CN101693581B - 水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法。步骤为：经初步处理的废水直接进入上流式水解系统1，停留时间为4.0小时-10.0小时，出水进入催化铁内电解池，催化铁内电解池内的铁刨花和铜刨花的质量比为1∶1-20∶1，堆积比重为0.1-0.3，填料区接触时间为0.5-2.0h，出水回流至上流式水解系统的回流比为20％-100％；出水进入好氧生物处理系统，水力停留时间为6.0-12.0h，出水进入固液分离系统，污泥的回流比为10％-50％，固液分离系统出水回流至催化铁内电解池的回流比为20％-200％。本发明在充分发挥不同处理单元的能力，保持其处理效果和各自的优点的前提下，实现了三者不同的耦合协同作用。提高了系统对水质和水量负荷的冲击，减少了废水的一些预处理，有效提高氨氮的去除率，调节灵活。

Description

水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法。

背景技术

为了提高有毒有害难降解废水的处理效果，科研和工程人员开发了多种相关技术和处理工艺，如以提高废水可生化性和降低废水毒性为主要目的的水解工艺、催化还原技术以及多种高级氧化技术等，这些技术主要作为预处理单元；以提高微生物量和生物活性的接触氧化、流化床等生物膜技术、MBR技术以及投加工程菌技术等，这些通常作为主要核心处理工艺。根据上述不同技术处理目的的不同和难降解废水的特点，在实际难降解废水处理的过程中，目前多采用不同工艺的组合或耦合，如最常见的“水解酸化+好氧生物”处理工艺、“物化+生化”组合工艺等。前者相对应的专利包括“水解-复合膜生物法处理难降解废水的装置与方法”(专利申请号：200710022271.7)、“一种非均匀曝气的一体化污水深度处理装置”(专利申请号：2008101214451.X)等，主要是利用了水解酸化可以将大分子污染物质转化为易于好氧降解的小分子物质的作用，从而提高废水的可生化性；而后者则主要是利用氧化、催化或者还原等物理化学作用降低废水中污染物的毒害性，从而减少对后续微生物的抑制性，该类技术相对应的专利包括“一种难降解废水的处理方法”(专利申请号：200610022549.6)、“催化铁内电解池后置处理废水的方法”(专利申请号：200610026118.7)。上述这些方法在实验或实际应用中也取得了比较理想的效果。但是如上所述，这些组合工艺中的预处理单元基本上针对难降解大分子物质或者有毒有害物质，功能比较单一，而实际工业废水中所含有的污染物质比较复杂，很难通过单一的预处理单元获得非常理想的效果。因此如何开发一种同时处理有毒有害难降解废水的耦合处理工艺，提高其处理效果显得非常必要。

催化铁内电解技术具有还原能力强、效果明显、适用pH值广、不易结垢等优点，因此受到越来越多的重视，也已经应用到工程中。该技术可以与厌氧水解酸化耦合(专利20081019601.0“催化铁还原与厌氧水解酸化协同处理工业废水的方法”)，也可以通过微曝气来强化其效果(专利200510028836.3“曝气催化铁内电解污水强化一级处理方法”)。但是这些方法在处理高SS浓度的废水时需要沉淀或气浮等预处理，而且由于催化铁填料和生物直接在一池中耦合，尽管节省了空间，但在运行过程中调节不灵活，这些都需要采取措施进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法。

本发明提出的水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法，采用废水处理系统处理废水，该系统依次由上流式水解系统1、催化铁内电解池2、好氧生物处理系统3和固液分离系统4通过管道连接组成，所述上流式水解系统1内设有布水系统和排泥系统，所述催化铁内电解池2内设有布水系统和排渣系统，填料由铁刨花和铜刨花组成；上流式水解系统1一侧连接进水管，另一侧连接催化铁内电解池2，催化铁内电解池2内的出水回流到上流式水解系统1，好氧生物处理系统2的出水回流到催化铁内电解池2内，好氧生物处理系统2的污泥回流至上流式水解系统1；具体步骤如下：

①经过格栅和沉砂等初步处理的废水直接进入上流式水解系统1，在上流式水解系统1内停留时间为4.0小时-10.0小时，具体需要根据进水水质确定。上流式水解系统采用生物膜式或活性污泥方式；

