CN101863587B

CN101863587B - 生物质有机废水净化回收利用工艺

Info

Publication number: CN101863587B
Application number: CN201010192891.7A
Authority: CN
Inventors: 徐德镇; 徐杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Chengdu Tianfu Longzhong Ecological Technology Development Co ltd; Xu Jie
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: CN101863587A

Abstract

本发明公开了一种生物质有机废水净化回收利用工艺，属于废水处理和回收利用技术领域。它包括以下步骤：A.水解酸化——将生物质有机废水进行2.5-5h的水解酸化处理；B.厌氧处理——采用三级以上厌氧复合反应器，厌氧复合反应器中设有上流式厌氧活性污泥床和厌氧滤填料生物膜床的组合体，并配有布水器；C.好氧接触——采用好氧池，好氧池中设有好氧填料生物膜和好氧活性污泥组合带而净化废水；或湿地处理或土地处理——由其具备的物理、物化、化学、生化(厌氧、兼氧、好氧菌，微生物与动植物)的复合作用而净化废水。本发明应用范围广；耗能少；设备少、价格便宜，管理简单；运行控制和嗅味控制容易；方案设计简明、施工安装容易。适合对农村废(污)水及动稙物为原料的企业产生的有机废水进行处理及回收利用。

Description

生物质有机废水净化回收利用工艺

所属技术领域

本发明涉及废水处理方法，尤其是有机废水的处理和回收，属于废水处理和回收利用技术领域。

背景技术

目前，中小城镇与广大农村大量存在以动植物为原料生产产品(包括畜禽渔养殖业及所需饲料)排放的生产废(污)水，以及人类活动产生的生活污水，即所含污染物为生物质的有机废(污)水，须治理净化达标方允许外排；如仍沿袭《室外排水设计规范》(GBJ14-87)所指“生物膜法”、“活性污泥法”中任何单一技术、或组合技术工艺系统予净化，或按其它需采用机电曝气的工艺净化，或还与物理法光分解，物化法混凝沉淀、气浮、吸附、膜分离、气提、吹脱、萃取，化学法氧化还原、湿式氧化、过氧化氢氧化、焚烧、电解法等单一、复合技术结合净化，会存在如下问题：

1.因其能耗、投资、运行费用较高，占地较大，管理复杂、实施困难，未切实从根本上清除跑冒滴漏、消灭污染源头，更未从珍惜资源、提高资源利用率，变废为宝、循环利用考虑。

2.大量的实践证明：要实行污染治理低投高效、资源不竭循环利用，单靠各种单一技术，难以按要求去除各种生物质有机污染物及衍生物，实现达标外排和循环利用。即便采用前述需采用机电曝气的工艺技术，和物理、化学、物化法技术结合的工艺，其能耗、投资、运行费用、占地等均偏高、不符合低投高效，且管理、实施亦较难。

3.因种种因素，在生物质有机废(污)水净化上，大多采用机电曝气的工艺，其具有如下严重缺陷：

(1)只适用于低浓度。即便发挥充分、达到90％去除率的好氧工艺，也难将BOD＞600mg/L的生物质有机废(污)水处理到达标排放；

(2)耗能高。与厌氧工艺相比，是其10倍以上，相应运行管理费高。用好氧的活性污泥法技术去除1.0吨BOD，需电1000kw.h，即耗油为245L(如火力发电热效率按35％计，每发1度电需耗热能kcal≈0.245L石油)；

(3)产生的污泥多，是厌氧的6-10倍，处理的装置相应较大，须加药、脱水性才好，相应处理费用亦高。

(4)必须曝气才能正常运行，与之配套的设备多，价格较高，管理难度提高；设备多增加出故障机率，维修增多、影响正常使用，耗费亦增高；

(5)曝气大多在非密闭状况下进行，占地大、难复用，渣泥横溢、嗅味四散、泡沫障眼、温控较难；

(6)需营养物多：BOD∶N∶P为100∶5∶1，是厌氧需N、P的2倍；

(7)不能降除更多的有机物和某些色剂、染料污染物；

(8)污泥浓度低，难承受较大的负荷和水质变化，一般仅为2-4kg BOD/m³.d；污泥难长期贮存、保持活性。

如采用物理、物化、化学工艺技术与其配套，其设计、施工安装、运行管理技术难度加大；相应设备及与其配套的动力、制剂等增加，其投资、运行管理费用亦增加。

发明内容

为了克服现有废(污)水处理的上述不足，本发明提供一种生物质有机废水净化回收利用工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：生物质有机废水净化回收利用工艺，包括以下步骤：

