CN104843943B

CN104843943B - 一种工业污水处理方法及装置

Info

Publication number: CN104843943B
Application number: CN201510229313.9A
Authority: CN
Inventors: 刘明强; 李玉善; 王刚; 陈勇; 谷岩
Original assignee: LIAONING HUAFU ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: LIAONING HUAFU ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2017-11-14
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: CN104843943A

Abstract

本发明公开了一种工业污水处理方法及装置，方法包括有：1)利用MAC生化装置启动菌种；2)菌种的培养驯化；3)MAC生化装置的稳定运行；4)在IAC吸附装置内采用粉末活性炭为吸附剂，使吸附过程对水中的有机物具有选择性，达到最好的吸附目的及效果；5)从IAC吸附装置处理后的原水进入高效化学沉淀池，原水进入高效化学沉淀池后在高效化学沉淀池的混合段投加混凝剂、助凝剂，并经搅拌后使污水与药剂充分混合，再进入反应段，在反应段中使污水絮体长大并进入分离段，在分离段进行分离。该方法与装置融合了三项技术，明确了各个单元使用功能、按合理顺序衔接，选择性的去除工业污水中多种不同成分的有机污染物，确保出水COD稳定达标。

Description

一种工业污水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种工业污水处理方法及装置，更具体地说，涉及一种集MAC生化装置、IAC吸附装置和高效化学沉淀池的处理方法及装置，可以有效的处理油田采出水，使其达标排放。

背景技术

地方的污水排放标准COD都在50mg/L或者更严格的要求，对于含有特性有机物的工业污水由于有机组分复杂，难于处理，现有单一技术难以达到处理要求，也就是不能达到排放的要求，还需要适当引入新的工艺、方法，通过技术整合，才能达到处理要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整合现有的单项技术，并经合理的有效的分布与控制后能够使工业污水直接到达排放标准的工业污水处理方法及装置。

本发明中的工业污水处理方法，包括有以下步骤：

1)利用MAC生化装置启动菌种，将石化污水处理厂的沉淀污泥和污水处理厂脱水后的污泥混合后投入生化装置，同时通入原水后进行闷曝，通过观察SV30及污泥性状、颜色进行少量换水，再投加白糖，当混合液颜色由黑变黄，直至镜检有单体钟虫出现；

2)菌种的培养驯化，MAC生化装置的启动后进行菌种的培养驯化，时间为10至60天左右，驯化期间原水的水流量由0.6m³/h逐渐提升至1.0m³/h；

3)MAC生化装置的稳定运行，经过培养驯化之后，MAC生化装置进入稳定运行期，原水的处理水量从0.5m³/h逐步提升至1.0m³/h，对应的负荷分别为0.05kgCOD/(m³.d)、0.1kgCOD/(m³.d)；

4)从MAC生化装置处理后的原水进入IAC吸附装置，在IAC吸附装置内采用粉末活性炭为吸附剂，使吸附过程对水中的有机物具有选择性，达到最好的吸附目的及效果；

5)从IAC吸附装置处理后的原水进入高效化学沉淀池，原水进入高效化学沉淀池后在高效化学沉淀池的混合段投加混凝剂、助凝剂，并经搅拌后使污水与药剂充分混合，再进入反应段，在反应段中使污水絮体长大并进入分离段，在分离段进行分离。

步骤2)中驯化最佳时间为40天，此时生物膜长势良好，在生物膜上出现大量的钟虫、樏枝虫、轮虫、草履虫、滴虫、水熊。

步骤4)中活性炭的投加量为100、200mg/L的浓度，停留时间为半小时。

步骤5)中的分离段上部采用斜板，下部为沉淀及浓缩段，浓缩后的污泥一部分回流至反应段，一部分回流至MAC生化装置。

本发明中的工业污水处理装置包括有MAC生化装置、IAC吸附装置和高效化学沉淀池，所述MAC生化装置、IAC吸附装置和高效化学沉淀池通过管道依序连接，所述MAC生化装置包括有水解酸化段和好氧段，所述水解酸化段由四个相连接池体组成，在第一个池体和第三个池体内部置入来自石化污水处理厂的CASS沉淀污泥，以及污水处理厂脱水后的污泥，并设有搅拌器，所述第二个池体和第四个池体内设有固定填料，所述好氧段也包括有四个相连的池体，在前三个池体的内底部设置有与外界连通的曝气头，并在第四个池体内部设有倒置锥形的沉淀池。

