CN103253825A

CN103253825A - 高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法

Info

Publication number: CN103253825A
Application number: CN2013101624120A
Authority: CN
Inventors: 门娟; 史凤红; 李舫
Original assignee: TIANJIN CITY HAIBIN NEW AREA TANGGU DISTRICT ENVIRONMENTAL PROTECTING AND MONITORING STATION
Current assignee: TIANJIN CITY HAIBIN NEW AREA TANGGU DISTRICT ENVIRONMENTAL PROTECTING AND MONITORING STATION
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明公开了一种高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法，包括以下步骤：A．对高氨氮难降解有机废水进行氧化分解处理；B．气浮处理；C．利用生物流化床配备亲和性生物填料对废水进行深度降解处理；D．在沉淀池中进行膜与处理水的沉淀分离；E．达标出水，其中NH₃-N浓度小于10mg/L。有益效果是：通过预处理的高氨氮难降解有机废水，可去除废水中碳和氮等污染，同时还可脱色、除臭，脱氮效率高，无需外加有机碳源。结合生物流化床，使脱氮效率更高，有效的将有机物和高氨氮去除，还可以达到70%以上的总氮去除率，无需深度处理，是处理石油化工、焦化废水等高氨氮浓度，水质波动大难降解有机废水的一种高效处理方法。

Description

高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水的处理方法；特别是涉及一种高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法。

背景技术

目前我国高氨氮难降解有机废水的氨氮浓度大于800mg/L，COD大于1000mg/L，处理工艺一般包括预处理、生物处理及深度处理三个步骤。预处理方法一般有隔油、氧化、混凝（或气浮）、过滤等；生物废水处理方面常用的方法有：活性污泥法、厌氧-好氧联合生物法、氧化塘法等；深度处理包括吸附、超滤、渗透与反渗透、蒸发结晶等，但是这些方法都存在各自的缺点。随着我国工业的不断发展，工业生产废水不断增加，处理废水存在成本高、净化能力不足，处理水品质难以保障等问题。物理、化学方法不能达到所需无机氮和小分子有机物完全去除，单纯使用生物法很难保证微生物的存活率和出水水质，深度处理存在造价高、耗电大等缺点。因此，石油化工废水和焦化废水等工业废水目前特别需要一种耗电少、节约资源、造价低、能保障出水水质的高氨氮难降解有机废水的处理方法，一种简便易行的化学、物理、生物联合处理技术势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种造价低、占地少、处理效果好，无需深度处理、出水基本实现零排放的一种集化学、物理和生物技术相结合处理高氨氮难降解有机废水的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法，包括以下步骤：A．对高氨氮难降解有机废水进行氧化分解处理，去除挥发酚和氰化物，同时除臭、脱色、防腐杀菌；B．将经步骤A处理后的废水进行气浮处理，去除水中的氨氮、悬浮物、石油类和重金属；C．利用生物流化床配备亲和性生物填料对经步骤B处理后的废水进行深度降解处理；D．在沉淀池中进行膜与处理水的沉淀分离，出水中挟带有脱落的生物膜碎块而使SS 值有所增加，在自然沉淀情况下使水变得澄清透明；E．达标出水，其中NH₃-N浓度小于10mg/L。

所述步骤A氧化分解处理在氧化池中进行，选用次氯酸钠作为氧化剂，石灰作为碱度调节剂调节pH值在9-11之间，氧化剂和废水的体积比为1:500-1:2000；所述步骤B气浮处理，氧化后的废水进入气浮池，并向水中通入空气形成微小气泡，水中细小悬浮物和吸附性有毒物质会粘附在空气泡上，随气泡仪器浮到水面上，形成浮渣去除；所述步骤C的生物流化床为内循环三相生物流化床反应器，内部填充多孔生物亲和性微球生物载体，在生物流化床生物膜驯化培养过程中，投加高效复合微生物；反应器温度保持在25-35℃之间，水的pH值在6.5-9.0之间，总停留时间为18h-28 h，溶解氧调节在3.0-6.0mg/L之间。

