CN103539314A - 一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废水处理工艺及装置，属于染整废水处理领域。本工艺采用涡凹气浮法将生产废水中大部分的悬浮物及甲苯、脂类等有机物去除，后通过混凝沉淀法，加药混凝产生硫酸钙沉淀，去除大部分硫酸根离子及部分有机物，并通过铁碳微电解反应，将废水中难生化的有机物氧化为易生化的有机物，利于后续生化处理。本发明技术先进、工艺可靠、节能高效、操作方便、易于维护；占地面积小，基建投资及日常运行费用低；废水处理效果好，整体设备运行更具有稳定性。

Description

一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺及装置

 

技术领域

本发明涉及一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺及装置，属于染整废水处理领域。

背景技术  

本发明所涉及处理的废水主要为生产废水、冲洗废水、尾气洗涤水、真空系统排水、生活污水等。

目前，高浓度有机废水的处理方法主要有物理化学处理法和生物处理法。 物化处理法是应用物理化学作用及其原理将废水中的污染物成分转化为无害物质，将蒸发后的剩余硫酸盐沉淀下来，使废水得到净化的方法，如光化学混凝法、 氧化－吸附法、 焚烧法、 萃取法、 湿式催化氧化法、 电化学法和膜分离法等；生物处理是利用微生物降解水中的污染物质作为自身的营养和能源，同时使废水得到净化的方法。生物处理法发展至今，已成为世界各国处理有机废水的主要手段，具有处理能力大、 设备自动化程度高、 易于调控、 经济可行等特点，是高浓度有机废水主要的处理方法。生物方法有多种形式，有好氧生物法和厌氧生物法。好氧生物法一般用于处理低浓度有机废水，但近年来有人研制出一些高效的好氧生物处理工艺，可用于处理高浓度有机废水，如深井曝气和好氧流化床等，但应用于工程实例不多。

厌氧处理技术是指在无分子氧的条件下，通过微生物作用，将有机物降解为CH4、 CO2 的过程。 该技术较大规模地用于有机废水处理开始于 20 世纪 60 年代末，并且应用于高浓度有机废水的工程实例较多，其主要工艺有：AF法、UASB法、IC法、EGSB法。

厌氧法适用于高浓度有机废水的处理，且具有能耗小、去除负荷高、并可回收沼气作能源等优点，但出水难以达到排放标准。而好氧法适用于处理浓度较低的废水，具有净化后出水水质好等优点。因此目前在高浓度有机废水的处理工程中，常集厌氧、 好氧处理的优点于一身，构成厌氧－好氧组合工艺，即高浓度有机废水首先经厌氧法处理，出水再经好氧法进行进一步净化，在实际应用中均取得良好效果。

对于含硫酸盐的高浓度有机废水，由于高浓度的硫酸盐对产甲烷菌产生一定的抑制作用，故在选用工艺过程中考虑消除硫酸盐对产甲烷菌的抑制作用。目前国内外多数采用两种方法，一种物化方法，去除硫酸盐，如化学沉淀法、高效蒸发等。另一种方法为厌氧生物方法，如早期应用较广泛的单相厌氧法（如UASB法、EGSB法、ABR法和ASBR法）、两相厌氧法。基于单相厌氧工艺处理流程、操作和维护简单 ,在硫酸盐有机废水的处理工艺中最早被采用。随着工业的发展 ,硫酸盐有机废水的成分日益复杂 ,国内外开发出了两相厌氧工艺。由于单相厌氧工艺没有阻止硫化物与磁性多孔珠(简称“MPB” )的接触 ,也就没有彻底解决MPB 受抑制的问题。由于硫化氢的生成使甲烷产量减少 ,增加了沼气回收利用的困难，而两相厌氧生物处理工艺是将硫酸盐还原相和产甲烷相分别在两个反应器内完成。由于参与酸性发酵和甲烷发酵的微生物不同 ,分别在两个反应器内完成 ,两相厌氧工艺能较好地解决硫酸盐还原菌（SRB）对MPB的初级抑制和 H2S对MPB的次级抑制。

发明内容

本发明的目的在于基于行业技术现状，提供一种工艺可靠、节能高效、操作方便、易于维护的一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺及装置。本发明是根据废水特点选择合理可行的处理工艺路线。

