CN104909523B - 一种含高浓度甲醛污水的处理系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含高浓度甲醛污水的处理系统，包括物化预处理系统、生化预处理系统以及后处理系统，所述物化预处理系统和生化预处理系统串联或并联在工艺废水的出水端，进而依次或独立对工艺废水进行预处理；所述后处理系统与生化预处理系统串联并对预处理后的工艺废水进行后处理；一种采用上述处理系统处理含高浓度甲醛污水的方法，包括物化预处理、生化预处理以及后处理三个步骤。本发明的优点在于：本发明的处理系统能够解决传统污水处理系统在甲醛浓度波动时，系统耐受能力差，容易导致处理后外排水不合格的问题；同时，有效降低产品工艺废水中甲醛的浓度，显著减小后续生化系统的负荷，杜绝因甲醛累积致使生化系统活性降低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种含高浓度甲醛污水的处理系统及其处理方法。
背景技术
甲醛又称蚁醛、亚甲基氧化物,英文名称是Formaldehyde,CAS号为50-00-0，是一种无色、有强烈刺激性和窒息性气味的气体。甲醛易溶于水和乙醚，水溶液浓度最高可达55%。甲醛在常温下是气态，沸点为-19.5℃，故在室温时极易挥发，通常以水溶液形式出现，其中35%-40%的甲醛水溶液俗称福尔马林。甲醛与水的结合性能好，与水能以任意比例结合，但在空气鼓动下，甲醛以气体形式跑出。
不含酚的甲醛废水处理方法研究较多的是各种高级催化氧化技术，包括芬顿氧化、光化学催化氧化等，此类方法处理效果较好，无二次污染，该类方法的缺点如下：
（1）由于其氧化性能很高，能与废水中其他有机物反应，在使用时势必会增大药剂量；
（2）此类氧化技术成本很高，故要运用到实际工程上还有很大困难；
（3）从目前生物法处理甲醛废水的研究可以看出，目前运行良好的处理方法中废水中的甲醛只是低浓度的，而高浓度的甲醛废水因其较高的毒性，生物法无法处理。
高浓度（3000mg/L左右）、对微生物有强毒性的甲醛工艺废水，目前多采用大比例回流稀释生化的工艺，但因缺少有效的物化预处理，不仅增加了动力消耗，同时废水中甲醛的累积会抑制生化池内污泥的活性；当发生上述因废水中甲醛的累积致使生化池内污泥活性降低时，污水中甲醛浓度的增高会导致生化池COD去除率远低于设计值，引起出水COD超标，生化系统处理能力明显降低，污水处理装置外排废水不达标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够解决传统污水处理系统在甲醛浓度波动时，系统耐受能力差，容易导致处理后外排水不合格的问题；同时，有效降低产品工艺废水中甲醛的浓度，显著减小后续生化系统的负荷，杜绝因甲醛累积致使生化系统活性降低的问题的含高浓度甲醛污水的处理系统，还提供了一种采用上述处理系统处理含高浓度甲醛污水的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种含高浓度甲醛污水的处理系统，其创新点在于：包括物化预处理系统、生化预处理系统以及后处理系统，所述物化预处理系统和生化预处理系统串联或并联在工艺废水的出水端，进而依次或独立对工艺废水进行预处理；所述后处理系统与生化预处理系统串联并对预处理后的工艺废水进行后处理。
