CN101708935A - 集装箱洗箱废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集装箱洗箱废水的处理方法，包括预处理、物化处理、生化处理和深度处理的集成，其中预处理由隔油池和集水调节池滤除悬浮物和浮油，均化水质、水量；物化处理由气浮装置去除油类物质和COD；生化处理由AF厌氧滤池和SBR反应池对有毒有害物质去除处理；深度处理由移动床生物膜反应器和臭氧催化氧化池降解有机物并消毒，达到中水回用标准后，作为清洗用水。本发明不仅将含油、含毒害物质、含有机危险化学品的集装箱洗箱废水，处理成符合国家和天津市排放标准的清水，降低了悬浮物和油类的含量，处理后的清水可作为回用清水，节约了水资源。

Description

集装箱洗箱废水的处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，尤其是一种集装箱洗箱废水的处理方法。

背景技术

随着世界经济的发展，贸易全球化已经成为不可逆转的趋势，集装箱运输业务随之不断扩大，促进了进、出口贸易的发展，但同时也带来了集装箱运输货物相互污染的问题。特别是装运有毒害危险品、化学品的集装箱，在清洗过程中产生的废水成分复杂，含有毒、有害物质，如不妥善处理，将会对环境和人类健康带来威胁。

清洗装运有毒害危险品、化学品集装箱产生的废水的主要特点是：

①洗箱废水成份复杂，水质变化较大；

②利用高压射流等方法来清洗集装箱时会产生大量浮油、油珠，属含油废水；

③有机物含量多，集装箱洗箱废水中含有集装箱内残留化学品和所使用的清洗剂；

④含有苯、甲苯类有毒有害物质。

从1986年开始，天津港、上海港、大连港、南京港以及青岛港等先后开展了集装箱洗箱业务，并制备了各类废水处理设施。

①天津港集装箱洗箱业务开展较早，其处理设施与洗箱设施合建在一个车间内。洗箱废水经排水沟收集至调节池，经隔油沉淀进入中间池，泵入气浮罐，加不同药品，同时通入空气，混凝气浮，再通过砂滤和活性炭吸附设备处理。

②上海港九区、十区、十四区都有洗箱废水处理场，其中：

九区工艺较成熟，处理流程为：洗箱废水进入调节池，再到反应池，由投药装置加入不同药品，处理后到气浮池，浮渣撇出，水进入稳定池。泵打入机械滤池，经活性炭塔到离子交换柱处理后达标排放。经清水泵对以上几种设备进行反冲洗再回流至调节池再次处理。根据进水水质，可在气浮后任一步骤控量排放，不同进水水质，其处理工艺流程不同，气浮、砂滤、活性炭、离子交换等组合使用。

十区基本流程为：反应池-气浮槽-稳定池-机械过滤池-出水。

十四区处理流程为：沉淀-气浮-生活废水处理系统(在不影响生活废水处理系统效果的前提下，排入生活废水处理系统)。

③大连国际集装箱服务公司洗箱处理场1991年3月投入调试运行，其流程为：集水井-隔油沉淀池(停留24小时，经撇油后)-调节池(酸碱中和处理，如达标则排放，否则进下-流程)-锯末吸附过滤罐(如达标则排放，否则进下一流程)-活性炭罐(达标排放)。

④南京港新生域集装箱码头处理洗箱废水的方式是只经沉淀池处理后就排入生活废水处理系统集中处理。

⑤青岛琴华集装箱综合服务有限公司冲洗箱废水处理间是1990年北京航天部第四设计院设计，1991年投入运行。洗箱废水经60目不锈钢滤网进入废水调节池，用泵提升，在水泵吸水管处加入次氯酸钠和氢氧化钠，混合后进入反应池。在反应池加入高效混凝剂后自流入气浮槽，槽上刮泥板将浮渣撇至排泥管排放；废水泵入石英砂过滤罐，再经活性碳吸附处理后达标排放，其排放水回用于洗箱。因洗箱量不大，集满整池废水后，开机处理，系统运行次数较少。