A.水解酸化——将过滤除渣的较高浓度生物质有机废水在水解酸化池中进行2.5-5h的水解酸化处理；

B.厌氧处理——将水解酸化处理后生物质有机废水的采用三级以上厌氧复合反应器进行处理；厌氧复合反应器中设有上流式厌氧活性污泥床和厌氧滤填料生物膜床的组合体，并配有按照工艺流程流向而设置的向上或向下布水器；污泥床设在反应器下部1.0m处，床底设有布水器，污泥床上1.0-2.0m为滤填料生物膜床；滤填料采用弹性填料或轻质多孔泡沫板；废水由第一级厌氧复合反应器底部进入，由其中向上布水的布水器向组合体布水，废水经组合体处理后，到达该级厌氧复合反应器的上部；进入第二级厌氧复合反应器的上部，由其中向下布水的布水器向组合体布水，废水经处理后，到达该级厌氧复合反应器的下部，进入第三级厌氧复合反应器的下部；以此类推；经最后一级厌氧复合反应器处理后，得到低浓度废水；厌氧复合反应器为封闭式，其顶部连接脱硫脱水装置，再与沼气贮柜连接；

C.好氧接触或者湿地或土地处理：

好氧接触——将经过三级以上厌氧复合反应器处理的低浓度废水送入好氧池，好氧池中设有好氧填料生物膜和好氧活性污泥构成的组合带，用机械曝气方式使废水通过组合带，经过具有活力的好氧菌消化分解后，水质达到排放标准；

湿地处理或土地处理——将经过三级以上厌氧复合反应器处理的低浓度废水通过湿地或土地具备的物理、物化、化学、生化的复合作用而净化，水质达到排放标准。

步骤C中好氧接触为微动力，湿地处理或土地处理为无动力。

将当今属先进的水解酸化新技术和上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧过滤器(AF)、降流式厌氧过滤器(DSSF)、好氧接触工艺与湿地处理或土地处理技术的优势集中，组成微动力、无动力净化生物质有机废(污)水达标回收利用工艺。

本发明的有益效果是，应用范围广；耗能少；产生的污泥很少，相应处理费用亦少。设备少、价格便宜，管理简单；运行控制和嗅味控制容易；厌氧需营养物少；厌氧可降除某些染色剂与染料污染物等多种难降解物质；因厌氧污泥浓度高，能承受较大的负荷和水质变化，污泥可长期贮存、保持活性，故季节性间歇运行亦也能保持正常；方案设计简明、施工安装容易。

附图说明

图1是本发明工艺流程及设施示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1，生物质有机废水净化回收利用工艺，包括以下步骤：

C.好氧接触或者湿地处理或土地处理

好氧接触——将经过三级以上厌氧复合反应器处理的低浓度废水入好氧池，好氧池中设有好氧填料生物膜和好氧活性污泥构成的组合带，用机械曝气方式使废水通过组合带，经过具有活力的好氧菌消化分解后，水质达到排放标准。

湿地处理或土地处理——将经过三级以上厌氧复合反应器处理的低浓度废(污)水通过湿地或土地具备的物理、物化、化学、生化(厌氧、兼氧、好氧菌，微生物与动植物)的复合作用而净化，水质达到排放标准。

厌氧复合反应器采用自动方式进行调压。

水解酸化——是生化反应必经初级阶段，让生物质有机废(污)水经2.5-5.0h的水解酸化后，COD、BOD、SS分别被去除40％、30％、80％左右后进入后处理，充分创造本工艺需要的条件，无论对后期厌氧、好氧接触发酵处理都十分有利。将其与水处理集水均化、调节、沉淀和厌氧复合反应器的调压组合，实现了多工艺、功能集成，缩小了构筑物容积，节约了投资、运行、管理费用及其难度。

厌氧处理——上流式厌氧污泥床反应器，其工艺优势核心是活性污泥床。设计一仿生均匀布水的布水器置于污泥床底部，使废(污)水从下往上让活性污泥消化其污染物质。并让具充分活性的污泥床在代谢中使颗粒污泥富集驯化而繁殖。原反应器中三相分离器是需泥、水、气分离而设，非必备的工艺设备；因其增加了设计、施工复杂性，及施工难度和投资，因而在本工艺系统中以厌氧过滤器、降流式厌氧过滤器滤填料形成之生物膜床承担三相分离器功能。厌氧过滤器、降流式厌氧过滤器，其工艺优势的核心是滤填料厌氧生物膜床，废(污)水无论以升流、降流方式通过之，其均起关键作用。该滤填料形成之生物膜床便承担了三相分离器功能。该技术易堵塞之问题，采用措施为对进水所含肉眼不可见固形物能充分拦截的填滤料、且滤填料选用难造成堵塞品种，和适时冲洗滤填料生物膜床中脱膜、污泥，加上厌氧技术本身具有消化污泥功效。

