CN105174622A - 适于处理高浓度有机废水的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，公开了一种适于处理高浓度有机废水的系统，包括依次相连的进料斗(1)、匀浆池(2)、沼气池(3)、上流式厌氧污泥床反应器(4)、循环式活性污泥生物反应器(5)、微电解反应器(10)、折流曝气生物滤池(6)和臭氧消毒池(7)，沼气池连接有污泥浓缩池(8)；沼气净贮供气系统依次包括气水分离器(91)、沼气脱硫装置(92)、第一阻火器(931)、贮气柜(94)，气水分离器(91)还连接沼气增压装置(95)、第二阻火器(932)、余热回收装置(96)。本发明工艺简单，反应过程浓度梯度大，不易发生污泥膨胀；抗负荷冲击能力强，处理效果好；通过调整运行周期以及控制各工序时间的长短，同时BBAF脱氮、除磷效果明显。

Description

适于处理高浓度有机废水的系统及其方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，涉及了适于处理高浓度有机废水的系统，尤其涉及了适于处理高浓度有机废水的方法。

背景技术

不同性质和来源的高浓度有机废水，治理方法也不相同。通常根据高浓度有机废水的性质和来源可以分为三大类：第一类为不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水，如食品工业废水；第二类为含有有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水，如部分化学工业和制药业废水；第三类为含有有害物质且不易生物降解的高浓度有机废水，如有机化学合成工业和农药废水。针对易于生物降解的高浓度有机废水，如微生物发酵啤酒生产废水中含有几千到几万的COD，同时氨氮浓度也有几百到几千；养殖废水氨氮、COD、P都很高；还有一些化工制药废水中都有氨氮和COD同时都高的特点。这类废水中的污染物主要以固态、溶解态存在的碳水化合物形式存在，使废水表现出很高的BOD₅、COD_Cr、SS和色度等，污染物可生物降解性好，此外废水中含有大量的N、P等营养物质。此外，现有处理高浓度有机废水的方法还存在以下缺点：生物脱氮需要把氨氮和有机氮氧化成硝酸盐，再通过反硝化的过程去除，这样的过程适用于低浓度的氨氮且是处理低浓度氨氮的经济工艺，但在处理高浓度氨氮时池容会非常大，且造成了物资和能源的大量消耗。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，公开了一种适于处理高浓度有机废水的系统，还公开了适于处理高浓度有机废水的方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

适于处理高浓度有机废水的系统，包括依次相连的进料斗、匀浆池、沼气池、上流式厌氧污泥床反应器、循环式活性污泥生物反应器、微电解反应器、折流曝气生物滤池和臭氧消毒池，沼气池连接有污泥浓缩池；沼气池还连接有沼气净贮供气系统，沼气净贮供气系统依次包括气水分离器、沼气脱硫装置、第一阻火器、贮气柜，气水分离器还连接沼气增压装置、第二阻火器、余热回收装置。

循环式活性污泥生物反应器，通过周期循环活性污泥法(又称为循环活性污泥工艺或CASS工艺)降解污水，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍为连续进水)，间歇排水。生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10％。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累——再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。

沼气净贮供气系统采用低压脱硫和高压脱水技术，可广泛应用于沼气、天然气的收集、贮存和应用，能实现可调恒压供气、容易控制、方便使用，用气效果稳定。

通过臭氧消毒池消毒后再将水排放，其能有效杀灭水中的大量微生物和细菌，提升了废水净化强度。

微电解反应器底部设有进水口，上侧设有出水口，微电解反应器采用底部进水、上部出水方式，池子内部填充铁和碳。微电解是利用铁、炭具有微电池反应、絮凝作用，对降低COD的含量和脱色效果明显。

