果好，操作简便。

5)厌氧处理完毕后出水回流可进入缺氧池4再次循环也可或进入二级好氧池7进行再一次生物降解；

6)二级好氧处理完毕后出水回流进入缺氧池4再次循环，或进入沉淀池10，污泥排出或回流进入缺氧池4再次循环。

上述二级好氧出水回流至缺氧池4、厌氧池6和二级好氧池7出水回流至缺氧池4之回流位置、回流比例可确保进入缺氧池4、厌氧池6前端的废水COD_Cr浓度不要太高，在某种意义上有稀释作用。控制循环液回流及其比例是本发明的关键技术之一，对生化处理中微生物能否成活、驯化及充分作用具有重大影响，因此，本发明回流比例可根据废水污染物浓度设定为：50％-200％。同时，各生化反应池体污染物负荷及水力停留时间，各生化反应池的尺寸和体积应按设计规范并留有余地确定，各生化反应池体标高应按自流原则设定。

上述生化处理过程中，废水水温在20℃-40℃之间，若废水温度过高应设置降温设施，若废水温度过低应设置加热设施。在严寒北方应将全部处理设施建在通有暖气的室内。并以最经济方式对废水加热。

另外，沉淀污泥需定期回流至各级生化反应器，以确保其污泥浓度符合设计规范。

本发明多级生化处理的好处是，由于有机废水的浓度颇高，可根据每一工艺过程处理完毕后的实际情况采用分级、分段循环处理方法，可充分、完全降解废水中的有机物，节约工艺成本，进一步提高净化处理的质量，且可为后续处理打下基础。

表1所示为采用本实施例处理化工废水之试验结果。其中生化处理依序含有缺氧、好氧、厌氧、好氧以及上述步骤的一次循环处理。

表1.某化工废水处理去除率

原水：COD_Cr：3273.5mg/L      BOD5：982mg/L

 

名称

CODCr

BOD5

 

	出水数据(mg/L)	去除率(％)	出水数据(mg/L)	去除率(％)
					予曝/调节池	3012	8	884	10
缺氧池(1)	1054	65	336	62
					好氧池(1)	506	52	97	71
厌氧池(1)	192	62	42.8	56
					好氧池(2)	75	61	15	65

表注：某工艺单元去除率＝(1—本单元出水数据÷前单元出水数据)×100％

实施例二：

如图2所示，本实用新型可在生化处理前还设有预处理步骤，可对某些杂物和悬浮物含量较多的废水先进行初步处理，所述预处理步骤包括催化氧化、絮凝/沉淀、絮凝/气浮、厌氧/沉淀、吹脱处理单一、部分或全部工艺组合。如图2A所示，本实施例具体是将高浓度废水引入调节池1内，其后设置絮凝池2和气浮池3，其絮凝池2进水口与调节池1连通，出水口通气浮池3，且絮凝池2出水口鼓入溶气水。预处理可使原水悬浮物得以去除，溶解性有机污染物得以部分去除，以降低主生化工艺的污染物处理负荷。

预处理污染物去除率<50％时，应调整PH值，选择合适的絮凝剂、助凝剂等，必要时应选择吸附能力较强的物质(比如膨润土、硅藻土、活性炭粉等)作为添加剂，保障生化前的进水浓度不要过高。

预处理过程可根据有机废水情况采用单独的处理方式，即仅采用絮凝/沉淀或絮凝/气浮也可视原水污染浓度采用多级预处理工艺组合。同时，预处理过程可循环往复，可为后续工艺打下良好的基础。

本实施例预处理后生化处理过程与实施例一大致相同，

表2所示为采用本实施例处理化妆品废水之试验结果。其中预处理步骤中采用絮凝/沉淀处理，生化处理步骤依序采用缺氧、好氧、厌氧、好氧处理。

表2.某化妆品废水处理去除率

原水：COD_Cr：6500        BOD₅：3100(mg/L)

表注：某工艺单元去除率＝(1—本单元出水数据÷前单元出水数据)×100％

实施例三：

如图3所示，本实施例是在有机废水进行生化处理前后均设有处理步骤，可使水质达到回用水标准。其中预处理步骤可按实施例二处理方式，所述后处理步骤包括至少一次膜生物反应，或同时采催化氧化、用絮凝/沉淀、砂滤、炭滤、超滤、反渗透、消毒的处理，上述催化氧化、絮凝/沉淀、砂滤、炭滤、超滤、反渗透、消毒处理步骤中，可选择其中任一处理步骤单独和膜生物反应一同进行，也可视高浓度有机废水生化理的出水COD_Cr、BOD₅的预测数据及其比值将上述部分处理步骤与膜生物反应组合进行，或者同时采用膜生物反应、絮凝/沉淀、砂滤、炭滤、超滤、反渗透、消毒全部处理工艺，而且，还可根据需要循环往复进行。其中超滤、反渗透处理的浓废水全部再经催化氧化、絮凝/沉淀、絮凝/气浮、厌氧/沉淀等不同工艺手段进行部分或全部组合处理后回到废水调节池与原废水混合后重新再进行全部处理，可做到基本无废水排放并基本全部回用。

