CN102583911A - 曝气生物流化床及用该装置进行线路板废水深度处理方法 - Google Patents

Abstract

曝气生物流化床及用该装置进行线路板废水深度处理方法，属于环境废水处理技术领域。该曝气生物流化床包括池体内设置相通的第一处理区、第二处理区、第三处理区和第四处理区，各处理区中均设置由穿孔曝气管构成的曝气装置，各处理区内分别至上而下设置上拦截网、中拦截网和下拦截网，上拦截网上部空腔构成保护层，上拦截网和中拦截网之间的空腔及中拦截网和下拦截网之间构成的空腔构成生物载体层，生物载体层中填充设置聚氨酯高分子生物载体，聚氨酯高分子生物载体中固定有微生物和生物酶。本发明是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器，解决了常规混合废水可生化性差，生化细菌无法培养，出水CODcr严重超标的问题。

Description

曝气生物流化床及用该装置进行线路板废水深度处理方法

技术领域

本发明属于环境废水处理技术领域，具体涉及曝气生物流化床及用该装置进行线路板废水深度处理方法。

背景技术

线路板是电子装配中的关键零件，通过搭载其它电子零件并连通电路，以提供一个稳定的电路工作环境。广泛应用于工农业生产过程中。线路板产业的发展水平可在一定程度上反映一个国家或地区电子产业的发展速度与技术水准。然而，线路板产业的快速发展与其滞后的污染治理，又使这项原本蓬勃发展的产业受到了极大挑战。线路板生产线废水水量大，污染物种类繁多，同时不同工段污染物也不同，若得不到妥善处理，将对环境造成严重污染。

线路板废水总的治理原则是清污分流，分而治之，具体按清污分流、分质收集、分质处理、分质回收的“四分”原则进行设计。常分为有机类废水（包括一般有机废水、综合废水、显影除胶废水、化银后清洗水、络合铜及高铜废水等）、无机废水（包括镍清洗废水、镀金水洗水、较低浓度清洗废水等）和废液处理（包括高锰酸钾废液、废酸、高CODcr废液等）三大类废水，分开收集的废水先进行预处理，预处理主要用以去除各种废水中的重金属离子、磷酸根离子、高浓度的有机物；经过预处理的各类废水再混和进行深度处理，深度处理的目的主要是去除废水中的有机污染物质，最终才可以达标排放。

对于有机类废水，根据该废水的污染物来源及水质特征，通过具体分析和工程实践经验，该类废水不与含重金属的废水合并处理，需单独进行生化处理，体现出“四分”设计原则和思想；对无机废水，采用中国电镀协会推荐的电镀废水处理工艺，主要应用化学法对废水进行成熟有效的达标处理，由于该工艺的实用性、高效性、稳定性、高度自动化，在国内外得到了大量的应用。在所有设备中均采用了自动控制来保障废水处理的达标排放与费用的最低化。

对于高浓度的有机废水，主体处理工艺采用生化处理方法。线路板生产线产生的废水有其特殊性，其中显影废水、剥膜废水带有大量的油墨类等物质，这类物质在酸性条件下会凝聚成浮渣，因此这两种废水在进入生化处理系统前，需要加酸调节PH值预处理，去除废水中的浮渣。然后再与其它的有机废水混合。采用厌氧水解酸化+好氧微生物结合的工艺，利用厌氧微生物的水解酸化阶段使废水中复杂、难生物降解的大分子类有机物，分解成小分子、易生物降解的有机物，提高废水的可生化性。然后再用好氧微生物的高效生物降解作用，将高浓度废水中的大部分有机污染物质分解成CO2、H2O以及合成微生物细胞物质，从而达到降低废水CODcr的目的。

同时，由于不同的重金属离子氢氧化物沉淀析出和溶解的pH值范围不同。但在废水处理中，由于废水中的污染物成分复杂，要通过单独的某种处理工艺来实现废水的达标排放，在实际废水处理工程中是很难实现的。