作为优选，折流曝气生物滤池包括两级曝气生物滤池和过水孔，两级曝气生物滤池通过下侧的过水孔连通；两级曝气生物滤池均设有填料层和第一曝气管，填料层从上到下依次第一填料层和第二填料层，第一填料层固定有微生物和/或生物酶。本发明在同一曝气生物滤池内完成硝化和反硝化作用，实现了COD、SS、NH₃-N和TN的同步去除。两级曝气生物滤池还包括设在填料层上侧的拦截网、设在填料层下侧的承托层；设在承托层下侧的滤板，承托层和滤板之间设有曝气管。承托层和滤板之间设有曝气管，采用穿孔管布气，通过装置均匀布气，解决了偏流、填料不均、气管容易堵塞的问题。拦截网上侧为保护层。还包括反冲洗系统，反冲洗系统包括曝气管、反冲洗管、反冲洗集水槽、反冲洗排水管，反冲洗管设在承托层中，第一级曝气生物滤池和第二级曝气生物滤池的底部还通过反冲洗管连通，反冲洗集水槽设在第一级曝气生物滤池的上侧，反冲洗排水管设在第二级曝气生物滤池的上侧。

作为优选，两级曝气生物滤池为第一级曝气生物滤池和第二级曝气生物滤池，第一级曝气生物滤池上侧设有进水管，第二级曝气生物滤池上侧设有出水管。

作为优选，第一填料层为固定有微生物和/或生物酶的聚氨酯生物海绵填料，第二填料层为沸石和颗粒活性炭。本发明通过不同滤料的组合，强化了对多种污染物同步去除效果，提高了系统抗冲击负荷能力，大大降低了板结发生的可能性。a.沸石具有选择性吸附氨氮的特点，同时其表面也可形成生物膜(成为生物沸石)而使氨氮的去除能力得到提高。沸石和颗粒活性炭结合，延长了沸石的工作周期，使颗粒活性炭上的生物生长良好，当未有长期高浓度氨氮冲击时可保证沸石的长期运行而无需再生，经济可靠。b.聚氨酯生物海绵填料中固定有微生物和/或生物酶，放在上侧的填料层中(即第一填料层)，以进一步去除SS和其他污染物。固定微生物和/或生物酶后，聚氨酯生物海绵填料载体密度接近于水的密度，具有较大的比表面积、挂膜容易，因而生物负载量大，比现有的污水净化方法高出5倍以上；而且生物膜(即微生物和/或生物酶)更新比较快，因而微生物(即微生物和/或生物酶)具有较高的活性，大大提高了处理效率和污水处理效果。c.由于多介质填料的组合，使滤料层呈现出半固定半流动的状态，流动载体不断与气泡进行接触并不断切割，因而其充氧效率高，有利于加快有机物的氧化速度。

作为优选，还设有罗茨风机，循环式活性污泥生物反应器包括第二曝气管，第一曝气管和第二曝气管连接同一个罗茨风机。

作为优选，上流式厌氧污泥床反应器设有三相分离器。上流式厌氧污泥床反应器设有三相分离器，底部进水、上部出水，废水中有机物与厌氧微生物充分接触，有利于有机物的分解，有机废水进入循环式活性污泥生物反应器继续有机物的降解。

作为优选，沼气池顶部设有回流喷淋系统和出水口，沼气池底部设有搅拌装置和污泥排放口，污泥排放口连接污泥浓缩池。沼气池底部设有搅拌装置，使高浓度的有机废水在厌氧发酵系统前槽形成完全混合的状态，以达到较好的去除效果。沼气池顶部设有回流喷淋系统，以达到内循环搅拌及防止浮渣结壳。沼气池顶部设有出水口，底部设有污泥排放口，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池，沉淀浓缩后经污泥泵抽走。

作为优选，沼气池和上流式厌氧污泥床反应器之间设有调节池。

适于处理高浓度有机废水的方法，包括以下步骤，

A.厌氧消化处理：

有机废水通过进料斗进入匀浆池，在匀浆池的搅拌装置搅拌作用下调配均匀后，通入沼气池；

有机废水在沼气池内的搅拌装置、回流喷淋系统的作用下，形成混合状态，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池，沉渣经过沉淀浓缩后经污泥泵抽走，剩余的有机废水接着通入上流式厌氧污泥床反应器；搅拌装置使高浓度的有机废水在前槽形成完全混合的状态，以达到较好的去除效果。回流喷淋系统，以达到内循环搅拌及防止浮渣结壳。

