CN103408195A

CN103408195A - 一种有机废水深度处理工艺

Info

Publication number: CN103408195A
Application number: CN2013103628713A
Authority: CN
Inventors: 魏其辉; 严运钧
Original assignee: Cnlight Co Ltd
Current assignee: Cnlight Co Ltd
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: CN103408195B

Abstract

本发明提供一种通过多种技术工艺逐级削减污染物，最终使废水的排放和回用达标的有机废水深度处理工艺。包括以下工艺步骤：a）酸碱调节处理；b）前絮凝处理；c）Photo-Fenton预处理；d）厌氧水解酸化处理；e）XLT-PC系统处理；f）后絮凝处理；g）Photo-Fenton后处理；h）对步骤g）的出水进行排放或回用。本发明的有机废水处理工艺相比现有技术，通过合理配置各处理步骤，在相同的成本下可提供更大的负荷量，而且污染物的产出大为减少，处理后水体质量优良，尤其适合印染、食品、电子、生物医药等行业的污水处理之用。

Description

一种有机废水深度处理工艺

技术领域

本发明涉及一种有机废水、污水的处理工艺，特别是涉及一种有机废水、污水的多级处理工艺。

背景技术

目前针对生物难降解有机废水的一般采用的处理方法有：

1）物化法，如：混凝沉淀（气浮）法、膜分离法、气提吹脱法、萃取法等。

2）生化法，如：好氧活性污泥法、PAM-活性污泥法、厌氧-好氧工艺以及膜生物反应器等。

3）化学法，如：氧化还原法、湿式氧化法、化学焚烧法等。

相关的有机废水处理方法还包括：

4）铁碳微电解法，基于电化学中的电池反应机理，其电极反应如下：阳极（Fe）：Fe→Fe²⁺+2e（E0=-0.44v），阴极（C）：2H⁺+2e→2H→H₂（E0=（H⁺/H₂）=0v），酸性充氧条件下：O₂+4H⁺+4e→2H₂O（E0（O₂）=1.23v），中性条件下：O₂+2H₂O+4e→4OH-（E0=0.40v）。

5）Fenton试剂氧化法，Fenton试剂是Fe²⁺和H₂O₂的结合，反应生成OH自由基，OH自由基氧化能力很强，仅次于氟。OH自由基与有机物RH反应，使有机物RH碳链断键，最终被氧化成CO₂和H₂O，使得有机废水CODcr大大降低。同时Fe²⁺作为催化剂，被氧化成Fe³⁺，在一定PH值下，可生成具有絮凝作用的Fe（OH）₃胶体，可降低水中悬浮物。

Photo-Fenton氧化法，是Fenton氧化法的改进方法，利用可见光或紫外光对Fenton氧化法的过程进行催化，使能加速有机染料的降解进程、提高降解度。当以纳米高辐照强度紫外光作为触媒时，Photo-Fenton氧化法中的Fe³⁺将可被原回为亚铁离子(Fe²⁺)，因此3(Fe²⁺)=2(Fe³⁺)反应会不断循环，无须再添加Fe²⁺即可产生強氧化力的OH自由基，使得困扰多年的传统FENTON试剂氧化法需要不断加入Fe²⁺，并且随Fe²⁺的添加和反应的进行会产生大量的Fe（OH）₃沉淀，以致该沉淀所形成的污泥越来越多的问题得以解决。

6）厌氧水解酸化是利用微生物的生物化学作用，对有机物进行生物降解，提高有机废水的可生化性。在微生物生物化学作用下，有机物大分子因水解作用由大分子不溶态有机物转化为小分子溶解态有机物，有机废水从而变得易于降解。而酸化过程则是水解作用生成的小分子溶解态有机物转化为各种有机酸（如乙酸、丁酸等）。

