CN105541027A - 一种基于besi技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，涉及炼化废水深度处理领域。本发明针对炼化废水反渗透浓缩液深度处理技术的问题，进而提出一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法。本发明方法针对储水池中的炼化废水，采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理；然后进行紫外杀菌处理和过滤处理，并将过滤出水作为BESI技术的最后出水，即深度处理后的废水反渗透浓缩液，出水达到一级A排放标准。本发明适用于炼化废水反渗透浓缩液深度处理。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，属于炼化废水深度处理领域。
背景技术
膜分离技术被广泛应用于污水处理与回用。其中，反渗透(Reverseosmosis，RO)技术以其工艺简单，能耗低，能去除大多数污染物而得到长足的发展。反渗透工艺常被设置在一系列水处理工艺的最末端，被认为是去除溶解性污染物的最后一道屏障。
然而，反渗透技术明显的缺点是在运行过程中会产生浓缩液，且该浓缩液的产量能够达到进水水量的5～25％。特别是在石化行业中，反渗透浓缩液中含有大量的有毒有害物质。由于反渗透工艺本身会对污染物产生富集的作用，再加之反渗透工艺在近些年得到了广泛的发展，每天都会产生大量含有有害物质的反渗透浓缩液，所以对这些浓缩液的进一步处理与无害化是十分必要的。
在反渗透工艺兴起之初，浓缩液的去向通常有三种：回流到污水处理池处理；稀释处理；干燥蒸发处理。由于反渗透浓缩液中含有污染物，直接排放到自然水体中会对环境造成危害。稀释处理并未实现污染物的减量，况且会降低该工艺的产率，对能源造成浪费。这两种方法均未能实现无害化处理。蒸发处理需要耗费大量的能量，如果在处理过程中使用传统能源，则会对环境造成二次污染，因此也并不是环境友好的处理方法。
目前，对反渗透浓缩液的处理方法更加多样化，而且在相关领域有大量的研究。Greenlee等人总结了处理反渗透浓缩液的零液体排放工艺，其中包括热蒸发、结晶、海水浓缩、喷雾干燥等方法。虽然这些方法在技术上被证明是可行的，但是如何降低运行成本仍是需要解决的问题。上述方法，都是从物理、化学的角度出发，利用生物法降解反渗透浓缩液的研究依然比较薄弱和匮乏。
MinghuaZhou等人利用三种不同的电极，采用电化学氧化的方法处理高含盐反渗透浓缩液，证实了利用电化学法处理反渗透浓缩液在技术上的可行性。研究发现：Ti/IrO2-RuO2电极在污染物去除率、能耗、pH适应性等方面具有优势。G.Pérez等人同样利用电化学方法处理反渗透浓缩液，证实了处理效果与电氧化时间成正比，污染物的动力学会明显受到加载电流密度的影响。
多相光催化(Heterogeneousphotocatalyticoxidation,PCO)，超声(sonolysis,US)，臭氧(ozonation,O3)和H2O2高级氧化的方法也被用于反渗透浓缩液中有机污染物降解的研究。在实验过程中，这些方法有时单独使用，有时相互结合以提高处理效果。有研究者使用碳纤维作为电Fenton法的阴极，降解反渗透浓缩液中的有机物，在合适的阴极电压和Fe3+浓度的情况下，能够获得较好的处理效果。
生物法与其它水处理方法相比，具有成本低、不会产生二次污染等优势。生物法处理污水过程中，厌氧处理和好氧处理各有应用。
厌氧法在水处理方面具有诸多的优势，厌氧微生物能够利用较少的能量将大多数的有机物转化为沼气，这些气体可以被回收作为能源物质二次使用，从而进一步降低能耗和运行成本。所以，厌氧过程被看做是污染物降解和能源生成的有机组合。好氧生物处理通常被用作提高污染物降解效率，在好氧过程中，污染物质同样被好氧微生物视为自身生长的能源物质而加以利用，电子穿过呼吸链中的复合体并把O2作为最终的电子受体。通过这些过程，污染物最终被转化为CO2、H2O和生物质。
厌氧/好氧工艺在污染物处理效率、能源回收、降低能耗等方面都具有明显的优势。大多数的有机污染物都在厌氧过程中被转化为有用的燃料及沼气，经过后续的好氧过程，进一步提高处理效率并降低厌氧过程中出水水质的波动，从而保证处理效果及回收能源物质。厌氧/好氧工艺同时具有低能耗，低排泥量的优点。
