CN102583884B - 一种用于工业园区混合工业污水处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护——工业园区混合工业污水处理领域，旨在解决难降解工业污水难处理、难达标排放的问题，涉及一套能够高效处理难降解工业污水的水处理方法。本发明所提供的工艺：①将预处理后废水引入A/O工艺处理，进行一级生化处理；②再将一级生化出水送入二段水解酸化A2，进一步水解酸化，降解在一级好氧处理难以降解的有机质；③A2出水经沉淀池后送入BAF深度处理，进行生物脱氮，并进一步去除有机物和悬浮物质；④设计采用BAF出水再经活性炭吸附罐处理，进一步提高出水水质。本工艺适用于工业园区各类难降解有机污染物的混合工业污水，该工艺能耗低，净化效率高，可以达到一级A排放标准及回用的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理工艺，特别是公开一种应用于工业园区混合工业废水的工艺，旨在解决难降解混合工业污水难处理、难达标排放的问题，以确保工业园区水环境安全。
背景技术
随着国家经济的不断发展，目前许多城市将功能相似、具有产业链上下游合作关系、排污特征相似或相近的企业纳入同一个工业园区。并且，我国已将“集中控制”列入“八项环境管理制度”中，因此，区域水污染集中控制规划成为必然趋势。
常见的工业园区混合污水，较大部分均为高浓度的难降解有机废水。高浓度难降解有机废水的处理，是目前国内外污水处理界公认的难题。这类废水常见的有焦化废水、制药废水、石化/油类废水、纺织/印染废水、化工废水、油漆废水等等。
目前处理高浓度难降解有机废水的主要方法有化学氧化法、溶剂萃取法、吸附法、光催化法、生化处理等。相较于其他几种方法，生化处理工艺成熟，运行成本低，是废水处理中应用最广的方法。以生化处理为主体的高浓度难降解有机废水综合处理具有应用范围广、设备简单、处理能力高、比较经济等特点。
水解酸化+好氧生物处理工艺中水解酸化的目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于高浓度难降解废水的预处理。接触氧化法是介于活性污泥法和生物膜法之间的一种方法。接触氧化法中的氧气通过鼓风机供给，在填料上的生物膜生长至一定厚度后，接近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用使得生物膜脱落，并促进新膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜随出水流出池外。
水解酸化+生物接触氧化处理工艺，将厌氧处理和好氧处理有机结合起来，从而使废水的厌氧和好氧生物处理进入一个崭新的阶段。该工艺在厌氧段摒弃了厌氧过程中对环境要求严格、降解速率较慢的甲烷化阶段，使厌氧段（水解、酸化）反应器容积大大减少。生物接触氧化兼有活性污泥法与生物膜法的优点，池内既有活性污泥又有生物膜，形成密集的生物群体增强池内总的生物活性。
生物滤池是在好氧条件下利用附着在载体上的生物膜随水中微生物降解物质进行去除的一种方法。目前常用的生物滤池有普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池等。曝气生物滤池（BAF）作为一种全新的污水处理系统，其处理污水的原理是反应器内填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用、填料及微生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段得反硝化作用。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用，其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，与其他二级生化处理技术相比，具有容积负荷高，抗冲击负荷能力强、处理效果好，对碳源污染物和氮源污染物都有良好的去除作用、占地面积小，处理流程简单、基建费用、运转费用节省及管理简单，自动化程度高等优点。
发明内容
本发明的目的是开发出一种针对工业园区混合工业污水的处理能力高、抗冲击能力强、又经济的生物处理工艺。
