CN104230094A

CN104230094A - 一种利用植物复合床深度处理工业有机污水的方法

Info

Publication number: CN104230094A
Application number: CN201310269731.1A
Authority: CN
Inventors: 何先湧
Original assignee: HONGFENGXING CHEMICAL (SHENZHEN) CO Ltd
Current assignee: HONGFENGXING CHEMICAL (SHENZHEN) CO Ltd
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明公开了一种利用植物复合床深度处理工业有机污水的方法，其特征在于，它主要利用植物复合床技术，应用于污水处理领域，具有高效率、低投资、低运转费用，系统保持持续稳定，还可以绿化和美化环境，为综合污水处理方案提供了一种新的选择。该技术利用填料特定的理化特性、微生物的分解作用以及植物的光合作用处理污水，是一种自然生态的处理方法。

Description

一种利用植物复合床深度处理工业有机污水的方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种利用植物复合床深度处理工业有机污水的方法。

背景技术

随着现代科技和工艺技术的不断发展，我国的工业污水排放量不断增加，地表水污染严重。尤其是高浓度、高盐度、高酸度、多组分和难降解的工业有机污水因采用传统的单一处理方法而难以达到国家规定的排放标准，如何经济有效地处理这类工业有机污水迫在眉睫。

现有的工业有机污水处理技术包括物理化学处理技术、高级氧化处理技术、厌氧生化处理技术以及好氧生化处理技术等。

物理化学处理技术是利用处理过程中相转移的变化达到去除污染物的目的，运用该技术可以分离出废水中的颗粒和部分有机物，适于废水的一级处理。该技术只是将污染物从废水中分离出来，并未将污染物降解至无毒，容易引起二次污染。

高级氧化处理技术是利用氧化剂、光照、电、催化剂等产生活性极强的自由基，再通过自由基与有机化合物间的加合、取代、电子转移、断键、开环等作用，从而有效地将废水中有机污染物降解成为低毒小分子，甚至直接降解成为CO₂和H₂O。该技术作为一种新兴的水处理技术，存在运作费用过高、氧化剂消耗量大等特点，未能广泛应用。

厌氧生化处理技术是指在无分子氧的条件下，利用微生物的作用将有机物降解为CH₄和CO₂的处理过程。该技术存在出水水质难以达到直接排放标准的重大缺陷。

好氧生化处理技术主要通过两条途径来完成废水处理，一条是通过微生物的分解代谢，将有机物转化为稳定的无机物，如CO₂、H₂O、NH₃等；另一条是通过微生物的合成代谢，将有机物转化为微生物体，并以排放剩余活性污泥的形式从废水中分离出来。该技术在处理高浓度有机废水时存在能耗高等缺点，在实际应用中适用于处理低浓度(BOD＜500mg·L^-1)的有机废水。

还没有一种污水处理技术能够简单、高效、经济地处理工业有机污水，更没有绿化、美化环境的功能。

发明内容

针对目前工业有机污水处理领域已有技术遇到的问题，本发明提供了一种结构简单、运转费用低、污水处理能力强，系统保持持续稳定，既可以深度处理高浓度的工业有机污水，达到排放标准，又可以绿化和美化环境的污水处理方法。

本发明的技术方案如下所述：一种利用植物复合床深度处理工业有机污水的方法，高COD(化学需氧量)的工业污水经过絮凝沉淀后，除去不溶于水的可沉淀颗粒性污染物，得到可溶性的有机物废水，然后排入厌氧池，通过厌氧菌的消化处理，COD降为400-500mg·L^-1，然后经由砂滤池的过滤和吸附作用，排入中间池，此时COD降至200-400mg·L^-1，pH值7-8，仍然不能直接排放。最后，污水从中间池转入植物复合床进行深度处理，达到排放标准。植物复合床从下往上依次是排水管、碎石层、滤布层、粗砂层、吸附填料层、吸附填料层上种植有特定植物。植物复合床系统稳定后，填料表面和植物根系周围附着了大量的微生物，污水流经时，悬浮物被填料及根系阻挡截留，有机物通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以去除。植物复合床中的植物不但直接摄取利用污水中的少量营养物质，而且为根区的微生物输送氧并提供栖息地，加强和维持了湿地系统的稳定性。填料在人工湿地中也起着双重作用，它是植物复合床的基质与载体，能为微生物的附着生长提供巨大的表面积，而且能吸附、沉淀部分污染物供植物吸收，是出水水质的重要保证。