有机废水经过上流式厌氧污泥床反应器中厌氧菌、兼氧菌和产甲烷菌的共同作用下将剩余的有机废水中的有机物分解成甲烷和二氧化碳，收集产生的甲烷和二氧化碳；上流式厌氧污泥床反应器为中负荷区，采用UASB反应器。上流式厌氧污泥床反应器设有三相分离器，底部进水、上部出水，废水经过厌氧池中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下将有机物分解成甲烷和二氧化碳(沼气主要成分)，通过厌氧处理提高废水的B/C值，改善废水的可生化性，产生的甲烷和二氧化碳通过气体收集装置收集得沼气。

B.循环活性污泥法处理：

有机废水进入循环式活性污泥生物反应器，经过以下阶段进行降解：曝气阶段，由曝气装置向循环式活性污泥生物反应器内充氧，有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH₃-N通过微生物的硝化作用转化为NO₃-N；沉淀阶段，停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，循环式活性污泥生物反应器逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应；活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清；有机废水进入循环式活性污泥生物反应器继续有机物的降解，循环式活性污泥生物反应器利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除废水中的有机污染物。

C.微电解反应：

有机废水接着从微电解反应器底部进入微电解反应器，发生氧化还原反应，将可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀、除去，将大分子物质分解为小分子物质；微电解反应器采用底部进水上部出水方式，池子内部填充铁和碳。微电解技术是利用铁、炭具有微电池反应、絮凝作用。微电解反应器中反应产物具有很高的化学活性，在阳极，产生的新生态Fe²⁺；在阴极，产生的活性[H]，利用两极产生的电位差，废水中许多污染物组份发生氧化还原反应，使可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀除去；使大分子物质分解为小分子物质；使某些难生化降解的物质转变成容易处理的物质，提高废水的可生化性的同时色度也得到降低。

D.折流曝气生物滤池生化：

经过微电解反应后的有机废水进入折流曝气生物滤池，通过生物氧化降解作用对有机废水进行净化，进一步除去COD、SS、氨氮和磷；折流曝气生物滤池(BBAF)充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、SBR法、AB法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法等10者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、定期反冲于一体。

E.臭氧消毒：

废水经过折流曝气生物滤池生化处理后，出水再经过臭氧消毒处理，得到净化后的养殖废水。

沼气净贮供气系统：在厌氧消化阶段会产生大量的沼气，统一收集后通过管道接入沼气净贮供气系统，该系统包括沼气气水分离器、沼气脱硫装置、贮气柜、沼气增压装置、沼气阻火器、余热回收装置等。沼气净化采用低压脱硫和高压脱水技术，整套系统集中了低压湿式柜和干式贮气柜的优点，可广泛应用于沼气、天然气的收集、贮存和应用，能实现可调恒压供气、容易控制、方便使用，用气效果稳定。可以降沼气用来发电，降低废水处理成本。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

有机废水通过进料斗进入匀浆池中，在搅拌作用下调配均匀后打入厌氧发酵系统，沼气池和上流式厌氧污泥床反应器统称为厌氧发酵系统采取前槽，厌氧发酵系统采取前槽(即沼气池)和后槽(即上流式厌氧污泥床反应器)设计。沼气池为高负荷区。沼气池底部设有搅拌装置，使高浓度的有机废水在厌氧发酵系统前槽形成完全混合的状态，以达到较好的去除效果。沼气池顶部设有回流喷淋系统，以达到内循环搅拌及防止浮渣结壳。沼气池顶部设有出水口，底部设有污泥排放口，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池，沉淀浓缩后经污泥泵抽走。上流式厌氧污泥床反应器为中负荷区，设有三相分离器，底部进水、上部出水，有机废水中有机物与厌氧微生物充分接触，有利于有机物的分解，有机废水进入循环式活性污泥生物反应器继续有机物的降解。活性污泥反应池一般分为以下几个步骤：曝气阶段，由曝气装置向反应池内充氧，有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH₃-N在微生物的硝化作用转化为NO₃-N。沉淀阶段，此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。滗水阶段，沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液，然后上清液流入微电解反应器，微电解反应器采用底部进水、上部出水方式，池子内部填充铁和碳。微电解是利用铁、炭具有微电池反应、絮凝作用，对降低COD的含量和脱色效果明显。接着进入折流曝气生物滤池(BBAF)，折流曝气生物滤池(BBAF)集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、定期反冲于一体，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的环流脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准，可实现中水回用。