高浓度生产废液对处理系统冲击负荷大，考虑均质配水或预处理措施。

经过预处理后的各类废水混和在一起，但该混合废水的CODcr浓度仍远高于国家要求的排放标准，且可生化性非常低，并且可能还有微量的金属离子，所以不能够满足达标排放，还需进一步处理去除里面的有机物和其它污染物。

针对预处理后的混合废水采用常规工艺深度处理，出水中主要污染物(有机物，氨氮)常常超过《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)的水污染物特别排放限值，严重影响了企业达标排放，甚至造成停产，也影响膜系统正常使用和中水回用，给企业节能减排、提标升级工作造成极大压力等现实问题，开发一种稳定的线路板废水深度处理的方法和装置能较好解决了上述难题，在工程实践中得到成功应用，满足企业环保达标排放、节能减排和经济可持续发展的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供曝气生物流化床及用该装置进行线路板废水深度处理方法的技术方案。

所述的一种曝气生物流化床，其特征在于包括池体，所述的池体两端分别设置进水管与出水管，所述的池体内设置相通的第一处理区、第二处理区、第三处理区和第四处理区，所述的各处理区中均设置由穿孔曝气管构成的曝气装置，所述的各处理区内分别至上而下设置上拦截网、中拦截网和下拦截网，所述的上拦截网上部空腔构成保护层，所述的上拦截网和中拦截网之间的空腔及中拦截网和下拦截网之间构成的空腔构成生物载体层，生物载体层中填充设置聚氨酯高分子生物载体，聚氨酯高分子生物载体中固定有微生物和生物酶。

所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的进水管进入池体的一端配合设置配水槽。

所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的第一处理区和第二处理区之间下端通过设置的第一下过水孔相通，所述的第二处理区和第三处理区之间上端通过设置的第一上过水孔相通，所述的第三处理区和第四处理区之间下端通过设置的第二下过水孔相通，所述的第四处理区上端通过设置的第二上过水孔与出水管相通。

所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的处理区上方设置防止曝气装置曝气后使池体内的水溢出的超高区。

所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的穿孔曝气管从处理区顶部贯穿至处理区底部，所述的穿孔曝气管底部呈Ｈ形结构。

所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的聚氨酯高分子生物载体表面带有羟基、羧基等亲水基团、氨基和环氧基活性基团，所述的微生物为初生长着真菌、丝状菌、菌胶团、鞭毛类原生动物、轮虫和线虫类后生动物，所述的生物酶为蛋白酶、固定化酶。

所述的一种线路板废水深度处理方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）第一处理区、第二处理区、第三处理区和第四处理区中的生物载体层中填充设置聚氨酯高分子生物载体，聚氨酯高分子生物载体规格为3～8cm³，孔径2～8PPI、微生物负载量为15～30g/L，容积负荷为16kgBOD⁵/m³·d，比表面积为10～30m²/g，堆积体积比为20%，年磨损率≤5%；

2）经预处理的线路板废水由进水管进入配水槽中，进行均匀布水；

3）经步骤2）的废水进入第一处理区，然后上下折流依次进入第二处理区、第三处理区和第四处理区进行生物逐级处理，并控制废水在第一处理区、第二处理区、第三处理区和第四处理区的停留处理时间为6～10小时，废水折流时，开启每个处理区中的曝气装置，曝气装置中气水体积比为10～20：1，穿孔曝气强度为10～20m³/m²·h；

4）经第一处理区、第二处理区、第三处理区和第四处理区四级处理的废水从出水管排出。

所述的一种线路板废水深度处理方法，其特征在于所述的步骤1）中上下生物载体层中聚氨酯高分子生物载体填充体积比为3:7。

所述的一种线路板废水深度处理方法，其特征在于所述的步骤3）中第一处理区中的废水从第一下过水孔进入第二处理区，再通过第一上过水孔进入第三处理区，通过第二下过水孔进入第四处理区，然后通过第二上过水孔进入出水管。