在以往针对反渗透浓缩液的处理上多以物理浓缩以及化学处理为主，在此过程中需要耗费大量的能量或是化学药剂，在处理之后易产生二次污染。目前主要的问题是处理成本高，同时浓缩液中含有大量的盐分，以及有毒有害的化学物质，总氮(TN)和化学需氧量(COD)、以及氨氮等很难处理达标，生物法处理虽然具有诸多优势，然而将其应用在反渗透浓缩液的处理上的研究仍然较少，实际上通过调研，未见有生物处理案例在工业中应用，且利用生物法处理反渗透浓缩液并未形成成熟有效的完整工艺。
发明内容
本发明针对炼化废水反渗透浓缩液深度处理技术的问题，进而提出一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，包括以下步骤：
步骤1、针对储水池中的炼化废水，采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理；
步骤2、将BESI技术出水的炼化废水反渗透浓缩液注入内嵌紫外灯的柱状反应器，对炼化废水反渗透浓缩液进行紫外杀菌处理；
步骤3、使用由煤质活性碳和石英砂滤料组成的滤池对紫外杀菌后的炼化废水反渗透浓缩液进行过滤处理，并将过滤的出水作为BESI技术的最后出水，即深度处理后的废水反渗透浓缩液。
本发明具有以下有益效果：
本发明首先利用BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行生化处理，然后进行紫外杀菌和过滤，不但能够有效的除去炼化废水中的有害物质，而且可以保证出水水质的稳定。利用本发明处理炼化废水反渗透浓缩液反渗透浓缩液，出水指标达到国家一级A标准，同时实现污泥减量60％，是一种针对含盐废水有效的处理方法。
同时相比现有化学处理技术，本发明能有效的降低生产投入成本和废水处理成本。而且利用本发明处理少量循环废水时，可加工成一体化的处理设备，能够实现高效快捷的处理。
附图说明
图1为BESI技术原理示意图；
图2为仿真试验的总有机碳TOC浓度变化效果图；
图3为仿真试验的化学需氧量COD浓度变化效果图；
图4为仿真试验的氨氮浓度变化效果图；
图5为仿真试验的总氮TN浓度变化效果图。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，包括以下步骤：
步骤1、针对储水池中的炼化废水，采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理；
步骤2、将BESI技术出水的炼化废水反渗透浓缩液注入内嵌紫外灯的柱状反应器，对炼化废水反渗透浓缩液进行紫外杀菌处理；
步骤3、使用由煤质活性碳和石英砂滤料组成的滤池对紫外杀菌后的炼化废水反渗透浓缩液进行过滤处理，并将过滤的出水作为BESI技术的最后出水，即深度处理后的废水反渗透浓缩液。
具体实施方式二：
本实施方式所述一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法还包括：
步骤4、检验步骤3深度处理后的废水反渗透浓缩液，当深度处理后的废水反渗透浓缩液的指标满足COD≤60mg/L、TN≤10mg/L、氨氮≤5mg/L，则将深度处理后的废水反渗透浓缩液作为合格的废水反渗透浓缩液；否则，将深度处理后的废水反渗透浓缩液视为不合格废水反渗透浓缩液，返回步骤1重新进行处理。
其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：
本实施方式所述步骤1所述的由厌氧生物反应段、兼性厌氧生物反应段、好氧生物反应段共同构成的BESI技术如下：
BESI技术是基于硫循环、硫代谢的电子传递、污染物有机碳源和氮源梯度利用的生物处理技术，具体的是将厌氧生物反应、兼性厌氧生物反应、好氧生物反应联合应用的处理技术，采用一段或者多段严格厌氧反应装置、一段或者多段兼性厌氧反应装置、一段或者多段好氧反应装置串联设置；并设置兼性厌氧反应装置向严格厌氧反应装置的回流，设置好氧反应装置向兼性厌氧反应装置的回流；同时测定严格厌氧反应装置中水的COD的浓度，检查C:S比，按照C:S比，在S元素不足时，即在硫酸根不足时，向严格厌氧反应装置中添加硫酸根；
