CN105776746A - 一种化工园区综合污水的处理工艺和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化工园区综合污水的处理工艺和系统，处理工艺包括以下步骤：S1.预处理；S2.生物水解酸化；S3.改良的A2O生物处理(包括顺次进行的厌氧处理、缺氧处理和好氧处理步骤)；S4.沉淀处理；S5.臭氧催化氧化；S6.活性焦吸附。本发明提供的处理工艺和系统通过水解酸化、A2/O生物处理、臭氧催化氧化、活性焦吸附等工艺的组合，高效经济地去除了化工尤其是石油化学园区污水中现有污水处理工艺难以去除的污染物，使污水达到排放或回用标准，真正实现了污染物与水体的分离，实现资源再利用和污水零排放，可规模化推广。

Description

一种化工园区综合污水的处理工艺和系统
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种化工园区综合污水的处理工艺和系统。
背景技术
随着国家经济的不断发展，我国很多地区将功能相似、具有产业链上下游合作关系，排污特征相似或相近的企业纳入同一工业园区。
在众多工业园区污水中，化工园区综合污水的处理，是目前国内外污水处理界公认的难题。此类污水具有水质复杂、常含有油及苯类等化合物、可生化性差、难以生物降解、进水冲击负荷大以及水质水量随时间波动性大等特点，单纯依靠传统生化与物化相结合的工艺来处理，难以达到国家规定的污水排放标准。因此，目前急需一种技术可行、经济合理、能够大规模推广运用在化工园区新建及原污水厂升级改造的污水处理工艺。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的一个目的是提供一种可行性好、经济高效、能够规模化推广运用的化工园区综合污水的处理工艺。
本发明的另一个目的是提供一种化工园区综合污水的处理系统，该系统结构简单，可行性好，经济高效。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种化工园区综合污水的处理工艺，包括以下步骤：S1.预处理；S2.生物水解酸化；S3.A2O生物处理(简称“A2O工艺”)以及S4.沉淀处理，所述A2O生物处理步骤包括顺次进行的厌氧处理、缺氧处理和好氧处理步骤；所述处理工艺还进一步包括以下步骤：S5.臭氧催化氧化：利用臭氧在催化剂作用下产生的羟基自由基氧化分解步骤S4输出的污水中的难生物降解的有机污染物；S6.活性焦吸附：使步骤S5的出水经活性焦吸附，进一步提高出水水质，即得达到污水排放或中水回用标准的净水。
进一步，步骤S1中，包括过滤步骤和水质水量调节步骤；在步骤S1的水质水量调节步骤中，调节待处理污水的pH值为6.5-7.5。
进一步，步骤S2在水解酸化装置中进行，控制污水在水解酸化装置中的水力停留时间为4-12小时。
进一步，步骤S3的好氧处理步骤在好氧池中进行，在步骤S3的好氧处理中向好氧池中投加碳源和MBBR填料；以待处理污水的体积计，碳源的投加量为0-50mg/L；以好氧池的容积计，MBBR填料的投加量为30-60v/v％。
进一步，步骤S5在臭氧催化氧化反应装置中进行，臭氧催化氧化反应装置中催化剂的填充量为10-30v/v％；步骤S5中，以待处理污水的体积计，臭氧的投加量为15-50mg/L，污水在臭氧催化氧化反应装置中的水力停留时间为0.5-1.5h。
再进一步，催化剂采用负载金属氧化物的活性炭催化剂，所述负载金属氧化物的活性炭催化剂中含98.5-99wt％活性炭和1-1.5wt％金属氧化物。
更进一步，所述的金属氧化物选自氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化钛、氧化钴、氧化锰和氧化钒中的一种或几种。
进一步，步骤S6中，使步骤S5的出水经过多级活性焦吸附处理。
再进一步，吸附饱和的活性焦经再生处理后回用，自活性焦再生过程中产生的混合气体中分离出的可燃气体作为燃料使用，其它尾气经处理达标后排放。
本发明提供的一种化工园区综合污水的处理系统包括顺次连接的预处理装置、生物水解酸化装置、A2O工艺装置、沉淀池、臭氧催化氧化反应装置及活性焦吸附装置；所述预处理装置包括依次连接的过滤单元和水质水量调节单元；所述A2O工艺装置包括顺次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池还设有碳源投加机构和MBBR填料投加机构；所述臭氧催化氧化反应装置内填充有10-30v/v％的负载金属氧化物的活性炭催化剂；所述活性焦吸附装置包括多级活性焦吸附单元，每级活性焦吸附单元填充有30-50v/v％的活性焦。
本发明提供的一种化工园区综合污水的处理工艺和系统，通过水解酸化、A2O、臭氧催化氧化、活性焦吸附等污水处理工艺优化组合，高效经济地去除化工尤其是石油化学园区污水中，现有污水处理工艺难以去除的污染物，使污水达到排放或回用标准，真正实现了污染物与水体的分离，实现资源再利用和污水零排放。