一种用于工业园区混合工业污水处理的方法，其特征是在“水解酸化+接触氧化”生物处理工艺的基础上，加上深度处理二级水解酸化和曝气生物滤池（BAF），取名为“AOAB工艺”。
本发明所提供的工艺，包括以下步骤（如图1）：
（1）预处理：根据化工污水的不同类型，进行相应的生化前预处理。具有不同污染特征的污水单独进行相应预处理，之后多种污水均匀混合，混合后进水COD小于2000mg/L即可。
（2）将步骤（1）出水首先引入一级水解酸化池，水解酸化池表面负荷0.3~0.8m3/(m2·h)，水力停留时间一般控制在10~20h。在一级水解酸化池中，在产酸菌的作用下降解部分有机物，同时将难降解的高分子有机物分解成可溶性的小分子有机物，提高污水的可生化性，保证后续好氧生物处理效果。水解酸化池内设潜水搅拌机，防止污泥沉降。水解酸化池出水进入斜管沉淀池，使因搅拌而扬起的污泥沉淀，污泥通过污泥泵回流至水解酸化进水端，保证生物量。
（3）将步骤（2）出水引入生物接触氧化池，对污水进行好氧生化处理。该工艺单元采用两级生物接触氧化，设置中间沉淀池。接触氧化池内设有立体生物弹性填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中，因此它兼有活性污泥法与生物膜法二者的特点。此阶段溶解氧含量一般应维持在2.5~3.5mg/l之间，气水比为（15-20）：1。对于可生化性较高的有机污水，如食品工业废水，有机负荷宜取1.0~1.8kgBOD/m3.d；对于生化性较差的废水，如印染废水，有机负荷取0.8~1.2kgBOD/m3.d即可；对于生化性较好但有机浓度较高的工业废水，如石化工业废水、农药废水等，有机负荷宜取1.0~2.0kgBOD/m3.d。水力停留时间也视水质而确定，进水CODcr＞1500mg/L时，HRT为10~18h；CODcr为1000~1500mg/L，HRT为8~12h；CODcr低于1000mg/L，HRT为6~10h。
（4）经步骤（3）出水引入二级水解酸化池，将经过前段“水解酸化+接触氧化”后依然难降解的有机物进一步水解酸化，提高污水的可生化性。此阶段水解酸化池表面负荷0.5~1.0 m3/(m2·h)，水力停留时间控制在8~12h。出水经斜管沉淀池沉淀，污泥返回水解酸化进水。
（5）经步骤（4）出水进入曝气生物滤池（BAF），进一步去除污水中的有机污染物及氨氮。在BAF中硝化菌和反硝化菌的协同作用，将污水中的氨氮转化为氮气排出系统，同时在反硝化的过程中，将污水中的剩余有机污染物以碳源的形式深度去除，同时可以去除水中的悬浮污染物。曝气生物滤池填料选用本发明特有的海南火山岩，该生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应；同时火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于带负电的微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。此海南火山岩内外平均孔隙率在40%左右，对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少。本阶段要求，气水比（3~5）：1，BOD5负荷2.0~5.5kg/(m3.d)，NH3-N负荷0.35~0.7kg/(m3.d)，水力停留时间2~2.5h，反冲洗周期2~10d。
（6）由于实际运行时可能会受到进水负荷、水质变化等的冲击，为了保证出水稳定达标，设计采用BAF出水再经活性炭吸附罐处理，使得最终达一级A标准排放或回用。
其中，（2）步骤中生物接触氧化池选用两段生物接触氧化，两段水力停留时间比为3:2。两段生物接触法将传统的生物接触氧化池分为两段：第一段充分利用微生物处于对数增长期的吸附特性，以低能耗、高负荷、快速的生物吸附和合成为主，能够去除污水中70%~80%有机物；第二段在低负荷下利用微生物的氧化分解作用，对污水中残留的有机物进行氧化分解，进一步改善出水水质。生物接触氧化池填料采用立体弹性生物填料或组合填料。污水经过两座氧化池，增加了与填料的接触次数，同时每座氧化池的流态基本属于完全混合型，可以提高生化效率，缩短生物氧化时间，适应进水水质的变化。
附图说明