厌氧生物反应段、兼性厌氧生物反应段、好氧生物反应段共同构成的BESI技术与元素处理过程示意图，如图1所示；图中的n+1表示梯度，用来调整严格厌氧反应装置、兼性厌氧反应装置、好氧反应装置的数量，即n+1表示所述的一段或者多段反应装置，具体的数量根据需要处理的炼化废水的指标确定，一般n≤3。
其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：
本实施方式所述的设置好氧反应装置向兼性厌氧反应装置的回流的回流比为4:1，所述的C:S比为6:4；
设置好氧反应装置向兼性厌氧反应装置的回流的回流比为4:1，即好氧反应装置中的水设置为3份出水、1份回流。
其他步骤和参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：
本实施方式步骤1中采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理所述的厌氧段的处理过程如下：
厌氧段采用厌氧SBR、UASB或IC厌氧反应设备，利用已驯化好的厌氧活性污泥进行生物强化处理，HRT为12～24小时。
其他步骤和参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：
本实施方式步骤1中采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理所述的兼性厌氧段的处理过程如下：
兼性厌氧段采用已驯化的兼性厌氧活性污泥进行生物强化处理，水力停留时间HRT为12～24小时，兼性厌氧环境是最后通过好氧回流实现的。
其他步骤和参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：
本实施方式步骤1中采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理所述的好氧段的处理过程如下：
好氧段采用已驯化好的好氧活性污泥及生物挂膜进行生物强化处理，HRT为8～16小时。
其他步骤和参数与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：
本实施方式步骤2所述的对炼化废水反渗透浓缩液进行紫外杀菌处理的具体过程如下：
将BESI技术出水的炼化废水反渗透浓缩液注入内嵌功率为40w的UV254nm紫外灯的柱状反应器，对废水反渗透浓缩液进行紫外杀菌处理，处理时间20～30min。
其他步骤和参数与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：
具体实施方式九：
本实施方式所述的已驯化好的厌氧活性污泥的驯化的方法如下：
(1.1)先检查厌氧装置的设备是否完好；
(1.2)配制驯化用的药剂：
驯化用的药剂配方：尿素0.5克，白砂糖2克；硫酸亚铁0.2克；磷酸二氢钾0.1克；硝酸钠0.1克；硫酸镁0.1克；乳酸钠2毫升；硫酸钠2克，氯化钙0.01克，水1L；
(1.3)从污水厂取来污泥：
将污泥在小桶中搅拌，去除直径大于2mm的颗粒物，加入炼化废水反渗透浓缩液，使污泥浓度达到3000mg/L；
(1.4)按体积比为1份的配制驯化用的药剂与20份的炼化废水反渗透浓缩液的比例混合，搅拌均匀，倒入厌氧反应装置中；
(1.5)发酵；
(1.6)内循环三天；
(1.7)定期的补充配制驯化用的药剂；
(1.8)保证污泥量，当静沉后，污泥高度在小桶高度的3/5以上；
(1.9)为了防止跑泥，在小桶上层加入填料；
(1.10)过一个周期，再换一批炼化废水反渗透浓缩液进去；
(1.11)开始缓慢的走水，HRT控制在70-75个小时。
其他步骤和参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式十：
本实施方式所述的已驯化好的兼性厌氧活性污泥的驯化的方法如下：
(2.1)检查兼性厌氧反应装置设备，保证兼性厌氧反应装置设备完好；
(2.2)配制驯化用的药剂：
驯化用的药剂配方：尿素0.5克，白砂糖2克；硫酸亚铁0.2克；磷酸二氢钾0.1克；硝酸钠0.1克；硫酸镁0.1克；乳酸钠2毫升；硫酸钠2克，氯化钙0.01克，水1L；
(2.3)从污水厂取来污泥：
将污泥在小桶中搅拌，去除直径大于2mm的颗粒物，然后加入炼化废水反渗透浓缩液，使污泥浓度达到3000mg/L；
(2.4)按体积比为1份的配制驯化用的药剂与20份的炼化废水反渗透浓缩液的比例混合，搅拌均匀，倒入兼性厌氧反应装置中；
