CN105060651A

CN105060651A - 一种工业废水深度处理工艺及装置

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Publication number: CN105060651A
Application number: CN201510526817.7A
Authority: CN
Inventors: 桂琪
Original assignee: 桂琪
Current assignee: Guangzhou Environmental Protection Technology Co., Ltd. Ebizal source
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: CN105060651B

Abstract

本发明公开了一种工业废水深度处理工艺，包括以下步骤：1)废水通过第一沉淀池沉淀；2)在水解和产酸菌的作用下，分解成小分子有机污染物；3)高效厌氧去除部分COD有机污染物；4)好氧菌吸附、氧化、分解有机污染物；5)通过第二沉淀池进行沉淀；6)通过Fenton流化床进行开环断链，并去除部分COD有机污染物；7)通过生物流化床进行好氧处理，进一步去除污染物；8)泥水分离后，出水进行脱色，排放。本发明还公开了实现该工艺采用的深度处理装置。本发明的深度处理工艺，通过采用Fenton流化床与新型生物流化床的联用，能够有效的处理废水中的污染物，装置的系统稳定性高，可用于深度处理化工、医药工业废水。

Description

一种工业废水深度处理工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种工业废水深度处理工艺及装置，具体属于废水处理领域。

背景技术

废水高级处理技术包括臭氧氧化法、活性碳吸附法、薄膜分离法、湿式氧化法及Fenton氧化法等，其中以Fenton氧化法(H₂O₂/Fe²⁺)被认为是一种有效、简单且经济的方法，其他方法则因初设成本或操作成本太高而较难被业者接受。Fenton氧化法虽有高效率、低操作费等优点，但同时因其会产生大量的铁污泥，成为应用时的一大缺点。自1994年起以Fenton氧化法产生·OH(hydroxylradical)的原理为基础，开发改良低污泥的废水高级氧化处理技术，我们称此为Fenton家族(FentonFamily)高级氧化处理技术。Fenton高级氧化之所以获得重视，其核心是由于双氧水与亚铁离子发生反应，产生了具有极高氧化性的羟基自由基(·OH)，其氧化能力在所有物质中仅次于氟，位列第二。

Fenton处理技术的主要缺点在于中和过程中会产生大量的铁污泥，而过多的铁污泥需要大型的污泥处理设施，且过多的污泥量容易堵塞管道，造成设备损坏。针对Fenton法污泥产量太多的缺点将传统Fenton加以改良，使适用范围大为增加。Fenton家族高级处理技术由传统Fenton法、电解氧化-Fenton法(简称FentonⅡ)、电解还原-Fenton法(简称FentonⅢ)至流体化床-Fenton法(简称FentonⅣ)进行演进。

流体化床-Fenton系利用流体化床的方式使Fenton法所产生的三价铁大部分得以结晶或沉淀披覆在流体化床的担体表面上，是一项结合了同相化学氧化(Fenton法)、异相化学氧化(H₂O₂/FeOOH)、流体化床结晶及FeOOH的还原溶解等功能的新技术。这项技术的关键是利用催化载体将反应器中的铁离子在载体表面结晶，从而既降低了出水中铁离子的浓度，又能够维持反应器亚铁浓度在较高水平。如此可减少Fenton法大量的化学污泥产量，同时在担体表面形成的铁氧化物具有异相催化的效果，而流体化床的方式亦促进了化学氧化反应及质传效率，使COD去除率提升。对比前几代Fenton工艺，Fenton流化床不仅无需额外消耗能源，通过结晶体技术反而省略了药剂的投加量和额外的污泥处理设施。经过同相及异相催化反应，污泥形成结晶，相比传统Fenton法，铁污泥可减量70％。Fenton法常与其他处理工艺进行联用，如与水处理工艺的联用、与曝气生物滤池的联用或与生物流化床的联用。其中与生物流化床的联用，具有动力消耗小、运行成本低等优点。但是现有技术中Fenton法与生物流化床的联用，仍存在生化处理系统的去除率不高、活性污泥膨胀、氧化池表面漂浮大量泡沫等问题，因此有必要研发一种新型的高级氧化Fenton深度处理工艺，以有效处理废水中的污染物，提高生化处理系统的去除率，解决活性污泥膨胀、氧化池表面漂浮大量泡沫、生物填料堵塞等问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种工业废水深度处理工艺及装置，能够有效处理工业废水中的污染物，装置的系统稳定性高，可用于化工、医药工业废水的深度处理。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种工业废水深度处理工艺，包括以下步骤：(1)废水通过第一沉淀池去除悬浮物和部分COD有机污染物；(2)在水解和产酸菌的作用下，将大分子有机污染物分解成小分子有机污染物；(3)利用高效厌氧去除部分COD有机污染物；(4)进入好氧池中，微生物利用好氧菌吸附、氧化、分解有机污染物；(5)通过第二沉淀池进行沉淀，去除悬浮物和COD有机污染物；(6)通过Fenton流化床对废水中难降解有机污染物进行开环断链，并去除部分COD有机污染物；(7)通过生物流化床进行好氧处理，进一步去除污染物；(8)泥水分离后，出水进行脱色，排放。

