CN102515437A - 一种化工园区废水生物处理装置与方法 - Google Patents

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吴海锁
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郭方峥
许明
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Abstract

本发明涉及一种化工园区废水生物处理装置及方法，其装置包括调节池、初沉池、改进ABR装置、一级缺氧池、一级粉末活性炭曝气池、二级缺氧池、二级曝气池、二沉池、臭氧氧化池、混凝池、转盘过滤器、二氧化氯消毒池、污泥浓缩池。改进ABR装置首格反应区采用UASB反应器，增加首格污泥浓度，提高厌氧反应器抗冲击负荷的能力和废水可生化性；两级A/O处理工艺，一级曝气池投加粉末活性炭，富集微生物的同时可吸附部分有毒有害物质，有利于减轻或消除有毒有害物质对后续单元微生物的抑制作用，第二级A/O系统进一步脱氮并去除有机物；二沉池出水经臭氧氧化、混凝过滤、消毒等深度处理，进一步去除有机物和悬浮物，出水可根据要求回用。

Description

一种化工园区废水生物处理装置与方法
技术领域
本发明涉及一种化工园区废水生物处理装置与方法，属于废水处理领域，主要用于化工园区、工业园区污废水的处理。
背景技术
目前，生物处理法仍是污水处理的主要方法，利用微生物的分解代谢和合成代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。微生物可以利用污水中大部分有机物和部分无机物N、P作为营养源合成微生物细胞，另一方面分解代谢改变了污染物的存在形态，如有机物通过被氧化成CO2气体溢出的形式被去除、氨氮则通过被转化为N2等溢出的形式被去除。
化工行业是我国国民经济的支柱行业，每年产生大量废水，化工废水有机浓度高、生化性差，并通常含有毒、有害、难降解物质，一直是废水处理领域的难点。化工园区混合废水通常混合了多种性质的化工废水，单独采用化学法处理化工园区废水由于需要添加大量化学药剂等通常存在投资建设和运行成本高的问题，采用生物处理法运行成本低，尤其对于规模化集中式污水处理厂，但会因为废水中含有抑制微生物生长的有毒物质而难以达到较好的处理效果。
因而采用生物处理方法处理化工园区废水需要解决的几个问题是：废水水质波动带来的有机负荷冲击、废水B/C太低带来的可生化性差、有毒有害物质对微生物细菌的生长抑制等。
发明内容
1、发明目的
本发明的目的在于：解决上述存在问题，最大限度发挥生物处理法的优势。化工企业废水在出厂前采取预处理措施达到园区污水处理厂接管废水标准使得水质波动在一定范围之内；设置调节池调节水质水量；在ABR反应器的首格反应区采用UASB反应器形式，有效提高了首格污泥浓度，从而提高了整个厌氧反应器抗冲击负荷的能力，同时提高废水的可生化性；两级A/O处理工艺，第一级好氧系统内投加粉末活性碳，吸附部分难降解的有毒有害物质，有利于减轻或消除有毒有害物质对硝化菌、反硝化菌的抑制作用，第二级A/O系统进一步去除有机物和氨氮。
2、技术方案
本发明的技术方案：一种化工园区废水生物处理装置，包括调节池、初沉池、改进ABR装置、一级缺氧池、一级粉末活性碳曝气池、二级缺氧池、二级曝气池、二沉池、臭氧氧化池、混凝池、转盘过滤器、二氧化氯消毒池、污泥浓缩池等工艺单元，一级粉末活性碳曝气池的硝化液沉淀后上清液通过管道和阀门回流至一级缺氧池前端，二级曝气池的硝化液通过管道和阀门回流至二级缺氧池前端，二沉池的沉淀污泥通过管道和阀门部分回流至改进ABR反应器前端，部分回流至一级缺氧池前端，部分回流至二级缺氧池前端，剩余的部分排放至污泥浓缩池，初沉池、改进ABR装置、一级粉末活性碳曝气池、二沉池和臭氧氧化池剩余污泥通过排泥管进入污泥浓缩池，浓缩脱水后外运安全处理处置。
一种化工园区废水生物处理方法，包括如下步骤：
(1)匀质匀量，化工园区内各企业废水经预处理后收集至调节池调节水质水量；