进一步地，所述物化预处理系统为一蒸汽吹脱预处理系统，该蒸汽吹脱预处理系统包括依次串接的用于对工艺废水进行水质和水量调节的物化调节池、用于分离产品工艺废水中甲醛的吹脱反应器、用于将气相甲醛变为液相甲醛的降膜吸收器以及用于收集液相甲醛的气体收集器，所述物化调节池的输入端与工艺废水的出水端相连；所述生化预处理系统为一加碱除醛预处理系统，该加碱除醛预处理系统包括依次串接的用于通过化学作用去除产品工艺废水中甲醛的加碱除醛反应釜以及用于去除加碱除醛反应釜废水中未反应氢氧化钙的沉渣池，所述加碱除醛反应釜的输入端串接在吹脱反应器的输出端或气体收集器的输出端上；所述后处理系统包括依次串接的隔油池、调节池、配水池、接触氧化池以及二沉池，所述隔油池的输入端与工艺废水出水端相连，所述接触氧化池的回水端还通过一回流管回流至配水池内，所述二沉池的污水排出端排出至污水厂；所述沉渣池的污泥排出端和二沉池的污泥排出端均与一污泥浓缩池的输入端相连，该污泥浓缩池的输出端通过一带式压滤机排污；所述沉渣池中的上清液出口与调节池的输入端相连。
一种采用上述处理系统处理含高浓度甲醛污水的发明，所述方法具体步骤如下：
（1）物化预处理：在蒸汽吹脱预处理系统中，含甲醛工艺废水首先通过物化调节池去除污水中上浮的悬浮物，并污水送至吹脱反应器中进行吹脱处理，吹脱后甲醛以气相形式从吹脱反应器顶部进入降膜吸收器中，降膜吸收器通过循环水冷却将气相的甲醛转换成液相甲醛，最后将液态甲醛通入气体收集器中进行收集，回收的甲醛溶液可以根据具体情况做生产原料或锅炉燃料；
（2）生化预处理：将步骤（1）中经吹脱反应器处理后的污水从吹脱反应器底部送至加碱除醛反应釜中，向加碱除醛反应釜中加入过量的氢氧化钙，污水中的甲醛全部转化为糖类，在[Ca(OH)2]/[HCHO]=0.1/1，反应温度为65℃，反应时间≥15分钟时，甲醛去除率达99%；然后从加碱除醛反应釜底送至沉渣池中，通过添加药剂，去除沉渣池中过量的氢氧化钙，底部污泥经泵送至所述污泥浓缩池中，经带式压滤机压滤后排出污泥，此时沉渣池中的上清液的PH值、COD及醛含量皆符合后续生化处理要求；
（3）后处理：步骤（2）中成渣池内的上清液送至调节池，调节池可对污水的水量和水质进行调节，所述调节池污水通过预曝气搅拌后送至配水池，所述配水池将所述调节池的水和所述接触氧化池的回水进行混合，污水浓度下降，经接触氧化池中微生物分解后，流至二沉池，该二沉池分离出接触氧化池出水中的活性污泥，二沉池中的回流水回流到接触氧化池中，二沉池中的剩余污泥则经所述污泥浓缩池经带式压滤机压滤后排出污泥；此时二沉池中上部的污水达到国家三级污水排放标准。
进一步地，所述步骤（1）中，吹脱处理，温度为95℃以下，时间为4h； 降膜吸收器中循环水冷却25-30℃。
进一步地，所述步骤（2）中加碱除醛反应釜中投入氢氧化钙的量与污水中甲醛含量的比值设定为0.1：1，反应温度为65℃，反应时间≥15分钟。
进一步地，所述步骤（3）中二沉池排出的污水PH值6-9，COD≤500mg/L，甲醛含量≤5mg/L，达到国家三级污水排放标准。
本发明的优点在于：
（1）本发明的处理系统在原有后处理系统的基础上增设了物化预处理系统和生化预处理系统；经气体收集器回收的甲醛溶液，可以作为生产原料、配成含37%的甲醛溶液即“福尔马林”试剂、亦可作为锅炉热源，进行焚烧，同时经蒸汽吹脱处理后的含醛污水，经加碱除醛转化为糖类后，污水可以进一步进行常规的生化处理；