将两工艺技术的核心部分厌氧活性污泥床和厌氧生物膜床结为一体，构筑物中的下部0.5m-1.5m高为设置布水器的厌氧活性污泥区，其上为1.0-2.0m高的厌氧生物膜床。如此形成的新型厌氧复合反应器，大为提高了去除污染物的能力，确保了每一级反应器去除率达80％以上。

好氧接触——其工艺优势的核心是低浓度废(污)水通过机械曝气与溶解氧指标符合的好氧填料生物膜和好氧活性污泥组合带，让废(污)水被充足的具充分活力的好氧菌消化分解。该工艺此优势决定其去除效率高达80％以上。其具有耐冲击负荷，运行稳定、适应性广，即使停止运行数天也易复活的特点。

湿地处理或土地处理——其工艺优势的核心是低浓度废(污)水通过湿地或土地具备的物理、物化、化学、生化(厌氧、兼氧、好氧菌，微生物与动植物)的复合作用而净化，类似天然生态净化系统，去除效率达80％以上，水质达到优于排放标准值，且投资运行费低，管理简单。

废(污)水通过多级格栅、网，较充分去除渣泥至肉眼不可见渣泥状，再通过兼多功能的水解酸化反应器，与通过多级---将上流式厌氧活性污泥床和上流式厌氧过滤、降流式厌氧过滤(填)料生物膜床组合，配上布水器较均匀布水，组成的厌氧复合反应器；废(污)水经多级复合厌氧复合反应器处理，已达灌溉用水标准、甚至更佳，再经需设计的配套规模大为缩小的好氧接触工艺处理，或湿地(土地)处理，合理配置工艺系统中废(污)水进与出，便形成本发明的工艺。

1.对废(污)水实施“雨污分流、干稀分离、清浊分治”的三分物理处理，是物理处理改造创新的关键所在。废(污)水，经设格栅间隙从10mm到5mm多个格栅除粗渣，再经10-20目多个的不锈钢丝格网除细渣粒、砂入槽，致废(污)水呈肉眼不见渣粒状后进入生化处理系统水解酸化池。这样能确保后续处理不易堵塞、较长期能正常运行。此间产生的栅渣与沉砂，收集同整个系统产生的渣泥一块接受处理。

2.将水解酸化、集水均化、调节、沉淀、调压工艺功能合一形成的水解酸化反应装置，下设布水器于0.5-1.0m的活性污泥床底部，活性污泥床上为1.0-2.0m滤(填)料生物膜床(视水量、池有效水深确定)。

3.上流式厌氧活性污泥床，和厌氧过滤滤填料生物膜床组合，配上布水器(据工艺流程流向需要，该塑管质或钢管质布水器安装为向上、或向下布水)，组成厌氧复合反应器。该反应器下部1.0m为活性污泥床、床底安装接前池来水的布水器，活性污泥床上为1.0-2.0m滤(填)料生物膜床(视水量、池有效水深确定)。滤(填)料用化纤弹性填料，或多孔轻质泡沫垫，也可竹木、棕垫组合成，或碳渣、土陶碎片(粒≤20mm)，因地制宜以易采集、孔隙多、比表面积大和便清除污泥决定。每一级厌氧复合反应器均如此实施。

每种废(污)水净化需高效厌氧池总池容V_总(常温运行)，按下式计算：

V_总＝1.5×m×Q₁₁；

式中：Q₁₁为日排废(污)水量；m≥3，指需设置三级及三级以上厌氧复合反应器。非生活污水类生物质有机废(污)水据其需去除COD或BOD浓度，按保证逐级去除60％计算为一级至达标所需级数代入、便得总池容，但必须m≥3。

4.厌氧复合反应器采用受力好，地上可耕种节省地表面积的地埋式，钢筋砼或砖、钢筋砼混合结构，簿壳圆筒墙削球型拱顶底型，或簿壳隧道型构筑物，加上防水、气密层采用防水作业法与气密涂料作内密封。

5.经水解酸化、多级复合厌氧处理后，生物质有机废(污)水已大多达灌溉水要求、甚至更佳。后接好氧接触工艺技术处理，或湿地(土地)处理，再加消毒、过滤、贮水设施。

增加何种设施，据如下实际情况作决定：

(1).因地制宜，出水需作何用；

(2).资金丰欠；

(3).因地制宜，有无湿地、土地可利用。农村尽量采用湿地、土地处理。如利用水田、堰塘，能不影响耕种、养渔，利用土地同样种粮蔬果药花，将净化排出水用于灌溉农林牧渔；即便城镇，尽量将净化排出水用于绿化、清洁、冷却；