(2)初沉淀，通过投加絮凝剂PAC(聚合氯化铝)或PAM(聚丙烯酰胺)等进行絮凝沉淀处理，可去除废水中宜于沉淀且比重较大的物质；
(3)厌氧处理，通过厌氧菌和兼性细菌水解发酵作用，大分子有机物和难降解物质被分解为溶解性的小分子有机酸，提高废水的可生化性，部分易降解有机物被去除；
(4)第一级缺氧反硝化，第一级曝气池富含硝态氮的硝化液回流至此，通过反硝化菌的反硝化作用还原成N2等溢出；
(5)第一级曝气氧化，采用粉末活性碳法(PACT)，在好氧系统中投加一定量的粉末活性碳。活性碳富集微生物降解有机物的同时，吸附部分难降解有机物，提高了系统难降解有机物去除效果与抵抗毒物冲击能力，氨氮被富集的硝化菌氧化成硝态氮，上清液回流至一级缺氧池；
(6)第二级缺氧反硝化，第二级曝气池富含硝态氮的硝化液回流至此，通过反硝化菌的反硝化作用还原成N2等溢出；
(7)第二级曝气氧化，第一级曝气氧化池中粉末活性碳有效吸附了抑制微生物生长的有毒物质，在二级曝气池中，溶解性的小分子有机物被碳氧化菌氧化进一步去除，氨氮被进一步氧化成硝态氮，上清液回流至二级缺氧池；
(8)二次沉淀，第二级曝气池活性污泥沉淀分离，其中部分回流至改进ABR反应器前端，部分回流至一级缺氧池前端，部分回流至二级缺氧池前端，剩余的部分排放至污泥浓缩池；
(9)臭氧氧化，利用强氧化剂臭氧，进一步氧化去除污水中有机物，对病毒等也具有非常强的杀灭性；
(10)混凝沉淀，二沉池出水中微小的难以沉淀生物絮体，通过投加絮凝剂PAC(聚合氯化铝)或PAM(聚丙烯酰胺)等进行混凝沉淀处理，形成大颗粒絮体矾花；
(11)过滤，混凝沉淀池内形成的大颗粒絮体被转盘过滤器截留过滤，过滤水进入臭氧消毒池，反冲洗水排入调节池；
(12)消毒，通过二氧化氯对出水进行消毒，出水可回用；
(13)污泥浓缩，初沉池、改进ABR反应器、一级粉末活性碳曝气池、二沉池和臭氧氧化池剩余污泥贮存在污泥浓缩池，进行浓缩污泥；
(14)污泥脱水，剩余污泥脱水，减少污泥含水率，形成泥饼后外运。
3、有益效果
本发明有益效果为：
1、充分利用了生物处理法的优势，降低了污水处理运行成本，尤其对于大规模污水处理厂竞争力明显；
2、在ABR反应器的首格反应区采用UASB反应器形式，有效提高了首格污泥浓度，从而提高了整个厌氧反应器抗冲击负荷的能力，同时提高废水的可生化性；
3、两级A/O处理工艺，第一级好氧系统内投加粉末活性碳，富集微生物的同时吸附部分难降解的有毒有害物质，有利于减轻或消除有毒有害物质对硝化菌、反硝化菌的抑制作用，第二级A/O系统进一步去除有机物和氨氮。
4、二沉池出水经臭氧氧化、混凝过滤、消毒等深度处理工艺，进一步去除污水中的有机物，促进难以沉淀微生物絮体的混凝沉淀，出水可根据要求回用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是改进ABR装置示意图。
其中1为折流挡板，2为反射锥，3为隔板或隔墙，4为导流板，5为排泥管，A为反应区，B为排气区，C为泥水分离区，D为下向流反应室，E为上向流反应室。
具体实施方式
下面结合附图1、2进一步对本发明作进一步说明。
对照图1，一种化工园区废水生物处理装置，其主体结构可以是砖混结构或钢结构，包括调节池、初沉池、改进ABR装置、一级缺氧池、一级粉末活性碳曝气池、二级缺氧池、二级曝气池、二沉池、臭氧氧化池、混凝池、转盘过滤器、二氧化氯消毒池、污泥浓缩池等工艺单元，一级粉末活性碳曝气池的硝化液沉淀后上清液通过管道和阀门回流至一级缺氧池前端，二级曝气池的硝化液通过管道和阀门回流至二级缺氧池前端，二沉池的沉淀污泥通过管道和阀门部分回流至改进ABR反应器前端，部分回流至一级缺氧池前端，部分回流至二级缺氧池前端，剩余的部分排放至污泥浓缩池，初沉池、改进ABR反应器、一级粉末活性碳曝气池、二沉池和臭氧氧化池剩余污泥通过排泥管进入污泥浓缩池，浓缩脱水后外运安全处理处置。对照图2，改进ABR装置的首格采用UASB反应器形式，由折流挡板(1)和反射锥(2)构成的三相分离器，分为反应区(A)、排气区(B)、泥水分离区(C)，经泥水分离的上清液进入下向流反应室(D)，经导流板(4)导流再进入上向流反应室(E)，来回折流多次上清液作为出水进入下一反应单元，剩余污泥通过排泥管(5)进入污泥浓缩池。