本发明采用的技术方案如下：

本工艺采用涡凹气浮法将生产废水中大部分的悬浮物及甲苯、脂类等有机物去除，后通过混凝沉淀法，加药混凝产生硫酸钙沉淀，去除大部分硫酸根离子及部分有机物，并通过铁碳微电解反应将废水中难生化的有机物氧化为易生化的有机物，利于后续生化处理。

一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特殊之处在于包括废水预处理装置以及与其相连通的均质池，所述均质池之后按工艺流程依序连接有铁碳微电解池、第一调节酸化池、第一厌氧塔、第一回流水池、第一沉淀池、第二调节酸化池、第二厌氧塔、第二回流水池、A/O(缺氧/好氧)工艺设备、第二沉淀池、清水池及多介质过滤器；

所述废水预处理装置包括生活废水预处理装置及生产废水预处理装置，所述生活废水预处理装置包括有相互连通的生活水粗格栅及生活水集水井，所述生活水集水井输出连接至均质池；所述生产废水预处理装置包括按生产废水处理工艺依序连通的生产水粗格栅、生产水集水井、涡凹气浮设备及混凝沉淀一体化设备，所述混凝沉淀一体化设备与均质池相连通；

所述生活水集水井及生产水集水井分别通过管路连通至与均质池相连通的事故池； 

所述均质池内部设有潜水搅拌器，使均质池中废水充分混合均匀并防止固体颗粒沉积； 

所述第一沉淀池、第二沉淀池和混凝沉淀一体化设备及A/O工艺设备产生的污泥经泵或重力自流流至下部的污泥浓缩池浓缩，所述污泥浓缩池连通有污泥脱水机，所述污泥脱水机采用的是板框压滤机脱水，经脱水后的泥饼通过螺旋输送机送至污泥堆棚外运处置。

所述污泥浓缩池及污泥脱水机通过输水管路与均质池相连通，以便污泥浓缩池的上清液及污泥脱水机的滤液及时排入均质池中；

所述A/O(缺氧/好氧)工艺设备包括设有缺氧池的缺氧段以及设有曝气池的好氧段两部分组成，污水和曝气池回流混合液一起进入缺氧池进行反硝化反应，将大部分硝酸盐还原成氮气；缺氧池出水进入曝气池，缺氧池内设有鼓风曝气，将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐，并去除大部分有机污染物，曝气池中的混合液部分回流至缺氧池，混合液回流比为100%，曝气池出水自流进入第二沉淀池。

一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺，其特殊之处在于包括以下工艺流程：

步骤一：生活废水预处理

生活废水经过生活水粗格栅去除大的漂浮物，再进入生活水集水井，出水提升至均质池；

步骤二：生产废水预处理

生产废水经过生产水粗格栅去除大的漂浮物后进入生产水集水井，而后提升至涡凹气浮设备去除大部分甲苯、脂类及SS，出水自流入混凝沉淀一体化设备，而后加入Ca（OH）₂和PAM（聚丙烯酰胺）以使废水中细小悬浮物、盐类及胶体等与之充分反应形成较大絮体颗粒，便于沉淀，沉淀反应出水送入均质池与预处理后的生活污水合并混合，气浮浮渣和沉淀物经由污泥管路排入污泥浓缩池中；

步骤三：均质混合废水

废水在均质池内的潜水搅拌器作用下充分混合；

步骤四：铁碳微电解反应

均质池出水进入铁碳微电解反应器，加入双氧水和盐酸，控制pH在3-4，将难生化有机物氧化为易生化有机物；

步骤五：一次调节酸化

铁碳微电解反应器出水进入第一调节酸化池，废水中的有机污染物被在此被酸化菌部分酸化为挥发性脂肪酸（VFA），投加NaOH并由反应器底部所设的搅拌器进行混合，最终调节废水的pH值为7.5～8.5，并控制水温在30～39℃，出水提升至第一厌氧塔；

步骤六：一次厌氧处理

废水自第一调节酸化池的配水泵送入第一厌氧塔中，剩余硫酸盐还原成硫化氢，同时改善污水的毒性，以利于后续处理，第一厌氧塔出水重力流入第一回流水池中，而后自流入第一沉淀池，通过重力沉淀去除单质硫，第一沉淀池的上清液自流入第二调节酸化池中；