优选地，所述特定植物是风车草、蝴蝶兰、吊兰、小纸莎、菖蒲、香根草中的一种或多种。

优选地，所述吸附填料层是活性炭、活性炭+河沙、活性炭+砾石中的一种。

本发明的有益效果在于：本发明结构简单、运转费用低、污水处理能力强，系统保持持续稳定，既可以深度处理高浓度的工业有机污水，达到排放标准，又可以绿化和美化环境。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1：特定植物的对比实验

宏峰行化工(深圳)有限公司主要是利用乳液聚合工艺从事各类水性胶粘剂的生产，生产过程中会产生少量的高浓度有机废水，主要污染指标COD＝5000-15000mg·L^-1，且BOD/COD＜30％，可生化性差，用一般的方法较难处理。经前处理后，污水水质达到COD＝200-400mg·L^-1，BOD(生化需氧量)一般在35-65mg·L^-1，作为植物复合床的进水。

采用6个相同的圆柱形容器(底面积为0.2m²)，分别投入高度为60cm的砾石填料，填料下面铺一层河沙用于均匀布水。在距离填料上面5cm设一进水管，直径2cm，进水管连接喷头，其上有直径2.00mm的孔眼，进水管用乳胶管同磁力水泵相连，用以布施污水，在桶底铺设一出水管用以排水。污水自上而下流经填料，模拟人工湿地。6个容器并联运行，分别栽种风车草、蝴蝶兰、吊兰、小纸莎、菖蒲、香根草。

每个小植物床的面积是0.2m²，水力负荷为0.028m³·m^-2·d^-1，采取间歇式布水方式，布水时间为上午9:00-10:00。连续进水2d后认为系统运行稳定，开始记录实验结果。

表1不同植物COD处理效果(mg·L^-1)

由表1可知，本实验所用的6种植物对COD的去除存在差异，按去除效果由大到小排列为：香根草、小纸莎、蝴蝶兰、菖蒲、风车草、吊兰。实验初期植物出水COD值普遍较低，对COD的去除率较大，并呈下降趋势。随着植物对废水环境的适应，出水COD逐渐平稳。香根草、小纸莎和蝴蝶兰的处理效果较好，平均去除率在63％以上。实验后期，这3种植物床的COD去除率达到73％以上，出水COD均在110mg·L^-1以下。

表2不同植物出水氨氮含量检测值(mg·L^-1)

从表2中数据可以看出，所用的6种植物对氨氮都有较好的去除效果。进水氨氮浓度值在13.85-52.45mg·L^-1之间有较大的波动，但出水氨氮浓度都基本稳定在0-1.0mg·L^-1。另外，每种植物的平均去除率均在97％以上，且不同植物对氨氮去除率差异不大，表明系统对氨氮的去除效果均较好。

表3不同植物出水pH值

从表3可以看出，所有植物的进水pH没有明显变化。进水pH平均值在7.17左右，出水pH值在7.23-7.39之间。不同植物对pH的调节略有不同，但差别不大。有研究表明，植物根系能够分泌有机酸和无机离子，所以对根系pH环境起到一定的调节作用。

实施例2：吸附填料的对比实验

同样采用宏峰行化工(深圳)有限公司生产过程中产生的高浓度有机废水，主要污染指标COD＝5000-15000mg·L^-1，且BOD/COD＜30％，可生化性差，用一般的方法较难处理。经前处理后，污水水质达到COD＝200-400mg·L^-1，BOD(生化需氧量)一般在35-65mg·L^-1，作为植物复合床的进水。

采用6个相同的圆柱形容器(底面积为0.2m²)，分别投入活性炭、砾石、河沙、活性炭+砾石(体积比1∶1)、活性炭+河沙(体积比1∶1)、砾石+河沙(体积比1∶1)6种填料，高度均为60cm，填料下面铺一层河沙用于均匀布水。在距离填料上面5cm设一进水管，直径2cm，进水管连接喷头，其上有直径2.00mm的孔眼，进水管用乳胶管同磁力水泵相连，用以布施污水，在桶底铺设一出水管用以排水。污水自上而下流经填料，模拟人工湿地。6个容器并联运行，均栽种蝴蝶兰。

表4不同填料床出水COD检测值(mg·L^-1)

