CN103159381A - 一种精细化工废水处理回用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学处理方法,具体是指一种基于膜生物反应器(MBR)-反渗透(RO)联用技术的精细化工废水处理回用方法。本发明是将生产车间排出的废水经隔油、气浮、混凝沉淀,然后在水解处理系统中经厌氧微生物胞外酶的分解,再进入好氧处理系统,在好氧处理系统中有好氧微生物,再将好氧处理系统出来的废水进入MBR系统进行进一步的好氧处理,同时进行泥水分离,MBR系统的出水直接进入RO系统,RO产水回用于生产,浓水排入园区管网。本发明的优点是MBR-RO联用,提高了系统的生化处理效果,进而提高RO系统的回收率,增加纯水产量,减少废水的排放量。系统工艺流程短,自动化程度高,操作简便,运行稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学处理方法,具体是指一种基于膜生物反应器(MBR)-反渗透(RO)联用技术的精细化工废水处理回用方法。
背景技术
膜生物反应器(MBR)是将生物处理技术和高效膜分离技术有机结合的新型废水处理技术,在市政污水处理和工业废水处理领域得到越来越广泛的应用。
中空纤维浸没式MBR是将中空纤维膜组件浸没于污水中,通过负压抽吸作用运行的膜系统。工业上常用膜材质包括PVDF、PP、PES等,膜孔径从微滤级别到超滤级别。由于膜孔径小,悬浮物几乎被完全截留,出水浊度<1NTU。目前应用广泛的是带内衬的PVDF中空纤维膜,膜丝机械强度高,断丝率低,使用寿命长,系统紧促,占地面积小。
MBR系统相比传统活性污泥法废水处理系统,具有以下显著优点:
(1)出水水质优质稳定;
(2)泥水分离效率高,占地面积小;
(3)工艺自动化程度高,运行管理简便;
(4)系统污泥浓度高,抗冲击负荷能力强,短期的污泥膨胀不会影响处理效果;
(5)能够富集增殖速度慢的特种微生物,系统对污染物的去除效率更高;
(6)水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)完全分离,运行控制更加灵活;
(7)单位微生物有机负荷低,污泥产率低,剩余污泥量少。
反渗透(RO)技术是最精密的膜法液体分离技术,它利用半透膜的选择透过性,截留溶解性盐类和有机物,但允许水分子透过,实现水和物料的分离。反渗透技术自从上世纪50年代进入商业化应用后,被广泛应用于海水及苦咸水淡化,锅炉给水、工业纯水、电子超纯水的制备,饮用纯净水生产,废水处理及特种分离等领域。在中水回用领域,RO技术更是起着不可替代的作用。
精细化工废水根据生产产品和生产工艺的不同,具有很大的差别,但从总体上看,它具有以下特点:
(1)废水成分复杂,主要因为生产原料和生产工艺的多样性;
(2)废水中污染物浓度高,有的废水含盐量高;
(3)有色物质含量高,种类多,导致废水色度高;
(4)生物难降解物质多,废水可生化降解性较差;
(5)有毒有害物质多,对微生物有不同程度的毒害作用,影响生化处理效果。
精细化工废水的处理以生化法为核心,主要方法有:
(1)混凝沉降
混凝沉降工艺一般作为预处理或后处理,主要用于去除废水中呈悬浮态或胶体态的不溶物,该方法对可溶性污染物的去除主要靠不溶物的吸附和包夹,去除率很低。
(2)蒸馏蒸发
主要用于废水中有价值物料的回收,通常原废水中待回收物质的浓度较高时才会使用。如醇类废水通过90~95℃的蒸发,可以回收81~92%的甲醇。
(3)吸附和萃取
萃取工艺多用于含酯类废水的处理,从废水中回收酯类物料;吸附法主要用于处理含醚类的废水。
(4)氧化
氧化主要用于含难生物降解有机物较多的废水,通过高级氧化技术,破坏有机物的原有结构,将大分子有机物氧化成小分子量有机物,提高废水的可生化性,一般的和生化法配合使用或用于废水的深度处理。氧化工艺运行成本高,管理较为复杂,目前应用的较少。
(5)生化法