以上各港口采用的集装箱废水处理方法是基于交通部“港口工程环境保护设计规范”。主要采用隔油、絮凝、气浮、过滤、活性炭吸附处理工艺，运行费用高，有毒有害物质不易分解。

经过检索发现专利号为200710056415.0，公开号为CN1994942A，专利名称为：集装箱洗箱废水进行无害化的处理方法发明专利，其说明书公开了以下步骤：①蓄积集装箱洗箱废水(以下简称洗箱水)于集水池；②调剂废水酸碱度，破乳除油③进入活化反应段，对有毒有害物质处理，使洗箱水的大部分分解或变成小分子有机物；④斜板沉降：再通过絮凝、斜板沉降去除，使洗箱水为清透；⑤催化臭氧氧化：将上述尚未分解的有毒有害有机物进一步分解或变成小分子有机物；⑥活化反应：进入生化降解段，即对可溶性有机物的去除，采用驯化、培养微生物的生化反应，利用微生物生态系的分解、合成、氧化过程将大部分有机物变为CO₂和H₂O。该方法去除了有毒有害物质，处理后出水的主要污染物指标达到国家“废水综合排放标准”GB8978-1996二级排放标准，但其悬浮物和油类含量指标高于天津市排放标准。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集装箱洗箱废水的处理方法，该方法不仅将含油、含毒害物质、含有机危险化学品的集装箱洗箱废水，处理成符合国家和天津市排放标准的清水，降低了悬浮物和油类的含量，处理后的清水可作为回用清水，节约了水资源。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种集装箱洗箱废水的处理方法，包括预处理、物化处理、生化处理和深度处理的集成，其步骤依次包括：

(1)预处理：选用两格或两格以上的隔油池，集装箱洗箱废水蓄入隔油池，经过两次以上隔油，滤除大部分悬浮物和浮油后，进入带有潜污泵并能够通有曝气的集水调节池，搅拌洗箱废水，接通曝气，均化水质；

(2)物化处理：经过预处理的洗箱废水蓄入DAF气浮装置，气浮装置为斜板分离，内部有溶气释放器，启动气浮装置，去除洗箱废水中的油类物质和COD；

(3)生化处理：经过物化处理的洗箱废水进入AF厌氧生物滤池，进行有毒有害物质处理，继续去除洗箱废水中COD，并将洗箱废水中的长链烃类、环烷烃类、简单芳香族类有机物断键，流入带有高效微孔曝气头的SBR反应池，接通曝气，进一步去除洗箱废水中的有毒有害物质；

(4)深度处理：将生化处理后的洗箱废水由潜水泵泵入装有填料的MBBR移动床生物膜反应器，进一步降解洗箱废水中的有机物，降低COD浓度，处理后的洗箱废水流入装有纳米级TiO₂的臭氧催化氧化池，将有毒有害物质降解为CO₂和H₂O，臭氧催化氧化池接通臭氧曝气，对洗箱废水进行深度处理，氧化生物不能降解的物质，降低出水COD，同时对出水进行初步消毒，再经二氧化氯消毒后，达到中水回用标准后，用泵将满足标准要求的清水抽入集装箱作为清洗用水。

而且，还包括污泥处理，用泵将气浮装置中的浮渣和SBR反应池中的排泥汇至污泥浓缩池，用压滤机进行污泥脱水，其中上清液泵入集水调节池，脱水后的污泥进行收集，定期集中处置。