由表4可以看出，6种填料的COD的去除效果由大到小排列为：活性炭、活性炭+河沙、活性炭+砾石、砾石、砾石+河沙、河沙。在不同的进水COD浓度条件下，活性炭、活性炭+砾石、活性炭+河沙3种填料对COD的去除效果一直较好，出水COD浓度一直保持在较低水平，即使在进水COD值达到349.2mg·L^-1时，3种填料的出水均在10mg·L^-1以下，这可能与活性炭的强吸附性密切相关。另外，活性炭、活性炭+河沙、活性炭+砾石3种填料对COD的去除率均达到95％以上，而且差异并不明显。砾石、河沙以及砾石+河沙的处理能力相对较弱，而且单一砾石的处理能力并没有比砾石+河沙混合填料具有优势。

表5不同填料出水氨氮值(mg·L^-1)

从表5可以看出，本实验所用的6种填料对氨氮都有较好的去除效果。进水氨氮值变动大，但是所有填料均表现出良好的去除氨氮能力，除河沙外，其余填料种类的出水氨氮值均在1mg·L^-1以下。此外，从去除率来看，除河沙去除率为94％外，其余5种填料平均去除率都在99％以上，并且处理能力稳定。从表2和表5可以看出，整个系统对氨氮的去除率较好，高达95％以上。污水中的无机氮作为植物生长过程中不可缺少的物质可以直接被植物摄取，合成植物蛋白等，但这部分仅占总氮量的8％-16％，因而不是主要的脱氮过程。大量的研究表明氨氮的去除路径为生物硝化-反硝化。有氧条件下，微生物通过硝化作用将氨氮逐步变为亚硝酸盐、硝酸盐。硝酸盐在厌氧条件下再通过反硝化变成氮气或氮氧化物而得以去除。本实验中，植物复合床形成了良好的微生物、植物、填料生态系统，对氨氮具有良好的去除效果。

表6不同填料出水pH值

本实验对pH值的检验结果如表6所示。所有填料的出水pH平均值较进水有所提高。进水pH平均值在7.19左右，出水pH值在7.28-8.43之间。而且在不同填料系统中，含有活性炭的填料的出水pH值均在7.9以上，呈弱碱性，推断这可能与活性炭本身的酸碱性质有关。河沙与砾石的出水pH与进水相比，变化不大。

实施例3：植物复合床应用实例

宏峰行化工(深圳)有限公司主要是利用乳液聚合工艺从事各类水性胶粘剂的生产，生产过程中会产生少量的高浓度有机废水，主要污染指标COD＝5000-15000mg·L^-1，且BOD/COD＜30％，可生化性差，用一般的方法较难处理。经前处理后，再采用植物复合床的工艺进行深度处理，达到了很好的效果。

表7植物复合床处理效果表

宏峰行化工(深圳)有限公司的植物复合床的面积是50m²，吸附填料是活性炭+河沙(体积比1∶1)，种植的植物是蝴蝶兰、风车草和香根草，日处理污水量15吨。表7记录了该公司植物复合床2012年5，6，7月份的实测数据值，从表7中可以看出该公司的植物复合床在连续运行过程中，系统一直保持持续稳定。

综上所述，本发明并不局限于上述实施方式，本领域一般技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用植物复合床深度处理工业有机污水的方法，其特征在于：高COD(化学需氧量)的工业污水经过絮凝沉淀后，除去不溶于水的可沉淀颗粒性污染物，得到可溶性的有机物废水，然后排入厌氧池，通过厌氧菌的消化处理，COD降为400-500mg·L^-1，然后经由砂滤池的过滤和吸附作用，排入中间池，此时COD降至200-400mg·L^-1，pH值7-8，仍然不能直接排放。最后，污水从中间池转入植物复合床进行深度处理，达到排放标准。植物复合床从下往上依次是排水管、碎石层、滤布层、粗砂层、吸附填料层、吸附填料层上种植有特定植物。植物复合床系统稳定后，填料表面和植物根系周围附着了大量的微生物，污水流经时，悬浮物被填料及根系阻挡截留，有机物通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以去除。植物复合床中的植物不但直接摄取利用污水中的少量营养物质，而且为根区的微生物输送氧并提供栖息地，加强和维持了湿地系统的稳定性。填料在人工湿地中也起着双重作用，它是植物复合床的基质与载体，能为微生物的附着生长提供巨大的表面积，而且能吸附、沉淀部分污染物供植物吸收，是出水水质的重要保证。

2.如权利要求1所述的植物复合床，其特征在于：所述特定植物是风车草、蝴蝶兰、吊兰、小纸莎、菖蒲、香根草中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的植物复合床，其特征在于：所述吸附填料层是活性炭、活性炭+河沙、活性炭+砾石中的一种。