CN102050547A

CN102050547A - 一种用于难生化降解有机废水的预处理方法

Info

Publication number: CN102050547A
Application number: CN2009102095414A
Authority: CN
Inventors: 曹宗仑; 张英雄; 平春霞; 邢琳; 马友富
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-11

Abstract

一种在工业废水处理技术领域中应用的难生化降解有机废水的预处理方法，该方法将有机废水通过在水解酸化反应器内装有的悬浮填料和附着于悬浮填料表面的活性污泥后排出，悬浮填料由气提泵转移至超声波发生器中，通过辐照后回流至水解酸化反应器进水端，与水解酸化反应器内填料混合，优先接触水解酸化反应器进水，利用其表面微生物的活性进行有机废水处理。该方法可以达到提高水解酸化工艺的处理能力，增强其改善废水可生化性的效果。

Description

一种用于难生化降解有机废水的预处理方法

技术领域

本发明涉及一种改善有机废水可生化性的水解酸化处理工艺，尤其是一种适用于改善稠油采出水或油田聚合物驱含HPAM采出水等难降解有机废水可生化性的水解酸化处理工艺，属于工业废水处理技术领域。

背景技术

有机废水来源广泛，是水体污染的重要来源。但难生化降解废水可生化性差，常具有有机污染物浓度高，成分复杂等特点，甚至经常会含有氰化物、硫类、酚类、重金属盐类等微生物毒性物质，这给难生化降解有机废水的处理带来了极大的困难。目前难生化降解有机废水的处理主要采用物理法、化学法或物理化学法等传统方法进行处理。这类传统处理方法往往处理成本较高，也容易出现二次污染问题。

因此，研究者目前更希望采用废水微生物处理技术解决难生化降解废水的处理问题，该技术具有处理成本低，操作简单等优势，自20世纪初期被应用以来不断获得发展，至今已经成为污水处理领域的主流技术。因此很多研究者期望通过培育高效新菌种、改进生物处理工艺等手段来解决生物技术处理难生化降解废水过程中的难题。

水解酸化、好氧处理联用的工艺近年来在处理难生化降解有机废水及高浓度有机废水方面获得较为广泛的应用。水解酸化段将废水厌氧处理过程控制在进行较快的水解阶段和酸化阶段，虽然去除废水COD_Cr的效果不佳，但可将难生物降解大分子物质及固体物质转化为易生物降解的低分子脂肪酸类；在废水可生化性得到明显改善的基础上，再利用COD_Cr去除效率更高的好氧工艺进一步处理，往往可以达到较好的处理效果。但目前该工艺的改善废水的可生化性还有待完善，处理能力有待加强，效果还不太明显。生物处理工艺的改进在提高工艺的整体抗冲击性、耐毒性及工艺整体处理效率方面有明显的作用，所以处理工艺的改进是值得重点研究的方面。

发明内容

由于工艺处理难生化降解废水时，水解酸化段的运行效果是决定最终处理效果的关键因素。因此，本发明要解决的技术问题是：

为克服现有技术不足，本发明的目的是提供一种用于难生化降解有机废水，尤其是油田三采含聚污水或稠油采出水等污水的预处理方法，通过有效提高水解酸化反应器中污泥量、利用低强度超声波强化兼性菌活性、及将两种手段有机结合的方法提高水解酸化工艺的处理能力，增强其改善废水可生化性的效果。

本发明的技术方案是：

水解酸化技术可提高废水可生化性，在采用生物法处理难降解有机废水时通常是必要的一个技术环节。本发明改进水解酸化技术的处理效率，提高其对难降解有机废水的适应性，扩展生化技术在难降解有机废水处理中的应用，从而为难降解有机废水的处理提供一种经济可行的方法。