附图说明
图1是本发明提供的一种化工园区综合污水的处理工艺的流程图；
图2是本发明提供的一种化工园区综合污水的处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明所提供的一种化工园区综合污水的处理工艺包括以下步骤：S1.预处理；S2.生物水解酸化；S3.A2O生物处理以及S4.沉淀处理，其中所述A2O生物处理步骤包括顺次进行的厌氧处理、缺氧处理和好氧处理步骤；本发明的处理工艺还进一步包括以下步骤：S5.臭氧催化氧化：利用臭氧在催化剂作用下产生的羟基自由基氧化分解步骤S4输出的污水中的难生物降解的有机污染物；S6.活性焦吸附：使步骤S5的出水经活性焦吸附，进一步提高出水水质，即得达到污水排放或中水回用标准的净水。
本发明步骤S1即预处理步骤通常包括粗、细格栅过滤步骤，以除去污水中体积大于预定值的悬浮物及杂质，这是本领域的常规处理方法，此处不再赘述。此外，由于本发明涉及的化工园区的污水来自不同的企业，各企业生产产品的工艺不同，产生污水的水质、水量也不同，为降低水质水量变化对后续生化处理工艺的冲击，优选情况下，本发明步骤S1还包括水质水量调节步骤。更优选地，在步骤S1的水质调节步骤中，调节待处理污水的pH值为6.5-7.5。
本发明步骤S2的生物水解酸化工艺、步骤S3的A2O生物处理工艺都是本发明公知的技术，通常步骤S2的生物水解酸化工艺在水解酸化装置中进行，步骤S3的A2O生物处理工艺在依次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池中进行，具体可参考“水解酸化/AAO工艺的同步脱氮除磷及污泥减量研究”(王建龙，《中国给水排水》第23卷第3期，2007年12月，1-5页)。
优选地，本发明步骤S2中，控制污水在水解酸化池中的水力停留时间为4-12小时。
优选地，本发明步骤S3的好氧处理步骤中，为提高污水中有机污染物和总氮去除效率，可向好氧池中投加碳源，以待处理污水的体积计，碳源的投加量为0-50mg/L。更优选地，碳源可采用乙酸钠。
另外，还可向好氧池中加入MBBR填料，使部分微生物以生物膜形式固着生长于MBBR填料表面，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，提高生化效率，缩短生物氧化时间。以好氧池的容积计，MBBR填料的投加量为30-60v/v％。
本发明步骤S5通常在臭氧催化氧化反应器中进行。在本发明一种优选的实施方式中，步骤S5所用臭氧催化氧化反应器中填充有10-30v/v％的催化剂。所述的催化剂可采用负载金属氧化物的活性炭催化剂，负载金属氧化物的活性炭催化剂中含98.5-99wt％活性炭和1-1.5wt％金属氧化物。更优选地，金属氧化物选自氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化钛、氧化钴、氧化锰和氧化钒中的一种或几种。
此外，本发明步骤S5中，以待处理污水的体积计，臭氧的投加量为15-50mg/L，控制污水在臭氧催化氧化反应器中的水力停留时间为0.5-1.5h。
另外，本发明步骤S6中，使步骤S5的出水在包括多级活性焦吸附单元中经多级活性焦吸附处理。优选情况下，每级活性焦吸附单元填充有30-50v/v％的活性焦，每级吸附处理时间为0.5-1h。更优选情况下，所述活性焦的粒径≤20目，活性焦的饱和吸附量为250-500mg/g。
优选地，在完成步骤S6之后，使达到吸附饱和的活性焦经再生处理，并使获得的活性焦再生回用，使活性焦再生所产生混合气体中的可燃气体作为燃料使用，其它尾气经处理达标后排放。
如图2所示，本发明所提供的一种化工园区综合污水的处理系统包括顺次连接的预处理装置100、生物水解酸化装置200、A2O工艺装置300、沉淀池400、臭氧催化氧化反应装置500及活性焦吸附装置600。
所述预处理装置100包括依次连接的过滤单元101和水质水量调节单元102。
所述生物水解酸化装置200包括水解酸化池，所述水解酸化池连接有混合液内回流管线Ⅰ2011。在进行水解酸化的过程中，通过混合液内回流管线Ⅱ2011，使上层的混合液进行回流，回流比控制在100-300％。
所述A2O工艺装置300通常包括顺次连接的厌氧池301、缺氧池302和好氧池303，好氧池303与沉淀池400相连，A2O工艺装置300还包括连接好氧池303出口端和缺氧池302进口端的混合液内回流管线Ⅰ3011以及连接沉淀池304和厌氧池301的污泥外回流管线3012，以促进生化系统的脱氮除磷并保证微生物的充足。本发明的好氧池303还设有碳源投加机构和MBBR填料投加机构。