如图3A所示，本实施例废水先将高浓度废水引入调节池1内，其后设置絮凝池2和气浮池3，其絮凝池2进水口与调节池1连通，出水口通气浮池3，且絮凝池2出水口鼓入溶气水。与实施例一相同，本实施例生化处理过程依序通过缺氧池4、一级好氧池5、厌氧池6、二级好氧池7完成。后处理过程则可通过MBR池8、化学反应池9(如催化氧化/絮凝)、沉淀池10、砂滤池11、碳滤池12、反渗透装置13以及消毒回用池14完成。

对于主生化工艺出水不能达标排放的某些废水，其COD_Cr：BOD₅>4，适于再进入MBR池，MBR池内膜生物反应器对于生化性较差的废水，一般生化处理装置不能发挥作用时有较好的去除效果，COD_Cr去除率可大于85％，其核心技术仍然是微生物菌群的驯化及浓度。MBR膜生物反应器可在污泥浓度较高的条件下，在常规生化降解已难再发挥作用的情况下进行更高级的生化处理。其曝气方式可采用鼓风曝气也可采用射流曝气。

本发明MBR膜生物反应器还可设有自动反冲装置，可在不离线的情况下自动反冲，保障MBR正常持久的工作，延长其使用寿命。经过MBR膜生物反应器处理后，通常出水指标可达到废水排放标准。

表3所示为采用本实施例处理淀粉加工废水并回用于冲洗的试验结果。

表3.某淀粉加工废水处理去除率

原水：COD_Cr：19978          BOD₅：8154.3(mg/L)

表注：某工艺单元去除率＝(1—本单元出水数据÷前单元出水数据)×100％

其中预处理步骤采用絮凝/气浮处理，生化处理步骤依序采用缺氧、好氧、厌氧、好氧处理，但二级厌氧可更换为UASB处理器，二级好氧更换为SBR处理器，其生化处理效率更佳，后处理步骤采用絮凝/沉淀、砂滤、炭滤工艺，即可使排放水达标并回用。根据该工艺流程处理后的淀粉加工废水，其细胞液20000mg/L的废水，可降低至100mg/L以下。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高浓度有机废水的多级组合处理工艺，包括预处理、生化处理、后处理工艺，其特征在于，所述生化处理工艺包含下述步骤：

S1原水经调节池后进入缺氧池，进行缺氧生化降解；

S2缺氧处理完毕后的出水进入好氧池进行生物降解；

S3好氧处理完毕后的出水进入厌氧池进行生物降解，或回流进入缺氧池再次循环；

S4厌氧处理完毕后的出水进入二级好氧池进行再次生物降解，或回流进入缺氧池再次循环；

S5二级好氧处理完毕后的出水进入沉淀池，沉淀后排放达标出水并排出污泥；或回流进入缺氧池再次循环，或进入厌氧池循环。

2.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于：所述步骤S5中，二级好氧处理完毕后的出水回流至缺氧池、厌氧池的回流比例为：50％-200％。

3.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，所述步骤S1-S5中，各反应池的处理温度为20-40℃。

4.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，所述缺氧池、厌氧池、好氧池和二级好氧池内装填有可形成生物膜的组合填料或滤料，或者设置有批序式SBR活性污泥反应器。

5.根据权利要求1～4任一项所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，所述预处理工艺为：原水进入调节池进行至少一次催化氧化、絮凝/沉淀、絮凝/气浮、厌氧/沉淀或吹脱处理，或为上述工艺的单独、部分或全部的组合。

6.根据权利要求1～4任一项所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，所述后处理工艺包括进行至少一次膜生物反应、催化氧化、絮凝/沉淀、砂滤、炭滤、超滤、反渗透或消毒处理，或为上述处理工艺的单独、部分或全部的组合。

7.根据权利要求5所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，所述后处理工艺包括进行至少一次膜生物反应、催化氧化、絮凝/沉淀、砂滤、炭滤、超滤、反渗透或消毒处理，或为上述处理工艺的单独、部分或全部的组合。

8.根据权利要求6所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，所述膜生物反应处理中设有采用鼓风曝气或射流曝气的MBR膜生物反应器。

9.根据权利要求7所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，所述膜生物反应处理中设有采用鼓风曝气或射流曝气的MBR膜生物反应器。

10.根据权利7所述的高浓度有机废水的多级组合处理工艺，其特征在于，还包括将经过所述后处理工艺处理后的废水再次循环进行所述前处理、生化处理和后处理，直至出水达标。

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