CN103693810A - 一种难降解废水高效生化处理的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种难降解废水高效生化处理的方法与装置，解决了现有的难降解废水处理难度大、效果差，处理后排放不达标的问题，包括：用于调节进水的调节池、用于去除废水中有机悬浮物的气浮池、用于降解部分难生物降解有机物的预降解池、用于调节生物反应器进水的中间水池、用于初次生物降解的生物反应器、用于氧化仍未降解物质的高级氧化池以及用于再次生物降解的MBR池；MBR池内设置有膜组件；调节池、气浮池、预降解池、中间水池、生物反应器、高级氧化池和MBR池依次顺序连接。采用本装置和方法降低了难降解废水的降解难度，降解率高，降解后的废水中难降解污染物大大减少，浊度低，可以达到排放标准。

Description

一种难降解废水高效生化处理的方法与装置

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别是指一种难降解废水处理的方法与装置。

背景技术

难降解废水是指较难被微生物分解，分解速度慢、分解不彻底的废水，主要来源于焦化废水、制药废水、石化/油类废水、纺织/印染废水、化工废水、油漆废水等行业性废水。这类废水中包括多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机酚化合物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等有毒难降解有机污染物，其共同特点是毒性大、成份复杂、化学耗氧量高，一般微生物对其几乎没有降解效果。随着合成技术的发展，难降解废水的产量越来越大，如果这些物质不加治理地向环境排放，势必严重地污染环境和威胁人类的身体健康。

难降解废水的可生化性差，废水中的大分子有机污染物单靠生化技术难以去除，此外废水中可能含有对微生物有毒性的污染物，导致微生物死亡；高级氧化技术可将废水中的大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，但是对小分子有机污染物的去除能力较差，单独用来处理难降解废水处理效果较差。将生化技术与高级氧化技术相结合处理难降解废水可以达到很好的处理效果，但是用高级氧化技术将生化处理未降解的有机污染物降解至达标，处理费用高。因此，针对难降解废水的特点，本发明采用先将废水进行预降解，生化出水氧化后再生化的技术，将生化处理与氧化处理结合使用，提高可生化性后再通过生化技术进行处理，实现达标排放的目的，有效解决处理不达标和降低处理成本的问题。

高级氧化技术又称做深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的羟基自由基为强氧化剂，在高温、高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质；MBR技术（膜生物反应器技术，英文全称：Membrane Bioreactor，简称MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR技术具有处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单等优点，难降解废水经氧化降解后，经MBR技术处理，出水有机物和浊度都大大降低。

发明内容

本发明提出一种难降解废水高效生化处理的方法与装置，解决了现有技术处理难度大、效果差、排放不达标的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种难降解废水高效生化处理装置，包括：用于调节进水的调节池、用于去除废水中有机悬浮物的气浮池、用于降解部分难生物降解的有机物的预降解池、用于初次生物降解的生物反应器、用于调节生物反应器进水的中间水池、用于氧化仍未降解物质的高级氧化池以及用于再次生物降解的MBR池；MBR池内设置有膜组件；