本发明包括依次相连的进料斗、匀浆池、沼气池、上流式厌氧污泥床反应器、循环式活性污泥生物反应器、微电解反应器、折流曝气生物滤池和臭氧消毒池，沼气池连接有污泥浓缩池，工艺简单，反应过程浓度梯度大，不易发生污泥膨胀；抗负荷冲击能力强，处理效果好；通过调整运行周期以及控制各工序时间的长短，同时BBAF脱氮、除磷效果明显，且不需额外增加反应器。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是折流曝气生物滤池的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

适于处理高浓度有机废水的系统，如图1-2所示，包括依次相连的进料斗1、匀浆池2、沼气池3、上流式厌氧污泥床反应器4、循环式活性污泥生物反应器5、微电解反应器10、折流曝气生物滤池6和臭氧消毒池7，沼气池连接有污泥浓缩池8；沼气池3还连接有沼气净贮供气系统，沼气净贮供气系统依次包括气水分离器91、沼气脱硫装置92、第一阻火器931、贮气柜94，气水分离器91还连接沼气增压装置95、第二阻火器932、余热回收装置96。

实施例2

适于处理高浓度有机废水的系统，如图1-2所示，包括依次相连的进料斗1、匀浆池2、沼气池3、上流式厌氧污泥床反应器4、循环式活性污泥生物反应器5、微电解反应器10、折流曝气生物滤池6和臭氧消毒池7，沼气池连接有污泥浓缩池8，沼气池3和上流式厌氧污泥床反应器4之间设有调节池11。沼气池3还连接有沼气净贮供气系统，沼气净贮供气系统依次包括气水分离器91、沼气脱硫装置92、第一阻火器931、贮气柜94，气水分离器91还连接沼气增压装置95、第二阻火器932、余热回收装置96。

折流曝气生物滤池6包括两级曝气生物滤池61和过水孔62，两级曝气生物滤池61通过下侧的过水孔62连通；两级曝气生物滤池61均设有填料层和第一曝气管63，填料层从上到下依次第一填料层64和第二填料层65，第一填料层64固定有微生物和/或生物酶。两级曝气生物滤池61为第一级曝气生物滤池611和第二级曝气生物滤池612，第一级曝气生物滤池611上侧设有进水管66，第二级曝气生物滤池612上侧设有出水管67。第一填料层64为固定有微生物和/或生物酶的聚氨酯生物海绵填料，第二填料层65为沸石和颗粒活性炭。

还设有罗茨风机，循环式活性污泥生物反应器5包括第二曝气管，第一曝气管64和第二曝气管连接同一个罗茨风机。

沼气池3顶部设有回流喷淋系统和出水口，沼气池3底部设有搅拌装置和污泥排放口，污泥排放口连接污泥浓缩池8。上流式厌氧污泥床反应器4设有三相分离器。

实施例3

适于处理高浓度有机废水的方法，包括以下步骤：

A.厌氧消化处理：

有机废水通过进料斗1进入匀浆池2，在匀浆池2的搅拌装置搅拌作用下调配均匀后，通入沼气池3；

有机废水在沼气池3内的搅拌装置、回流喷淋系统的作用下，形成混合状态，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池8，沉渣经过沉淀浓缩后经污泥泵抽走，剩余的有机废水接着通入上流式厌氧污泥床反应器4；

有机废水经过上流式厌氧污泥床反应器4中厌氧菌、兼氧菌和产甲烷菌的共同作用下将剩余的有机废水中的有机物分解成甲烷和二氧化碳，收集产生的甲烷和二氧化碳；

B.循环活性污泥法处理：

有机废水进入循环式活性污泥生物反应器5，经过以下阶段进行降解：曝气阶段，由曝气装置向循环式活性污泥生物反应器5内充氧，有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH₃-N通过微生物的硝化作用转化为NO₃-N；沉淀阶段，停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，循环式活性污泥生物反应器5逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应；活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清；

C.微电解反应：

有机废水接着从微电解反应器10底部进入微电解反应器10，发生氧化还原反应，将可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀、除去，将大分子物质分解为小分子物质；