而且，(1)中隔油池分为三隔，用导流墙隔开。

而且，(1)中洗箱废水在集水调节池中的停留时间24h；集水调节池内设潜污泵两台，泵出水口有旁通和出水调节阀；池内有通向鼓风机的管道。

而且，(2)中洗箱废水在气浮装置中停留时间为3-5min；气浮装置为密闭装置。

而且，(3)中厌氧、好氧为串联；厌氧池中洗箱废水在池内的停留时间为1天；洗箱废水在SBR反应池内一天处理一次，池中的曝气时间初步设定为8h，由单机PLC控制。

而且，(4)中填料为多孔粒状滤料，其主要成份包括硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼矿物质和微量元素的不规则多孔质轻颗粒。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明针对集装箱洗箱废水中各种油类、有毒害特征及难生物降解的有机类污染物，采用物化、生化和深度处理的集成技术，改变了有机物质的化学性质，消除了毒害、难降解的有机类污染物，大幅降低了悬浮物；采用气浮工艺，在废水进入生化处理单元前，油类物质去除90％以上，COD去除率达到40％，满足后续生化处理进水要求的同时，也满足排放水对于含油量的要求；满足了国家和地方排放标准，处理后的清水可作为回用清水，节约了水资源。

2、本发明采用污泥处理技术对污泥脱水，其中上清液泵入集水调节池再次进行处理，脱水后的污泥进行收集，定期集中处置，进一步减少了环境污染。

附图说明

图1为本发明集装箱洗箱废水的处理方法工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

集装箱洗箱废水的处理方法依次包括预处理、物化处理、生化处理、深度处理以及污泥处理，各处理过程如下：

1、预处理：预处理包括隔油池和调节池。

本发明进行预处理的主要目的是去除大的悬浮物和浮油类物质，并调节水质水量，利于后续稳定处理。

隔油池用于去除废水中的悬浮物和浮油，由于油比水的密度小，当含油废水流经隔油池时，油上浮，而水从下部流入后续处理系统。本发明将隔油池分为三隔，以导流墙隔开，用泵将集装箱洗箱废水打入第一道隔油池，经过三次隔油，去除大部分悬浮物和浮油，运行一段时间，隔油池上部富集一定的悬浮物和浮油，人工清掏。

集水调节池用于均化水质、水量，保证洗箱废水充分有效的混合。隔油后的洗箱废水流入集水调节池，在集水调节池中停留24h，本发明集水调节池有效容积为10m³，集水调节池内设潜污泵两台，潜污泵出水口设旁通和出水调节阀，控制其进入后续系统的水量；集水调节池内有与鼓风机连通的管道，一方面对集水调节池内洗箱废水起到搅拌作用，防止污泥在池内沉积；另一方面，起到一个预曝气的作用，有效遏制恶臭的产生。

2、物化处理

本发明物化处理选用组合式加压溶气浮上一体化的DAF气浮装置，将絮凝气浮剂投入到DAF气浮装置中，对预处理后的洗箱废水进行物化处理，洗箱废水经过该气浮装置，石油类物质去除90％以上，COD去除率达到40％，满足后续生化处理进水要求的同时，也满足排放水对于含油量的要求，以降低对后续微生物系统的不利影响。本发明DAF气浮装置的处理能力为5m³/h。

DAF气浮装置有以下几个优点：

(1)DAF气浮装置内废水停留时间短，一般为3～5min；而目前的气浮装置废水停留时间为15～30min；

(2)DAF气浮装置采用专有溶气释放器，该释放器具有服务面积大，产生的气泡微粒直径小且均匀，该释放器绝无堵塞；

(3)DAF气浮装置的回流溶气系统采用独特的控制方式，保证汽水的均匀混合且运行稳定；

(4)DAF气浮装置采用斜板分离系统，分离效率可提高一倍；

(5)DAF气浮装置为一体化装置，结构设计十分精巧；

(6)DAF气浮装置为密闭装置，在此过程不会产生二次污染。

3、生化处理

物化处理后的洗箱废水进行生化处理，生化处理目前可采用厌氧、好氧，或两种工艺串联使用。由于本发明待处理洗箱废水中含有难降解有机污染物，本发明采用厌氧好氧串联处理工艺，一方面，厌氧处理单元可以将难降解有机物分解成易好氧处理的小分子有机物，提高废水可生化性；另一方面，厌氧处理单元去除部分COD，降低后续好氧处理的有机负荷。