图1为AOAB工艺流程图。
图2为实例1中AOAB工艺流程构筑物形象示意图。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明。
实施例1
某工业园区混合废水（主要污水类型：环氧氯丙烷生产废水、苯胺生产废水、热电厂脱硫废水、离子膜烧碱废水、双氧水生产废水等）经预处理后进入生化处理前水质如下：CODcr=1490~1780mg/L，BOD5=350~540mg/L，SS=100~300mg/L，NH4 +-N＜65mg/L，NO3 --N＜5.5mg/L，pH=7.0~9.0。
经本发明工艺处理后的出水水质如下：COcr≤60mg/L，去除率90%以上；BOD5≤20mg/L，去除率90%以上；SS≤30mg/L，去除率80%以上；NH4 +-N≤5mg/L，去除率85%以上；NO3 --N＜0.5mg/L，去除率90%以上；pH=7.0~9.0。
具体处理如下：
（1）预处理：根据该混合工业污水的特征，首先针对单项污水的污染特征进行物化预处理。如热电厂脱硫废水及苯胺废水进行格栅过滤和预氧化处理，环氧氯丙烷废水进行除钙处理等。预处理后废水均匀混合，然后进行中和混凝沉淀，降低后续生化进水COD及SS。
（2）预处理出水首先进入一级水解酸化池，此时进水COD=1490~1780mg/l，在产酸菌的作用下降解部分有机物，同时将难降解的高分子有机物分解成可溶性的小分子有机物，提高污水的可生化性，保证后续好氧生物处理效果。水解酸化池内潜水搅拌机不断搅拌，防止污泥沉降，保证水解酸化效果。此阶段表面负荷q=0.31m3/(m2·h)，水力停留时间18h。COD去除率为15%，出水COD=1250~1513mg/L。水解酸化池出水进入斜管沉淀池，使因搅拌而扬起的污泥沉淀，污泥通过污泥泵回流至水解酸化进水端，保证生物量。
（3）斜管沉淀池出水进入两段生物接触氧化池，对污水进行好氧生化处理。此阶段总水力停留时间18.6h，一段氧化池HRT=12.1h，二段氧化池HRT=6.5h，溶解氧含量维持在2.5~3.5mg/L之间，气水比15:1，有机负荷0.8~1.2kgBOD/m3.d。通过两段接触氧化反应，去除大部分有机污染物，大大降低废水COD，本阶段COD去除率达70%。出水COD=375~450mg/L。出水经斜管沉淀池达到泥水分离的目的，污泥部分回流，剩余污泥进入污泥处理系统。
（4）斜管沉淀池出水再进入二级水解酸化池，对于污水中残留的难降解有机污染物进一步水解酸化，提高污水的可生化性，出水经斜管沉淀池沉淀，污泥返回水解酸化进水。此阶段表面负荷q=0.37m3/(m2·h)，HRT=12h。COD去除率为15%，出水COD=320~383mg/L，出水进入BAF工艺单元。
（5）沉淀池出水进入BAF单元，进一步去除水中的有机污染物。此阶段COD有机负荷q=5.57kgCOD/(m3滤料·d)，曝气生物滤池的水力负荷q=1.5~3m3/(m2·h)，汽水比（3~5）:1，总水力停留时间为90min，反冲洗周期2~10d，出水COD达到65mg/L。
（6）BAF出水再经活性炭吸附罐处理，此单元COD去除率为30%，出水COD为45mg/L。
（7）废水处理过程中产生的化学污泥和生物污泥分开处理，化学污泥进入污泥缓冲池，生物污泥进行浓缩脱水，最后经过压滤机压滤成泥饼外运处理。
图2为该工程工艺流程构筑物形象示意图。
实施例2
所处理的工业污水(焦化废水为主)水质如下：COD=825.7~2336.8mg/L，NH3-N=89.8~308.8 mg/L，pH=8.26~8.65。
处理后的出水水质如下：
COD≤55mg/L，NH3-N≤15mg/L
具体处理如下：
（1）预处理：废水进入调节池，在调节池中停留较长时间以保证水质、水量、水温的充分均化；
（2）调节池出入进入A1，利用水解发酵细菌的作用改善焦化废水的可生化性。进水COD=825.7~2336.8mg/L，COD去除率25%，水解作用较明显；进水NH3-N均值196.79mg/L，出水NH3-N均值186.19mg/L，NH3-N去除不明显。水解酸化后出水进入沉淀池，使因搅拌而浮起的污泥沉淀，污泥通过污泥泵回流至水解酸化进水端，保证生物量。该段保持表面负荷q=0.40m3/(m2·h)，HRT=12h。