调节池、气浮池、预降解池、中间水池、生物反应器、高级氧化池和MBR池依次顺序连接。

优选的，预降解池包括：微电解氧化池、厌氧酸化池或水解酸化池中的一种或多种。

优选的，高级氧化池包括：臭氧氧化池、药剂氧化池、芬顿氧化池、电氧化池或光催化氧化池中的一种或多种。

优选的，生物反应器中设有填料，所述生物反应器中投加菌种。

优选的，生物反应器中设有回流装置，回流至所述预降解池。

优选的，MBR池中设有回流装置，回流至生物反应器。

优选的，生物反应器中设有微孔曝气器和导流板。

优选的，膜组件为抗污染、平板膜组件，膜通量为10～30L/m²·h，甚至达到＞30L/m²·h。

优选的，还包括现场控制设备，与气浮池、MBR池分别连接。

本发明还提出了一种降解废水处理方法，包括如下处理步骤：

第一步，废水进入调节池缓冲其冲击力；

第二步，经第一步处理后的废水进入气浮池，向气浮池中投入复合絮凝剂，去除废水中的有机悬浮物；

第三步，经第二步处理后的废水进入预降解池，降解难以生物降解的有机物；

第四步，经第三步处理后的废水进入中间水池，降解可以生物降解的有机物并调节好下一步的进水；

第五步，经第四步处理后的废水进入生物反应器，生物反应器进行初次生物降解，除去废水中可生物降解的有机物；

第六步，经第五步处理后的废水进入高级氧化池，高级氧化池将其中仍未降解的难降解污染物氧化为可生物降解的物质；

第七步，经第六步处理后的废水进入MBR池，在MBR池中再次生物降解并过滤废水。

本发明提出一种难降解废水高效生化处理的方法与装置的有益效果为：

1.本发明所述的生物反应器为高效生物反应器GHBR（GohigherBioreactor），通过填料、菌种、微孔曝气器和导流板几方面改进的共同作用，具有强化降解COD的效果，提高生物反应器对难降解有机污染物的降解能力，氧转移率高、COD去除率高、处理效果好、停留时间短、抗冲击负荷能力强。

2.本发明提出的一种难降解废水高效生化处理装置，结构简单、设置合理、应用范围广，不仅可以用于煤化工等难降解的化工废水处理，还适用于煤气化、煤液化、焦化等废水的处理；

3.本发明提出的一种难降解废水高效生化处理方法，操作步骤简单、方便，通过采用两段氧化与两段生化相结合的处理技术，可以有效的将废水中残存的难降解物质较为彻底的转换为可生物降解物质，提高了难降解物质的降解率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种难降解废水高效生化处理装置的示意图；

图2为本发明提出的一种难降解废水高效生化处理方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：本发明提出了一种难降解废水高效生化处理装置，包括：用于调节进水的调节池、用于去除废水中有机悬浮物的气浮池、用于降解部分难生物降解的有机物的预降解池、用于初次生物降解的生物反应器、用于调节生物反应器进水的中间水池、用于氧化仍未降解物质的高级氧化池以及用于再次生物降解的MBR池；MBR池内设置有膜组件；

调节池、气浮池、预降解池、中间水池、生物反应器、高级氧化池和MBR池依次顺序连接。

整个装置的工作流程为：废水先调节池进入，经调节池调节进入量后依次通过气浮池、预降解池、中间池、生物反应器、高级氧化池和MBR池，最终通过MBR池过滤后排出。本发明采用高效生化GHBR工艺、氧化、再生化处理的工艺。在GHBR前端采用预降解池增加废水的可生化性，经GHBR处理后的出水仍存在难降解有机物；再进入高级氧化池，将难降解有机物氧化成小分子、易降解有机物；MBR作为生化与膜法组合工艺，将高级氧化出水再次进行生化反应和膜过滤，出水达到排放标准或回用标准。

作为一种优选的技术方案，本发明的再一实施例，预降解池包括：微电解氧化池、厌氧酸化池或水解酸化池中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，本发明的另一实施例，高级氧化池包括：臭氧氧化池、药剂氧化池、芬顿氧化池、电氧化池或光催化氧化池中的一种或多种。

高级氧化技术又称做深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的羟基自由基为强氧化剂，在高温、高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，高级氧化池可以分为臭氧氧化池、药剂氧化池、芬顿氧化池、电氧化池或光催化氧化池等。

作为一种优选的技术方案，本发明的又一实施例，生物反应器中设有填料，所述生物反应器中投加菌种。

在生物反应器中投加的填料作为微生物的载体，已经曝气充氧的污水流经全部填料，污水中的有机物与填料上的微生物广泛接触，在微生物新陈代谢的作用下，污水中的有机物得到去除，污水得到净化；同时，投加的填料对水中的悬浮物也有一定的截留作用，直接影响处理效率。本发明在生物反应器中设置的填料为混合填料，包括兰炭、朽木、铁屑和沸石混合，具有足够的机械强度，稳定性好，物理性状优良，使用寿命长，正常容积负荷≥3.5，冲击负荷可达到5以上。本发明所述的混合填料可使生物反应器氧总转移系数提高30%以上；对COD的去除率提高50%以上。