生化法是目前精细化工行业废水处理的核心方法,处理成本低,运行管理方便,基本能够实现达标排放。生化法的分类依据很多,以系统溶解氧浓度的差别,将生物处理方法分为厌氧、缺氧和好氧三类,通常配合使用才能实现达标排放。
(6)膜分离
通常用于废水回用和单一成分废水中物料的浓缩和回收,在精细化工废水处理行业属于较新的技术。
发明内容
针对现有技术中的不足,本发明为精细化工行业中水回用和响应国家节能减排号召,缓解水资源压力,提供了一种基于膜生物反应器(MBR)-反渗透(RO)联用技术的精细化工废水处理回用方法,通过该发明方法处理回用精化废水,提高了生化系统对污染物的去除效率,进而提高了后续反渗透系统运行的稳定性和回收率,反渗透产水作为生产工艺用水,减少了新鲜水的消耗量和废水的排放量。MBR-RO联用技术缩短了回用系统的工艺长度,降低系统运行和管理的复杂度,提高了系统运行的稳定性。
本发明是通过下述技术方案得以实现的:
一种精细化工废水处理回用方法,包括下列步骤:
(1)精细化工废水经过隔油、气浮、混凝沉淀的处理过程;去除废水中的油类、悬浮物和以吸附态存在的可溶物,降低后续处理系统的负荷;可溶性有机物在混凝沉淀过程中的去处率在20~30%;本发明中的隔油、气浮、混凝沉淀过程为常规的处理过程;
(2)混凝沉淀的出水进入水解处理系统,在水解处理系统中有厌氧微生物胞外酶,厌氧微生物胞外酶是用于将大分子量、难生物降解的有机物分解成小分子量、易生物降解有机物,降低有机负荷的同时提高废水的可生化性;水解过程有机物的去除率在50%以上;
(3)水解处理系统的出水进入好氧处理系统,在好氧处理系统中有好氧微生物,好氧微生物是用于将有机物分解成终产物;微生物增殖固定了系统中的营养盐类,因此废水的各项污染物指标明显改善;因此,废水的各项污染物指标明显改善,在水解的基础上,有机物去除率达到93%以上;
其特征是:步骤(3)中好氧处理系统出来的废水进入MBR系统进行进一步的好氧处理,同时进行泥水分离,MBR系统的出水直接进入RO系统,RO产水回用于生产,浓水排入园区管网。
好氧处理系统出水进入MBR系统的膜池进行固液分离,出水的SDI≤3,满足RO系统的进水要求,膜池污泥大部分回流,维持生化系统高污泥浓度,少量污泥作为剩余污泥排放,在MBR池中,污泥浓度更高,也会有一部分有机物被降解,在加上剩余污泥吸附的有机物,去除率达到60%左右;
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法中的精细化工废水的成分如下:
由于精细化工废水的种类繁多,且不同的类别会造成处理结果的不同,为此,本发明经研究后发现,上述相对特定的成分的精细化工废水在本发明中的处理效果更好;
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法的进一步的好氧处理,其污泥浓度控制在8~12mg/L,HRT控制在4~20h,溶解氧浓度控制在2~5mg/L,系统中含有的微生物为B. pickettii .ep 菌、皮氏伯克霍尔德氏菌、浅黄微杆菌中一种或几种。污泥浓度进行一定量的控制,可以实现经济效果、技术效果达到双优的效果;否则会出现系统浪费、或处理效果不是最佳的现象出现;为此,在本发明中,对污泥的浓度、溶解氧等条件进行了一定的限制,同时,由于不同菌有不同的效果,而在本发明中,上述细菌经试验在精细化工废水中具有较为良好的效果。
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法中所述MBR系统为带支撑中空纤维膜组件,膜的分离孔径为0.02μm ~0.5μm。
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法中所述MBR系统出水达到如下指标:
