CN101514062A

CN101514062A - 高浓度有机废水的处理方法

Info

Publication number: CN101514062A
Application number: CNA2009100246890A
Authority: CN
Inventors: 李月中; 浦燕新; 朱卫兵; 周丽烨; 范茂军
Original assignee: WEHRLE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CHANGZHOU Co Ltd
Current assignee: WEHRLE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CHANGZHOU Co Ltd
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: CN101514062B

Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧厂渗沥液、树脂废水和印染废水等高浓度有机废水的处理方法。将收集在调节池中的废水输送到所述混合管内的两相喷嘴中，经过两相喷嘴的废水在两相喷嘴空气入口的初级扰动区形成负压，将空气吸入两相喷嘴，从两相喷嘴喷出高流速的空气和废水的混合物；喷射环形生化反应器反应区的出水输送到二沉池，二沉池沉淀后得到的上清液输出到中间水池，二沉池下部沉淀的活性污泥回流到喷射环形生化反应器；中间水池的清液经超滤系统处理后得到的超滤清液输送到纳滤系统；排入到纳滤系统中的超滤清液经纳滤系统深度处理得到的浓液回流到调节池，得到的达标清水则排放或收集回用。本发明的方法能有效去除有机废水中所含有机物和氨氮等污染物。

Description

高浓度有机废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种废水的处理方法，特别涉及一种垃圾焚烧厂渗沥液、树脂废水和印染废水等高浓度有机废水的处理方法。

背景技术

随着中国经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，中国城市生活垃圾产量也飞速增长，垃圾焚烧处理相对于卫生填埋法、堆肥法而言，在减量化、无害化、资源化等方面具有很大优势。由于中国的原生生活垃圾的典型特点是含水率高、有机物含量高，混合收集，相对热值较低。焚烧法处理垃圾时必须将新鲜垃圾在垃圾储坑中储存3-5天进行发酵熟化，以达到沥出水份、提高热值的目的，才能保证后续焚烧炉的正常运行。通常将上述的沥出水份称之为渗沥液，该渗沥液的特点是：首先，有机污染物COD(化学需氧量)，BOD(生化需氧量)浓度高，但B/C＝0.5，可生化性好，COD浓度约30000～80000mg/L；其次NH₄-N(氨氮)浓度高，约1000～2000mg/L，但C/N大，M(重金属)浓度高，但C/M大；另外，水质水量波动较大，成分复杂水质变化大、带有强烈恶臭，呈黄褐色或灰褐色。随着垃圾焚烧技术在中国的逐步推广，为防止焚烧过程中产生的“二次污染”，垃圾沥滤液必须经过处理达标后才能排放，因此沥滤液的处理技术受到国内外环保界的广泛关注。目前正在研究或运用的处理技术有以下几种：

(1)回喷法。

西方发达国家由于垃圾中残余物少，热值高，沥滤液产量少，一般采用将沥滤液回喷焚烧炉进行高温氧化处理。比如欧洲比利时某1000t/d的垃圾焚烧厂，其最大沥滤液产量为4t/d，平时基本没有，该厂建有300m³左右的沥滤液收集池，平时将沥滤液集中在池内，当垃圾热值较高时，用高压泵将沥滤液加压经自动过滤器、回喷系统喷入焚烧炉进行处理，当垃圾热值较低时停止。

回喷法适合于沥滤液产量少、垃圾热值高的场合，对于热值较低的垃圾则不适合，否则会造成焚烧炉炉膛温度过低、甚至熄火的状况。经计算，对于热值为1223kcal/kg、含水率为48％的城市生活垃圾，理论上沥滤液最大回喷量为垃圾焚烧量的3.19％。但中国垃圾的含水率太高，沥滤液产量大，显然同喷法不适用于中国，目前中国所建的众多垃圾焚烧厂均没有采用回喷法处理沥滤液。

(2)反渗透法处理

反渗透法处理高浓度、高盐份污水已得到广泛应用，在城市生活垃圾填埋场渗滤液的处理中也已有成熟的运行经验，目前国内有公司尝试引进德国技术运用于中国垃圾焚烧厂沥滤液处理。但焚烧厂垃圾沥滤液与填埋场渗滤液不同，有机物、悬浮物含量要高的多，反渗透浓缩液量也要比填埋场渗滤液大的多。一般来说二级RO(反渗透)系统处理填埋场渗滤液的浓缩比可达到10％，而运用于沥滤液处理时，经实验证明浓缩比最高只有50％，反渗透膜也极易污染中毒，膜组件更换频繁，而且预处理系统要复杂得多。