其一，物化预处理系统为蒸汽吹脱预处理系统，可以有效降低产品工艺废水中甲醛的浓度，显著减小后续生化系统的负荷；同时，挥发的甲醛气体经回收后，可作为生产原料，亦可作为锅炉热源，进行焚烧；
其二，生化预处理系统为加碱除醛预处理系统，可以将产品工艺废水中剩余的甲醛在氢氧化钙作用下聚合生成己糖，而糖类对生物处理无毒害作用，可用生物法继续处理，避免因甲醛累积致使生化池污泥活性降低；
根据产品工艺废水中甲醛浓度，本系统可有效选择两预处理系统的运行方式，即串联同时运行，并联单独运行，既能有效处理废水中的甲醛，又可实现甲醛预处理系统的经济运行；
（2）本发明处理系统处理含高浓度甲醛污水的方法，主要分为物化预处理、生化预处理以及后处理三个步骤，工艺过程简单有序；
蒸汽吹脱预处理系统将污水中的甲醛浓度进行初步降低，并将甲醛加以回收，有效减小了后续生化系统的负荷；
加碱除醛预处理系统将污水中剩余的甲醛在氢氧化钙作用下使甲醛发生Formose反应，生成可供生化系统处理的糖类，甲醛去除率可达99%，有效避免了因甲醛的累积致使生化池内污泥活性降低；同时接触氧化池可以用于通过气浮作用使污水混合均匀并使污水中的悬浮物上浮以便去除；
（3）本发明在吹脱处理中，通过工艺参数的设置，可同时用于产品工艺废水中其它热敏性能及水溶性能好的物质的分离，甲醛去除率为75%，减小后续生化系统的负荷。
附图说明
图1为本发明一种含高浓度甲醛污水处理系统的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种含高浓度甲醛污水的处理系统，包括物化预处理系统a、生化预处理系统b以及后处理系统，物化预处理系统a和生化预处理系统b串联或并联在工艺废水的出水端，进而依次或独立对工艺废水进行预处理；后处理系统与生化预处理系统b串联并对预处理后的工艺废水进行后处理。
物化预处理系统a为一蒸汽吹脱预处理系统，该蒸汽吹脱预处理系统包括依次串接的用于对工艺废水进行水质和水量调节的物化调节池、用于分离产品工艺废水中甲醛的吹脱反应器、用于将气相甲醛变为液相甲醛的降膜吸收器以及用于收集液相甲醛的气体收集器，物化调节池的输入端与工艺废水的出水端相连；生化预处理系统b为一加碱除醛预处理系统，该加碱除醛预处理系统包括依次串接的用于通过化学作用去除产品工艺废水中甲醛的加碱除醛反应釜以及用于去除加碱除醛反应釜废水中未反应氢氧化钙的沉渣池，加碱除醛反应釜的输入端串接在吹脱反应器的输出端或气体收集器的输出端上；后处理系统包括依次串接的隔油池、调节池、配水池、接触氧化池以及二沉池，隔油池的输入端与工艺废水出水端相连，接触氧化池的回水端还通过一回流管回流至配水池内，二沉池的污水排出端排出至污水厂；沉渣池的污泥排出端和二沉池的污泥排出端均与一污泥浓缩池的输入端相连，该污泥浓缩池的输出端通过一带式压滤机排污；沉渣池中的上清液出口与调节池的输入端相连。
本发明还公开了一种采用上述处理系统处理含高浓度甲醛污水的方法，以含醛污水量为420m3/d，其中COD值为（25000-30000）mg/L，甲醛含量约为2800mg/L-3000mg/L，PH值约为5-7为例，该方法具体步骤如下：
第一步，物化预处理：在蒸汽吹脱预处理系统中，含甲醛工艺废水首先通过物化调节池去除污水中上浮的悬浮物，并污水送至吹脱反应器中进行吹脱处理，吹脱处理压强0.6MPa，温度95℃、吹脱时间4h，吹脱后甲醛以气相形式从吹脱反应器顶部进入降膜吸收器中，降膜吸收器通过循环水冷却将气相的甲醛转换成液相甲醛，该循环水温度25-30℃；最后将液态甲醛通入气体收集器中进行收集，回收的甲醛溶液可以根据具体情况做生产原料或锅炉燃料；经蒸汽吹脱装置处理后，污水中甲醛含量降至(800-1300)mg/L；