(2.5)发酵；
(2.6)内循环三天；
(2.7)定期的补充配制驯化用的药剂；
(2.8)保证污泥量，当静沉后，污泥高度在小桶高度的3/5以上；
(2.9)为了防止跑泥，在小桶上层加入填料；
(2.10)从好氧装置缓慢的回流进水，使其变成兼性厌氧的状态；再换一批炼化废水反渗透浓缩液进去；
(2.11)开始缓慢的走水，HRT控制在70-75个小时。
其他步骤和参数与具体实施方式六相同。
实施例
在本发明中的BESI技术的验证实验过程，如图2，反渗透浓缩液RO的进水总有机碳TOC浓度为95.99-124.71mg/L，平均值为108.96mg/L。经过BESI技术处理后，好氧出水中的总有机碳TOC浓度为12.57-23.64mg/L，平均值为19.14mg/L。
在本发明中的BESI技术的验证实验过程，如图3，反渗透浓缩液RO的进水化学需氧量COD浓度为286.62-315.67mg/L，平均值为300.47mg/L。经过BESI技术处理后，好氧出水中的化学需氧量COD浓度为53.08-60.96mg/L，平均值为56.73mg/L。
在本发明中的BESI技术的验证实验过程，如图4，反渗透浓缩液RO的进水氨氮浓度为10.97-13.12mg/L，平均值为12.10mg/L。经过BESI技术处理后，好氧出水中的氨氮浓度为2.09-3.02mg/L，平均值为2.48mg/L。
在本发明中的BESI技术的验证实验过程，如图5，反渗透浓缩液RO的进水总氮TN浓度为86.64-97.12mg/L，平均值为91.62mg/L。经过BESI技术处理后，好氧出水中的总氮TN浓度为10.11-16.57mg/L，平均值为13.07mg/L。
Claims (10)
1.一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，包括以下步骤：
步骤1、针对储水池中的炼化废水，采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理；
步骤2、将BESI技术出水的炼化废水反渗透浓缩液注入内嵌紫外灯的柱状反应器，对炼化废水反渗透浓缩液进行紫外杀菌处理；
步骤3、使用由煤质活性碳和石英砂滤料组成的滤池对紫外杀菌后的炼化废水反渗透浓缩液进行过滤处理，并将过滤的出水作为BESI技术的最后出水，即深度处理后的废水反渗透浓缩液。
2.根据权利要求1所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法还包括：
步骤4、检验步骤3深度处理后的废水反渗透浓缩液，当深度处理后的废水反渗透浓缩液的指标满足COD≤60mg/L、TN≤10mg/L、氨氮≤5mg/L，则将深度处理后的废水反渗透浓缩液作为合格的废水反渗透浓缩液；否则，将深度处理后的废水反渗透浓缩液视为不合格废水反渗透浓缩液，返回步骤1重新进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于，所述的由厌氧生物反应段、兼性厌氧生物反应段、好氧生物反应段共同构成的BESI技术如下：
BESI技术是基于硫循环、硫代谢的电子传递、污染物有机碳源和氮源梯度利用的生物处理技术，将厌氧生物反应、兼性厌氧生物反应、好氧生物反应联合应用的处理技术，采用一段或者多段严格厌氧反应装置、一段或者多段兼性厌氧反应装置、一段或者多段好氧反应装置串联设置；并设置兼性厌氧反应装置向严格厌氧反应装置的回流，设置好氧反应装置向兼性厌氧反应装置的回流；同时测定严格厌氧反应装置中水的COD的浓度，检查C:S比，按照C:S比，在S元素不足时，即在硫酸根不足时，向严格厌氧反应装置中添加硫酸根。
4.根据权利要求3所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于，所述的设置好氧反应装置向兼性厌氧反应装置的回流的回流比为4:1，所述的C:S比为6:4；
设置好氧反应装置向兼性厌氧反应装置的回流的回流比为4:1，即好氧反应装置中的炼化废水设置为3份出水、1份回流。
5.根据权利要求3所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于，所述的步骤1中采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理所述的厌氧段的处理过程如下：