反渗透法产生的浓缩液的处理是一个难点，填埋场渗滤液的浓缩液可以采用回灌填埋区进行处理，利用已填埋的垃圾吸附降解浓缩液中的重金属及有机物，而焚烧厂沥滤液用反渗透法处理产生的浓缩液还有50％以上，由于没有填埋场回灌的便利条件，回喷焚烧炉水量又太大，因此用膜处理法处理沥滤液的前提是解决浓缩液的处理问题。

(3)生化处理

以生化处理方法去除沥滤液中主要污染物的工艺目前研究较多的是氨吹脱+UASB(升流式厌氧污泥床)+SBR(序批式活性污泥法)，以及在此基础上增加臭氧氧化、混凝等工艺，较典型的是采用改进的填埋场渗滤液工艺——混凝+氨吹脱+pH回调+厌氧滤池+SBR+臭氧消毒，但从众多研究单位的结果看，以生化法为主的工艺对沥滤液处理效果很差，微生物对沥滤液中高浓度污染物的降解能力很低，而吹脱出的氨又带来二次污染。截止到目前，以生化处理为主要处理手段的工艺仍然无法在沥滤液处理中得到应用。

(4)化学氧化处理

某垃圾焚烧厂曾采用Feton试剂氧化+氨吹脱+混凝沉淀+厌氧+SBR+ClO₂氧化+活性炭吸附工艺处理沥滤液，该工艺实际主要是依靠化学氧化剂及活性炭吸附去除污染物，从运行结果来看，加药正常时出水可以达到国家三级排放标准，但运行费用高达120元/吨以上。

中国专利CN1765767公开的处理生活垃圾焚烧厂的垃圾渗沥液的设备及其方法，包括具有渗沥液储罐，通过水泵与渗沥液储罐连接的离心脱水装置和与离心脱水装置连接的中间水池的预处理系统，具有生物反应器，通过水泵连接的超滤装置的膜生物反应系统和具有与超滤装置连接的储水罐，通过水泵与储水罐连接的碟管式反渗透装置的碟管式反渗透系统。方法采用密封式离心脱水进行固液分离，去除悬浮物，采用膜生物反应系统进行生化反应和采用碟管式反渗透装置反渗沥处理。设备高效集成，占地面积小，适应性强，处理后污泥负荷低，剩余污泥量小，采用本方法和设备处理后，出水水质好达到我国《生活垃圾卫生填埋场污染控制标准》中的一级排放限值，其中悬浮物达到生活杂用水水质标准。此种工艺的不足之处在于：一、处理流程复杂，投资高；二、处理中采用碟管式反渗透系统，必须采用高压泵，能耗高，而且存在碟管式反渗透膜片频繁更换的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效去除有机废水中所含有机物和氨氮等污染物的高浓度有机废水的处理方法，同时本发明的方法具有工艺流程简单以及能耗低的优点。

实现本发明目的的技术方案如下：

(一)喷射环形生化反应器中设置反应区、交换区以及混合管，交换区中预装设有采用细菌培植生成的活性污泥；将预先收集在调节池中的废水输送到所述混合管内的两相喷嘴中，经过两相喷嘴的废水在两相喷嘴空气入口的初级扰动区形成负压，将空气吸入两相喷嘴，从两相喷嘴喷出高流速的空气和废水的混合物，该空气和废水的混合物还将交换区中的活性污泥分解成小颗粒；喷入到交换区的下循环管的空气和废水的混合物在该下循环管循环；以及空气和废水的混合物形成气泡富集在反应区的上循环管外侧，用于加强反应区的废水在上循环管循环；

(二)喷射环形生化反应器反应区的出水输送到二沉池，二沉池沉淀后得到的上清液输出到中间水池，二沉池下部沉淀的活性污泥回流到喷射环形生化反应器；

(三)中间水池的清液通过泵抽进超滤系统，经超滤系统处理后得到的超滤清液输送到纳滤系统；

(四)排入到纳滤系统中的超滤清液经纳滤膜去除水中所含的有机物和色度，脱除水的硬度，绝大部分去除溶解性二价及以上盐份，以及去除部分一价盐，经纳滤系统深度处理得到的纳滤浓液回流到调节池，得到的达标清水则排放或收集回用。