第二步，生化预处理：将第一步中经吹脱反应器处理后的污水从吹脱反应器底部送至加碱除醛反应釜中，向加碱除醛反应釜中加入过量的氢氧化钙，Ca(OH)2 ：HCHO=0.1：1，反应温度为65℃，反应时间≥15分钟时，甲醛去除率达99%，然后从加碱除醛反应釜底送至沉渣池中，通过添加药剂，去除沉渣池中过量的氢氧化钙，底部污泥经泵送至污泥浓缩池中，经带式压滤机压滤后排出污泥，此时沉渣池中的上清液的PH值、COD及醛含量皆符合后续生化处理要求；
第三步，后处理：将第二步中成渣池内的上清液送至调节池，调节池可对污水的水量和水质进行调节，调节池污水通过预曝气搅拌后送至配水池，配水池将调节池的水和接触氧化池的回水进行混合，污水浓度下降至800mg/L以下，经接触氧化池中微生物分解后，流至二沉池，该二沉池分离出接触氧化池出水中的活性污泥，二沉池中的回流水回流到接触氧化池中，二沉池中的剩余污泥则经污泥浓缩池经带式压滤机压滤后排出污泥；此时二沉池二沉池中上部的污水PH值6-9，COD≤500mg/L，甲醛含量≤5mg/L，达到国家三级污水排放标准。
本发明的设计思路：
（1）本发明的处理系统在原有后处理系统的基础上增设了物化预处理系统a和生化预处理系统b；经气体收集器回收的甲醛溶液，可以作为生产原料、配成含37%的甲醛溶液即“福尔马林”试剂、亦可作为锅炉热源，进行焚烧，同时经蒸汽吹脱处理后的含醛污水，经加碱除醛转化为糖类后，污水可以进一步进行常规的生化处理，处理后污水PH值6-9，COD≤500mg/L，甲醛含量≤5mg/L，达到国家三级污水排放标准；
其一，物化预处理系统a为蒸汽吹脱预处理系统，可以有效降低产品工艺废水中甲醛的浓度，显著减小后续生化系统的负荷；同时，挥发的甲醛气体经回收后，可作为生产原料，亦可作为锅炉热源，进行焚烧；
其二，生化预处理系统b为加碱除醛预处理系统，可以将产品工艺废水中剩余的甲醛在氢氧化钙作用下聚合生成己糖，而糖类对生物处理无毒害作用，可用生物法继续处理，避免因甲醛累积致使生化池污泥活性降低；
根据产品工艺废水中甲醛浓度，本系统可有效选择两预处理系统的运行方式，即串联同时运行，并联单独运行，既能有效处理废水中的甲醛，又可实现甲醛预处理系统的经济运行；
（2）本发明处理系统处理含高浓度甲醛污水的方法，主要分为物化预处理、生化预处理以及后处理三个步骤，工艺过程简单有序；
蒸汽吹脱预处理系统将污水中的甲醛浓度进行初步降低，并将甲醛加以回收，有效减小了后续生化系统的负荷；
加碱除醛预处理系统将污水中剩余的甲醛在氢氧化钙作用下使甲醛发生Formose反应，生成可供生化系统处理的糖类，甲醛去除率可达99%，有效避免了因甲醛的累积致使生化池内污泥活性降低；同时接触氧化池可以用于通过气浮作用使污水混合均匀并使污水中的悬浮物上浮以便去除；
（3）本发明在吹脱处理中，通过工艺参数的设置，可同时用于产品工艺废水中其它热敏性能及水溶性能好的物质的分离，甲醛去除率为75%，减小后续生化系统的负荷。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种含高浓度甲醛污水的处理方法，其特征在于：所述处理方法采用以下处理系统；