前述工艺，具体包括以下步骤：

(1)废水从第一集水池进入第一沉淀池，除去悬浮物和部分COD有机污染物；

(2)沉淀池出水进入脉冲水解酸化池，由脉冲布水器进行布水，在水解和产酸菌的作用下，将废水中大分子有机污染物分解成小分子有机污染物,同时降低废水毒性及抑制物(处于休眠状态、失去净化污水能力的微生物)浓度,进入第二集水池；

(3)第二集水池中的废水进入IC厌氧反应器，利用高效厌氧除去部分COD有机污染物；

(4)IC厌氧反应器出水进入活性污泥好氧池，微生物利用好氧菌吸附、氧化、分解废水中的有机污染物；

(5)活性污泥好氧池出水进入第二沉淀池进行沉淀，去除悬浮物和COD有机污染物；

(6)第二沉淀池出水进入Fenton流化床，对废水中难降解有机污染物进行开环断链，同时去除部分COD有机污染物；Fenton流化床中填料为石英砂；

(7)Fenton流化床出水进入生物流化床，在生物流化床的好氧池中进行好氧处理，进一步去除污染物；

(8)生物流化床出水进入斜管沉淀池进行泥水分离后，出水进入脱色池，脱色后达标排放。

前述工艺中，步骤(7)中生物流化床的填料填充率为15％～25％；所用填料是在聚氨酯中添加质量比例为3％～5％的陶粒和0.01％～0.05％的铁盐制成的多孔生物填料。

前述工艺中，步骤(7)中生物流化床的填料是通过以下方法步骤制成的：(1)将聚氨酯、陶粒和铁盐按比例混合，搅拌均匀；(2)混合物在一次发泡箱中发泡，得到闭合孔半成品；(3)将闭合孔半成品进行二次加氢爆破开孔；(4)切割定型即得。

前述工艺中，所述聚氨酯为软质聚氨酯，所述铁盐为FeSO₄，所述陶粒的粒径为20～100μm。

前述工艺中，填料的孔隙率为90％～95％，密度为1.00～1.05。

前述工艺中，填料的粒径为10～50mm，优选为10mm。

前述工艺中，步骤(4)和(7)中好氧池所需氧气由鼓风机提供。

前述工艺中，步骤(8)中脱色采用的是臭氧脱色。

实现前述工艺采用的工业废水深度处理装置，包括经管道依次连接设置的第一集水池、第一沉淀池、脉冲水解酸化池、第二集水池、IC厌氧反应器、活性污泥好氧池、第二沉淀池、Fenton流化床、生物流化床、斜管沉淀池和脱色池。