所述沉淀污泥的污泥浓度6g/L，所述脱水后污泥的含水率为75％。

所述IAC吸附装置包括有一顶部设有搅拌器的反应箱，在反应箱的侧壁底部连接有一用于注入活性炭粉末的水射器。

所述高效化学沉淀池由混合段、反应段、分离段组成，并在所述混合段、反应段设置有搅拌强度不同的搅拌器。

所述分离段上部采用斜板，下部为沉淀及浓缩段。

本发明中的用于工业污水的处理方法及装置是将MAC生化、IAC吸附和高效化学沉淀依序的组合在一起，并明确了各个单元使用功能、按合理顺序衔接，选择性的去除采出水中多种不同成分的有机污染物，确保出水COD稳定达标。在主要污染物CODcr去除率达到90％以上的同时，BOD5、NH4-N+的去除率达到95％，TN的去除率也达到了70％。同时具有高效率、反应快、停留时间短、吨水运行费用低等特点。

附图说明

图1是本发明中工业污水处理装置的结构示意图。

图2是本发明中MAC生化装置水解酸化段的结构示意图。

图3是本发明中MAC生化装置好氧段的结构示意图。

图4是本发明中IAC吸附装置的结构示意图。

图5是本发明中高效化学沉淀池的结构示意图。

图6是本发明中培养驯化期间COD变化示意图。

图7是本发明中稳定运行期间COD变化示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中的具体实施例作详细说明。

如图1所示，本发明中工业污水处理装置包括有通过管道依序连接的微生物放大载体(简称MAC，Microorganism Amplification Carrier)生化装置1、无机活性炭(简称IAC，Inorganic active carbon)吸附装置2和高效化学沉淀池3，工业污水(以下简称原水)直接输入MAC生化装置1中，并依次通过MAC生化装置1、IAC吸附装置2和高效化学沉淀池3，输出达标排放的工业污水，同时具有高效率、反应快、停留时间短、每吨水的运行费用低等特点。其中：

如图2所示，MAC生化装置1为钢筋混凝土结构或利用已建混凝土池体。包括有水解酸化段和好氧段，其中水解酸化段由四个相连接池体10、11、12、13组成，在第一个池体10和第三个池体12内部置入有来自石化污水处理厂的CASS沉淀污泥20m³，污泥浓度6g/L，以及污水处理厂脱水后的污泥2t，含水率75％，并由搅拌器进行混合，形成混合污泥。在第二个池体11和第四个池体13内设有固定填料14，该固定填料可以采用高分子软化纤维材料，微生物生长在以填料为载体的生物膜上，即第三池体12与第四个池体13重复第一、第二个池体10、11内的布置。利用第一和第三个池体10、12内的混合污泥与第二、第四个池体11、13内的固定填料14对进入MAC生化装置1的原水作交替的作用，可以有效的降解原水中难降解的有机物，单纯的混合污泥不能有效的保证优势菌种及相应额污泥浓度，在混合污泥处理后采用固定填料将混合污泥中容易流失的菌种进行固定，并经过驯化培养优势菌种，足以针对难降解有机物含量高的污水，可以很好的实现提高污水生化的作用。如图3所示，好氧段也包括有四个相连的池体15，在前三个池体的内底部设置有与外界连通的曝气头，并在第四个池体内部设有倒置锥形的沉淀池，便于污泥的输出，好氧段的四个池体采用推流式活性污泥，以便控制较大的污泥回流量及较低的溶解氧，保证大的污泥浓度对水中的有机物进行高效降解。由于推流式活性污泥形式为现有技术，因此不再详细说明。

水解酸化段与好氧段的有机结合，对油田采出水难降解的COD达到很好的去除效果。即原水进水的COD400mg/L，出水COD150mg/L。

如图4所示，IAC吸附装置包括有一顶部设有搅拌器22的反应箱20，在反应箱20的侧壁底部连接有一水射器21，当MAC生化装置1处理后的工业污水在进入IAC吸附装置2的反应箱20之前经水射器21加入100或200mg/L浓度的活性炭粉末，进入反应箱20后，经搅拌器22的搅拌混合，使粉末活性炭进行充分吸附。搅拌器22变频控制转速。活性炭粉末用水混合后通过水射器21加入反应箱20内，调整最佳的搅拌强度如：300r/min及停留时间，即半小时，使吸附过程对水中的有机物具有选择性，达到最好的吸附目的及效果。对于MAC生化装置出水在COD150mg/L的原水，通过IAC吸附后出水的COD达到60-80mg/L。