所述处理系统包括物化预处理系统、生化预处理系统以及后处理系统，所述物化预处理系统和生化预处理系统串联在工艺废水的出水端，进而依次对工艺废水进行预处理；所述后处理系统与生化预处理系统串联并对预处理后的工艺废水进行后处理；
所述物化预处理系统为一蒸汽吹脱预处理系统，该蒸汽吹脱预处理系统包括依次串接的用于对工艺废水进行水质和水量调节的物化调节池、用于分离产品工艺废水中甲醛的吹脱反应器、用于将气相甲醛变为液相甲醛的降膜吸收器以及用于收集液相甲醛的气体收集器，所述物化调节池的输入端与工艺废水的出水端相连；
所述生化预处理系统为一加碱除醛预处理系统，该加碱除醛预处理系统包括依次串接的用于通过化学作用去除产品工艺废水中甲醛的加碱除醛反应釜以及用于去除加碱除醛反应釜废水中未反应氢氧化钙的沉渣池，所述加碱除醛反应釜的输入端串接在吹脱反应器的输出端或气体收集器的输出端上；
所述后处理系统包括依次串接的隔油池、调节池、配水池、接触氧化池以及二沉池，所述隔油池的输入端与工艺废水出水端相连，所述接触氧化池的回水端还通过一回流管回流至配水池内，所述二沉池的污水排出端排出至污水厂；所述沉渣池的污泥排出端和二沉池的污泥排出端均与一污泥浓缩池的输入端相连，该污泥浓缩池的输出端通过一带式压滤机排污；所述沉渣池中的上清液出口与调节池的输入端相连；
所述方法具体步骤如下：
（1）物化预处理：在蒸汽吹脱预处理系统中，含甲醛工艺废水首先通过物化调节池去除污水中上浮的悬浮物，并将污水送至吹脱反应器中进行吹脱处理，吹脱后甲醛以气相形式从吹脱反应器顶部进入降膜吸收器中，降膜吸收器通过循环水冷却将气相的甲醛转换成液相甲醛，最后将液相甲醛通入气体收集器中进行收集，回收的甲醛溶液根据具体情况做生产原料或锅炉燃料；
（2）生化预处理：将步骤（1）中经吹脱反应器处理后的污水从吹脱反应器底部送至加碱除醛反应釜中，向加碱除醛反应釜中加入过量的氢氧化钙，污水中的甲醛全部转化为糖类，然后污水从加碱除醛反应釜底送至沉渣池中，通过添加药剂，去除沉渣池中过量的氢氧化钙，底部污泥经泵送至所述污泥浓缩池中，经带式压滤机压滤后排出污泥，此时沉渣池中的上清液的pH值、COD及醛含量皆符合后续生化处理要求；
（3）后处理：步骤（2）中沉渣池内的上清液送至调节池，调节池对污水的水量和水质进行调节，所述调节池污水通过预曝气搅拌后送至配水池，所述配水池将所述调节池的水和所述接触氧化池的回水进行混合，污水浓度下降，经接触氧化池中微生物分解后，流至二沉池，该二沉池分离出接触氧化池出水中的活性污泥，二沉池中的回流水回流到接触氧化池中，二沉池中的剩余污泥则经所述污泥浓缩池再经带式压滤机压滤后排出污泥；此时二沉池中上部的污水pH值为6-9，COD≤500mg/L，甲醛含量≤5mg/L，达到国家三级污水排放标准。
2.根据权利要求1所述的含高浓度甲醛污水的处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中，吹脱处理，温度为95℃以下，时间为4h；降膜吸收器中循环水的温度为25-30℃。
3.根据权利要求2所述的含高浓度甲醛污水的处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中加碱除醛反应釜中投入氢氧化钙的量与污水中甲醛含量的比值设定为0.1：1，反应温度为65℃，反应时间≥15分钟。
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