本发明所述水解酸化处理工艺包括一个水解酸化反应器，一个设有低强度超声波发生器的反应器及用于转移和回流悬浮填料的气提泵与回流系统。

所述水解酸化反应器内装有多孔球形悬浮填料，为便于其随水流在水解酸化池与设有低强度超声波发生器的反应器之间转移和输送，其径向尺寸通常不大于50mm，工程中也可使用其它大小相近的悬浮填料。填料投加量为池体体积的10％至40％，活性污泥附着于悬浮填料表面，可显著增加水解酸化反应器内的污泥浓度，附着型污泥浓度一般可达15～30g/L，较普通活性污泥法中污泥浓度可提高近10倍，因此池内微生物量大大增加，处理效率、可承受的有机负荷及抗冲击耐毒物性能都明显增加。另外传统活性污泥系统中易孳生的丝状菌可吸附于载体表面，发挥其强大的净化能力，同时又有效避免了污泥膨胀与上浮及因此而带来的污泥流失等严重的副作用。所述设有低强度超声波发生器的反应器内设有搅拌装置，并与气提泵及回流系统相连。为了防止悬浮填料表面的微生物大量脱落，搅拌装置的转速不宜过高，通常需要控制在100转/分钟以下。悬浮填料由气提泵转移至超声波发生器的反应器后，采用频率为20～40kHz、功率输入为20～40W/L的超声波处理5～20min后回流至水解酸化反应器进水端，与池内填料混合，并优先接触水解酸化反应器进水，可充分利用其表面微生物的活性。

实际应用中种泥由与待处理水质相近的现有污水微生物处理设施内的池底活性污泥培养驯化而来，将种泥、清水、必要的营养物质、悬浮填料投入水解酸化反应池，然后采用逐渐加入少量待处理污水的方法进行培养和驯化，至悬浮填料表面开始形成微生物薄膜时可逐渐加大待处理污水的加入量直至正常运行。正常运行期间每天数次提取水解酸化池中的悬浮填料至设有低强度超声波发生器的反应器内进行超声波辐照处理，增强悬浮填料表面微生物的活性。每天进行辐照处理的污泥量最好不低于总污泥量的20％。处理后悬浮填料回流至水解酸化器进水端，优先与进入的污水接触。难生化降解废水经此水解酸化工艺处理后通常可明显提高废水的可生化性。

本发明的有益效果是：水解酸化反应器内投入悬浮填料，显著增加水解酸化反应器内的有效污泥浓度，可明显提高水解酸化单元的处理效率，提高其抗冲击性能、耐毒物性能等；同时引入超声波强化污泥活性的技术，采用频率为20～40kHz、功率输入为20～40W/L的超声波对提取的污泥进行辐照处理，增加酶活性，提高微生物细胞壁传质能力，从而提升了微生物对有机物的分解能力。两项技术协同作用，共同提高水解酸化反应的处理能力和适应能力，从而可以在不更改菌种的情况下大幅度提高处理效率，因此本发明可用于处理多种传统活性污泥法无法处理的难生化降解废水。另外本发明工艺简单，易于实现，采用外置式结构对污泥进行提取和超声波辐照处理，污泥辐照时间、强度等易于调节。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式：

实施例1：

某油田稠油采出水水质波动较大，其COD_Cr介于300～500mg/L之间，BOD₅介于40～70mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比不超过0.15，污水可生化性较差，难以直接采用好氧生物法处理。需要采用水解酸化进行预处理，提高污水可生化性。首先自该油田炼厂污水生化处理系统缺氧段取兼氧活性污泥，与悬浮填料一起投入水解酸化反应池，并用稠油采出水进行驯化培养。污泥经过培养与训化15天后，悬浮填料表面的污泥浓度即可达到16g/L左右，采用10～20L/h的进水流量，停留时间为4～8h时，每间隔4h提取附有活性污泥的悬浮填料至安装了低强度超声波处理器的反应池进行辐照，采用频率为25kHz、功率输入为25W/L的超声波进行15min的辐照处理，每天接受辐照的污泥总量为水解酸化反应池中总污泥的25％左右，系统出水COD_Cr介于220～400mg/L之间，BOD₅介于90～190mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比大幅提高，一般在0.4左右，后续一级接触氧化工艺进行处理，停留时间为4～8h，出水COD_Cr通常不高于80mg/L。