步骤七：二次酸化厌氧

第一沉淀池的上清液经流第二调节酸化池后，再提升至第二厌氧塔，由于第二厌氧塔较高的容积负荷，使废水中大部分CODcr得以去除，第二厌氧塔出水自流至第二回流水池，而后进入A/O(缺氧/好氧)工艺设备；

步骤八：好氧生化处理

A/O(缺氧/好氧)工艺设备根据功能分为缺氧池和曝气池，污水和曝气池回流混合液一起进入缺氧池进行反硝化反应，将大部分硝酸盐还原成氮气；缺氧池出水进入曝气池，曝气池内设有鼓风曝气，将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐，并去除大部分有机污染物，曝气池中的混合液部分回流至缺氧池，混合液回流比为100%，曝气池出水自流进入第二沉淀池；

步骤九：沉淀

进入第二沉淀池的废水经固液分离后上清液流入清水池，清水池出水再进入多介质过滤器进一步去除污水中的悬浮物（SS），出水达标排放。

所述第一沉淀池、第二沉淀池和混凝沉淀一体化设备及生化池产生的污泥经泵或重力自流流至污泥浓缩池浓缩，通过砂浆泵进入板框压滤机水。脱水后的泥饼通过皮带输送机送至污泥堆棚外运处置。

本发明一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺及装置，采用的是预处理、两相厌氧处理和好氧处理的工艺方案，其技术先进、工艺可靠、节能高效、操作方便、易于维护；占地面积小，基建投资及日常运行费用低；废水处理效果好，整体设备运行更具有稳定性。

附图说明

 图1：本发明处理工艺设备及工艺流程示意图。

 具体实施方式

以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。

实施例1

本实施例的一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺及装置，参考图1，本实施例方案采用的是预处理、两相厌氧处理、好氧处理相结合的工艺流程。预处理工艺是指将生产、生活污水经过格栅去除大的漂浮物，再通过加药沉淀去除水中的硫酸盐、SS、甲苯、一定量的COD等。对预处理出水,由于其BOD₅/COD_cr约为0.4，可生化性较好，故可采用以生化处理为主的工艺，考虑到预处理出水中COD_cr通常超过6000mg/L，故生化处理系统需采用两相厌氧——好氧联合处理工艺。厌氧处理工艺的一相厌氧利用厌氧细菌在弱酸性环境下将废水中的有机物分解为H₂S（约占80%）、CH₄（约占15%）以及少量的污泥; 二相厌氧利用厌氧细菌在中性环境下将废水中的有机物分解为甲烷（约占75%）、CO₂（约占25%）以及少量的污泥。由于整个处理过程不需要供氧，因此能源消耗非常低，同时也可减少很多操作上的维修问题。

具体工艺过程如下：

步骤一：生活废水预处理

生活废水经过生活水粗格栅去除大的漂浮物，再进入生活水集水井，出水提升至均质池；

步骤二：生产废水预处理

生产废水经过生产水粗格栅去除大的漂浮物后进入生产水集水井，而后提升至涡凹气浮设备去除大部分甲苯、脂类及SS，出水自流入混凝沉淀一体化设备，而后加入Ca（OH）²和PAM（聚丙烯酰胺）以使废水中细小悬浮物、盐类及胶体等与之充分反应形成较大絮体颗粒，便于沉淀，沉淀反应出水送入均质池与预处理后的生活污水合并混合，气浮浮渣和沉淀物经由污泥管路排入污泥浓缩池中；

PAM（聚丙烯酰胺）是一种高分子化合物，常作为助凝剂与其他混凝剂共同使用，提高混凝效果。采用螺杆泵或计量泵等定量投加，投加量为3.0～5.0mg/L。

步骤三：均质混合废水

废水在均质池内的潜水搅拌器作用下充分混合；

步骤四：铁碳微电解反应

均质池出水进入铁碳微电解反应器，加入双氧水和盐酸，控制pH在3-4，将难生化有机物氧化为易生化有机物；在此提高废水的可生化性，通过电位差把难以降解有机物分解为生化性较好的小分子有机物。