交换区中预装设的活性污泥的浓度为15-18g/L，空气与废水的比值为2∶1-4∶1。

采用水泵输入压力水至两相喷嘴内与废水混合，用于增强废水压力。

超滤系统处理后得到的超滤浓液回流到喷射环形生化反应器。

超滤系统采用的操作压力为0.4-0.6MPa，采用的浓缩倍数为8-10倍。

纳滤膜两侧运行压差为0.35-1.6MPa。

采用了上述方案，将预先收集在调节池中的废水输送到所述混合管内的两相喷嘴中，经过两相喷嘴的废水在两相喷嘴空气入口的初级扰动区形成负压，将空气吸入两相喷嘴，这样，对于本发明的环形生化反应器对空气的自吸作用，使得反应器的能耗小，以及溶氧效率高，并且采用设备少，利于减小设备的占地面积。从两相喷嘴喷出高流速的空气和废水的混合物，该空气和废水的混合物还将交换区中的活性污泥分解成小颗粒，可便于活性污泥在反应区内长大，实现对溶解氧的充分吸收利用。空气和废水的混合物形成气泡富集在反应区的上循环管外侧，使得上循环管的管内和管外侧形成不同的流体密度差，管内流体密度大于管外流体密度，该密度加强了废水在上循环管的循环，并可以使上循环管的水流入到两相喷嘴中，再次通过两相喷嘴喷出到交换区，这样利于对溶解氧的更充分吸收利用。因此，通过喷射环形生化反应器可有效的去除有机物和氨氮等污染物。通过与超滤系统以及纳滤系统对废水作进一步处理，使得出水水质稳定，可直接排放或回用。并且膜分离技术相结合，工艺流程简单，能耗低，占地面积小。

超滤系统处理后得到的超滤浓液回流到喷射环形生化反应器。返回的浓缩液体含高浓度的微生物有机体，如此循环使得悬浮活性污泥的颗粒浓度可高达35g/l，而现有技术的工艺的活性污泥固体颗粒浓度只有3g/l左右，因此，可利于提高对溶解氧的充分吸收利用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明中的喷射环形生化反应器的结构简图；

1为外壳，2为上循环管，3为下循环管，4为混合管，5为两相喷嘴，6为折流板。

具体实施方式

参照图1及图2，本发明的高浓度有机废水的处理方法，本发明采用喷射环形生化反应器及膜分离组合技术针对废水进行处理，其中喷射环形生化反应器包括外壳1，外壳内设置有反应区、交换区以及混合管。反应区内安装有上循环管2。交换区内安装有下循环管3，交换区中预装设有采用细菌培植生成的活性污泥，交换区中预装设的活性污泥的浓度为15-18g/L。混合管4位于上循环管2与下循环3之间，混合管4上端与上循环管连通，其下端与下循环管连通。混合管内设置有两相喷嘴5，两相喷嘴5上设有三个入口，其中第一入口用于连接抽取废水的水泵入口，第二入口用于与大气连通，第三入口用于连通输送压力水的水泵入口。混合管4的外圆周壁面上设有折流板6，该折流板与外壳的管壁面之间留有很小的间隙。具体的外理工艺如下：

第一、采用喷射环形生化反应器处理：采用泵将预先收集在调节池中的废水输送到所述混合管4内的两相喷嘴5中，以及采用水泵输入压力水至两相喷嘴内与废水混合，用于增强废水压力。废水的压力提升后，以高流速通过两相喷嘴。这样，当经过两相喷嘴的废水在两相喷嘴空气入口的初级扰动区形成负压，将空气吸入两相喷嘴，空气与废水的比值为2∶1-4∶1。因此，对于喷射环形生化反应器对空气的自吸作用，使得反应器的能耗小，而溶氧效率高，并且采用设备少，利于减小设备的占地面积。从两相喷嘴5喷出高流速的空气和废水的混合物，该空气和废水的混合物还将交换区中的活性污泥分解成小颗粒，活性污泥受到湍流的空气和废水的混合物冲击被分解成小颗粒，便于活性污泥在反应区内长大，实现对溶解氧的充分吸收利用。喷入到交换区的下循环管的空气和废水的混合物在该下循环管循环。以及空气和废水的混合物形成气泡富集在反应区的上循环管外侧，用于加强反应区的废水在上循环管循环；交换区的废水通过折流板与外壳1之间的间隙流动到反应区，并进入到上循环管中，由于上循环管内部不形成气泡，并由于上循环管外侧存在气泡，因此会使得上循环管的管内和管外侧形成不同的流体密度差，管内流体密度大于管外流体密度，该密度加强了废水在上循环管的循环。经过喷射环形生化反应器处理后，从反应区上部出水口输出的废水的COD_Cr浓度为800-1000mg/L，氨氮浓度小于50mg/L，溶解氧DO为1-4mg/L，pH值为6-8。

第二、沉淀处理：喷射环形生化反应器反应区的出水输送到二沉池，二沉池沉淀后得到的上清液输出到中间水池，二沉池下部沉淀的活性污泥回流到喷射环形生化反应器，以保证喷射环形生化反应器污泥活性平衡。

