CN102452770A

CN102452770A - 一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺

Info

Publication number: CN102452770A
Application number: CN2010105303341A
Authority: CN
Inventors: 陈凯华; 张雷
Original assignee: BEIJING BHT ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Beauty Environmental Protection Technology (beijing) Co Ltd
Current assignee: BEIJING BHT ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Beauty Environmental Protection Technology (beijing) Co Ltd
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-16

Abstract

本发明提供一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其适用于处理有机污染物浓度较高，且生化性较差的废水。该工艺包括以下步骤：污水经过预处理后进入生化反应器，经过生化反应器处理后的泥水混合物进入到二沉池，二沉池对泥水混合物进行分离，大部分污泥回流到生化反应器进水端，剩余污泥去污泥浓缩池；上清液大部分进入到高级氧化处理单元，小部分排放；高级氧化单元处理后的上清液回流到生化反应器进水端。本发明将生化与高级氧化进行耦合，充分利用生化工艺降解小分子的能力和高级氧化工艺降解大分子的能力，将其有机的结合起来，能够对生化处理难以处理达标的难降解废水进行有效处理，适用于化工、制药、印染等行业的废水处理。

Description

一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺

技术领域

本发明提供一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其适用于处理有机污染物浓度较高，且生化性较差的废水，属于水处理领域。

背景技术

一般高浓度有机废水是指废水的COD_Cr (化学需氧量)大于2000mg/L的有机废水，而难降解有机废水是指废水中含有难生物降解或有生物毒性的有机污染物。难降解有机物是指微生物不能降解，或在任何环境条件下不能以足够快的速度降解以阻止它在环境中积累的有机物。难降解有机物被微生物分解时速度很慢，分解不彻底，这类污染物易在生物体内富集，也容易成为水体的潜在污染源。

高级氧化是处理毒性大、浓度高、难生物降解有机废水的有效方法, 它可将有机污染物彻底氧化成CO₂和H₂O等无害的终端产物，即使是部分氧化,也可提高一些难降解有机物的可生化性。在一般条件下, 利用O₂对有机物进行氧化的反应速率过慢,因而选取氧化电势较高的化学试剂用于难降解有机物的氧化成为一种行之有效的方法。高级氧化法处理废水有两条途径:一条是将污染物彻底氧化成CO₂、H₂O和矿物盐; 另一条是将目标污染物部分氧化, 转化成可生化性较好的中间产物。一般来说, 采用化学氧化剂完全矿化目标污染物成本可能太高, 因为化学氧化过程中生成的高氧化态物质很难被化学氧化剂进一步氧化。因此,将原先难生物降解的有机污染物通过高级氧化转化成易生物降解的中间产物, 随后再通过生物氧化作用矿化这些中间产物应该是一个比较合理的处理方法。例如, 溶解性有机高分子聚合物, 也许是由于其分子太大无法穿过细胞壁,导致其很难被微生物降解, 化学氧化作用可以破坏这些大分子, 使其变成小分子中间产物(如短链脂肪酸) 。后者可以进入细胞内, 并且较原先的大分子更易生物降解,因为一般来说生物氧化速率随底物分子变小而增大。

多年研究及工程实践表明,高级氧化—生化组合工艺是解决有毒、有害、难降解有机废水难以达标排放问题的有效手段之一。高级氧化—生物处理组合工艺的主要工艺形式有:化学氧化预处理与生物处理串联而成的组合工艺(简称CB组合工艺) , 生物处理与化学氧化后处理串联而成的组合工艺(简称BC组合工艺) ,以及生物预处理、化学氧化和生物后处理串联而成的组合工艺(简称BCB 组合工艺)等3种组合方式。CB工艺中高级氧化受到的干扰因素较大，因需要严格的预处理而受到限制；BC工艺将高级氧化放在生化后段，将难降解大分子氧化短链后形成小分子，在小分子的进一步矿化降解过程中，高级氧化工艺的优势并不明显，无法进一步降低COD_Cr；BCB工艺在BC工艺段后又加设了生化段，通过生化降解进一步去除COD_Cr，需要另外加设构筑物和反应器，增加了投资和运行的复杂性。综上所述，现有的生化和高级氧化的联合工艺均存在一些工程实际问题，需要进一步的改进。