由于MBR系统在本发明中不是一个最终的处理环节,为了使整个处理回用方法的运行良好,经济效益上佳,所以在每个环节的处理中达到下一环节需要的条件,本发明中为了使RO系统运行更好,所以对MBR系统的处理结果有相应的要求,上述处理结果对RO系统的正常运行具有良好的效果;达到一定条件,即可满足循环冷却水的用水标准,可作为循环冷却水的补充水,也可作为地面冲洗等的杂用水。MBR系统出水经过必要的预处理后进入RO系统,RO产水回用于生产工艺,浓水排入园区管网。同一套系统可以实现废水的分质回用,最大化的减少了废水的外排水量。
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法中所述MBR系统设有在线膜维护系统,这也是为了更好的保护整个系统的良好运行,通过定期的系统自动维护功能,如清洗、反冲等手段,可以把系统的经济运行效果处于更佳的效果。
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法中所述RO产水符合如下指标:
污染物 | 盐分(mg/L) | CODcr(mg/L) | 浊度 |
指标 | ≤200 | ≤10 | ≤0.1 |
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法中,在MBR系统出水进入RO系统之前,进入一个中间水池,在中间水池中保持余氯0.5mg/L,然后经孔径5μm的保安过滤器进入到RO系统。
作为优选,上述一种精细化工废水处理回用方法中所述RO系统采用间歇式加药的方式。
有益效果:根据本发明的工艺方案,能够稳定实现精细化工废水减量化,和传统的生化法-RO工艺方案相比,具有以下突出的特点:
(1)生化系统处理效果更好,污泥排放量少
精细化工废水中含有难以生物降解的有机成分,传统的活性污泥法对此类物质的去除效果很差,主要是因为采用传统沉淀工艺,水力停留时间和污泥停留时间无法分离,污泥停留时间短,一部分污泥会随水流失,难以实现特种微生物的富集。另外,传统沉淀工艺要求污泥浓度低,否则无法有效实现泥水分离,这就限制了系统中微生物浓度,从而限制了处理效果。本发明采用膜分离替代传统沉淀工艺,实现水力停留时间和污泥停留时间的单独控制,采用更长的污泥停留时间,有利于代谢周期较长的特种微生物的增殖。膜系统可以将微生物完全截留,不会随水流失,有利于特种微生物的富集,提高系统对难降解有机物的去除效果。系统中的污泥浓度是传统工艺的2~3倍,高污泥浓度下,单位微生物的有机负荷降低(F/M降低),处理效果更好,微生物增殖速率降低,剩余污泥的产生量也随之减少。以进水CODCr≤5000mg/L为例,系统个工艺段CODCr变化情况:
预处理 | 水解 | 好氧 | MBR | RO | |
CODCr (mg/L) | 3500~4000 | 1700~2000 | 115~140 | ≤60 | ≤5 |
去除率 (%) | 20~30 | ≥50 | ≥93 | 60左右 | ≥83 |
(2)回用工艺流程短,系统回收率高
传统生化工艺出水要进行回用,需要较长的预处理工艺,包括砂滤前杀菌、砂滤、超滤工艺、超滤后杀菌,沉降效果差的系统还需要在生化沉淀池后增加混凝沉淀池。本发明将MBR和RO工艺联用,省去了上述的预处理工艺,大大缩短了工艺流程,降低了系统管理的复杂性,提高系统运行的稳定性。同时,MBR系统强化了生化处理效果,降低废水中各类污染物的浓度,使MBR系统产水水质明显优于传统工艺中超滤系统的产水水质,因而反渗透系统可以在更高的回收率下稳定运行,增加了纯水的产量,降低了废水的排放量,具有更好的环境效益和经济效益。
(3)分质回用,废水排放量少
MBR产水满足循环冷却水的用水要求,可作为循环冷却水的补充水,同时也可作为地面冲洗水等杂用水,RO产水可以回用于生产工艺,作为工艺用水,实现分质回用,减少投资的同时也减少了新鲜水的用量和废水的排放量,具有良好的经济效益和环境效益。
(4)系统可维护性强,管理简便