所述步骤C生物流化床进水氨氮浓度大于600mg/L，COD大于2000mg/L时，出水回流到生物流化床，与进水混合进入流化床反应器。

所述高效复合微生物包括，铜绿假单胞菌、芽孢杆菌和Biosystem B系列。

本发明的有益效果是：通过预处理的高氨氮难降解有机废水，可去除废水中碳和氮等污染，同时还可脱色、除臭，脱氮效率高，无需外加有机碳源。结合生物流化床，使脱氮效率更高，有效的将有机物和高氨氮去除，还可以达到70%以上的总氮去除率，无需深度处理，是处理石油化工、焦化废水等高氨氮浓度，水质波动大难降解有机废水的一种高效处理方法。

附图说明

图1是本发明强化处理方法的流程图；

图2是本发明内循环生物流化床的结构示意图；

图3是水力模拟气含量视图。

具体实施方式

本发明的技术原理为：首先采用氧化池去除大部分毒性有机物挥发酚和氰化物等，同时脱色和除臭，难降解有机物得到分解；气浮池除去大部分乳化油、微细悬浮物和重金属等；生物流化床应用生物亲和性填料对废水进行深度降解处理，去除氨氮、氮氧化物和剩余的有机物，使出水氨氮、苯系物等达标排放。

如图1所示，本发明高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法，包括以下步骤：

A．对废水进行除氰化物、除酚、脱色、防腐杀菌的氧化分解处理；氧化分解处理在氧化池中进行，向废水中投加石灰调节pH在9-11之间，氧化剂次氯酸钠可以有效除去废水中的有毒害物质挥发酚和氰化物，为后期生物处理做好准备。在废水处理中常用的氧化剂有氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、三氯化铁、过氧化氢及电解槽的阳极等。本发明选用廉价易得的次氯酸钠作为氧化剂，次氯酸钠可以分解废水中的氰化物、油类、酚类、醇、醛等，并能对废水进行除臭、脱色、防腐杀菌等处理，试验证明氧化剂和废水的体积比为1:500-1:2000时氧化效果较好。

氧化池：高氨氮难降解有机废水经次氯酸钠氧化后，色度均明显降低，其原因是将许多高分子的化学染料同时氧化降解的结果。次氯酸钠还能氧化废水中的氰化物、硫化物及酚类等高毒物质，对难降解的有机物进行分解与去除，从而使原废水的毒性大大降低。各种高氨氮难降解有机废水水质差别很大，即使是同一种废水，水质波动也很大，pH值波动范围很宽，采用的调节药剂主要是氧化钙。

B．经过氧化后的废水进入气浮池，通过气浮池充分曝气作用降低废水中的氨氮、COD、重金属和悬浮物等，减轻后续生物处理的负担。通过微细孔扩散装置，使用空气泵通入空气形成微小气泡分布在废水中对废水进行净化处理，气泡直径越小、数量越多，气浮效果越好，水中细小悬浮物会粘附在空气泡上，随气泡一起浮到水面上，形成浮渣去除；同时废水中表面活性剂的含量也是控制气浮的效果的主要影响因素，原废水中一般含有表面活性剂，可通过检测得出；该预处理过程能去除水中50%左右的氨氮，85%以上的悬浮物，乳化油、重金属等物质也得以去除。