如图5所示，高效化学沉淀池3由混合段30、反应段31、分离段32组成，混合段投加混凝剂、助凝剂，采用较大的搅拌强度，使污水与药剂充分混合，反应段将混合后的污水以较小的搅拌强度，使絮体长大容易分离。分离段上部采用斜板，下部为沉淀及浓缩段。浓缩后的污泥一部分回流至反应段一部分回流至MAC生化装置。通过高效化学沉淀池3化学反应及分离后，将污水的COD由从60-80mg/L降低到50mg/L以下。

处理方法具体包括有以下步骤：

1)MAC生化装置的启动

MAC生化装置内菌种的启动菌种采用石化污水处理厂CASS的沉淀污泥20m³，污泥浓度6g/L，污水处理厂脱水后的污泥2吨，含水率75％。混合后投入MAC生化装置1的第一、第三个池体10、12内，同时通入原水后进行闷曝，此时不需要再进水。通过观察SV30及污泥性状、颜色后进行按池体容量进入1/4污水。同时投加200mg/L的白糖，当混合液颜色由黑变黄，同时检测混合液的COD变化。当SV30值在5-9时连续进水，进水量0.6m³/h。直到初镜检有单体钟虫出现。

2)菌种的培养驯化

MAC生化装置的启动后进行菌种的培养驯化，时间为10至60天左右，驯化期间原水的水流量由0.6m³/h逐渐提升至1.0m³/h。此时原水进水COD最大值、最小值、平均值分别为620、455、525mg/L，相应出水值为444、243、300mg/L。CODcr去除量和去除率的平均值为225mg/L、42％。具体见下表1和图6所示。

	平均值	最大值	最小值
				进水COD(mg/L)	525.8	620	455
出水COD(mg/L)	300.9	444	243
				COD去除量	224.9	313.9	50
COD去除率(％)	42.6	53.3	10.1
				进水BOD₅(mg/L)	88	137	50.8
出水BOD₅(mg/L)	8.4
				进水总油	66	84
出水总油	34.4		47
				进水氨氮	7.8	14	3.7
出水氨氮		3.9

表1培养驯化期间进、出水分析数据

上述表1和图6中进水总油的平均值为66mg/L，最终降低到34.4mg/L的，相应的去除量为33.1mg/L。

进水的COD整体偏高，随着时间逐渐下降，出水COD总体相对平缓，出现的峰值是由于进水pH明显降低的冲击。进水的BOD₅平均值为88mg/L，B/C为0.17。

进水氨氮的平均值7.8mg/L，出水氨氮由3.9mg/L降低到未检出，说明硝化菌起到作用。进、出水总氮平均值为13.4、8.5mg/L。去除了4.9mg/L的总氮，说明生物生长利用了适用的氨氮，其余通过硝化菌作用转化为硝酸盐氮。去除的BOD₅与去除的TN比为18，与常规的100:5炭氮比相当，满足微生物生长所需的氮营养。

当驯化时间到达40天左右，生物膜长势良好，出现了大量指示性微生物。即生物膜上出现大量的钟虫、樏枝虫等，其他虫体如轮虫、草履虫、滴虫、水熊等也较常见，从而说明微生物没有因营养物缺乏而降低活性或总量减少，也证明试验的采出水没有明显的生物抑制或毒性作用。

3)MAC生化装置的稳定运行，经过近两个月的培养驯化之后，MAC生化装置进入稳定运行期，原水的处理水量从0.5m³/h逐步提升至1.0m³/h，对应的负荷分别为0.05kgCOD/(m³.d)、0.1kgCOD/(m³.d)。

表2稳定运行期间进、出水分析数据(单位：mg/L)

如图7所示，稳定运行期间，进水平均值仍在500mg/L左右的水平。与培养驯化期相比，出水COD有较大幅度的下降，平均值达到224mg/L，去除率上升至56％的水平。

好氧段的BOD₅平均值由进水的105.28mg/L上升到出水108.98mg/L，COD从518.00降低到150.00mg/L，B/C由0.20提高到0.26。可以断定，好氧段兼具有机物去除和提高可生化性的作用。