厌氧段采用厌氧SBR、UASB或IC厌氧反应设备，利用已驯化好的厌氧活性污泥进行生物强化处理，HRT为12～24小时。
6.根据权利要求5所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于步骤1中采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理所述的兼性厌氧段的处理过程如下：
兼性厌氧段采用已驯化的兼性厌氧活性污泥进行生物强化处理，水力停留时间HRT为12～24小时，兼性厌氧环境是最后通过好氧回流实现的。
7.根据权利要求6所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于步骤1中采用由厌氧段、兼性厌氧段、好氧段共同构成的BESI技术对炼化废水反渗透浓缩液进行处理所述的好氧段的处理过程如下：
好氧段采用已驯化好的好氧活性污泥及生物挂膜进行生物强化处理，HRT为8～16小时。
8.根据权利要求7所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于步骤2所述的对炼化废水反渗透浓缩液进行紫外杀菌处理的具体过程如下：
将BESI技术出水的炼化废水反渗透浓缩液注入内嵌功率为40w的UV254nm紫外灯的柱状反应器，对废水反渗透浓缩液进行紫外杀菌处理，处理时间20～30min。
9.根据权利要求5所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于，所述的已驯化好的厌氧活性污泥的驯化的方法如下：
(1.1)先检查厌氧装置的设备是否完好；
(1.2)配制驯化用的药剂：
驯化用的药剂配方：尿素0.5克，白砂糖2克；硫酸亚铁0.2克；磷酸二氢钾0.1克；硝酸钠0.1克；硫酸镁0.1克；乳酸钠2毫升；硫酸钠2克，氯化钙0.01克，水1L；
(1.3)从污水厂取来污泥：
将污泥在小桶中搅拌，去除直径大于2mm的颗粒物，加入炼化废水反渗透浓缩液，使污泥浓度达到3000mg/L；
(1.4)按体积比为1份的配制驯化用的药剂与20份的炼化废水反渗透浓缩液的比例混合，搅拌均匀，倒入厌氧反应装置中；
(1.5)发酵；
(1.6)内循环三天；
(1.7)定期的补充配制驯化用的药剂；
(1.8)保证污泥量，当静沉后，污泥高度在小桶高度的3/5以上；
(1.9)为了防止跑泥，在小桶上层加入填料；
(1.10)过一个周期，再换一批炼化废水反渗透浓缩液进去；
(1.11)开始缓慢的走水，HRT控制在70-75个小时。
10.根据权利要求6所述的一种基于BESI技术的炼化废水反渗透浓缩液深度处理方法，其特征在于，所述的已驯化好的兼性厌氧活性污泥的驯化的方法如下：
(2.1)检查兼性厌氧反应装置设备，保证兼性厌氧反应装置设备完好；
(2.2)配制驯化用的药剂：
驯化用的药剂配方：尿素0.2克，白砂糖2克；硫酸亚铁0.2克；磷酸二氢钾0.1克；硝酸钠0.1克；硫酸镁0.1克；乳酸钠2毫升；硫酸钠2克，氯化钙0.01克，水1L；
(2.3)从污水厂取来污泥：
将污泥在小桶中搅拌，去除直径大于2mm的颗粒物，然后加入炼化废水反渗透浓缩液，使污泥浓度达到3000mg/L；
(2.4)按体积比为1份的配制驯化用的药剂与20份的炼化废水反渗透浓缩液的比例混合，搅拌均匀，倒入兼性厌氧反应装置中；
(2.5)发酵；
(2.6)内循环三天；
(2.7)定期的补充配制驯化用的药剂；
(2.8)保证污泥量，当静沉后，污泥高度在小桶高度的3/5以上；
(2.9)为了防止跑泥，在小桶上层加入填料；
(2.10)从好氧装置缓慢的回流进水，使其变成兼性厌氧的状态；再换一批炼化废水反渗透浓缩液进去；
(2.11)开始缓慢的走水，HRT控制在70-75个小时。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114249489A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-29 | 内蒙古伊泰煤制油有限责任公司 | 一种零排放有机浓水的再回收利用方法 |
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