步骤五：一次调节酸化

铁碳微电解反应器出水进入第一调节酸化池，废水中的有机污染物被在此被酸化菌部分酸化为挥发性脂肪酸（VFA），投加NaOH并由反应器底部所设的搅拌器进行混合，最终调节废水的pH值为7.5～8.5，并控制水温在30～39℃，出水提升至第一厌氧塔；

所述一次调节酸化设计为加盖的形式，给废水创造一定的兼氧环境以便于水解酸化。在此，废水中的有机污染物被酸化菌部分酸化为挥发性脂肪酸（VFA），为发生在后续反应器中的产硫化氢和甲烷阶段提供一定的反应底物。

废水在一次调节酸化过程中，随着挥发性脂肪酸的形成，PH值将会下降，因此应向调节酸化池中投加NaOH以维持其适宜的PH值范围，确保酸化及厌氧生化过程的正常进行。所述NaOH投加量一般为0.06～0.08kgNaOH/kgCOD_cr进水，

步骤六：一次厌氧处理

废水自第一调节酸化池的配水泵送入第一厌氧塔中，剩余硫酸盐还原成硫化氢，同时改善污水的毒性，以利于后续处理，第一厌氧塔出水重力流入第一回流水池中，而后自流入第一沉淀池，通过重力沉淀去除单质硫，第一沉淀池的上清液自流入第二调节酸化池中；

所述第一厌氧塔设计容积负荷为5.0～10.0kgCOD_cr/m³·d，同时设出水回流系统。

相对于钢筋砼结构的UASB反应器来说，钢结构的UASB反应器容积负荷较高，故占地面积小，适宜于占地面积较小的场合。此外，钢结构的UASB反应器的投资较钢筋砼结构的UASB反应器也更少，由于采用钢结构，可在土建基础施工的同时加工，因此可大大节省项目的建设时间。因此，本方案中采用钢结构形式的两相UASB厌氧反应器。

步骤七：二次酸化厌氧

第一沉淀池的上清液经流第二调节酸化池后，再提升至第二厌氧塔，由于第二厌氧塔较高的容积负荷，使废水中大部分CODcr得以去除，第二厌氧塔出水自流至第二回流水池，而后进入A/O(缺氧/好氧)工艺设备；

步骤八：好氧生化处理

A/O(缺氧/好氧)工艺设备根据功能分为缺氧池和曝气池，污水和曝气池回流混合液一起进入缺氧池进行反硝化反应，将大部分硝酸盐还原成氮气；缺氧池出水进入曝气池，曝气池内设有鼓风曝气，将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐，并去除大部分有机污染物，曝气池中的混合液部分回流至缺氧池，混合液回流比为100%，曝气池出水自流进入第二沉淀池；

为使有机污染物顺利得以降解，在生化处理过程中须控制好以下参数：一是控制曝气池中的溶解氧在2～4mg/L，以提供微生物充分的氧；二是维持曝气池中合适的MLSS以进行生物转化。 

步骤九：沉淀

进入第二沉淀池的废水经固液分离后上清液流入清水池，清水池出水再进入多介质过滤器进一步去除污水中的悬浮物（SS），出水达标排放。

所述多介质过滤器采用板框压滤机（泥饼含水率60～75%）及带式浓缩脱水一体机（泥饼含水率80～85%）。

Claims (8)

1.一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特征在于包括废水预处理装置以及与其相连通的均质池，所述均质池之后按工艺流程依序连接有铁碳微电解池、第一调节酸化池、第一厌氧塔、第一回流水池、第一沉淀池、第二调节酸化池、第二厌氧塔、第二回流水池、A/O工艺设备、第二沉淀池、清水池及多介质过滤器。

2.如权利要求1所述一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特征在于所述废水预处理装置包括生活废水预处理装置及生产废水预处理装置，所述生活废水预处理装置包括有相互连通的生活水粗格栅及生活水集水井，所述生活水集水井输出连接至均质池；所述生产废水预处理装置包括按生产废水处理工艺依序连通的生产水粗格栅、生产水集水井、涡凹气浮设备及混凝沉淀一体化设备，所述混凝沉淀一体化设备与均质池相连通。