原水在水解酸化段的停留时间为2h，对应去除COD的负荷为0.2kgCODcr/(m³.d)。好氧段的停留时间为24h，对应去除COD的负荷为0.2kgCOD/(m³.d)，对应的BOD₅负荷为0.1kgBOD₅/(m³.d)，属于石化行业的生化处理的常用0.1-0.56kgCOD/(m³.d)的较低范围。

4)从MAC生化装置处理后的原水进入IAC吸附装置，在IAC吸附装置内采用粉末活性炭为吸附剂，其中活性炭的投加量为100或200mg/L的浓度，调整最佳的搅拌强度，并停留时间半小时，使吸附过程对水中的有机物具有选择性，达到最好的吸附目的及效果。对于MAC生化装置出水在COD150mg/L的原水，通过IAC吸附装置后出水的COD达到60-80mg/L。

由于活性炭的浓度、停留时间对COD的处理效果最挂，随着反应时间增长，出水的COD有增高趋势，同时低浓度的活性炭的单位去除量高于高浓度的活性炭去除量。如：反应器为带搅拌的搅拌箱，设有两格，第一格为反应室，后一格为沉淀室，单格有效容积0.5m³。将气浮储水箱内二级气浮出水用泵打入反应箱内，清洗数次后进水，液位超过搅拌桨后启动搅拌，液位达到一半时加入活性炭(现场计量)。下表中0.5h、1.0h等所表示的均为搅拌时间。

根据反应时间不同，用矿泉水瓶取样，连同原水及不同反应时间取样放现场静止，第二天进行检测。涉及过滤水样现场用定性滤纸进行过滤，滤后与原样同时检测。实验数据均为国标法监测数据。

表3活性炭整体数据表(均为静沉数据)

通过上述实验数据可知，0.5h反应时间的单位去除量的平均值0.45g/g,1.0h反应时间的单位去除量的平均值0.39g/g。浓度200mg/L的活性炭0.5h与1.0h的单位去除量相当，均为0.34。浓度100mg/L的活性炭0.5h与1.0h的单位去除量分别为0.6、0.5。也就是说，活性炭浓度越高，相对的单位COD去除量越低，因为活性炭吸附饱和，多余的活性炭对COD贡献。所以，加过多的活性炭会出现出水COD升高的现象。

5)从IAC吸附装置处理后的原水进入高效化学沉淀池，原水进入高效化学沉淀池后在高效化学沉淀池的混合段投加混凝剂、助凝剂，并采用较大的搅拌强度，使污水与药剂充分混合，再进入反应段，在反应段将混合后的污水以较小的搅拌强度，使絮体长大容易分离，最后进入分离段，在分离段上部采用斜板，下部为沉淀及浓缩段。浓缩后的污泥一部分回流至反应段，一部分回流至MAC生化装置。通过高效化学沉淀池的化学反应及分离后，工业污水的COD由从60-80mg/L降低到50mg/L以下。

在高效化学沉淀池的混合段投加的混凝剂为铝基混凝剂，投加量为30-50mg/L，再投加有机助凝剂3mg/L，与含有吸附剂的水反应形成大的絮体后进入分离段进行分离与浓缩。分离段经过斜板后出水，污泥自然沉降并逐渐浓缩。部分高活性污泥回流至混合段与进水进一步反应，其他的剩余污泥回流至MAC生化装置。

表4高效化学沉淀池整体数据表

综上所述，本发明中的工业污水处理装置由三个部分组成，即MAC生化处理装置、IAC吸附装置和高效化学沉淀池，并在进入MAC生化装置前可以将原水经过提升或经过调节罐及冷却器，使进入MAC生化装置的水温在30-40℃，如此进入MAC生化装置后更能大部分生化降解的有机物，经出水重力流进入IAC吸附装置后部分难生化或不可生化并易于吸附的有机物被吸附，吸附后的一部分以污泥形式排出脱水处理，一部分回流至MAC生化装置增强生化作用。吸附后的污水经过化学反应后提升进入高效化学沉淀池，澄清后出水重力排放。MAC生化装置和高效化学沉淀池排放的渣泥排入指定排放点。经上面合理处理后达到了CODcr去除率达到90％，BOD₅去除率达到95％，NH4-N+去除率达到95％，TN去除率达到70％的目标。出水COD稳定小于50mg/L。

