CN103265151A - 重金属废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属废水的处理方法，包括如下步骤：将预处理的重金属废水上清液输入包括水解酸化反应池、缺氧脱氮反应池、缺氧除磷反应池和活性污泥池的A³O生化反应系统；将出水输入重金属膜反应器，并在反应器中投加降解有机物的专性菌，并将重金属膜反应器中的废水间歇回流到缺氧除磷反应池，即可。本发明所述的处理方法以A³O生化处理代替A²O生化处理工艺，调整回流比，在不增加水力停留时间、池容和工程造价的前提下，强化生化系统降COD、吸附重金属、脱氮、除磷的效果；以M-MBR代替二沉池，提高了活性污泥的浓度和生化反应速率，进一步强化降低COD、BOD，设备和工艺简单，可大规模地推广利用。

Description

重金属废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种废水的处理方法，特别是涉及一种重金属废水的处理方法。

背景技术

重金属是水环境中的主要污染物之一，对自然环境及人、动物的危害性巨大。为降低重金属对环境的危害，国家对重金属废水实行污水处理排放提标措施，将从2008年1月执行的《电镀污染物排放标准（GB21900-2008）》的表2标准，提升到表3标准。

通过对相关领域的技术开发和专利公开检索，我们发现将A²O生化处理与MBR膜分离技术相结合，应用于重金属污水的处理已有部分先例，但都不同程度地存在一些先天不足，如：现有技术中活性污泥回流到水解酸化反应池，而使得硝酸盐进入池中，破坏水解酸化反应池的水解酸化状态而使得后续的除磷率降低；而碳源不足，也会导致生化系统脱氮除磷效果很差，根本无法实现国家规定的难处理重金属废水的全因子达标。

发明内容

基于此，本发明提供一种重金属废水的处理方法，其是以A³O生化处理及重金属膜生物反应器（M-MBR）为主体的处理方法。

解决上述技术问题的具体技术方案如下：

一种重金属废水的处理方法，包括如下步骤：

（1）将经预处理的重金属废水的上清液依次输入A₁水解酸化反应池、A₂缺氧脱氮反应池、A₃缺氧除磷反应池和O活性污泥池；其中，A₃缺氧除磷反应池的废水回流到A₁水解酸化反应池；O活性污泥池的废水回流到A₂缺氧脱氮反应池；O活性污泥池的废水回流到A₃缺氧除磷反应池。

（2）将经步骤（1）处理的废水输入重金属膜反应器，投加降解有机物的专性菌，并将重金属膜反应器中的废水间歇回流到缺氧除磷反应池，即可。

在其中一些实施例中，步骤（1）中所述缺氧除磷反应池的废水回流到水解酸化反应池的回流比为1:1.5-2.5；活性污泥池的废水回流到缺氧脱氮反应池的回流比为1:3.5-4.5；活性污泥池的废水回流到缺氧除磷反应池的回流比为1:2.5-3.5。

在其中一些实施例中，步骤（2）所述金属膜反应器中的废水间歇回流到缺氧除磷反应池的回流比为1:1。

在其中一些实施例中，所述A₃缺氧除磷反应池的废水回流到A₁水解酸化反应池的回流比为1:2；O活性污泥池的废水回流到A₂缺氧脱氮反应池的回流比为1:4；O活性污泥池的废水回流到A₃缺氧除磷反应池的回流比为1:3。

在其中一些实施例中，步骤（1）中所述A₁水解酸化反应池采用脉冲罐进行布水，水力停留时间为3-4h。

在其中一些实施例中，步骤（1）中所述A₂缺氧脱氮反应池和A₃缺氧除磷反应池均采用完全混合循环流方式进行布水，水力停留时间均为2-3h；完全混合循环流方式布水，即能保证布水均匀，又能控制水中溶解氧浓度，保证系统处于缺氧状态。

在其中一些实施例中，步骤（1）中所述O活性污泥池采用推流式布水，水力停留时间为10-12h。

在其中一些实施例中，所述预处理为：先根据生产工艺进行分类，将重金属废水分为前处理水、综合水、混排水、含镍水、含铬水、含磷水、含铜水和含氰水；再调整pH为8-9，絮凝沉淀、氧化还原和/或微电式解等常规处理。

在其中一些实施例中，步骤（2）中所述专性菌即生活于活性污泥中的常见细菌（如：硝酸菌、亚硝酸菌等）、原生动物（如：钟虫、累枝虫、草履虫、变形虫或轮虫）及菌胶团。

本发明一种重金属废水的处理方法具有以下优点和有益效果：

（1）本发明所述的处理方法以A³O生化处理系统代替传统的A²O生化处理系统，通过调整系统回流比，在不增加水力停留时间，扩大池容，增加工程造价前提下，强化生化系统降COD、吸附重金属、脱氮、除磷的功效，最终使得各指标符合国家《电镀污染物排放标准（GB21900-2008）》中的表3标准。