利用本装置对化工园区废水进行生物处理的方法，步骤为：
(1)匀质匀量，化工园区内各企业废水经预处理后收集至调节池调节水质水量；
(2)初沉淀，通过投加絮凝剂PAC(聚合氯化铝)或PAM(聚丙烯酰胺)等进行絮凝沉淀处理，可去除废水中宜于沉淀且比重较大的物质；
(3)厌氧处理，通过厌氧菌和兼性细菌水解发酵作用，大分子有机物和难降解物质被分解为溶解性的小分子有机酸，提高废水的可生化性，部分易降解有机物被去除；
(4)第一级缺氧反硝化，第一级曝气池富含硝态氮的硝化液回流至此，通过反硝化菌的反硝化作用还原成N2等溢出；
(5)第一级曝气氧化，采用粉末活性碳法(PACT)，在好氧系统中投加一定量的粉末活性碳。活性碳富集微生物降解有机物的同时，吸附部分难降解有机物，提高了系统难降解有机物去除效果与抵抗毒物冲击能力，氨氮被富集的硝化菌氧化成硝态氮，上清液回流至一级缺氧池；
(6)第二级缺氧反硝化，第二级曝气池富含硝态氮的硝化液回流至此，通过反硝化菌的反硝化作用还原成N2等溢出；
(7)第二级曝气氧化，第一级曝气氧化池中粉末活性碳有效吸附了抑制微生物生长的有毒物质，在二级曝气池中，溶解性的小分子有机物被碳氧化菌氧化进一步去除，氨氮被进一步氧化成硝态氮，上清液回流至二级缺氧池；
(8)二次沉淀，第二级曝气池活性污泥沉淀分离，其中部分回流至改进ABR反应器前端，部分回流至一级缺氧池前端，部分回流至二级缺氧池前端，剩余的部分排放至污泥浓缩池；
(9)臭氧氧化，利用强氧化剂臭氧，进一步氧化去除污水中有机物，对病毒等也具有非常强的杀灭性；
(10)混凝沉淀，二沉池出水中微小的难以沉淀生物絮体，通过投加絮凝剂PAC(聚合氯化铝)或PAM(聚丙烯酰胺)等进行混凝沉淀处理，形成大颗粒絮体矾花；
(11)过滤，混凝沉淀池内形成的大颗粒絮体被转盘过滤器截留过滤，过滤水进入臭氧消毒池，反冲洗水排入调节池；
(12)消毒，通过二氧化氯对出水进行消毒，出水可回用；
(13)污泥浓缩，初沉池、改进ABR反应器、一级粉末活性碳曝气池、二沉池和臭氧氧化池剩余污泥贮存在污泥浓缩池，进行浓缩污泥；
(14)污泥脱水，剩余污泥脱水，减少污泥含水率，形成泥饼后外运。
实施例
经化工园区内各企业预处理后，收集至调节池废水COD≤500mg/L，NH3-N≤40mg/L，TN≤60mg/L，TP≤4mg/L，pH＝6～9。废水量10000m3/d，调节池设计容量10000m3，调节池废水纤泵提升进入初沉池，初沉池表面水力负荷为0.85m3/m2·h，在初沉池反应区中投加聚合氯化铝铁及高分子PAM，去除废水中的SS和总磷，初沉池上清液进入改进ABR装置，改进ABR装置为两组并行(每组处理能力分别为5000m3/d，水力停留时间18.5h)，装置有效容积7700m3，首格采用UASB反应器，其后为三个折流室串联，ABR剩余污泥排入污泥浓缩池。改进ABR装置出水进入一级缺氧池，水力停留时间为6h，池内设低速潜水搅拌机2台及甲醇投加设备1台。一级缺氧池出水进入一级粉末活性碳曝气池，水力停留时间12h，池内设组合生物填料，填料比70％，池内设粉末活性碳干法投加设备1台，碱液投加系统1台，硝化液内回流比200-300％。粉末活性炭曝气池出水进入二级缺氧池，二级缺氧池水力停留时间为4h，池内设低速潜水搅拌机2台及甲醇投加设备1台。二级缺氧池出水进入二级曝气池，其水力停留时间8h，池内设组合生物填料，填料比70％，硝化液内回流比200-300％。二级曝气池出水进入二沉池，二沉池采用中进周出布水方式，表面水力负荷为0.55m3/m2·h，污泥部分回流至改进ABR反应器前端，一级缺氧池前端及二级缺氧池前端，剩余的部分排放至污泥浓缩池。二沉池上清液进入臭氧氧化池，其水力停留时间50分钟，臭氧投加量为30mg/L，经臭氧氧化后出水进入混凝池，投加絮凝剂去除水中的浊度，混凝池出水进入转盘过滤器，再一次滤去沉淀物，出水再经二氧化氯消毒后排放，出水稳定达到COD≤80mg/L，NH3-N≤15mg/L，TN≤20mg/L，TP≤1mg/L，pH＝6～9的标准。