砂滤系统和超滤系统属于较封闭的系统,污染物容易进入但难以排出,一旦受到污染,可清洗性和清洗恢复性较差,前处理管理稍有不当就会导致后续系统的频繁清洗,影响系统的稳定运行。MBR系统属于相对开放的系统,不容易发生污染,且污染后可清洗性和清洗恢复性优秀,因而系统运行管理更加简便。
具体实施方式
下面对本发明的实施作具体说明:
实施例1
本发明提供一种基于膜生物反应器(MBR)-反渗透(RO)联用技术的精细化工废水处理回用方法,主要包括以下处理步骤:
(1)将精细化工废水经过隔油、气浮、混凝沉淀的处理过程;在本实施例中的隔油池主要包括加药、破乳功能区,也可以把气浮功能区列入隔油池中;混凝沉淀池分混合、反应和沉降三个功能区,混凝剂PAC和PAM在混合区中加入,经过混凝沉降,废水中的大部分不溶污染物和少量可溶物被去除。
(2)混凝沉淀的出水进入水解处理系统,在水解处理系统中有厌氧微生物胞外酶,厌氧微生物胞外酶是用于将大分子量、难生物降解的有机物分解成小分子量、易生物降解有机物,降低有机负荷的同时提高废水的可生化性;系统反应温度25℃,HRT控制在10h,溶解氧浓度≤0.2mg/L,系统中设搅拌器,保证泥水混合均匀并处于悬浮状态。
(3)水解处理系统的出水进入好氧处理系统,在好氧处理系统中有好氧微生物,好氧微生物是用于将有机物分解成终产物;在好氧处理系统中,膜组件浸没于水中,通过抽吸泵的负压抽吸作用,产水进入产水池,几乎所有的悬浮物被截留在膜池中。好氧处理系统曝气采用大气泡曝气方式。
然后将好氧处理系统出来的废水进入MBR系统进行进一步的好氧处理,同时进行泥水分离,MBR系统的出水直接进入RO系统,RO产水回用于生产,浓水排入园区管网。其中的有机物在好氧处理系统中彻底分解,同时其他污染物也在细胞代谢过程中被吸收或去除。系统污泥浓度控制在10mg/L,HRT控制在10h,溶解氧浓度控制在3mg/L。
实施例2
本实施例中采用实施例1相同的操作步骤,即一种精细化工废水处理回用方法,包括下列步骤:
(1)精细化工废水经过隔油、气浮、混凝沉淀的处理过程;
(2)混凝沉淀的出水进入水解处理系统,在水解处理系统中有厌氧微生物胞外酶,厌氧微生物胞外酶是用于将大分子量、难生物降解的有机物分解成小分子量、易生物降解有机物,降低有机负荷的同时提高废水的可生化性;
(3)水解处理系统的出水进入好氧处理系统,在好氧处理系统中有好氧微生物,好氧微生物是用于将有机物分解成终产物;
步骤(3)中好氧处理系统出来的废水进入MBR系统进行进一步的好氧处理,同时进行泥水分离,MBR系统的出水直接进入RO系统,RO产水回用于生产,浓水排入园区管网。
其中,在MBR系统的出水进入RO系统之前,先到一个中间水池,在中间水中保持余氯浓度在0.5mg/L,控制微生物的滋生。
另外,在MBR系统、RO系统中配有反洗泵,在膜系统进行反洗或化学强化清洗时使用,当低压高流量(运行通量的2倍左右)的情况下将MBR产水反向注入到膜系统,剥离膜表面附着的污泥,减轻膜的污染。在化学强化反洗时在反洗药箱中配置一定300PPM的次氯酸钠浓度的药剂,反洗时关闭抽吸,关闭曝气或以极低流量曝气(保证曝气管不进泥即可),在膜表面保证一定的药剂浓度和接触时间,提高化学清洗的效果。化学强化清洗每周进行一次,药剂反向注入时间30min,静置浸泡30min,然后进入正常运行状态。
MBR系统的中间水池再经过保安过滤器进入到RO系统进行处理,其中保安过滤器的孔径5μm,主要是防止颗粒物进入RO系统,堵塞膜端面或划伤膜表面。保安过滤器前加入NaHSO3还原剂,加入量10ppm,本实施例中的加入量主要参考依据是ORP和余氯,保证两者同时满足RO进水要求即可。RO系统产水进入RO产水作为工艺用水回用,RO系统浓水进入排水管网,排入园区污水处理厂。RO系统的运行压力及运行通量和进水水质密切相关,不同的系统要根据试验结果有针对性的确定运行参数。RO系统的清洗根据系统的性能判断,清洗周期一般是1~3个月。为防止RO系统发生生物污染,系统进行脉冲式投加非氧杀菌剂,加药口位于保安过滤器前,使用计量泵进行加药。加药过程中,系统处于正常运行的状态,每3~4天,将非氧化杀菌剂投加到系统中,保证系统进水中有效药剂的浓度150~300PPM,加药时间2~4h。