上述的一种曝气生物流化床是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器，解决了常规混合废水可生化性差，生化细菌无法培养，出水CODcr严重超标的问题。通过本发明的方法处理的废水出水CODcr去除率达到71%，N-NH₃去除率达到69%，出水能稳定达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）水污染物特别排放限值，氨氮达到《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/T1072-2007)电镀工业标准，即CODcr≤50mg/L，N-NH₃≤5mg/L。

附图说明

图1为本发明中曝气生物流化床的结构示意图。

图中：1-池体；2-进水管；3-配水槽；4-曝气装置；5-生物载体层；6-上拦截网；7-中拦截网；8-下拦截网；9-超高区；10-保护层；11-下过水孔；12-上过水孔；13-出水管；14-第一处理区；15-第二处理区；16-第三处理区；17-第四处理区；18-第一下过水孔；19-第一上过水孔；20-聚氨酯高分子生物载体。

具体实施方式

以下结合说明书附图来进一步说明本发明。

如图所述，一种曝气生物流化床包括池体1，池体1两端分别设置进水管2和出水管13，进水管2进入池体1的一端配合设置配水槽3，池体1内部设置一组平行相通的处理区，池体1上方通过设置的超高区9防止因曝气装置4曝气后使池体1内的水溢出。

处理区包括垂直分布的保护层10及生物载体层5，保护层10与生物载体层5是通过拦截网分隔构成，其中生物载体层5至少含有两层，生物载体层5每层中填充设置聚氨酯高分子生物载体20。聚氨酯高分子生物载体20规格为3～8cm³，孔径2～8PPI，比表面积10～30m²/g，堆积体积比例为20%，年磨损率≤5%。聚氨酯高分子生物载体20表面带有亲水基团以及氨基、羟基或环氧基活性基团可与微生物形成离子键结合或共价键结合而将微生物及生物酶固定在载体中，微生物为初生长着真菌、丝状菌、菌胶团、鞭毛类原生动物、轮虫和线虫类后生动物。

每个处理区中设置曝气装置4，曝气装置4为穿孔曝气管，穿孔曝气管从处理区顶部贯穿至处理区底部，穿孔曝气管底部呈H形结构，穿孔曝气管与外接风管连接，该曝气装置4中气水体积比为10～20:1，穿孔曝气强度为10～20m³/m²·h。

本发明的优选结构是：池体1内部设置4个处理区，分别为第一处理区14、第二处理区15、第三处理区16和第四处理区17。第一处理区14和第二处理区15之间下端通过设置的第一下过水孔18相通，第二处理区15和第三处理区16之间上端通过设置的第一上过水孔19相通，第三处理区16和第四处理区17之间下端通过设置的第二下过水孔11相通，第四处理区17上端通过设置的第二上过水孔12与出水管13相通。每个处理区中均设置曝气装置4，每个处理区中内至上而下设置上拦截网6、中拦截网7和下拦截网8，上拦截网6上部空腔构成保护层10，上拦截网6和中拦截网7之间的空腔及中拦截网7和下拦截网8之间构成的空腔构成上下层生物载体层5。生物载体层5中设有聚氨酯高分子生物载体20，聚氨酯高分子生物载体20上固定有微生物及生物酶，微生物及生物酶的负载量为15～30g/L，并且上下生物载体层5的填充比例为3:7。

运行时，1）在第一处理区14、第二处理区15、第三处理区16和第四处理区17中的生物载体层5中填充设置固定有微生物与生物酶的聚氨酯高分子生物载体20，聚氨酯高分子生物载体20规格为3～8cm³，孔径2～8PPI，微生物和生物酶的负载量为15～30g/L，容积负荷为16kgBOD⁵/m³·d，比表面积10～30m²/g，堆积体积比为20%，年磨损率≤5%；