实施例2：

某油田稠油采出水水质波动较大，其COD_Cr介于300～500mg/L之间，BOD₅介于40～70mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比不超过0.15，污水可生化性较差，难以直接采用好氧生物法处理。需要采用水解酸化进行预处理，提高污水可生化性。首先自该油田炼厂污水生化处理系统缺氧段取兼氧活性污泥，与悬浮填料一起投入水解酸化反应池，并用稠油采出水进行驯化培养。污泥经过培养与训化15天后，悬浮填料表面的污泥浓度即可达到16g/L左右，采用10～20L/h的进水流量，停留时间为4～8h时，每间隔4h提取附有活性污泥的悬浮填料至安装了低强度超声波处理器的反应池进行辐照，采用频率为20kHz、功率输入为20W/L的超声波进行5min的辐照处理，每天接受辐照的污泥总量为水解酸化反应池中总污泥的15％，系统出水COD_Cr介于260～450mg/L之间，BOD₅介于80～135mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比有较大提高，一般在0.3左右，后续一级接触氧化工艺进行处理，停留时间为4～8h，出水COD_Cr通常不高于105mg/L。

实施例3：

某油田稠油采出水水质波动较大，其COD_Cr介于300～500mg/L之间，BOD₅介于40～70mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比不超过0.15，污水可生化性较差，难以直接采用好氧生物法处理。需要采用水解酸化进行预处理，提高污水可生化性。首先自该油田炼厂污水生化处理系统缺氧段取兼氧活性污泥，与悬浮填料一起投入水解酸化反应池，并用稠油采出水进行驯化培养。污泥经过培养与训化15天后，悬浮填料表面的污泥浓度即可达到16g/L左右，采用10～20L/h的进水流量，停留时间为4～8h时，每间隔4h提取附有活性污泥的悬浮填料至安装了低强度超声波处理器的反应池进行辐照，采用频率为40kHz、功率输入为40W/L的超声波进行20min的辐照处理，每天接受辐照的污泥总量为水解酸化反应池中总污泥的30％，系统出水COD_Cr介于200～380mg/L之间，BOD₅介于90～180mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比有明显提高，一般在0.45左右，后续一级接触氧化工艺进行处理，停留时间为4～8h，出水COD_Cr通常不高于80mg/L。

实施例4：

某油田三次采油采出水，COD_Cr为600mg/L左右，水体BOD₅为130mg/L左右，油含量为40mg/L左右，BOD₅与COD_Cr之比约为0.22，可生化性尚可，但污水中含有部分残留水解聚丙烯酰胺(HPAM)约90mg/L左右，HPAM为用于提高采收率的人工合成高分子物质，属难生化降解物质。实验中首先自该油田炼厂污水生化处理系统缺氧段取兼氧活性污泥，与悬浮填料一起投入水解酸化反应池，并用待处理含HPAM采油废水进行驯化培养。污泥经过约20天培养与训化后，悬浮填料表面的污泥浓度通常可达到14g/L左右。取进水流量为8～16L/h，停留时间为5～10h，每间隔4h提取附有活性污泥的悬浮填料至安装了低强度超声波处理器的反应池进行辐照，辐照时间为15min，采用的频率为25kHz，功率输入为25W/L，每天接受辐照的污泥总量为水解酸化反应池中总污泥的25％左右，系统出水COD_Cr介于300～450mg/L之间，BOD₅介于110～146mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比大幅提高，一般在0.33左右，同时难降解的HPAM浓度也大幅下降，一般为46～55mg/L，后续一级接触氧化工艺进行处理，停留时间为5～10h，出水COD_Cr通常不高于80mg/L。

实施例5：

某油田三次采油采出水，COD_Cr为600mg/L左右，水体BOD₅为130mg/L左右，油含量为40mg/L左右，BOD₅与COD_Cr之比约为0.22，可生化性尚可，但污水中含有部分残留水解聚丙烯酰胺(HPAM)约90mg/L左右，HPAM为用于提高采收率的人工合成高分子物质，属难生化降解物质。实验中首先自该油田炼厂污水生化处理系统缺氧段取兼氧活性污泥，与悬浮填料一起投入水解酸化反应池，并用待处理含HPAM采油废水进行驯化培养。污泥经过约20天培养与训化后，悬浮填料表面的污泥浓度通常可达到14g/L左右。取进水流量为8～16L/h，停留时间为5～10h，每间隔4h提取附有活性污泥的悬浮填料至安装了低强度超声波处理器的反应池进行辐照，辐照时间为5min，采用的频率为20kHz，功率输入为20W/L，每天接受辐照的污泥总量为水解酸化反应池中总污泥的15％左右，系统出水COD_Cr介于330～520mg/L之间，BOD₅介于90～125mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比有较大提高，一般在0.37左右，同时难降解的HPAM浓度也下降至一般为52～62mg/L，后续一级接触氧化工艺进行处理，停留时间为5～10h，出水COD_Cr通常不高于96mg/L。