7）XLT-PC系统工艺，是对传统CASS法进行改进，在工艺流程和结构形式上综合了A2/O，氧化沟，等脱磷除氮工艺的的优点而开发的强化处理负荷。该系统集生物选择器、连续进水、基质积累与污泥再生一体，通过吊装巨大亲水比表面积的多孔陶瓷反应器，不仅为有机物的去除创造了良好的水力和生物条件，而且在系统内形成前置反硝化（A/O）和CASS双重脱氮系统，在反应器内形成的生物膜好氧、兼氧、厌氧并存，形成多个微观反硝化（A/O）体系。同时使有机物的降解、氨氮的硝化反硝化、磷的释放和吸收等生化过程一直处于高效反应状态，提高降解效率，通过微生物多孔陶瓷反应器的加成增加处理负荷及系统处理的稳定性、耐冲击能力。高效负荷菌种，选育基因工程菌，提高生物处理系统对难降解有机物的去除能力，增加系统的稳定性和耐冲击能力。

然而在仅采用上述某种废水处理方法，或不尽合理地组合上述废水处理方法而获得废水处理工艺的情况下，并不能在实际应用中获得理想的效果，现时企业部署废水处理的实际情况便是如此。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过多种技术工艺逐级削减污染物，最终使废水的排放和回用达标的有机废水深度处理工艺。

包括以下工艺步骤：

a）酸碱调节处理：在调匀池中向有机废水加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度，辅以曝气调匀；

b）前絮凝处理：在前化学快混池中向步骤a）的出水加入絮凝剂PAC进行前化学快混，期间加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度，然后将前化学快混池的出水导入前化学慢混池，加入絮凝剂Polymer（-），并在前化学慢混池中进行沉淀；

c）Photo-Fenton预处理：将前化学慢混池的出水导入第一Photo-Fenton反应器，并加入H₂O₂、Fe²⁺和絮凝剂Polymer（-）进行高级氧化处理，期间加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度；

d）厌氧水解酸化处理：将步骤c）的出水导入池内架设有微生物多孔陶瓷反应器的厌氧水解酸化池，投加和繁殖用于形成生物膜的复合微生物，进行水解酸化处理；

e）XLT-PC系统处理：将步骤d）的清夜导入吊装有微生物多孔陶瓷反应器的XLT-PC生化反应器，投加和繁殖好氧、兼氧复合微生物，并辅以曝气进行有机物降解和硝化处理；

f）后絮凝处理：在后化学快混池中向步骤e）的出水加入絮凝剂PAC进行后化学快混，期间加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度，然后将后化学快混池的出水导入后化学慢混池，加入絮凝剂Polymer（-），并在后化学慢混池中进行沉淀；

g）Photo-Fenton后处理：将后化学慢混池的出水导入第二Photo-Fenton反应器，并分段加入H₂O₂，进行高级氧化处理；

h）对步骤g）的出水进行排放或回用。

还可以包括以下处理过程：对步骤b）中前化学慢混池中的沉淀采用将沉淀输送到污泥浓缩池进行浓缩，然后再输送至污泥脱水机中进行脱水的处理，并且在脱水的过程中加入絮凝剂Polymer（+）。

以上所述的絮凝剂PAC为聚合氯化铝。以上所述的絮凝剂Polymer（-）为阴离子聚丙烯酰胺-I、阴离子聚丙烯酰胺-II、阴离子聚丙烯酰胺-III的复配物。来源于日本三菱化工、住友化工，固含量：≥99%，分子量500万-3000万。以上所述的絮凝剂Polymer（+）为由三菱化工AP620J、三菱化工AP828J、住友化工FN525J三种物质按照质量百分比混合而成。其中AP620J：AP828J：FN525J=0.2:0.5:0.3至0.5:0.3:0.2。

本发明的有机废水处理工艺相比现有技术，通过合理配置各处理步骤，在相同的成本下可提供更大的负荷量，而且污染物的产出大为减少，处理后水体质量优良，尤其适合印染、食品、电子、生物医药等行业的污水处理之用。

附图说明

图1是实施例的工艺流程图；

图2是采用未包括Photo-Fenton步骤的工艺去除COD的效率示意图；

图3是采用包括前絮凝处理+Photo-Fenton预处理步骤的工艺去除COD的效率示意图；

图4是实施例的可生化比B/C的效果示意图；

图5是实施例中各主要步骤的COD去除效率示意图；

图6是实施例的工艺稳定运行后各步骤的COD值对比示意图；

图7是实施例的工艺稳定运行后各步骤NH₃-N值对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明。

实验废水取自某制药厂排出的三七总皂苷废水，灯盏花素废水等混合废水，CODcr约12000～19000mg/l，BOD约1500～2500mg/l，NH₃-N约120mg/l。