本发明厌氧处理技术采用AF厌氧滤池。AF厌氧滤池是一种内部填充有微生物载体的厌氧生物反应器。厌氧微生物一部分附着生长在填料上，形成厌氧生物膜，另一部分在填料空隙间处于悬浮状态。AF厌氧滤池内填充各种类型的固体填料，如炉渣、瓷环、塑料处理洗箱废水。洗箱废水在流动过程中保持与生长有厌氧微生物的填料相接触，厌氧微生物生长在填料上，对于长链烃类、环烷烃类、简单芳香族类有机物有很好的断键作用。

AF厌氧滤池的优点：有机负荷高；水力停留时间短，耐冲击负荷能力较强；不需要污泥回流，运行管理方便。对于本发明来说，一方面，由于前处理过程为气浮物化处理，投入的气浮剂对微生物有一定的抑制作用，厌氧池可以充当一个微生物系统缓冲池，降低对后续好氧处理单元的不利影响；另一方面，后续好氧单元是间歇式运行，这样决定厌氧系统也不能连续运行，从而厌氧池长时间的静置而产气，导致当厌氧池进水时，部分厌氧污泥上浮，AF厌氧滤池中的填料能有效克服这方面的缺点，在提供厌氧处理效率的同时，截留部分上浮的厌氧污泥，减少厌氧污泥的流失。本发明AF厌氧池有效容积5m³，洗箱废水在池内的停留时间为1天。

由于本发明处理水量较小，从处理效果和运行管理角度出发，间断处理比较有优势。常用的好氧工艺主要有：1、传统活性污泥法；2、生物接触氧化法；3、气提三相流化床；4、PAC生物活性炭活性污泥法；5、SBR工艺等。在这些工艺中，SBR工艺很成熟，且对于难降解废水的处理，有较强的适应能力和处理效果，也能满足间断运行的要求，因此，选定SBR反应池进行好氧处理。

SBR反应池相对于连续活性污泥法有如下优点：

(1)不单独设置二沉池和污泥回流设备，处理构筑物少，简化工艺流程；

(2)对水质变化适应性强，SBR反应池为完全混合型，排水后反应池内的驻留废水可以对进入池内的废水进行充分稀释，适应于高浓度废水处理；

(3)SBR反应池从空间上一般按完全混合模型设计，从时间上则是标准的推流模式，底物浓度梯度大，平均反应速率快，在泥水分离时是理想的静态沉淀，分离效果好；

(4)进水阶段缺氧混合的设置，起到污泥选择的作用，可以抑制诱发丝状菌污泥膨胀的丝状菌的过度繁殖，降低发生污泥膨胀的概率；

(5)处理效果稳定，当进水浓度加大时，可以通过延长曝气时间或加大强度等措施，提高处理效率，保证出水水质稳定达标；

(6)好氧、厌氧、缺氧交替出现，一个反应器中可以同时实现脱氮和除磷功能。

为了驯化出高效生物菌落，同时缩短驯化周期，运行前期投加高效的微生物菌种XY1，待驯化结束，菌落形成，正常运行的时候将不再投加。

洗箱废水在好氧阶段的流程如下：

洗箱废水由厌氧池均匀溢流至SBR反应池，进水期间不曝气，保持池内缺氧状态，提高系统脱氮效果。进水完毕，开启鼓风机，对废水进行充氧曝气，曝气期间，保持池内溶解氧在2mg/L以上。微生物在高溶解氧状态下进行充分的氧化降解作用，能很好的去除废水中的COD和BOD。

洗箱废水在SBR反应池内一天处理一次，SBR反应池中的曝气时间为8h，池容包括一天的排水体积和池存容积，因此，有效池容为20m³。SBR反应池内置高效微孔曝气头，与鼓风机连通，提高氧气的溶解率和利用率。

本发明选用的SBR反应池由于一天运行一个周期，因此采用单机PLC控制系统；另外，由于后续有深度处理系统，省去滗水器，直接用潜水泵代替，以降低投资。洗箱废水由潜水泵直接泵入后续的深度处理系统，进入深度处理。