（3）A1出水进入两段生物接触氧化池，对废水进行好氧生物处理，也就是O段。此阶段溶解氧含量维持在2.5~3.5mg/l之间，汽水比10:1，有机负荷1.0~1.2kgBOD/m3.d。通过两段接触氧化反应，去除大部分有机污染物，大大降低废水COD。进水COD=757~1752.6mg/L，出水COD=227.1~525.78mg/L，本阶段COD去除率达70%，出水经斜管沉淀池达到泥水分离的目的，污泥部分回流，剩余污泥进入污泥处理系统。
（4）O段出水进入A2段，同时进入的还有BAF回流的硝化液，为A2提供NO3-N及NO2-N，利用反硝化细菌的作用，将废水中的NO3-N转化为N2，通过搅拌将N2散入大气；同时A2对于污水中残留的难降解有机污染物进一步水解酸化，提高污水的可生化性，出水经斜管沉淀池沉淀，污泥返回水解酸化进水。此阶段表面负荷q=0.37m3/(m2·h)，HRT=10h。COD去除率为10%，出水COD=200~480mg/L。
（5）A2池出水经斜管沉淀池后进入BAF工艺单元，进入BAF，将NH4 +- N转化为NO3 --N及NO2-N，同时回流至A2。此阶段COD有机负荷q=3.8kgCOD/(m3滤料·d)，曝气生物滤池的水力负荷q=1.023m3/(m2·h)，汽水比（4~6）:1，总水力停留时间为120min，反冲洗周期2~10d，出水COD≤55mg/L，NH3-N≤13mg/L。
Claims (2)
1.一种用于工业园区混合工业污水处理的方法，其特征在于：在“水解酸化+接触氧化”生物处理工艺的基础上，加上深度处理二级水解酸化和曝气生物滤池，取名为“AOAB工艺”，具体步骤为：
（1）预处理：根据化工污水的不同类型，进行相应的生化前预处理，具有不同污染特征的污水单独进行相应预处理，之后多种污水均匀混合，混合后进水COD小于2000mg/L；
（2）将步骤（1）出水首先引入一级水解酸化池，一级水解酸化池表面负荷0.3~0.8m3/(m2·h)，水力停留时间控制在10~20h；在一级水解酸化池中，在产酸菌的作用下降解部分有机物，同时将难降解的高分子有机物分解成可溶性的小分子有机物，提高污水的可生化性，保证后续好氧生物处理效果；一级水解酸化池内设潜水搅拌机，防止污泥沉降；一级水解酸化池出水进入第一斜管沉淀池，使因搅拌而扬起的污泥沉淀，污泥通过污泥泵回流至一级水解酸化池的进水端，保证生物量；
（3）将步骤（2）出水引入生物接触氧化池，对污水进行好氧生化处理；该工艺单元采用两级生物接触氧化，设置中间沉淀池；接触氧化池内设有立体生物弹性填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中，兼有活性污泥法与生物膜法二者的特点；此阶段溶解氧含量维持在2.5~3.5mg/l之间，气水比为（15-20）：1；对于食品工业废水，有机负荷取1.0~1.8kgBOD/m3.d；对于印染废水，有机负荷取0.8~1.2kgBOD/m3.d；对于石化工业废水或农药废水，有机负荷取1.0~2.0kgBOD/m3.d；水力停留时间视水质而确定，进水CODcr＞1500mg/L时，HRT为10~18h；CODcr为1000~1500mg/L，HRT为8~12h；CODcr低于1000mg/L，HRT为6~10h；
（4）经步骤（3）出水引入二级水解酸化池，将经过前段“水解酸化+接触氧化”后依然难降解的有机物进一步水解酸化，提高污水的可生化性；此阶段二级水解酸化池表面负荷0.5~1.0 m3/(m2·h)，水力停留时间控制在8~12h，出水经第二斜管沉淀池沉淀，污泥返回二级水解酸化池的进水端；
（5）经步骤（4）出水进入曝气生物滤池，即BAF，进一步去除污水中的有机污染物及氨氮；在BAF中硝化菌和反硝化菌的协同作用，将污水中的氨氮转化为氮气排出系统，同时在反硝化的过程中，将污水中的剩余有机污染物以碳源的形式深度去除，同时去除水中的悬浮污染物。
2.根据权利要求1 所述的一种用于工业园区混合工业污水处理的方法，其特征在于所述曝气生物滤池填料选用海南特产火山岩，其具有比表面积大、孔隙率高、易挂膜优点，同时海南火山岩产量大，较为经济。
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