(4).对处理及出水利用的时间急缓要求。

本工艺为微动力工艺，与传统的工艺比较，生物质有机(废)污水从水解酸化至多级厌氧终端，被净化的时间缩短了50％以上，去除率提高了40％以上，因而节省投资50％以上、节能90％以上(未计沼气效益)、处理成本降低80％以上、减少占地面积60％以上；以无动力工艺处理生活污水类较低浓度生物质有机(废)污水，因其不耗能(未计沼气效益)、处理成本接近于零，节省效益更显著。

厌氧复合工艺技术的显著优势，形成了生物质有机废水净化微动力和无动力工艺系统，是符合低(无)能耗、低投资、低运行费用、管理简单、容易实施、变废为宝的废(污)水处理工艺流程方案。

本工艺将生物质废(污)水净化各有关生化较先进的技术优势，予以了改造创新，综合发展，走出了符合当今低碳、循环经济、可持续发展理念，对环保科技的发展将产生深远影响的路子。

本工艺的优点：

是一种低(无)能耗、低投资、低运行费用、管理简单、容易实施的变废为宝、产生利润、达标回用工艺。

(1)应用范围广。厌氧工艺适用于高浓度，BOD可达15000mg/L；去除率发挥充分能达98％；一般生产应用去除率在80％以上，同样也适用于低浓度，用于BOD在100mg/L左右的生物质有机废(污)水的处理，降解率也较明显。

(2)耗能少。厌氧与好氧工艺相比，是其1/10以下，相应运行管理费低。用厌氧技术去除1.0吨BOD，仅耗油为25L，产生沼气1000m³，热值为5000kcal/m³、相当于产生500L石油(用好氧的活性污泥法技术去除1.0吨BOD，需电1000kw.h，即耗油为245L。如火力发电热效率按35％计，每发1度电需耗热能kcal≈0.245L石油)；两相比较，厌氧技术去除1.0吨BOD等于产石油720L。

(3)产生的污泥很少，厌氧仅是好氧的1/10-1/6、矿化度高、易脱水，处理的装置小、相应处理费用亦少。

(4)设备少、价格便宜，管理简单、利建设维护；设备越少，出故障维修的时间少、正常使用时间长，耗费就少。

(5)厌氧大多在密闭状况下进行，运行控制和嗅味控制容易；可分散、亦可集中建设，采用地埋式、温控容易、能长时正常运行；亦可半地埋或地上式。

(6)厌氧需营养物少：BOD∶N∶P为100∶2.5∶0.5，是好氧需N、P的1/2倍(好氧需营养物多：BOD∶N∶P为100∶5∶1)。

(7)厌氧可降除某些色剂与染料污染物等多种难降解物质。

(8)因厌氧污泥浓度高，能承受较大的负荷和水质变化，容积负荷一般达5-10COD/m³.d，高可达50kgCOD/m³.d；污泥可长期贮存、保持活性，故季节性间歇运行亦正常，沼气是优质能源、化工原料，污泥可作肥料、饲铒料，和化工原料。

(9)为确保达标排放、回收利用，采用好氧接触工艺技术、湿地或土地处理工艺技术辅助净化作为保障，分别组成微功力、无功力工艺方案，其耗能、投资、运行费用比采用单一好氧工艺系统会大大降低，而且管理、实施难度减小，变成易控、适应性强的生物质有机废水净化处理、变废为宝、产生利润的废(污)水处理工艺方案。该方案工艺先进实用、方案设计简明、施工安装容易、管理简单，特别适合我国大量的城镇、企业、农村生物质有机废水净化处理。

(10)如采用适当的物理、物化、化学工艺技术与之配套，其可适用于某些化工有机废水和难降解化工有机废水，耗能、投资、运行费用，会比机械曝气与物理、物化、化学工艺组合大为降低、且去污效果得保障，管理、实施难度也减小，变成易控、适应性强的有机废水治理净化、变废为宝的水处理工艺方案。

在实际运用中足够重视接种、培养、驯化污泥和必要的管理维护，便能较快启动、正常运行。

本发明工艺流程方案实施例及效果如下：

实施例1、

本发明工艺流程处理豆奶厂生产废水10m³/d，其未处理前及处理后采样监测，各项监测数据如下表：

实施例2、

本发明工艺流程处理酒厂酿酒废水120m³/d(含生活污水20m³/d)，其处理进出口验收采样监测，各监测结果如下表：

实施例3、

本发明工艺流程处理奶牛场废水100m³/d，验收监测结果如下表：

实施例4、

本发明工艺流程处理肉联厂废水900m³/d，验收监测结果如下表：

由以上四个实施实例中可以看出，生物质有机废(污)水经本发明工艺处理后，各项指标均达到排放标准。