②步骤①中的出水进入催化铁内电解池2，催化铁内电解池2内的铁刨花和铜刨花的质量比为1∶1-20∶1，堆积比重为0.1-0.3，填料区接触时间为0.5-2.0h，填料要求完全沉没于水中，催化铁要求为上流式或下流式，出水回流至上流式水解系统的回流比为20％-100％；

③步骤②中的出水进入好氧生物处理系统3，好氧生物处理系统3可以利用目前所采用的任何好氧处理技术，如既可采用生物膜式(包括固定和悬浮生物载体)，也可以采用活性污泥方法。对于流态来说，既可以采用完全混合式，也可以采用廊道推流式。好氧生物处理系统水力停留时间为6.0-12.0h，具体停留时间需要根据实际进水浓度和进水水质确定；

④步骤③中的出水进入固液分离系统4，固液分离系统4主要是为了将污泥或者脱落的生物膜与处理水分开，当好氧处理单元采用SBR或者其改进工艺时，该单元可以省却。固液分离系统可以采用目前所采用的任何形式，如沉淀、膜过滤等。此处污泥的回流比为10％-50％，需要根据水解系统内的污泥浓度具体确定。固液分离系统出水回流至催化铁内电解池的回流比为20％-200％。

本发明中，所述好氧生物处理系统3采用生物膜式或活性污泥方法，流态采用完全混合式或廊道推流式。

本发明中，固液分离系统4采用沉淀或膜过滤。

本发明具有如下优点：

1.在充分发挥不同处理单元的能力，保持其处理效果和各自的优点的前提下，实现了三者不同的耦合协同作用。利用水解可以有效去除废水中SS的特点，为后续催化铁提供了理想的进水，同时酸化产生的pH降低现象又提高了后续催化铁的反应效率；催化铁回流液中的铁离子的存在提高了微生物的新陈代谢速率，避免了过度酸化的出现，而且也降低了废水中毒害性污染物对微生物的影响。通过水解和催化铁的预处理，大大提高了废水的可生化性，为好氧处理获得低浓度出水提供了良好的基础，而且催化铁出水中铁离子的存在也刺激了好氧微生物的活性以及好氧池中可能存在的生物载体的挂膜性能，也中和了好氧过程中因硝化反应产生的氢离子；好氧出水的回流则一方面加快了水流对催化铁的冲击，从而保持了催化铁表面的更新，避免了填料的堵塞，另一方面回流液中含有的溶解氧和硝化产生的氢离子则加速了催化铁的反应，提高了催化铁的处理效果。

2.提高了系统对水质和水量负荷的冲击，减少了废水的一些预处理。当废水pH为5.0-10.5时，无需调节可以直接进入系统而不会导致系统内生物死亡而影响处理效果。对于一定浓度的SS无需沉淀或气浮处理，也可以直接进入系统。

3.可以实现有效除磷和脱硫。在电化学作用下腐蚀下来的铁离子可以直接将废水中的磷以沉淀或混凝的方式去除，也可以将厌氧过程中SO₄ ^2-还原的产物-S^2-沉淀去除，从而满足磷的排放要求和降低废水的硫含量。而且除磷脱硫效果稳定，污泥中的磷不易释放，也降低了废水厌氧处理系统的硫化氢臭味。

4.有效提高氨氮的去除率。铁离子的存在可以有效促进硝化菌的生长和繁殖，同时可以代替硝化反应消耗的碱度，并且在一定条件下，生成的硝酸盐氮可以在催化铁处理单元直接还原成氮气，从而减少反硝化对碳源的需要。

5.通过污泥回流至水解系统，可以有效减少好氧污泥的产量，又可以保证水解系统内的污泥浓度。

6.调节灵活。通过调节各自回流量可以保持不同系统的反应状态，避免副反应的发生。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图中标号：1为上流式水解系统，2为上流式催化铁内电解池，3为好氧生物处理系统，4为固液分离系统。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