4、深度处理

生化处理后的洗箱废水进行深度处理，本发明深度处理采用MBBR反应池和臭氧催化氧化池。

(1)MBBR移动床生物膜反应器(Moving-Bed Biofilm Reactor，MBBR)是近年来，颇受研究者重视的革新型生物膜反应器。与活性污泥法相比，改善了系统的运行稳定性，提高了有机负荷能力和效率，水头损失小，一般不需回流。具有处理能力高、占地少、结构紧凑、无污泥膨胀等特点。MBBR核心部分就是以比重接近于水的悬浮填料，直接投加到曝气池中，作为微生物的活性载体，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用，使载体处于流化状态。它是悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工艺。

移动床生物膜反应器的基本设计思想是能够连续运行，不发生堵塞，无需反冲洗，水头损失较小。并且生物载体具有较大的辐射面积，这可以通过生物膜生长在较小的载体单元上，载体在反应器中随水流自由移动来实现。在好氧反应器中，通过曝气推动载体移动；在缺氧、厌氧反应器中，通过机械搅拌使载体移动。

本发明选用一种特殊的填料置于MBBR，填料为多孔粒状滤料，其主要成份包括硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼矿物质和微量元素的不规则多孔质轻颗粒，从而提高载体的比表面积，使更多强化微生物负载在填料上，进一步降解水中所含有机物，即达到降低COD的目的。本方法所用MBBR反应器有效容积为10m³，MBBR反应器与鼓风机连通，MBBR反应器通过阀门内视最终出水COD浓度进行合理曝气，在确保废水达标排放降低运行费用。

(2)臭氧催化氧化池有两条通路，一条通向鼓风机、另一条通向臭氧发生器。臭氧催化氧化池由臭氧发生器产生强氧化剂臭氧，将MBBR反应器中未分解或极难生化降解的可溶性有机物进一步氧化，使大分子变成小分子、易被生化降解的有机物。若无催化剂则臭氧消耗量大(一般分解0.8克COD需1克臭氧，为一般的20倍)，电耗大，运行成本高，氧化效率低。由于臭氧与一般化纤、金属等都起作用，所以目前国内的纳米级TiO₂催化剂“薄层”及纤维等无法采用，致使1克臭氧能降解20克COD，使臭氧在废水的处理方面开拓了前景。

因此本发明采用纳米级二氧化钛催化臭氧氧化反应，纳米级二氧化钛光催化作用及其应用是目前国内外研究的热点，但是洗箱水色度高、悬浮物多，光的照射率低。研究出采用纳米级二氧化钛来催化臭氧氧化过程，使大部分有色物质脱色(破坏了其发色基团)和氧化分解，大大提高了臭氧的氧化分解效率；臭氧催化氧化对于硝基类以及含氮共价键类有机物具有很好的氧化作用。

本发明对集装箱洗箱废水中有毒有害有机物或极难生化降解有机物的去除，主要是利用“厌氧水解酸化”和纳米级TiO₂催化臭氧氧化反应，使有毒有害物质两级分解或两级由大分子有机物转化为小分子有机物，然后生化降解为CO₂和H₂O，即无害化处理。

本发明采用的臭氧发生器臭氧产生量50g/h，臭氧催化氧化池有效容积10m³。一方面，臭氧催化氧化池设置穿孔曝气管，将废水与臭氧充分混合，对废水进行有效消毒，使之达到中水回用标准；另一方面，臭氧催化氧化池起到清水储水池的作用，业主可以将已消毒的出水回用于集装箱的初步清洗用水，其余的水达标排放。

5污泥处理

洗箱废水在处理过程中将会产生一定的污泥和浮渣，需要进行进一步的污泥处理。本发明通过泵定期将气浮装置的浮渣以及厌氧池和SBR反应池的排泥汇至污泥浓缩池。污泥浓缩池有效池容5m³，外接污泥螺杆泵，输送至板框压滤机进行污泥脱水，上清液返回至调节池进行二次处理，脱水污泥收集后，按照相关规定集中处置。