气浮池：髙氨氮难降解有机废水的氨氮去除率可达到50%以上，同时去除很多挥发性的有机物、油类、重金属及85%以上的悬浮物等。

C．经过预处理后去除废水中的99%的酚类、全部的氰化物、80%石油类及大部分的重金属，降低氨氮、COD的含量的废水进入内循环三相生物流化床反应器，进行彻底的硝化反应及小分子有机物深度降解反应。内循环三相生物流化床反应器结构如图2所示，由两个同心圆桶组成，内部导流筒形成上升区，内外导流筒之间的环隙形成下降区，顶部设置气液分离器脱气区；在导流筒中开发了一种新型圆环形挡板，设置在传统反应器的中上部；反应器中气、固、液三相共存，在流化床底部充入空气，载体之间的摩擦控制膜的厚度，完成新老生物膜的更换，在顶部脱气区，载体返回反应器主体，流化床的出水进入后续沉淀单元，进行膜与处理水的分离。水力特性模拟结果显明，设置环形挡板的反应器下降区的气含率和流动速度明显增加，循环流动整体加强了，湍流强度和湍流能分布比较均匀，较大值减少，中间值分布均匀，水力特性模拟视图见图3，图3中左侧图有挡板，右侧右无挡板。反应器内部填充多孔生物亲和微球，比重1.00-1.05，形状为球形小颗粒，粒径380μm左右。它是一种新型生物填料，是由聚（苯乙烯-二乙烯基苯-甲基丙烯酸）和一定比例的多种稀土金属配比加工而成，粒径均匀；生物流化床的高径比为3:1，载体悬浮在反应器内，且流化态载体之间不易结膜堵塞，传质效果好，流体均匀流动，载体不易流失，反应器无需反复冲洗，抗冲击能力很强；在生物流化床生物膜驯化培养过程中，投加高效复合微生物可自固定在亲和性生物填料的表面和内部，微生物不易流失、负载量高；微生物主要包括，铜绿假单胞菌、芽孢杆菌和Biosystem B系列，这些高效复合微生物可自固定多孔生物亲和性填料的表面和内部，固定后的微生物不易流失，微生物负载量高，pH适应范围宽；反应器温度保持在25-35℃之间，水的pH值在6.5-9.0之间，总停留时间为18h-28h，溶解氧调节在3.0-6.0mg/L之间。需要指出的是当预处理后的废水进入生物流化床反应器时氨氮浓度大于600mg/L或COD浓度大于2000mg/L时，出水会回流到生物流化床的进水入口，回流比50%-200%，与进水混合后再次进入流化床反应器，以降低进水COD、氨氮浓度，减轻对微生物的抑制作用，使出水氨氮、COD达标排放。

内循环三相生物流化床：首先采用人工配水来驯化，逐步在人工配水中加大实际高氨氮难降解有机物废水的比例，甚至完全进实际高氨氮难降解有机废水。氧化池水力停留时间为3-8h,COD容积负荷可高达20kg/(m3·d),气浮池出水中氨氮、COD浓度均降低，水力停留时间为5-12h，氨氮去除率为50%以上。内循环生物流化床中由于高效复合微生物的固定化作用，可以使载体内部形成厌氧—缺氧—好氧的微环境，硝化菌、芽孢杆菌、假单胞菌等固定在载体表层，反硝化菌固定在载体内部，为同步硝化反硝化反应的发生创造了环境，有利于总氮的去除。生物流化床温度保持在25-35℃之间，停留时间为18-28h，溶解氧浓度调节在3.0-6.0mg/L；COD容积负荷可高达10kg/(m³·d)，去除率高达99.6%以上；氨氮容积负荷可达0.5-5.0kg/(m³·d)，去除率高达99.8%，总氮去除率可达到70-95%，出水部分回流至生物流化床中，用于稀释进水COD、氨氮的浓度。

D．流化床的出水进入沉淀池，进行膜与处理水的分离，出水中挟带有脱落的生物膜碎块而使SS 值有所增加，在自然沉淀情况下使水变得澄清透明；E．出水。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1：处理化工废水。

次氯酸钠与原水的比例为1:500，流化床内高效复合微生物铜绿假单胞菌、芽孢杆菌、Biosystem B500和B350。原水COD浓度为6800-24000mg/L，NH₃-N浓度为1000-3000mg/L，石油类302-545 mg/L，挥发酚120-253 mg/L，悬浮物29-175 mg/L，氰化物18-42 mg/L。生物流化床水温控制在25-35℃，停留时间为28h，最终出水COD浓度为20-35mg/L，NH₃-N浓度为2.0-9.0mg/L，出水石油类、挥发酚、氰化物和悬浮物均未检出，COD、NH₃-N平均去除率达到99%以上。