实施例6：

某油田三次采油采出水，COD_Cr为600mg/L左右，水体BOD₅为130mg/L左右，油含量为40mg/L左右，BOD₅与COD_Cr之比约为0.22，可生化性尚可，但污水中含有部分残留水解聚丙烯酰胺(HPAM)约90mg/L左右，HPAM为用于提高采收率的人工合成高分子物质，属难生化降解物质。实验中首先自该油田炼厂污水生化处理系统缺氧段取兼氧活性污泥，与悬浮填料一起投入水解酸化反应池，并用待处理含HPAM采油废水进行驯化培养。污泥经过约20天培养与训化后，悬浮填料表面的污泥浓度通常可达到14g/L左右。取进水流量为8～16L/h，停留时间为5～10h，每间隔4h提取附有活性污泥的悬浮填料至安装了低强度超声波处理器的反应池进行辐照，辐照时间为20min，采用的频率为40kHz，功率输入为40W/L，每天接受辐照的污泥总量为水解酸化反应池中总污泥的30％左右，系统出水COD_Cr介于300～480mg/L之间，BOD₅介于99～135mg/L之间，BOD₅与COD_Cr之比有较大提高，一般在0.35左右，同时难降解的HPAM浓度也下降至一般为48～56mg/L，后续一级接触氧化工艺进行处理，停留时间为5～10h，出水COD_Cr通常不高于75mg/L。

Claims

1.一种用于难生化降解有机废水的预处理方法，其特征在于有机废水通过在水解酸化反应器内装有的悬浮填料和附着于悬浮填料表面的活性污泥后排出，气提泵转移至设有超声波发生器的反应器中，采用频率为20～40kHz、功率输入为20～40W/L的超声波处理5～20min后回流至水解酸化反应器进水端，与水解酸化反应器内填料混合，接触水解酸化反应器进水，利用其表面微生物的活性提高有机废水可生化性。

2.根据权利要求1的一种用于难生化降解有机废水的预处理方法，其特征在于悬浮填料是多孔球形悬浮填料，其径向尺寸不大于50mm。

3.根据权利要求1的一种用于难生化降解有机废水的预处理方法，其特征在于悬浮填料投加量为水解酸化反应器体积的10％至40％。

4.根据权利要求1的一种用于难生化降解有机废水的预处理方法，其特征在于附着于悬浮填料表面的活性污泥系统中孳生的丝状菌吸附于悬浮填料表面。

5.根据权利要求1的一种用于难生化降解有机废水的预处理方法，其特征在于附着于悬浮填料表面的活性污泥是由与待处理水质相近的现有污水微生物处理设施内的池底活性污泥培养驯化而来，其作为种泥，将种泥、清水、必要的营养物质、悬浮填料投入水解酸化反应池，然后采用逐渐加入少量待处理污水的方法进行培养和驯化，至悬浮填料表面开始形成微生物薄膜时可逐渐加大待处理污水的加入量直至正常运行。

6.根据权利要求5的一种用于难生化降解有机废水的预处理方法，其特征在于正常运行期间每天数次提取水解酸化池中的悬浮填料至设有低强度超声波发生器的反应器内进行超声波辐照处理，增强悬浮填料表面微生物的活性。每天进行辐照处理的污泥量不低于总污泥量的20％。处理后悬浮填料回流至水解酸化器进水端，与进入的污水接触。

7.根据权利要求1的一种用于难生化降解有机废水的预处理方法，其特征在于设在低强度超声波发生器的反应器内的搅拌装置，在100转/分钟以下转动。