前述工业废水深度处理装置中，还包括鼓风机房，鼓风机房分别与活性污泥好氧池和生物流化床相连。

前述工业废水深度处理装置中，生物流化床中填料的顶部与底部分别设有上格栅和下格栅。上格栅与下格栅的设置使填料处于相对固定的空间，增大了悬浮填料与污水的摩擦，使填料和污水处于流化状态，可加强污水与微生物之间的接触和传质，使得污水处理的效率提高，还能有效的防止填料流失；下格栅将曝气管与填料上的生物膜隔开，可确保布气的均匀性，且生物膜的不断生长不会影响曝气管，不易对曝气管造成堵塞。

前述工业废水深度处理装置中，上格栅与下格栅之间设有中间格栅，中间格栅将填料分隔为两层或多层，每一层填料的高度h为1.2～2.0m，优选为1.5m。此高度可保证填料不堆积，从而实现流化状态。

前述工业废水深度处理装置中，上格栅、中间格栅和下格栅的格栅孔内径d比填料粒径小5～20mm。

前述工业废水深度处理装置中，上格栅、中间格栅和下格栅均为玻璃钢格栅。玻璃钢格栅的抗腐蚀、抗老化性能好，其使用寿命超过10年。

采用本发明的工艺，如图1工艺流程图所示，工业废水从第一集水池泵提升至第一沉淀池，去除悬浮物和部分COD有机污染物后，泵提升至脉冲水解酸化池。在脉冲水解酸化池中，由脉冲布水器进行布水，在水解和产酸菌的作用下，将废水中大分子有机污染物分解成小分子有机污染物,进入第二集水池，使得污水中溶解性有机物显著提高，在短时间内和相对较高的负荷下获得较高的悬浮物去除率，改善和提高原水的可生化性，有利于后续处理进一步降解。第二集水池中的废水进入IC厌氧反应器，利用高效厌氧除去大部分COD有机污染物。IC厌氧反应器出水进入活性污泥好氧池，微生物利用好氧菌吸附、氧化、分解废水中的有机污染物。好氧池出水进入第二沉淀池进行沉淀，去除悬浮物和COD有机污染物。第二沉淀池出水进入Fenton流化床，对废水中难降解有机污染物进行开环断链，同时去除部分COD有机污染物。Fenton流化床出水进入生物流化床，在流化床好氧池中进行好氧处理，进一步去除污染物，在生物流化床好氧池中，由于填料载体与活性污泥的混合流态化作用，保证了有机物与氧气的传质效果，能进一步更有效的去除污染物。生物流化床好氧池所需的氧气由鼓风机供给。流化床好氧池泥水混合物进入斜管沉淀池进行泥水分离后，出水进入脱色池，臭氧脱色，经臭氧脱色后出水达标排放。斜管沉淀池的污泥一部分回流，剩余排放至污泥处理系统。

本发明的废水深度处理工艺可用于化工、医药工业废水的深度处理。工业废水经过长时间的二级生化处理后，出水中COD基本为难降解的有机污染物。本工艺通过Fenton流化床强氧化，并控制其设计参数，使废水中的难降解有机污染物先达到开环、断链的效果，后续再通过生物流化床内载体表面的生物膜对污染物吸附、氧化和分解，达到高效经济去除废水中污染物目的。其中，Fenton流化床反应器中，反应器停留时间HRT＝2～8h；生物流化床反应参数为：容积负荷为1.5～4.5kgCOD/m³，每层填料高度为1.2～2.0m。

本发明的新型生物流化床工艺是一种在生物反应器内投加多孔亲和生物填料，在水流和气流作用下，载体处于流化状态，依靠载体表面的生物膜对污染物吸附、氧化和分解，可进一步降低废水的污染物含量的废水生化处理技术。生物流化床配备的亲和生物填料，是生物流化床选择的核心。