如图1所示，对上述有机废水采用以下处理步骤：

a）酸碱调节处理：在调匀池中向有机废水加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度至pH6～pH7，辅以曝气调匀，曝气量为1.2m³气/m³水·min；

b）前絮凝处理：在前化学快混池中向步骤a）的出水加入絮凝剂PAC进行前化学快混，PAC投入量约为20mg/l，期间加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度pH6～pH7，然后将前化学快混池的出水导入前化学慢混池，加入絮凝剂Polymer（-），絮凝剂Polymer（-）的投入量为200～800ppm，并在前化学慢混池中进行沉淀；

c）Photo-Fenton预处理：将前化学慢混池的出水导入第一Photo-Fenton反应器，并加入H₂O₂、Fe²⁺和絮凝剂Polymer（-）进行高级氧化处理，Fe²⁺投入量为0.12mol/l，H₂O₂投入量为1ml/l，Polymer（-）投入量为5mg/l，作用时间为2～3小时，期间加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度pH6～pH7；第一Photo-Fenton反应器内的光照条件为1500W的纳米高辐照强度多波段紫外光束，UV波段为170nm～300nm，不低于3000μW/cm²，水中距离：3cm；

d）厌氧水解酸化处理：将步骤c）的出水导入池内架设有微生物多孔陶瓷反应器的厌氧水解酸化池，投加和繁殖用于形成生物膜的Y型高效复合菌群，水力停留时间约72小时，以进行水解酸化处理；本实施例的Y型高效复合菌群包含专性厌氧菌群、兼性厌氧菌群及生物酶，本实施例采用的是日本EM研究所QW-530J型菌群；

e）XLT-PC系统处理：将步骤d）的出水导入吊装有微生物多孔陶瓷反应器的XLT-PC生化反应器，投加和繁殖H型高效复合菌群，并辅以曝气进行有机物降解和硝化处理；曝气时间为18～20小时，然后搅拌2小时，再沉淀2小时；本实施例的H型高效复合菌群包含专性好氧菌群、兼性好氧菌群及生物酶，本实施例采用的是日本EM研究所QW-650J型菌群；

f）后絮凝处理：在后化学快混池中向步骤e）的出水加入絮凝剂PAC进行后化学快混，絮凝剂PAC的投入量为原水100～500mg/l，期间加入NaOH或H₂SO₄以调节酸碱度pH6～pH7，然后将后化学快混池的出水导入后化学慢混池，加入絮凝剂Polymer（-），絮凝剂Polymer（-）的投入量为200～800ppm，并在后化学慢混池中进行沉淀；

g）Photo-Fenton后处理：将后化学慢混池的出水导入第二Photo-Fenton反应器，并分段加入H₂O₂，进行高级氧化处理；第二Photo-Fenton反应器内的光照条件为1500W的纳米高辐照强度多波段紫外光束，UV波段170nm～300nm，不低于3000μW/cm²，水中距离：3cm；H₂O₂的总投入量为0.2ml/l，第一段加入量为0.14ml/l，第二段加入量为0.06ml/l；然后再进行曝气以去除多余的H₂O₂。

h）对步骤g）的出水进行排放或回用。

本实施例对步骤b）中前化学慢混池中的沉淀采用将沉淀输送到污泥浓缩池进行浓缩，然后再输送至污泥脱水机中进行脱水的处理，并且在脱水的过程中加入絮凝剂Polymer（+）。

如图2所示、如图3所示，可以看出，本实施例的有机废水经第一Photo-Fenton反应器后，其COD大大降低，如图4所示，可以看出此时有机废水的可生化比B/C从0.1～0.2提高到0.3～0.4，为后续进行的步骤提供足够好的准备。