2）经预处理的线路板废水由进水管2进入配水槽3中，进行均匀布水；

3）经步骤2）的废水进入第一处理区14，第一处理区14中的废水从第一下过水孔18进入第二处理区15，然后通过第一上过水孔19进入第三处理区16，通过第二下过水孔11进入第一处理区17；废水上下折流利用每个处理区中的聚氨酯高分子生物载体20进行逐级处理；控制废水在第一处理区14、第二处理区15、第三处理区16和第四处理区17的停留时间为6～10小时，优选为8小时，废水折流时，开启每个处理区中的曝气装置4，曝气装置4中气水比为10～20：1，穿孔曝气强度为10～20m³/m²·h；

4）经第一处理区14、第二处理区15、第三处理区16和第四处理区17四级处理的废水经第二上过水孔12从出水管13排出，出水可进入后续混凝沉淀或气浮处理，进一步去除残留的污染物，实现废水的稳定处理。

本发明采用聚氨酯高分子专用生物载体，成功采用微生物与载体的自固定化技术将成活后的微生物固定在生物载体上。该工艺技术在去除有机物的同时，依靠生物酶与载体的固定化技术先在好氧条件下，利用载体表面的氨氧化细菌可将氨氧化生成NO^2-和NO^3-，然后在缺氧条件（载体内部）下，以废水中所含有机物和某些还原性物质为电子供体，将亚硝酸盐反硝化生成氮气。其优势在于可以通过高浓度地固定细胞，像硝化细菌这样时代时间长的细菌也得以在其生产繁殖，提高硝化和反硝化速度，同时还可以使在反硝化过程低温时易失活的反硝化菌，特别是亚硝酸还原菌保持较高的活性，提高冬季处理的稳定性。

本发明中线路板废水进入曝气生物流化床之前需进行强化预处理，首先通过水解酸化池微生物的水解、酸化作用，将废水中的有机物及不易生物降解的有机物分解为小分子溶解性有机物，便于后续生化处理，缩短生化时间，提高去除效率。水解酸化后的废水进入曝气生物流化床。废水经过曝气生物流化床工艺的处理，利用好氧微生物的生物降解作用，依靠高效微生物载体，特效微生物大量附着并固定于其上，曝气生物流化床工艺实际上是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器。高负载的生物量保证了曝气生物流化床反应器去除污染物的高效和稳定性；运行过程中每个载体内部都存在着良好的好氧、缺氧、厌氧环境，使其内部形成无数个微型硝化—反硝化反应器，故而造成在同一个反应器中同时发生氨氧化、硝化和反硝化联合作用，有力的保证了氨氮的高效去除。使得废水稳定达到出水要求。

本发明线路板废水本身的可生化性就非常低，尤其是经过预处理后废水可生化性更低。在深度处理后，出水中还会带有微生物的残体及残余微量的重金属离子。因此，废水在排放前再次采用物化混凝沉淀的方法，去除废水中的有机体和微量的重金属离子。

本发明采用曝气生物流化床工艺深度处理线路板废水，比常规生化处理工艺技术更加完善，使得废水的CODcr、氨氮及重金属离子稳定的达到排放标准，为线路板废水的稳定达标排放提供强有力的保证。

表1为采用本装置对某线路板废水深度处理时的检测水质，并在工程中进行了成功运用。

表1            工艺（工程）运行数据一览表

（注：表中每组数据均为同日5次采样平均值）。

通过本发明的装置处理线路板废水的方法与传统线路板废水深度处理方法相比具有如下优点：

1、首次提出采用曝气生物流化床工艺深度处理线路板废水，该方法采用了微生物与载体的固定化技术，运行过程中载体处于流化状态，形成了不同的微生物优势菌群，具有脱氮效果好、能耗低、适应性强、运行稳定、操作简便等特点。

2、系统出水水质较传统接触氧化法、生物膜法、BAF能得到明显改善：CODcr去除率达到71%，N-NH3去除率达到69%，出水能稳定达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）表3水污染物特别排放限值(以下指标除外)，氨氮达到《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/T1072-2007)表3电镀工业标准，即CODcr≤50mg/L，N-NH3≤5mg/L。