本发明所述的菌种为以目标污染物为主要碳源和能源通过驯化、筛选得到的微生物。将驯化、筛选得到的优势菌种投到生物反应器中去除目标污染物。以焦化废水优势菌种为例，在驯化培养基中分别投加焦化废水主要难降解有机污染物喹啉、萘为唯一碳源，并逐步提高其浓度，以筛选出优势菌种。驯化、筛选得到的焦化废水优势菌种对焦化废水中难降解污染物的降解能力提高10%以上。

作为一种优选的技术方案，本发明的另一实施例，生物反应器中设有回流装置，回流至所述预降解池。

作为一种优选的技术方案，本发明的另一实施例，MBR池中设有回流装置，回流至生物反应器。

上述生物反应器中回流装置和MBR池中回流装置作用均为使微生物进入前段工序，以增强前段处理效果。

作为一种优选的技术方案，本发明的另一实施例，生物反应器中设有微孔曝气器和导流板。

微孔曝气器的曝气气泡直径小、气液界面积大，气泡扩散均匀，可以提高生物反应器的充氧效率；此外，在供气量、水深、曝气器数量等其他因素不变的情况下，曝气器的布置方式会对充氧效果产生影响。本发明所述的微孔曝气器采用集中布置的方式，使得水体中形成较明显的高溶氧区和低溶氧区，在水流推动下造成较大的溶解氧浓度梯度分布，提高了氧的传递速度，使得充氧能力和氧的利用率得到增加。导流板可以使生物反应器中保持一定的水平流速，以给于高溶解氧区的水流向低溶解氧区较大的推动力。本发明所述的导流板可以使水平流速达到0.3m/s以上。本发明采用微孔曝气器与导流板共同作用的充氧方法，充氧能力增加，氧的利用率升高，提高了生物反应器的效率。

作为一种优选的技术方案，本发明的再一实施例，膜组件为抗污染、平板膜组件，膜通量为10～30L/m²·h，甚至达到＞30L/m²·h。

作为一种优选的技术方案，本发明的又一实施例，还包括现场控制设备，现场控制设备与气浮池、MBR池分别连接。所述现场控制设备主要使气浮池和MBR池自动化操作，例如自动加药、自动进出水等。

现场控制设备可以用来控制整个难降解废水处理装置的运行，但是本发明中的现场控制设备主要用来控制气浮池中药剂的投加量以及MBR池的进水泵、出水泵和回流泵的开启与关闭，使整个系统的操作更加方便。

如图2所示：本发明还提出了一种难降解废水高效生化处理方法，包括如下处理步骤：

第一步，废水进入调节池缓冲其冲击力；

第二步，经第一步处理后的废水进入气浮池，向气浮池中投入复合絮凝剂，去除废水中的有机悬浮物；

第三步，经第二步处理后的废水进入预降解池，降解难以生物降解的有机物；

第四步，经第三步处理后的废水进入中间水池，降解可以生物降解的有机物并调节好下一步的进水；

第五步，经第四步处理后的废水进入生物反应器，生物反应器进行初次生物降解，除去废水中可生物降解的有机物；

第六步，经第五步处理后的废水进入高级氧化池，高级氧化池将其中仍未降解的物质氧化为可生物降解的物质；

第七步，经第六步处理后的废水进入MBR池，在MBR池中进行再次生物降解并过滤废水。

本发明提出的一种难降解废水高效生化处理方法，操作步骤简单、方便，通过预降解、生化、氧化、生化的处理工艺，可以有效的将废水中的难降解有机污染物较为彻底的降解。

以下列举几个实例来说明本发明的效果，但本发明的保护范围并非仅限于此。

实施例1

某造纸废水，原水COD_Cr为1000mg/L～1500mg/L，BOD₅为100mg/L～200mg/L，先经过微电解氧化池氧化处理，再经过生物反应器生化处理；接着经芬顿氧化池处理后，废水COD_Cr降为300mg/L～600mg/L，BOD₅降为100mg/L～150mg/L；经MBR池处理后，废水COD_Cr降为50mg/L～80mg/L，达到排放标准。