本发明的多孔生物填料是一种高效生物亲合性填料，由聚氨酯先经过多次发泡，再在发泡后的聚氨酯中加入稀有金属及亲水材料，再经二次爆破精加工而成。加入的亲水材料具有亲水、抗老化、增加撕裂度的特点，可以明显提高产品的耐磨性能。多孔生物填料的孔隙率为90％～95％，密度介于1.00～1.05之间。填料具有良好的弹性，在水力、气流的搅拌、冲击下，填料自身形状会发生微小变化，此形状变化保证了填料内部、外部之间形成良好物质交换条件，这个过程又称之为亲和生物填料的“自呼吸”作用。填料中含有的多种稀有金属及亲水材料促进了微生物的生化反应。实验性中试和工程实际应用中，确定高效生物亲合性填料的粒径为10mm使用效果最佳。生化反应单元内，填料填充率控制在15％～25％为宜。

高效生物亲合性填料在微生物附着生长的情况下，会自发形成一个“悬浮—沉淀”的循环过程。填料投加到生化反应池初期，填料上附着生长着少量的微生物，填料在反应池内呈悬浮生长状态。随着填料上微生物的逐渐增加，填料整体的比重增加，此时填料沉淀于反应池的底层。沉淀于底层的填料上微生物由于物质传递减弱和生物自身老化氧化，开始与填料剥离，逐渐又恢复到悬浮状态，重复着“悬浮—沉淀”循环过程。高效生物亲合性填料因其处于流化状态不会产生堵塞问题。

本发明中多孔生物填料在流化床中应用具有以下优点：

(1)流化床内投加多孔生物填料，增加了生化系统内的生物量，提高了生化处理系统中的去除率，增加了系统运行稳定性；

(2)流化床内的多孔生物填料，有效的减少了活性污泥膨胀现象；

(3)流化床单元内悬浮的部分填料，解决了以往氧化池表面漂浮大量泡沫的现象；

(4)多孔生物填料的使用，对设计、施工无特殊要求，填料的投加、补充以及更新的操作简单；

(5)多孔生物填料因其处于流化状态不会堵塞。

为了体现本发明的效果，申请人将本发明与常用的几种废水深度处理工艺进行了分析对比，结果如表1所示。

表1深度处理工艺对比分析表

对同样废水进行处理，投加本发明的生物填料比投加传统填料(砂或无烟煤、活性炭等)的COD去除率提高25％～35％，NH₃-N去除率提高30％～40％。

本发明的有益之处在于：本发明的工业废水深度处理工艺，能够有效的处理废水中的污染物，通过采用Fenton流化床与新型生物流化床的联用，使废水中的难降解有机物先达到开环、断链的效果，后续再通过生物流化床内载体表面的生物膜对污染物吸附、氧化和分解，从而高效去除废水中污染物。生物流化床中新型生物填料的使用，增加了生化系统内的生物量，提高了生化处理系统中污染物去除率，增加了系统运行稳定性，有效的减少了活性污泥膨胀现象，解决了以往氧化池表面漂浮大量泡沫、生物填料堵塞的问题，同时填料的投加、补充和更新的操作简单并且不会产生堵塞。实现本发明工艺所采用的工业废水深度处理装置，系统稳定性高，结构设置简单。本发明的工艺和装置特别适用于深度处理化工、医药工业废水。

另外，本发明进一步对生物流化床的内部结构进行了改造，即在填料的顶部与底部设置格栅，使填料处于相对固定的空间，污水从下往上流动，增大了悬浮填料与污水的摩擦，使填料和污水处于流化状态，可加强污水与微生物之间的接触和传质，使得污水处理的效率提高，还能有效的防止填料流失；下格栅将曝气管与填料上的生物膜隔开，可确保布气的均匀性，且生物膜的不断生长不会影响曝气管，不易对曝气管造成堵塞。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明的装置示意图；

图3是生物流化床的一种内部结构示意图；

图4是生物流化床的内部结构俯视图；

图中附图标记的含义：1-第一集水池，2-第一沉淀池，3-脉冲水解酸化池，4-第二集水池，5-IC厌氧反应器，6-活性污泥好氧池，7-第二沉淀池，8-Fenton流化床，9-生物流化床，10-斜管沉淀池，11-脱色池，12-鼓风机房，901-上格栅，902-中间格栅，903-下格栅，904-填料。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍。