D.折流曝气生物滤池生化：

经过微电解反应后的有机废水进入折流曝气生物滤池6，通过生物氧化降解作用对有机废水进行净化，进一步除去COD、SS、氨氮和磷；

E.臭氧消毒：

废水经过折流曝气生物滤池生化处理后，出水再经过臭氧消毒处理，得到净化后的养殖废水。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (9)

1.适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：包括依次相连的进料斗(1)、匀浆池(2)、沼气池(3)、上流式厌氧污泥床反应器(4)、循环式活性污泥生物反应器(5)、微电解反应器(10)、折流曝气生物滤池(6)和臭氧消毒池(7)，沼气池连接有污泥浓缩池(8)；沼气池(3)还连接有沼气净贮供气系统，沼气净贮供气系统依次包括气水分离器(91)、沼气脱硫装置(92)、第一阻火器(931)、贮气柜(94)，气水分离器(91)还连接沼气增压装置(95)、第二阻火器(932)、余热回收装置(96)。

2.根据权利要求1所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：折流曝气生物滤池(6)包括两级曝气生物滤池(61)和过水孔(62)，两级曝气生物滤池(61)通过下侧的过水孔(62)连通；两级曝气生物滤池(61)均设有填料层和第一曝气管(63)，填料层从上到下依次第一填料层(64)和第二填料层(65)，第一填料层(64)固定有微生物和/或生物酶。

3.根据权利要求2所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：两级曝气生物滤池(61)为第一级曝气生物滤池(611)和第二级曝气生物滤池(612)，第一级曝气生物滤池(611)上侧设有进水管(66)，第二级曝气生物滤池(612)上侧设有出水管(67)。

4.根据权利要求2所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：第一填料层(64)为固定有微生物和/或生物酶的聚氨酯生物海绵填料，第二填料层(65)为沸石和颗粒活性炭。

5.根据权利要求2所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：还设有罗茨风机，循环式活性污泥生物反应器(5)包括第二曝气管，第一曝气管(64)和第二曝气管连接同一个罗茨风机。

6.根据权利要求1所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：上流式厌氧污泥床反应器(4)设有三相分离器。

7.根据权利要求1所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：沼气池(3)顶部设有回流喷淋系统和出水口，沼气池(3)底部设有搅拌装置和污泥排放口，污泥排放口连接污泥浓缩池(8)。

8.根据权利要求1所述的适于处理高浓度有机废水的系统，其特征在于：沼气池(3)和上流式厌氧污泥床反应器(4)之间设有调节池(11)。

9.适于处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：包括以下步骤，

A.厌氧消化处理：

有机废水通过进料斗(1)进入匀浆池(2)，在匀浆池(2)的搅拌装置搅拌作用下调配均匀后，通入沼气池(3)；

有机废水在沼气池(3)内的搅拌装置、回流喷淋系统的作用下，形成混合状态，厌氧消化过程中产生的沉渣通过污泥排放口排到污泥浓缩池(8)，沉渣经过沉淀浓缩后经污泥泵抽走，剩余的有机废水接着通入上流式厌氧污泥床反应器(4)；

有机废水经过上流式厌氧污泥床反应器(4)中厌氧菌、兼氧菌和产甲烷菌的共同作用下将剩余的有机废水中的有机物分解成甲烷和二氧化碳，收集产生的甲烷和二氧化碳；

B.循环活性污泥法处理：

有机废水进入循环式活性污泥生物反应器(5)，经过以下阶段进行降解：曝气阶段，由曝气装置向循环式活性污泥生物反应器(5)内充氧，有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH₃-N通过微生物的硝化作用转化为NO₃-N；沉淀阶段，停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，循环式活性污泥生物反应器(5)逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应；活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清；

C.微电解反应：

有机废水接着从微电解反应器(10)底部进入微电解反应器(10)，发生氧化还原反应，将可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀、除去，将大分子物质分解为小分子物质；

D.折流曝气生物滤池生化：

经过微电解反应后的有机废水进入折流曝气生物滤池(6)，通过生物氧化降解作用对有机废水进行净化，进一步除去COD、SS、氨氮和磷；

E.臭氧消毒：

废水经过折流曝气生物滤池生化处理后，出水再经过臭氧消毒处理，得到净化后的养殖废水。