1.经过格栅和沉砂等初步处理的化工园区废水直接进入上流式水解系统1，在此系统内停留时间为5.5h，水解系统采用生物膜式，水解池内要求有良好的布水系统和排泥系统。

2.催化铁内电解池2内催化铁填料由铁刨花和铜刨花组成，二者质量比例为20∶1，堆积比重为0.2。填料区接触时间为1.5h，要求完全沉没于水中。催化铁要求为上流式，要求有良好的布水系统和排渣系统。催化铁内电解池2出水回流至上流式水解系统1的回流比100％。

3.好氧生物处理系统3采用悬浮生物载体。对于流态来说，采用完全混合式，好氧生物处理系统水力停留时间为10.0h，

4.固液分离系统。主要是为了将污泥或者脱落的生物膜与处理水分开，固液分离系统采用沉淀方式。此处污泥的回流比为30％，固液分离系统4出水回流至催化铁内电流池2的回流比为50％。

对进水平均COD＝302mg/L(最大为750mg/L，最小为139mg/L)，平均氨氮浓度为75.0mg/L，pH＝7.3，总磷浓度为4.5mg/L，采用上述工艺处理后出水COD＜100mg/L，氨氮＜12.0mg/L，总磷小于1.0m/L，平均pH＝6.7。

实施例2：

1.经过格栅处理的印染废水直接进入上流式水解系统1，在此系统内停留时间为9.0h，水解系统采用悬浮污泥式，水解池内要求有良好的布水系统和排泥系统。

2.催化铁内电解池2内催化铁填料由铁刨花和铜刨花组成，二者质量比例为10∶1，堆积比重为0.3。填料区接触时间为0.5h，要求完全沉没于水中。催化铁要求为上流式，要求有良好的布水系统和排渣系统。催化铁内电解池2出水回流至上流式水解系统1的回流比40％。

3.好氧生物处理系统3采用弹性填料载体。对于流态来说，采用推流式，好氧生物处理系统水力停留时间为12.0h，

4.固液分离系统。固液分离系统采用竖流式沉淀方式。此处污泥的回流比为10％，固液分离系统4出水回流至催化铁内电流池2的回流比为100％。

对进水平均COD＝813mg/L(最大为1750mg/L，最小为567mg/L)，平均氨氮浓度为21.0mg/L，pH＝9.7，采用上述工艺处理后出水COD＜100mg/L，氨氮＜10.0mg/L，平均pH＝8.4。

Claims (3)

1.一种水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法，其特征在于采用废水处理系统处理废水，该系统依次由上流式水解系统(1)、催化铁内电解池(2)、好氧生物处理系统(3)和固液分离系统(4)通过管道连接组成，所述上流式水解系统(1)内设有布水系统和排泥系统，所述催化铁内电解池(2)内设有布水系统和排渣系统，填料由铁刨花和铜刨花组成；上流式水解系统(1)一侧连接进水管，另一侧连接催化铁内电解池(2)，催化铁内电解池(2)内的出水回流到上流式水解系统(1)，好氧生物处理系统(3)的出水回流到催化铁内电解池(2)内，好氧生物处理系统(3)的污泥回流至上流式水解系统(1)；具体步骤如下：

①经初步处理的废水直接进入上流式水解系统(1)，在上流式水解系统(1)内停留时间为4.0小时-10.0小时，上流式水解系统采用生物膜式或活性污泥方式；

②步骤①中的出水进入催化铁内电解池(2)，催化铁内电解池(2)内的铁刨花和铜刨花的质量比为1∶1-20∶1，堆积比重为0.1-0.3，填料区接触时间为0.5-2.0h，填料沉没于水中，催化铁内电解池(2)为上流式或下流式，出水回流至上流式水解系统的回流比为20％-100％；

③步骤②中的出水进入好氧生物处理系统(3)，水力停留时间为6.0-12.0h；

④步骤③中的出水进入固液分离系统(4)，污泥的回流比为10％-50％，固液分离系统(4)出水回流至催化铁内电解池的回流比为20％-200％。

2.根据权利要求1所述的水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法，其特征在于所述好氧生物处理系统(3)采用生物膜式或活性污泥方法，流态采用完全混合式或廊道推流式。

3.根据权利要求1所述的水解-催化铁-好氧耦合处理有毒有害难降解废水方法，其特征在于固液分离系统(4)采用沉淀或膜过滤。