实施例1

一种工业废水深度处理工艺，具体包括以下步骤：

(2)沉淀池出水进入脉冲水解酸化池，由脉冲布水器进行布水，在水解和产酸菌(水解酸化池中污泥的投加量一般为池容的10％左右，污泥经驯化可得适宜的产酸菌)的作用下，将废水中大分子有机污染物分解成小分子有机污染物,进入第二集水池；

(4)IC厌氧反应器出水进入活性污泥好氧池，微生物利用好氧菌(好氧池中污泥的投加量一般为池容的10％左右，污泥经驯化可得适宜的好氧菌)吸附、氧化、分解废水中的有机污染物；

(6)第二沉淀池出水进入Fenton流化床，对废水中难降解有机污染物进行开环断链，同时去除部分COD有机污染物；

实施例2

一种工业废水深度处理工艺，具体包括以下步骤：

(2)沉淀池出水进入脉冲水解酸化池，由脉冲布水器进行布水，在水解和产酸菌的作用下，将废水中大分子有机污染物分解成小分子有机污染物,进入第二集水池；

(4)IC厌氧反应器出水进入活性污泥好氧池，微生物利用好氧菌吸附、氧化、分解废水中的有机污染物；好氧池所需氧气由鼓风机提供；

(8)生物流化床出水进入斜管沉淀池进行泥水分离后，出水进入脱色池，臭氧脱色后达标排放。

其中，步骤(7)中生物流化床的填料的孔隙率为90％～95％，密度为1.00～1.05，填料的粒径为20～50mm，填料填充率为15％～25％，该填料可以通过在聚氨酯中添加质量比例为3％的陶粒和0.01％的铁盐制成。

实施例3

一种工业废水深度处理工艺，具体包括以下步骤：

(6)第二沉淀池出水进入Fenton流化床(填料为石英砂)，对废水中难降解有机污染物进行开环断链，同时去除部分COD有机污染物；

(7)Fenton流化床出水进入生物流化床，在生物流化床的好氧池中进行好氧处理，进一步去除污染物；好氧池所需氧气由鼓风机提供；

其中，步骤(7)中生物流化床的填料的孔隙率为90％～95％，密度为1.00～1.05，填料的粒径为10mm，填料填充率为20％；该填料可以通过在聚氨酯中添加质量比例为4％的陶粒和0.03％的铁盐制成，具体可以通过以下方法步骤制成：(1)将聚氨酯、陶粒和铁盐按比例混合，搅拌均匀；(2)混合物在一次发泡箱中发泡，得到闭合孔半成品；(3)将闭合孔半成品进行二次加氢爆破开孔；(4)切割定型即得；其中聚氨酯为软质聚氨酯，铁盐为FeSO₄，陶粒的粒径为20～100μm。

以上实施例1～3的废水深度处理工艺均可用于化工、医药工业废水的深度处理。

实现实施例1～3的工艺可以分别采用实施例4～6的工业废水深度处理装置。

实施例4

一种工业废水深度处理装置，如图2所示，包括经管道依次连接设置的第一集水池1、第一沉淀池2、脉冲水解酸化池3、第二集水池4、IC厌氧反应器5、活性污泥好氧池6、第二沉淀池7、Fenton流化床8、生物流化床9、斜管沉淀池10和脱色池11。

实施例5

一种工业废水深度处理装置，如图2和图3所示，包括经管道依次连接设置的第一集水池1、第一沉淀池2、脉冲水解酸化池3、第二集水池4、IC厌氧反应器5、活性污泥好氧池6、第二沉淀池7、Fenton流化床8、生物流化床9、斜管沉淀池10和脱色池11；还设有鼓风机房12，鼓风机房12分别与活性污泥好氧池6和生物流化床9相连。生物流化床9中填料904的顶部与底部分别设有上格栅901和下格栅903。上格栅901和下格栅903均为玻璃钢格栅。