实施例3
本实施例中采用实施例1相同的操作步骤,及与实施例1相同的物料,经下述步骤进行处理:
本实施例中所采用的污染物的具体指标如下:
(1)精细化工废水经过隔油、气浮、混凝沉淀的处理过程;去除废水中的油类、悬浮物和以吸附态存在的可溶物,降低后续处理系统的负荷;
(2)混凝沉淀的出水进入水解处理系统,在水解处理系统中有厌氧微生物胞外酶,厌氧微生物胞外酶是用于将大分子量、难生物降解的有机物分解成小分子量、易生物降解有机物,降低有机负荷的同时提高废水的可生化性;
(3)水解处理系统的出水进入好氧处理系统,在好氧处理系统中有好氧微生物,好氧微生物是用于将有机物分解成终产物;微生物增殖固定了系统中的营养盐类,因此废水的各项污染物指标明显改善;在本步骤中,对所处理的污泥浓度控制在10mg/L,HRT控制在8h,溶解氧浓度控制在4mg/L,系统中含有的微生物为B. pickettii .ep 菌、和皮氏伯克霍尔德氏菌。
然后将上述步骤(3)中好氧处理系统出来的废水进入MBR系统进行进一步的好氧处理,同时进行泥水分离,MBR系统的出水直接进入RO系统,经检测,对于MBR系统出水达到如下指标:
RO产水回用于生产,浓水排入园区管网;所述的MBR系统为带支撑中空纤维膜组件,膜的分离孔径为0.05μm;RO产水达到如下指标:
污染物 | 盐分(mg/L) | CODcr(mg/L) | 浊度 |
指标 | ≤200 | ≤10 | ≤0.1 |
在本实施例中,MBR系统设有在线膜维护系统,经一定时间的运行,系统进行自动清洗,有效提高系统的运行效率及延长其使用寿命。在MBR系统出水进入RO系统之前,进入一个中间水池,在中间水池中保持余氯0.5mg/L,然后经孔径5μm的保安过滤器进入到RO系统;在本实施例中,RO系统采用间歇式加药的方式。
Claims (9)
1.一种精细化工废水处理回用方法,包括下列步骤:
(1)精细化工废水经过隔油、气浮、混凝沉淀的处理过程;
(2)混凝沉淀的出水进入水解处理系统,在水解处理系统中有厌氧微生物胞外酶,厌氧微生物胞外酶是用于将大分子量、难生物降解的有机物分解成小分子量、易生物降解有机物,降低有机负荷的同时提高废水的可生化性;
(3)水解处理系统的出水进入好氧处理系统,在好氧处理系统中有好氧微生物,好氧微生物是用于将有机物分解成终产物;
其特征是:步骤(3)中好氧处理系统出来的废水进入MBR系统进行进一步的好氧处理,同时进行泥水分离,MBR系统的出水直接进入RO系统,RO产水回用于生产,浓水排入园区管网。
3.根据权利要求1所述的一种精细化工废水处理回用方法,其特征在于所述进一步的好氧处理,其污泥浓度控制在8~12mg/L,HRT控制在4~20h,溶解氧浓度控制在2~5mg/L,系统中含有的微生物为B. pickettii.ep 菌、皮氏伯克霍尔德氏菌、浅黄微杆菌中一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种精细化工废水处理回用方法,其特征在于所述MBR系统为带支撑中空纤维膜组件,膜的分离孔径为0.02μm ~0.5μm。
6.根据权利要求1所述的一种精细化工废水处理回用方法,其特征在于所述MBR系统设有在线膜维护系统。
7.根据权利要求1所述的一种精细化工废水处理回用方法,其特征在于在MBR系统出水进入RO系统之前,进入一个中间水池,在中间水池中保持余氯0.5mg/L,然后经孔径5μm的保安过滤器进入到RO系统。
8.根据权利要求1所述的一种精细化工废水处理回用方法,其特征在于所述RO产水符合如下指标:
9.根据权利要求1所述的一种精细化工废水处理回用方法,其特征在于所述RO系统采用间歇式加药的方式。
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