3.如权利要求2所述一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特征在于所述生活水集水井及生产水集水井分别通过管路连通至与均质池相连通的事故池。

4.如权利要求1所述一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特征在于所述均质池内部设有潜水搅拌器，使均质池中废水充分混合均匀并防止固体颗粒沉积。

5.如权利要求1所述一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特征在于所述第一沉淀池、第二沉淀池和混凝沉淀一体化设备及A/O工艺设备产生的污泥经泵或重力自流流至下部的污泥浓缩池浓缩，所述污泥浓缩池连通有污泥脱水机，经脱水后的泥饼通过螺旋输送机送至污泥堆棚外运处置。

6.如权利要求5所述一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特征在于所述污泥浓缩池及污泥脱水机通过输水管路与均质池相连通，以便污泥浓缩池的上清液及污泥脱水机的滤液及时排入均质池中。

7.如权利要求1所述一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理装置，其特征在于所述A/O工艺设备包括设有缺氧池的缺氧段以及设有曝气池的好氧段两部分组成，污水和曝气池回流混合液一起进入缺氧池进行反硝化反应，将大部分硝酸盐还原成氮气；缺氧池出水进入曝气池，缺氧池内设有鼓风曝气，将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐，并去除大部分有机污染物，曝气池中的混合液部分回流至缺氧池，混合液回流比为100%，曝气池出水自流进入第二沉淀池。

8.一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺，其特征在于包括以下工艺流程：

步骤一：生活废水预处理

生活废水经过生活水粗格栅去除大的漂浮物，再进入生活水集水井，出水提升至均质池；

步骤二：生产废水预处理

生产废水经过生产水粗格栅去除大的漂浮物后进入生产水集水井，而后提升至涡凹气浮设备去除大部分甲苯、脂类及SS，出水自流入混凝沉淀一体化设备，而后加入Ca（OH）₂和PAM以使废水中细小悬浮物、盐类及胶体等与之充分反应形成较大絮体颗粒，便于沉淀，沉淀反应出水送入均质池与预处理后的生活污水合并混合，气浮浮渣和沉淀物经由污泥管路排入污泥浓缩池中；

步骤三：均质混合废水

废水在均质池内的潜水搅拌器作用下充分混合；

步骤四：铁碳微电解反应

均质池出水进入铁碳微电解反应器，加入双氧水和盐酸，控制pH在3-4，将难生化有机物氧化为易生化有机物；

步骤五：一次调节酸化

铁碳微电解反应器出水进入第一调节酸化池，废水中的有机污染物被在此被酸化菌部分酸化为挥发性脂肪酸，投加NaOH并由反应器底部所设的搅拌器进行混合，最终调节废水的pH值为7.5～8.5，并控制水温在30～39℃，出水提升至第一厌氧塔；

步骤六：一次厌氧处理

废水自第一调节酸化池的配水泵送入第一厌氧塔中，剩余硫酸盐还原成硫化氢，同时改善污水的毒性，以利于后续处理，第一厌氧塔出水重力流入第一回流水池中，而后自流入第一沉淀池，通过重力沉淀去除单质硫，第一沉淀池的上清液自流入第二调节酸化池中；

步骤七：二次酸化厌氧

第一沉淀池的上清液经流第二调节酸化池后，再提升至第二厌氧塔，由于第二厌氧塔较高的容积负荷，使废水中大部分CODcr得以去除，第二厌氧塔出水自流至第二回流水池，而后进入A/O工艺设备；

步骤八：好氧生化处理

A/O工艺设备根据功能分为缺氧池和曝气池，污水和曝气池回流混合液一起进入缺氧池进行反硝化反应，将大部分硝酸盐还原成氮气；缺氧池出水进入曝气池，曝气池内设有鼓风曝气，将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐，并去除大部分有机污染物，曝气池中的混合液部分回流至缺氧池，混合液回流比为100%，曝气池出水自流进入第二沉淀池；

步骤九：沉淀

进入第二沉淀池的废水经固液分离后上清液流入清水池，清水池出水再进入多介质过滤器进一步去除污水中的悬浮物，出水达标排放。

 

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