实施例6

一种工业废水深度处理装置，如图2、图3和图4所示，包括经管道依次连接设置的第一集水池1、第一沉淀池2、脉冲水解酸化池3、第二集水池4、IC厌氧反应器5、活性污泥好氧池6、第二沉淀池7、Fenton流化床8、生物流化床9、斜管沉淀池10和脱色池11；还设有鼓风机房12，鼓风机房12分别与活性污泥好氧池6和生物流化床9相连。生物流化床9中填料904的顶部与底部分别设有上格栅901和下格栅903，上格栅901与下格栅903之间设有中间格栅902，中间格栅902将填料904分隔为两层或多层，每一层填料904的高度h为1.2～2.0m(1.5m最佳)。上格栅901、中间格栅902和下格栅903的格栅孔内径d比填料粒径小5～20mm。上格栅901、中间格栅902和下格栅903均为玻璃钢格栅。

Claims

1.一种工业废水深度处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：(1)废水通过第一沉淀池去除悬浮物和部分COD有机污染物；(2)在水解和产酸菌的作用下，将大分子有机污染物分解成小分子有机污染物；(3)利用高效厌氧去除部分COD有机污染物；(4)进入好氧池中，微生物利用好氧菌吸附、氧化、分解有机污染物；(5)通过第二沉淀池进行沉淀，去除悬浮物和COD有机污染物；(6)通过Fenton流化床对废水中难降解有机污染物进行开环断链，并去除部分COD有机污染物；(7)通过生物流化床进行好氧处理，进一步去除污染物；(8)泥水分离后，出水进行脱色，排放。

2.根据权利要求1所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：所述步骤(7)中生物流化床的填料填充率为15％～25％；所用填料是在聚氨酯中添加质量比例为3％～5％的陶粒和0.01％～0.05％的铁盐制成的多孔生物填料。

4.根据权利要求3所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：所述步骤(7)中生物流化床的填料是通过以下方法步骤制成的：(1)将聚氨酯、陶粒和铁盐按比例混合，搅拌均匀；(2)混合物在一次发泡箱中发泡，得到闭合孔半成品；(3)将闭合孔半成品进行二次加氢爆破开孔；(4)切割定型即得。

5.根据权利要求3所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：所述聚氨酯为软质聚氨酯，所述铁盐为FeSO₄，所述陶粒的粒径为20～100μm。

6.根据权利要求3所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：填料的孔隙率为90％～95％，密度为1.00～1.05。

7.根据权利要求3所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：填料的粒径为10～50mm。

8.根据权利要求1或2所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：所述步骤(4)和(7)中好氧池所需氧气由鼓风机提供。

9.根据权利要求1或2所述的工业废水深度处理工艺，其特征在于：所述步骤(8)中脱色采用的是臭氧脱色。

10.实现权利要求1或2所述工艺采用的工业废水深度处理装置，其特征在于：包括经管道依次连接设置的第一集水池(1)、第一沉淀池(2)、脉冲水解酸化池(3)、第二集水池(4)、IC厌氧反应器(5)、活性污泥好氧池(6)、第二沉淀池(7)、Fenton流化床(8)、生物流化床(9)、斜管沉淀池(10)和脱色池(11)。

11.根据权利要求10所述的工业废水深度处理装置，其特征在于：还包括鼓风机房(12)，鼓风机房(12)分别与活性污泥好氧池(6)和生物流化床(9)相连。

12.根据权利要求10或11所述的工业废水深度处理装置，其特征在于：所述生物流化床(9)中填料(904)的顶部与底部分别设有上格栅(901)和下格栅(903)。

13.根据权利要求12所述的工业废水深度处理装置，其特征在于：所述上格栅(901)与下格栅(903)之间设有中间格栅(902)，中间格栅(902)将填料(904)分隔为两层或多层，每一层填料(904)的高度h为1.2～2.0m。

14.根据权利要求13所述的工业废水深度处理装置，其特征在于：所述上格栅(901)、中间格栅(902)和下格栅(903)的格栅孔内径d比填料粒径小5～20mm。

15.根据权利要求13所述的工业废水深度处理装置，其特征在于：所述上格栅(901)、中间格栅(902)和下格栅(903)均为玻璃钢格栅。