发明内容

本发明提供一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其适用于处理有机污染物浓度较高，且生化性较差的废水。该工艺包括以下步骤：污水经过预处理后进入生化反应器，经过生化反应器处理后的泥水混合物进入到二沉池，二沉池对泥水混合物进行分离，大部分污泥回流到生化反应器进水端，剩余污泥去污泥浓缩池；上清液大部分进入到高级氧化处理单元，小部分排放或进入深度处理单元；高级氧化单元处理后的上清液回流到生化反应器进水端。其流程设置见图1。

预处理方式可以为格栅、氨吹脱、中和、混凝沉淀、气浮中的一种或多种组合，主要目的是去除部分大颗粒物质、悬浮物和胶体或不可溶的有机污染物；生化反应器可分为厌氧生化工艺、好氧生化工艺或厌氧-好氧组合工艺，厌氧生化工艺可选择UASB（升流式厌氧生物反应器）、EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）、IC（内循环厌氧生物反应器）和ABR（厌氧折流反应器）中的一种，好氧生化工艺可选择A/O工艺、A²/O工艺、接触氧化工艺、MBR工艺及这些工艺的变形工艺中的一种或两种串联，具体工艺根据实际水质水量进行选择；高级氧化单元可选择Fenton试剂氧化法、O₃氧化法、湿式空气氧化法、催化湿式氧化法、超临界水氧化法、光化学氧化技术等，优先选择较为成熟的Fenton试剂氧化法和O₃氧化法。

本生化与高级氧化耦合的污水处理工艺处理难降解污水的原理如下：高级氧化法可将难降解目标污染物部分氧化, 转化成生化性较好的中间产物。一般来说, 采用化学氧化剂完全矿化目标污染物成本可能太高, 因为化学氧化过程中生成的高氧化态物质很难被化学氧化剂进一步氧化。生化系统能够利用微生物的作用轻易的将小分子污染物彻底氧化成CO₂、H₂O 和矿物盐。在生化后的污水中小分子易降解污染物浓度已经大大降低，但大分子难降解的污染物依然残存，将生化出水再进行高级氧化，能有效的提高氧化剂的利用率，降低运行成本，通过高级氧化后的污水回流到生化反应器进水端，再进行生化处理，如此反复，在整个循环中有部分水排出循环体系保障进出水的平衡。整个系统能充分发挥生化工艺降解小分子的能力和高级氧化工艺降解大分子难降解物质的能力。

回流污泥为沉淀池污泥量的50~80%，通过高级氧化回流到生化反应器进水端的水量为处理水量的300~500%，实际的回流量可根据来水水质、水量及污水成分灵活调整。

具体实施方式

实施例1

某精细化工有限公司主要生产各类造纸添加剂和染整助剂, 造纸添加剂占整个公司产能的90%以上。该公司采用“混凝沉淀—A²/O”工艺处理生产废水,尽管废水在生化系统池中的停留时间长达6 d, 但出水COD_Cr仍无法达到500mg/L 的纳管要求。

通过分析该公司提供的资料, 发现其生产的造纸添加剂都属于高分子聚合物。由于聚合反应过程中不可避免地会存在聚合不完全的问题,因而会产生少量分子质量相对低的聚合物, 且这部分分子质量相对低的聚合物都会进入废水中。分子质量相对低的聚合物既不能通过混凝沉淀的方法去除, 也不能被微生物所降解,这类物质是废水中最难去除的有机污染物,也是造成该公司废水生化处理6d仍不能达到纳管标准的主要原因。针对该精细化工废水中难降解有机物含量较高的特点, 使用生化与高级氧化耦合的污水处理工艺对原工艺进行了改造。保留原生化工艺流程，增大A²/O生化工艺后续的沉淀池的容量；高级氧化单元采用工程上应用较多O₃/H₂O₂氧化工艺。其工艺流程见图2。