Claims

1.一种工业污水处理方法，包括有以下步骤：

1）微生物放大载体生化装置的启动，

将石化污水处理厂的沉淀污泥和污水处理厂脱水后的污泥混合后投入生化装置水解酸化段的第一个池体和第三个池体内部，在所述生化装置水解酸化段的第二个池体和第四个池体内设有固定填料，微生物生长在以所述固定填料为载体的生物膜上，所述第一个池体和第三个池体内的混合污泥与第二个、第四个池体内的固定填料对进入微生物放大载体生化装置中的原水作交替作用，同时通入原水后进行闷曝，此时不需要再进水，进入生化装置的原水依次经过水解酸化段的四个池体后进入好氧段，好氧段采用依次连通的推流式活性污泥的四个池体，通过观察SV30及污泥性状、颜色进行换水，再投加白糖，当混合液颜色由黑变黄，直至镜检有单体钟虫出现，当SV30值在5-9时连续进水；

2）菌种的培养驯化，

微生物放大载体生化装置启动后进行菌种的培养驯化，时间为10至60天，驯化期间原水的水流量由0.6m³/h逐渐提升至1.0m³/h；

3）微生物放大载体生化装置的稳定运行，

经过培养驯化之后，微生物放大载体生化装置进入稳定运行期，原水的处理水量从0.5m³/h逐步提升至1.0m³/h，对应的负荷分别为0.05kgCOD/（m³·d）、0.1 kgCOD/（m³·d）；

4）从微生物放大载体生化装置处理后的原水进入无机活性炭吸附装置，在无机活性炭吸附装置内采用粉末活性炭为吸附剂，使吸附过程对水中的有机物具有选择性，达到最好的吸附目的及效果；

5）从无机活性炭吸附装置处理后的原水进入高效化学沉淀池，原水进入高效化学沉淀池后在高效化学沉淀池的混合段投加混凝剂、助凝剂，并经搅拌后使污水与药剂充分混合，再进入反应段，在反应段中使污水絮体长大并进入分离段，在分离段进行分离，在分离段上部采用斜板，下部为沉淀及浓缩段，浓缩后的污泥一部分回流至反应段，一部分回流至微生物放大载体生化装置。

2.根据权利要求1所述的工业污水处理方法，其特征在于，步骤2）中驯化时间为40天，此时生物膜长势良好，在生物膜上出现大量的钟虫、樏枝虫、轮虫、草履虫、滴虫、水熊。

3.根据权利要求1所述的工业污水处理方法，其特征在于，步骤4）中活性炭的投加量为100mg/L或200mg/L的浓度，停留时间为半小时。

4.根据权利要求1所述的工业污水处理方法，其特征在于，在进入微生物放大载体生化装置前的原水先经过提升或经过调节罐及冷却器，使进入微生物放大载体生化装置的水温在30-40℃。

5.一种用于上述任意一项权利要求所述方法的工业污水处理装置，包括有微生物放大载体生化装置、无机活性炭吸附装置和高效化学沉淀池，其特征在于，所述微生物放大载体生化装置、无机活性炭吸附装置和高效化学沉淀池通过管道依序连接，所述微生物放大载体生化装置包括有水解酸化段和好氧段，所述水解酸化段由四个相连接池体组成，在第一个池体和第三个池体内部置入来自石化污水处理厂的沉淀污泥，以及污水处理厂脱水后的污泥，并设有搅拌器，所述第二个池体和第四个池体内设有固定填料，所述好氧段也包括有四个相连的池体，在前三个池体的内底部设置有与外界连通的曝气头，并在第四个池体内部设有倒置锥形的沉淀池。

6.根据权利要求5所述的工业污水处理装置，其特征在于，所述沉淀污泥的污泥浓度6g/L，所述脱水后污泥的含水率为75%。

7.根据权利要求5所述的工业污水处理装置，其特征在于，所述无机活性炭吸附装置包括有一顶部设有搅拌器的反应箱，在反应箱的侧壁底部连接有一用于注入活性炭粉末的水射器。

8.根据权利要求5所述的工业污水处理装置，其特征在于，所述高效化学沉淀池由混合段、反应段、分离段组成，并在所述混合段、反应段设置有搅拌强度不同的搅拌器。