（2）本发明所述的处理方法以A³O生化处理工艺将活性污泥回流到缺氧脱氮反应池，这样可以防止由于硝酸盐氮进入水解酸化反应池，破坏水解酸化反应池的水解酸化状态而影响后续系续的除磷率；增加了专门的缺氧除磷反应池，该池利用活性污泥回流混合液携带的聚磷菌，大量吸收污水中溶解态磷，通过在此池设置的排泥口，将含磷污泥排出，达到除磷目的；并增加了从缺氧除磷反应池到水解酸化反应池的混合液回流，由于混合液中含有较多的溶解性BOD，而硝酸盐很少，这为水解酸化反应池内所进行的有机物水解反应提供了最优的条件。

（3）本发明所述的处理方法以重金属膜生物反应器（M-MBR）代替传统工艺中的二沉池，既大大提高了活性污泥即微生物的浓度和生化反应速率，进一步强化降低COD、BOD，吸附重金属指标的功能，又减少了处理系统的占地面积和工程造价，设备结构和维护简单、工艺流程紧凑，有利于工艺大规模地推广和利用。

（4）本发明所述的处理方法于重金属膜反应器中投加降解有机物的专性菌，M-MBR膜能够有效截留菌种，降低菌种频繁投加造成的成本负担这些被富集的菌种进一步，强化重金属废水难降解有机物和重金属的去除、脱氮、除磷功能。

（5）传统MBR膜污泥回流方式是由MBR膜池持续回流到O池，而本发明所述M-MBR池中的废水间歇回流到A₃池，这样可以节约运行成本，同时提高系统脱氮、除磷效果，脱氮、除磷效果提高10%，运行成本降低5%左右。

附图说明

图1为实施例1重金属废水的处理工艺流程图。

附图标记：

1、废水收集装置；2、分类收集处理装置；A₁、水解酸化池；A₂、缺氧脱氮池；A₃、缺氧除磷池；O、活性污泥池；4、M-MBR池；5、污泥排出口。

具体实施方式

本发明所述A³O生化反应系统的基本原理是：

A₁水解酸化反应池中所进行的水解酸化过程，产生的硫化物与废水中的重金属离子反应生成硫化物沉淀，以达到去除重金属，提高废水可生化性的目的，同时原污水和含磷回流污泥进入A₁水解酸化反应池进行磷的释放，为水解酸化段所进行的有机物水解反应提供最优的条件，也为后续脱氮反应提供充足的碳源。

在A₂缺氧脱氮反应池内，以进水、含磷回流污泥中的有机物为碳源，利用O活性污泥池混合液回流带入的硝酸盐进行反硝化脱氮。

在A₃缺氧除磷反应池内，活性污泥池混合液回流带入大量聚磷菌，聚磷菌从污水中大量摄取溶解态的正磷酸盐，通过排泥达到除磷目的。

在O活性污泥反应池内，好氧微生物大量繁殖，消耗污水中可降解有机物；同时聚磷菌大量繁殖，过量摄取环境中的溶解态磷，强化降低COD、除磷功能。

本发明中所涉及的技术用语“COD”为化学需氧量，英文称ChemicalOxygenDemand；“MBR”为膜-生物反应器，英文称Membrane Bio-Reactor；“M-MBR”为金属-膜-生物反应器，英文称Mental Membrane Bio-Reactor。

以下将结合具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1

一种重金属废水的处理方法，其工艺流程图参见图1，具体包括如下步骤：

（1）重金属废水经废水收集装置1输入分类收集处理装置2；在具体处理过程中，根据车间生产情况，将待处理的重金属废水先根据生产工艺进行分类，将重金属废水分为前处理水、综合水、混排水、含镍水、含铬水、含磷水、含铜水和含氰水；再调整pH为8-9，絮凝沉淀、氧化还原和/或微电式解等常规预处理。

（2）将经步骤（1）处理的废水的上清液依次输入水解酸化反应池A₁、缺氧脱氮反应池A₂、缺氧除磷反应池A₃和活性污泥池Ｏ，去除COD、氮、磷和重金属；

其中，所述水解酸化反应池A₁采用脉冲罐进行布水，提高布水均匀性，保障水解酸化效果，为后续脱氮提供碳源，废水的水力停留时间为3-4h；所述缺氧脱氮反应池A₂采用完全混合循环流方式进行布水，池底部装有搅拌器，废水的水力停留时间为2-3h；所述缺氧除磷反应池A₃采用完全混合循环流方式进行布水，池底部装有搅拌器，废水的水力停留时间为2-3h；所述活性污泥反应池O采用推流式布水方式，底部装有高效微孔曝气装置，提高供氧效率，废水的水力停留时间为10-12h。