回流污泥为70%，通过高级氧化回流到生化反应器进水端的水量为处理水量的300%，双氧水加药量为80mg/L，双氧水采用计量泵直接管道混合投加，臭氧加入量为100mg/L，臭氧采用池内曝气投加，臭氧曝气氧化池停留时间为5h，处理后出水COD_Cr为125~150mg/L，完全达到了当地纳管要求。

实施例2

某大型石油化工企业主要生产顺丁橡胶、苯酚、丙酮等化工产品, 该企业在生产过程中排放的废水首先通过车间一级处理装置进行单独预处理,然后再汇总至公司污水处理站调节池。该公司工艺废水排放总量为1579.2m³/d, 由于该股污水有机污染物浓度较高，故在混凝沉淀后设置了UASB升流式厌氧反应器，然后为接触氧化工艺，工艺出水用河水稀释后排放, 稀释水用量约为4133m³/d。稀释后虽然可以使出水COD_Cr达到100mg/L的排放标准,但却显著增加了废水排放量和COD_Cr排放总量,不符合国家倡导的节能减排政策。

该公司利用生化与高级氧化耦合的污水处理工艺对原有废水处理设施进行工艺改造，采用Fenton高级氧化法对回流水进行处理，处理后回流到接触氧化生化反应器进水端，回流污泥为80%，污泥回流到好氧生化工艺进水端，通过高级氧化回流到生化反应器进水端的水量为处理水量的200%，硫酸、亚铁盐和双氧水通过管道混合器加入到回流水中，反应池采用穿孔管曝气搅拌，反应池水力停留时间为2h，反应池出水加入石灰乳调节pH值后并加入助凝剂进入到絮凝沉淀池，絮凝沉淀池上清液回流到生化反应器进水端。其工艺流程如图3所示。回流水可以回流到UASB进水端也可回流到好氧生化工艺进水端，可通过操作阀门来进行调节和分配。改造后沉淀池出水无需进行河水稀释便可达到地方排放标准。

Claims

1.一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺将生化工艺和高级氧化工艺有机的结合在一起，充分利用生化工艺降解小分子的能力和高级氧化工艺降解大分子的能力，能充分发挥两种工艺的优势，对处理有机污染物浓度较高，且生化性较差的废水有较好的效果。

2.根据权利1所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于二沉池回流污泥与回流水分离，分别回流到生化反应池进水端。

3.根据权利1所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于高级氧化工艺针对回流水进行处理，回流量为处理水量的300~500%。

4.根据权利1所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于回流污泥量为二沉池沉淀量的50~80%。

5.根据权利1所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于预处理方式可采用格栅、氨吹脱、中和、混凝沉淀、气浮中的一种或多种组合，主要目的是去除部分大颗粒物质、悬浮物和胶体或不可溶的有机污染物。

6.根据权利1所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于生化工艺可采取厌氧工艺、好氧工艺或厌氧-好氧联合工艺。

7.根据权利1所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于高级氧化法可采用Fenton 试剂氧化法、O₃氧化法、湿式空气氧化法、催化湿式氧化法、超临界水氧化法、光化学氧化技术等，优先选择较为成熟的Fenton 试剂氧化法和O₃氧化法

根据权利6所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于厌氧工艺可采用UASB（升流式厌氧生物反应器）、EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）、IC（内循环厌氧生物反应器）和ABR（厌氧折流反应器）中的一种。

8.根据权利6所述的一种生化与高级氧化耦合的污水处理工艺，其特征在于好氧工艺可采用A/O工艺、A²/O工艺、接触氧化工艺、MBR工艺及这些工艺的变形工艺中的一种或两种串联，具体工艺根据实际水质水量进行选择。