Claims (7)

1.一种化工园区废水生物处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)匀质匀量，化工园区内各企业废水经预处理后收集至调节池调节水质水量；
(2)初沉淀，通过投加絮凝剂PAC(聚合氯化铝)或PAM(聚丙烯酰胺)等进行絮凝沉淀处理，可去除废水中宜于沉淀且比重较大的物质；
(3)厌氧处理，通过厌氧菌和兼性细菌水解发酵作用，大分子有机物和难降解物质被分解为溶解性的小分子有机酸，提高废水的可生化性，部分易降解有机物被去除；
(4)第一级缺氧反硝化，第一级曝气池富含硝态氮的硝化液回流至此，通过反硝化菌的反硝化作用还原成N2等溢出；
(5)第一级曝气氧化，采用粉末活性碳法(PACT)，在好氧系统中投加一定量的粉末活性碳。活性碳富集微生物降解有机物的同时，吸附部分难降解有机物，提高了系统难降解有机物去除效果与抵抗毒物冲击能力，氨氮被富集的硝化菌氧化成硝态氮，上清液回流至一级缺氧池；
(6)第二级缺氧反硝化，第二级曝气池富含硝态氮的硝化液回流至此，通过反硝化菌的反硝化作用还原成N2等溢出；
(7)第二级曝气氧化，第一级曝气氧化池中粉末活性碳有效吸附了抑制微生物生长的有毒物质，在二级曝气池中，溶解性的小分子有机物被碳氧化菌氧化进一步去除，氨氮被进一步氧化成硝态氮，上清液回流至二级缺氧池；
(8)二次沉淀，第二级曝气池活性污泥沉淀分离，其中部分回流至改进ABR反应器前端，部分回流至一级缺氧池前端，部分回流至二级缺氧池前端，剩余的部分排放至污泥浓缩池；
(9)臭氧氧化，利用强氧化剂臭氧，进一步氧化去除污水中有机物，对病毒等也具有非常强的杀灭性；
(10)混凝沉淀，二沉池出水中微小的难以沉淀生物絮体，通过投加絮凝剂PAC(聚合氯化铝)或PAM(聚丙烯酰胺)等进行混凝沉淀处理，形成大颗粒絮体矾花；
(11)过滤，混凝沉淀池内形成的大颗粒絮体被转盘过滤器截留过滤，过滤水进入臭氧消毒池，反冲洗水排入调节池；
(12)消毒，通过二氧化氯对出水进行消毒，出水可回用；
(13)污泥浓缩，初沉池、改进ABR反应器、一级粉末活性碳曝气池、二沉池和臭氧氧化池剩余污泥贮存在污泥浓缩池，进行浓缩污泥；
(14)污泥脱水，剩余污泥脱水，减少污泥含水率，形成泥饼后外运。
2.一种化工园区废水生物处理装置，其特征在于：该装置包括调节池、初沉池、改进ABR装置、一级缺氧池、一级粉末活性碳曝气池、二级缺氧池、二级曝气池、二沉池、臭氧氧化池、混凝池、转盘过滤器、二氧化氯消毒池、污泥浓缩池等工艺单元。
3.根据权利要求2所述的一种化工园区废水生物处理装置，其特征在于：所述调节池、初沉池、改进ABR装置、一级缺氧池、一级粉末活性碳曝气池、二级缺氧池、二级曝气池、二沉池、臭氧氧化池、混凝池、转盘过滤器、二氧化氯消毒池等工艺单元依次通过管道相连，初沉池、改进ABR装置、一级粉末活性碳曝气池、二沉池和臭氧氧化池剩余污泥通过排泥管进入污泥浓缩池，浓缩脱水后外运安全处理处置。
4.根据权利要求2所述的一种化工园区废水生物处理装置，其特征在于：所述一级粉末活性碳曝气池的硝化液沉淀后上清液通过管道和阀门回流至一级缺氧池前端。
5.根据权利要求2所述的一种化工园区废水生物处理装置，其特征在于：所述二级曝气池的硝化液通过管道和阀门回流至二级缺氧池前端。
6.根据权利要求2所述的一种化工园区废水生物处理装置，其特征在于：所述二沉池的沉淀污泥通过管道和阀门部分回流至改进ABR反应器前端，部分回流至一级缺氧池前端，部分回流至二级缺氧池前端，剩余的部分排放至污泥浓缩池。
7.根据权利要求2所述的一种化工园区废水生物处理装置，其特征在于：所述改进ABR装置为：在ABR反应器的首格反应区采用UASB反应器形式，有效提高了首格污泥浓度，从而提高了整个厌氧反应器抗冲击负荷的能力。
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