3、系统处理负荷高、占地面积小、费用低廉。同传统工艺相比，投资费用和运行费用均低。

Claims (9)

1.一种曝气生物流化床，其特征在于包括池体（1），所述的池体（1）两端分别设置进水管（2）与出水管（13），所述的池体（1）内设置相通的第一处理区（14）、第二处理区（15）、第三处理区（16）和第四处理区（17），所述的各处理区中均设置由穿孔曝气管构成的曝气装置（4），所述的各处理区内分别至上而下设置上拦截网（6）、中拦截网（7）和下拦截网（8），所述的上拦截网（6）上部空腔构成保护层（10），所述的上拦截网（6）和中拦截网（7）之间的空腔及中拦截网（7）和下拦截网（8）之间构成的空腔构成生物载体层（5），生物载体层（5）中填充设置聚氨酯高分子生物载体（20），聚氨酯高分子生物载体（20）中固定有微生物和生物酶。

2.如权利要求1所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的进水管（2）进入池体（1）的一端配合设置配水槽（3）。

3.如权利要求1所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的第一处理区（14）和第二处理区（15）之间下端通过设置的第一下过水孔（18）相通，所述的第二处理区（15）和第三处理区（16）之间上端通过设置的第一上过水孔（19）相通，所述的第三处理区（16）和第四处理区（17）之间下端通过设置的第二下过水孔（11）相通，所述的第四处理区（17）上端通过设置的第二上过水孔（12）与出水管（13）相通。

4.如权利要求1所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的处理区上方设置防止曝气装置（4）曝气后使池体（1）内的水溢出的超高区（9）。

5.如权利要求1所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的穿孔曝气管从处理区顶部贯穿至处理区底部，所述的穿孔曝气管底部呈Ｈ形结构。

6.如权利要求1所述的一种曝气生物流化床，其特征在于所述的聚氨酯高分子生物载体（20）表面带有羟基、羧基等亲水基团、氨基和环氧基活性基团，所述的微生物为初生长着真菌、丝状菌、菌胶团、鞭毛类原生动物、轮虫和线虫类后生动物，所述的生物酶为蛋白酶、固定化酶。

7.一种线路板废水深度处理方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）第一处理区（14）、第二处理区（15）、第三处理区（16）和第四处理区（17）中的生物载体层（5）中填充设置聚氨酯高分子生物载体（20），聚氨酯高分子生物载体（20）规格为3～8cm³，孔径2～8PPI、微生物负载量为15～30g/L，容积负荷为16kgBOD⁵/m³·d，比表面积为10～30m²/g，堆积体积比为20%，年磨损率≤5%；

2）经预处理的线路板废水由进水管（2）进入配水槽（3）中，进行均匀布水；

3）经步骤2）的废水进入第一处理区（14），然后上下折流依次进入第二处理区（15）、第三处理区（16）和第四处理区（17）进行生物逐级处理，并控制废水在第一处理区（14）、第二处理区（15）、第三处理区（16）和第四处理区（17）的停留处理时间为6～10小时，废水折流时，开启每个处理区中的曝气装置（4），曝气装置（4）中气水体积比为10～20：1，穿孔曝气强度为10～20m³/m²·h；

4）经第一处理区（14）、第二处理区（15）、第三处理区（16）和第四处理区（17）四级处理的废水从出水管（13）排出。

8.如权利要求7所述的一种线路板废水深度处理方法，其特征在于所述的步骤1）中上下生物载体层（5）中聚氨酯高分子生物载体（20）填充体积比为3:7。

9.如权利要求7所述的一种线路板废水深度处理方法，其特征在于所述的步骤3）中第一处理区（14）中的废水从第一下过水孔（18）进入第二处理区（15），再通过第一上过水孔（19）进入第三处理区（16），通过第二下过水孔（11）进入第四处理区（17），然后通过第二上过水孔（12）进入出水管（13）。