MBR池中设置的膜组件为抗污染平板膜组件，膜通量为10L/m²·h；微电解氧化池可以替换为厌氧酸化池或水解酸化池中的一种或多种；芬顿氧化池可以替换为臭氧氧化池、药剂氧化池、电氧化池或光催化氧化池中的一种或多种。

实施例2

某印染废水，原水COD_Cr为5000mg/L～7000mg/L，BOD₅为300mg/L～500mg/L；先经过厌氧酸化池氧化处理，再经过生物反应器生化处理；接着经臭氧氧化池处理后，废水COD_Cr降为400mg/L～600mg/L，BOD₅降为100mg/L～200mg/L；经MBR池处理后，废水COD_Cr降为70mg/L～80mg/L，达到排放标准。

MBR池中设置的膜组件为抗污染平板膜组件，膜通量为30L/m²·h；厌氧氧化池可以替换为微电解氧化池或水解酸化池中的一种或多种；臭氧氧化池可以替换为药剂氧化池、芬顿氧化池、电氧化池或光催化氧化池中的一种或多种。

实施例3

某焦化废水，原水COD_Cr为5000mg/L～7000mg/L，BOD₅为300mg/L～500mg/L；先经过厌氧酸化池氧化处理，再经过生物反应器生化处理；接着经臭氧氧化池处理后，废水COD_Cr降为400mg/L～600mg/L，BOD₅降为100mg/L～200mg/L；经MBR池处理后，废水COD_Cr降为60mg/L～70mg/L，达到排放标准。

MBR池中设置的膜组件为抗污染平板膜组件，膜通量为15L/m²·h；厌氧氧化池可以替换为微电解氧化池或水解酸化池中的一种或多种；臭氧氧化池可以替换为药剂氧化池、芬顿氧化池、电氧化池或光催化氧化池中的一种或多种。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于，包括：用于调节进水的调节池、用于去除废水中有机悬浮物的气浮池、用于降解部分难生物降解的有机物的预降解池、用于初次生物降解的生物反应器、用于调节所述生物反应器进水的中间水池、用于氧化仍未降解物质的高级氧化池以及用于再次生物降解的MBR池；所述MBR池内设置有膜组件；

所述调节池、所述气浮池、所述预降解池、所述中间水池、所述生物反应器、所述高级氧化池和所述MBR池依次顺序连接。

2.根据权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于，所述预降解池包括：微电解氧化池、厌氧酸化池或水解酸化池中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于，所述高级氧化池包括：臭氧氧化池、药剂氧化池、电氧化池或光催化氧化池中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于，所述生物反应器中设有填料，所述生物反应器中投加菌种。

5.根据权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于，所述生物反应器中设有回流装置，回流至所述预降解池。

6.根据权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于，所述MBR池中设有回流装置，回流至所述生物反应器。

7.根据权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于：所述生物反应器中设有微孔曝气器和导流板。

8.根据权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于：所述膜组件为抗污染、平板膜组件，膜通量为10～30L/m²·h，甚至达到＞30L/m²·h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于：还包括现场控制设备，与所述气浮池、所述MBR池分别连接。

10.如权利要求1所述的一种难降解废水高效生化处理装置，其特征在于：所述难降解废水高效生化处理装置处理废水的具体操作步骤如下：

第一步，废水进入调节池缓冲其冲击力；

第二步，经所述第一步处理后的废水进入气浮池，向气浮池中投入复合絮凝剂，去除废水中的有机悬浮物；

第三步，经所述第二步处理后的废水进入预降解池，降解难以生物降解的有机物；

第四步，经所述第三步处理后的废水进入中间水池，降解可以生物降解的有机物并调节好下一步的进水；

第五步，经所述第四步处理后的废水进入生物反应器，生物反应器进行初次生物降解，除去废水中可生物降解的有机物；

第六步，经所述第五步处理后的废水进入高级氧化池，高级氧化池将其中仍未降解的难降解污染物氧化为可生物降解的物质；

第七步，经所述第六步处理后的废水进入MBR池，在MBR池中再次生物降解并过滤废水。

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