表一反映了采用Y型高效复合菌群、微生物多孔陶瓷反应器时，厌氧水解酸化步骤中进水和出水的COD、BOD₅及B/C的变化情况。

表一：

由表一可知，投加Y型高效复合菌群，使用微生物多孔陶瓷反应器，经厌氧水解酸化后，B/C平均从0.3343提高到0.4171，这主要是Y型高效复合菌群、微生物多孔陶瓷反应器相结合共同下加强了开环，断长链的作用。

如图5所示，本实施例中Photo-Fenton预处理、厌氧水解酸化处理和XLT-PC系统处理的COD去除率对应为：72%左右、55%左右、85%左右，出水COD达到国家排放标准，总体低于200mg/l。而Photo-Fenton后处理的COD去除率为55%左右，出水COD总体低于100mg/l，工艺的整体具有很高的效率。

如图6所示，可以看出，本发明的水处理工艺在稳定运行后，各步骤的COD能被稳定地控制在一个较低的水平，不存在水质好坏反复的情形。

本发明通过对氨氮、有机氮、亚硝氮、硝氮的测定来考察高效复合菌群与微生物多孔陶瓷反应器相结合的脱氮功能，结果如表二所示。

表二：高效复合菌种结合微生物多孔陶瓷反应器的脱氮功能

从表二可知，经过厌氧水解酸化池后NH₃-N有所增加，平均增加56.48%，这部分NH₃-N主要是由有机氮转化而来，有机氮平均减少21.90%。经过XLT-PC反应器以后NH₃-N被100%去除，有机氮被去除75%，出水都达到国家标准，相对较高的去除率得益于高效复合菌群和微生物多孔陶瓷反应器的相结合。硝氮和亚硝氮经过厌氧酸化水解反应器后变化不大，在XLT-PC反应器中并没有积累，说明高效复合菌群和微生物多孔陶瓷反应器相结合的工艺不仅具有较强的硝化能力，同时也具有较强的反硝化能力。整个工艺TN的去除率平均达到86.02%，说明高效复合菌群结合微生物多孔陶瓷反应器具有非常强的脱氮能力。

如图7所示，可以看出，本发明的水处理工艺在稳定运行后，NH₃-N能被稳定地控制在一个较低的水平，不存在NH₃-N的值高低反复的情形。

本说明书列举的仅为本发明的其中一种实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种有机废水深度处理工艺，其特征是：包括以下工艺步骤：

h）对步骤g）的出水进行排放或回用。

2.如权利要求1所述的一种有机废水深度处理工艺，其特征是：还包括以下处理过程：对步骤b）中前化学慢混池中的沉淀采用将沉淀输送到污泥浓缩池进行浓缩，然后再输送至污泥脱水机中进行脱水的处理，并且在脱水的过程中加入絮凝剂Polymer（+）。

3.如权利要求1所述的一种有机废水深度处理工艺，其特征是：所述的絮凝剂PAC为聚合氯化铝。

4.如权利要求1所述的一种有机废水深度处理工艺，其特征是：所述的絮凝剂Polymer（-）为阴离子聚丙烯酰胺-I、阴离子聚丙烯酰胺-II、阴离子聚丙烯酰胺-III的复配物，来源于日本三菱化工、住友化工，固含量：≥99%，分子量500万-3000万。

5.如权利要求1所述的一种有机废水深度处理工艺，其特征是：所述的絮凝剂Polymer（+）为由三菱化工AP620J、三菱化工AP828J、住友化工FN525J三种物质按照质量百分比混合而成；其中AP620J：AP828J：FN525J=0.2:0.5:0.3至0.5:0.3:0.2。

6.如权利要求1所述的一种有机废水深度处理工艺，其特征是：步骤d中用于形成生物膜的复合微生物为：Y型高效复合菌群，包含专性厌氧菌群、兼性厌氧菌群及生物酶；采用的是日本EM研究所QW-530J型菌群。

7.如权利要求1所述的一种有机废水深度处理工艺，其特征是：步骤e中所投加、繁殖的好氧、兼氧复合微生物为：H型高效复合菌群，包含专性好氧菌群、兼性好氧菌群及生物酶；采用的是日本EM研究所QW-650J型菌群。