本发明处理后水质的指标满足国家《废水综合排放标准》GB8978-1996二级排放标准、《天津市废水综合排放标准》DB12/356-2008二级排放标准，并结合《城市废水再生利用》GB/T-18920-2002城市杂用水水质标准，在确保常规废水监测指标达标的前提下，保证处理后的清水能够用作清洗集装箱的初洗水，节约了水资源，与专利号为200710056415.0指标相比，降低了悬浮物和油类的含量。

本发明处理前水质指标和处理后水质指标比较

项目	处理前水质指标	处理后水质指标
			悬浮物SS(mg/L)	≤600	≤20
化学需氧量COD(mg/L)	≤800	≤60
			pH	8～10	6～9
氨氮NH3N-(mg/L)	20～50	≤8
			油类(mg/L)	≤80	≤5

Claims (7)

1.一种集装箱洗箱废水的处理方法，其特征在于：包括预处理、物化处理、生化处理和深度处理的集成，其步骤依次包括：

(1)预处理：选用两格或两格以上的隔油池，集装箱洗箱废水蓄入隔油池，经过两次以上隔油，滤除大部分悬浮物和浮油后，进入带有潜污泵并能够通有曝气的集水调节池，搅拌洗箱废水，接通曝气，均化水质；

(2)物化处理：经过预处理的洗箱废水蓄入DAF气浮装置，气浮装置为斜板分离，内部有溶气释放器，启动气浮装置，去除洗箱废水中的油类物质和COD；

(3)生化处理：经过物化处理的洗箱废水进入AF厌氧生物滤池，进行有毒有害物质处理，继续去除洗箱废水中COD，并将洗箱废水中的长链烃类、环烷烃类、简单芳香族类有机物断键，流入带有高效微孔曝气头的SBR反应池，接通曝气，进一步去除洗箱废水中的有毒有害物质；

(4)深度处理：将生化处理后的洗箱废水由潜水泵泵入装有填料的MBBR移动床生物膜反应器，进一步降解洗箱废水中的有机物，降低COD浓度，处理后的洗箱废水流入装有纳米级TiO2的臭氧催化氧化池，将有毒有害物质降解为CO2和H2O，臭氧催化氧化池接通臭氧曝气，对洗箱废水进行深度处理，氧化生物不能降解的物质，降低出水COD，同时对出水进行初步消毒，再经二氧化氯消毒后，达到中水回用标准后，用泵将满足标准要求的清水抽入集装箱作为清洗用水。

2.根据权利要求1所述的集装箱洗箱废水的处理方法，其特征在于：还包括污泥处理，用泵将气浮装置中的浮渣和SBR反应池中的排泥汇至污泥浓缩池，用压滤机进行污泥脱水，其中上清液泵入集水调节池，脱水后的污泥进行收集，定期集中处置。

3.根据权利要求1所述的集装箱洗箱废水的处理方法，其特征在于：(1)中隔油池分为三隔，用导流墙隔开。

4.根据权利要求1所述的集装箱洗箱废水的处理方法，其特征在于：(1)中洗箱废水在集水调节池中的停留时间24h；集水调节池内设潜污泵两台，泵出水口有旁通和出水调节阀；池内有通向鼓风机的管道。

5.根据权利要求1所述的集装箱洗箱废水的处理方法，其特征在于：(2)中洗箱废水在气浮装置中停留时间为3-5min；气浮装置为密闭装置。

6.根据权利要求1所述的集装箱洗箱废水的处理方法，其特征在于：(3)中厌氧、好氧为串联；厌氧池中洗箱废水在池内的停留时间为1天；洗箱废水在SBR反应池内一天处理一次，池中的曝气时间初步设定为8h，由单机PLC控制。

7.根据权利要求1所述的集装箱洗箱废水的处理方法，其特征在于：(4)中填料为多孔粒状滤料，其主要成份包括硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼矿物质和微量元素的不规则多孔质轻颗粒。