第三、超滤处理：中间水池的清液通过泵抽进超滤系统，经超滤系统处理后得到的超滤清液输送到纳滤系统；中间水池的废水经过超滤系统过滤之后，其滤出清液排出进入纳滤系统，超滤系统处理后得到的浓缩液体回流到喷射环形生化反应器。返回的超滤浓液含高浓度的微生物有机体，如此循环使得悬浮固体颗粒浓度可高达35g/l，而通常的工艺的悬浮固体颗粒浓度只有3g/l左右。超滤设备由管式超滤膜组件、循环泵、管道阀门和控制柜组成，超滤膜孔径30nm，操作压力为0.4-0.6MPa，浓缩倍数为8-10倍。超滤出水COD_Cr浓度为800-1000mg/L，氨氮浓度小于25mg/L，总氮小于50mg/L。

第四、纳滤处理：纳滤处理技术是反渗透基础上一种膜分离技术。在压力不高的条件下可截留孔径大于1nm的物质，对水中的细菌小分子有机物具有分离作用。物料的电荷性、离子价数和浓度对膜的分离效应影响较大。排入到纳滤系统中的超滤清液经纳滤膜去除水中所含的有机物和色度，脱除水的硬度，绝大部分去除溶解性二价及以上盐份，以及去除部分一价盐。纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200-400左右，截留溶解性盐的能力为20-98％之间(与纳滤膜的选型有关，出于设计要求纳滤膜对单价盐的截留能力可低于20-25％，约有75-80％的单价盐分随清液出水排出)，对一价盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20-80％，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90-98％。纳滤膜一般用于去除水的有机物和色度，脱除水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性二价及以上盐份(二价及以上盐份包括钙、镁、碳酸根、硫酸根)等，纳滤膜两侧运行压差一般为0.35-1.6bar。纳滤的清液得率可以稳定在85％左右。纳滤系统为成套设备，由纳滤膜组件、增压泵、管道、阀门控制柜和支架组成，本实施例中的操作压力为操作压力为0.8-1.0MPa，水回收率在80-85％，纳滤出水COD小于100mg/L，氨氮浓度小于15mg/L，总氮小于40mg/L，其他重金属离子及多价非金属离子的指标小于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准相应的控制要求。经纳滤系统深度处理得到的纳滤浓液回流到调节池，得到的达标清水则排放或收集回用。

下面以处理某焚烧厂的垃圾渗沥液为例来说明本发明：

该焚烧厂每日产生的渗沥液为400吨，渗沥液的水质如下：pH为4.0-6.4，COD_Cr为60000-80000mg/L，BOD₅为4000060000mg/L，NH₄-N为380-2000mg/L，颜色为黄棕色。将渗沥液用泵从调节池打入喷射环形生化反应器的两相喷嘴中与水泵抽的压力水混合，从两相喷嘴中喷出的空气与废水的混合物分别在反应区和交换区循环，反应区上部出水口的出水自流进入二沉池，下部污泥回流喷射环形生化反应器，上部清液自流至中间水池。将中间水池的水再用泵排入超滤系统，超滤系统选择的操作压力为0.4MPa，浓缩倍数为10倍，浓缩液回流到喷射环形生化反应器中，清液进入储罐，经超滤膜分离后清液呈透明浅黄色，水质为：COD_Cr为600-800mg/L，BOD₅为100-200mg/L，NH₄-N为10-50mg/L，SS(悬浮物)为10-30mg/L。储罐内的超滤清液用泵送入纳滤系统，经纳滤系统深度处理后，浓液回流到调节池，清水澄清透明，清水的水质为：COD_Cr为30-80mg/L，BOD₅为10-20mg/L，NH₄-N为5-15mg/L，SS为0-10mg/L。完全达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准。

在上述的流程中通过对选用适当的设备和仪器仪表可实现自动化控制。

对于上述实施例也仅是只用于说明本发明，不是对本发明的限制，在发明的构思前提下对发明的改进，都属于本发明权利要求保护的范围。

Claims

1.高浓度有机废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：交换区中预装设的活性污泥的浓度为15-18g/L，空气与废水的比值为2∶1-4∶1。

3.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：采用水泵输入压力水至两相喷嘴内与废水混合，用于增强废水压力。

4.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：超滤系统处理后得到的超滤浓液回流到喷射环形生化反应器。

5.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：超滤系统采用的操作压力为0.4-0.6MPa，采用的浓缩倍数为8-10倍。

6.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：纳滤膜两侧运行压差为0.35-1.6MPa。