实施例2：处理药厂生产废水的稀释水。

次氯酸钠与原水的比例是1:1500，生物流化床内的高效复合微生物是芽孢杆菌、Biosystem B350和B500。进水COD浓度为1000-2500mg/L，NH₃-N浓度为800-1550mg/L，石油类120-293 mg/L，挥发酚1.5-15，悬浮物小于80，氰化物3.5-12，生物流化床水温控制在30-35℃，总停留时间为18h，最终出水COD浓度为20-31mg/L，NH₃-N浓度为，0.1-1.0mg/L，出水石油类、挥发酚、氰化物和悬浮物均未检出。

实施例3：处理焦化废水。

次氯酸钠与原水的比例为1:1000，生物流化床内的高效复合微生物为铜绿假单胞菌、Biosystem B350。进水COD浓度为4500-7000mg/L，NH₃-N浓度为950-1700mg/L，石油类420-690，挥发酚286-508 mg/L，悬浮物35-155 mg/L，氰化物38-57 mg/L，生物流化床水温控制在30-35℃，总停留时间为25h，最终出水COD浓度为20-33mg/L，NH₃-N浓度为0.2-1.5mg/L，出水石油类、挥发酚、氰化物和悬浮物均未检出。

本发明通过氧化、气浮并结合生物流化床，能够去除高氨氮难降解有机废水中碳和氮等污染，同时还可除去氰化物、脱酚、脱色、除臭，脱氮效率高，无需外加有机碳源；高效菌生长在亲和性生物载体上，减轻了高氨氮对生物的抑制作用；生物流化床内生物量很大，生物种类丰富，含有短杆菌、长杆菌和球菌等，有大量菌胶团，世代时间长的硝化菌、反硝化菌等可有效附着在载体上，避免了菌的流失；承受进水污染物负荷变化的能力很强，能保障处理出口水质，基本达到“零排放”，有抵抗系统冲击的能力，是一种高效组合生物联合处理方法。

值得指出的是，本发明的保护范围不局限于上述具体实例方式，根据本发明的基本技术构思，如，氧化池、气浮池以及生物流化床的化学试剂及载体种类和数量，根据所处理的高氨氮难降解有机废水的不同，可以做出调整与改变依然可以实现本发明的目的；只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．对高氨氮难降解有机废水进行氧化分解处理，去除挥发酚和氰化物，同时除臭、脱色、防腐杀菌；

B．将经步骤A处理后的废水进行气浮处理，去除水中的氨氮、悬浮物、石油类和重金属；

C．利用生物流化床配备亲和性生物填料对经步骤B处理后的废水进行深度降解处理；

D．在沉淀池中进行膜与处理水的沉淀分离，出水中挟带有脱落的生物膜碎块而使SS 值有所增加，在自然沉淀情况下使水变得澄清透明；

E．达标出水，其中NH₃-N浓度小于10mg/L。

2.根据权利要求１所述的高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法，其特征在于，所述步骤A氧化分解处理在氧化池中进行，选用次氯酸钠作为氧化剂，石灰作为碱度调节剂调节pH值在9-11之间，氧化剂和废水的体积比为1:500-1:2000；

所述步骤B气浮处理，氧化后的废水进入气浮池，并向水中通入空气形成微小气泡，水中细小悬浮物和吸附性有毒物质会粘附在空气泡上，随气泡仪器浮到水面上，形成浮渣去除；

所述步骤C的生物流化床为内循环三相生物流化床反应器，内部填充多孔生物亲和性微球生物载体，在生物流化床生物膜驯化培养过程中，投加高效复合微生物；反应器温度保持在25-35℃之间，水的pH值在6.5-9.0之间，总停留时间为18h-28 h，溶解氧调节在3.0-6.0mg/L之间。

3.根据权利要求１或2所述的高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法，其特征在于，所述步骤C生物流化床进水氨氮浓度大于600mg/L，COD大于2000mg/L时，出水回流到生物流化床，与进水混合进入流化床反应器。

4.根据权利要求2所述的高氨氮难降解有机废水的联合强化处理方法，其特征在于，所述高效复合微生物包括，铜绿假单胞菌、芽孢杆菌和Biosystem B系列。