本实施例A³O生化反应系统还配有三套污泥回流装置，分别为缺氧除磷反应池A₃回流污泥到水解酸化反应池A₁，回流比为1:2，由于A₃池中的混合液含有较多的溶解性BOD，而硝酸盐很少，这为水解酸化反应池内所进行的有机物水解反应提供了最优的条件；由O活性污泥反应池回流污泥到缺氧脱氮反应池A₂而不是回流到水解酸化反应池A₁，回流比为1:4，这样可以防止由于硝酸盐氮进入水解酸化反应池A₁，破坏水解酸化反应池A₁的水解酸化状态而影响后续系续的除磷率；由活性污泥反应池O回流污泥到缺氧除磷反应池A₃，回流比为1:3，A₃池利用活性污泥回流混合液携带的聚磷菌，大量吸收污水中溶解态磷，通过在此池设置的污泥泥出口5，将含磷污泥排出，达到除磷目的。通过该装置及调整污泥回流比，达到生化系统降COD、重金属、脱氮、除磷的功效。

经测定，步骤（2）A₃O生化反应系统中COD、氮、磷和重金属的去除率均达到80%以上；

（3）将经步骤（2）处理的废水输入重金属膜反应器4（M-MBR池），并在反应器中投加降解有机物的专性菌；由于M-MBR膜的截留作用，将活性污泥中的有益于废水难降解物质吸附、降解的专性菌进行富集，且M-MBR间歇回流到A₃池，回流比为1:1，这样可以节约运行成本5%左右，进一步强化重金属废水难降解有机物、重金属的去除、脱氮、除磷功能，使得系统脱氮、除磷效果，脱氮、除磷效果提高10%，同时测定出水的各项指标均达到国家标准，具体测定方法参见《电镀污染物排放标准（GB21900-2008）》中的表3标准，结果如下表1：

表1：出水污染物特别排放限值

从上表可知：采用实施例1工艺处理重金属废水，出水各指标均能达到《电镀污染物排放标准（GB21900-2008）》中表3标准的水污染物特别排放限值标准。

对比例1

本对比例采用传统的A²O生化处理系统与MBR膜分离技术相结合处理重金属废水，重金属废水的预处理与实施例1相同，其中，A²O生化处理系统包括：A₁水解酸化反应池、A₂缺氧脱氮反应池和O活性污泥池；该系统的回流装置为：O活性污泥池回流到A₁水解酸化反应池；MBR膜分离技术中的回流方式采用由MBR膜池持续回流到O池。

将实施例1中步骤（2）中A³O生化反应系统的水力停留时间与A²O生化反应系统相对比，结果见下表2：

表2重金属废水A³O生化反应系统与A²O生化反应系统水力停留时间对比表

从表2可知，A³O工艺与A²O工艺相比，水力停留时间没有延长，所以A³O工艺占地面积没有增加，工程建设成本也不会增加。

测定经对比例1处理的重金属废水的出水各项指标，具体测定方法参见《电镀污染物排放标准（GB21900-2008）》中的表2标准，结果见表3。

表3出水污染物特别排放限值标准

从表3可知，对比例的工艺可以实现《电镀污染物排放标准（GB21900-2008）》表2标准。

比较实施例1和对比例1可知，实施例1的出水排放浓度限值低于对比例1的出水排放浓度限值，即实施例1的工艺流程优于对比例1的工艺流程。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种重金属废水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将经预处理的重金属废水上清液依次输入水解酸化反应池、缺氧除磷反应池、缺氧脱氮反应池和活性污泥池；其中，缺氧除磷反应池的废水回流到水解酸化反应池；活性污泥池的废水回流到缺氧脱氮反应池；活性污泥池的废水回流到缺氧除磷反应池；

（2）将经步骤（1）处理的废水输入重金属膜反应器，投加降解有机物的专性菌，并将重金属膜反应器中的废水间歇回流到缺氧除磷反应池，即可。

2.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述缺氧除磷反应池的废水回流到水解酸化反应池的回流比为1:1.5-2.5；活性污泥池的废水回流到缺氧脱氮反应池的回流比为1:3.5-4.5；活性污泥池的废水回流到缺氧除磷反应池的回流比为1:2.5-3.5。

3.根据权利要求2所述的重金属废水的处理方法，其特征在于，所述缺氧除磷反应池的废水回流到水解酸化反应池的回流比为1:2；活性污泥池的废水回流到缺氧脱氮反应池的回流比为1:4；活性污泥池的废水回流到缺氧除磷反应池的回流比为1:3。

4.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于，步骤（2）所述金属膜反应器中的废水间歇回流到缺氧除磷反应池的回流比为1:1。

5.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述水解酸化反应池采用脉冲罐进行布水，水力停留时间为3-4h。

6.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述缺氧脱氮反应池和缺氧除磷反应池均采用完全混合循环流方式进行布水，水力停留时间均为2-3h。

7.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述活性污泥池采用推流式布水，水力停留时间为10-12h。

8.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述预处理为根据生产工艺，将重金属废水分为前处理水、综合水、混排水、含镍水、含铬水、含磷水、含铜水和含氰水；再调整pH为8-9、絮凝沉淀、氧化还原和/或微电式解处理。

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