所述臭氧催化氧化反应装置400设有臭氧输入口，臭氧催化氧化反应装置500内填充有10-30v/v％的负载金属氧化物的活性炭催化剂。所述负载金属氧化物的活性炭催化剂中含98.5-99wt％活性炭和1-1.5wt％金属氧化物。金属氧化物选自氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化钛、氧化钴、氧化锰和氧化钒中的一种或几种。
所述活性焦吸附装置600包括多级活性焦吸附单元，每级活性焦吸附单元填充有30-50v/v％的活性焦。优选情况下，所述活性焦的粒径≤20目，活性焦的饱和吸附量为250-500mg/g。
以下以具体的实施例详细说明本发明。
实施例1
化工园区某化工企业污水COD130-300mg/L，BOD50-36mg/L，pH5.5-8，采用7L/h流量进行小试。
污水先经预处理装置100进行预处理，除去达到一定体积的悬浮物，然后调节pH至6.5-7.5；再依次流入生物水解酸化装置200、A2O工艺装置300。其中，在处理过程中，调节生物水解酸化装置200的混合液回流量20L/h，水力停留时间4-12h；在A2O工艺装置300的好氧池303投加乙酸钠30mg/L，并投加体积分数为30％的MBBR填料，污水经A2O工艺装置300生化处理后，再经沉淀池400，出水COD降至80-130mg/L。
然后，自沉淀池400的出水进入臭氧催化氧化反应装置500，控制臭氧投加量30-50mg/L，臭氧催化氧化时间1-1.5h，处理后出水COD可降至40-70mg/L。
最后，自臭氧催化氧化反应装置500的出水进入活性焦吸附装置600，活性焦吸附装置600采用三级活性焦吸附罐进行吸附(每级活性焦吸附罐中填充有体积百分含量为50v/v％的活性焦，所用活性焦粒径≤20目，每级吸附反应时间1h)，臭氧催化氧化出水经二级或三级活性焦吸附后COD由40-70mg/L处理到20-30mg/L，达到污水排放或回用标准。吸附饱和的活性焦经再生装置处理可回用。
实施例2
某石化产业园区化工污水经排污企业不同程度的处理后，经园区管网进入园区污水处理厂。进入污水处理厂的混合污水水质如下：CODcr80-480mg/L，BOD510-105mg/L，SS18-180mg/L，NH4-N1-41mg/L，TN5.8-104mg/L，TP0.1-17.3mg/L，氯化物1100-3000mg/L，pH6-8。
由于进水水质波动大，B/C比非常低(0.15～0.23之间)，且进水含甲苯、二甲苯、挥发酚等有毒有害物质，氯离子含量很高，严重影响生化系统运行。园区污水处理厂是早期按市政污水处理厂工艺建设，现有工艺不能实现污水的达标排放，出水CODcr60-260mg/L，远高于国家规定的一级A排放标准。
本实施例中，在污水处理厂的原沉砂池后增设水质水量调节池，用于调节进水水质水量的变化，确保污水厂后续生化处理工艺的稳定运行；对于原生物水解酸化装置存在严重跑泥现象，本实施例更换与生物水解酸化装置相连的污泥泵，增大污泥回流比(提升至25％)，及时回流以补充流失的污泥量，确保处理效果；在A2O工艺装置的好氧池增设碳源投加机构，以补充微生物生长碳源，投加量可根据水质情况进行调整，同时增设MBBR填料投加机构，提高生化效率，缩短生物氧化时间。通过对原有污水处理系统的改造，混合污水经A2O生物处理，再经沉淀池的出水COD可降至60-100mg/L。
进一步，本实施例在原污水处理厂的污水处理工艺中增加深度处理工艺，即“臭氧催化氧化+活性焦吸附”工艺。具体操作如下：
使沉淀池的出水流入臭氧催化氧化反应池(负载金属氧化物的活性炭催化剂的填充量20-30v/v％)，控制臭氧投加量15-30mg/L，臭氧催化氧化时间1.0h，经臭氧催化氧化处理，去除水中难生物降解的有机物，处理后的污水COD可降至40-60mg/L，再进入活性焦吸附装置进行处理。
活性焦吸附装置采用两级活性焦吸附池(每级活性焦吸附池中活性焦填充量30-50v/v％，活性焦粒径≤20目，饱和吸附量为250-500mg/g)串联，每级吸附中控制污水的水力停留时间0.5-1h，可将臭氧催化氧化出水COD由40-60mg/L吸附处理到20-30mg/L，达到污水排放或回用标准。活性焦吸附饱和后，经再生机组处理，可再生回用。
通过实施例2可以看出，本发明提供的处理工艺成功运用在该石化产业园污水处理厂的升级改造中，使该污水处理厂的出水达到国家规定一级A排放标准。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种化工园区综合污水的处理工艺，所述处理工艺包括以下步骤：S1.预处理；S2.生物水解酸化；S3.A2O生物处理，所述A2O生物处理步骤包括顺次进行的厌氧处理、缺氧处理和好氧处理步骤；以及S4.沉淀处理；
其特征在于，所述处理工艺还进一步包括以下步骤：
S5.臭氧催化氧化：利用臭氧在催化剂作用下产生的羟基自由基氧化分解步骤S4输出的污水中的难生物降解的有机污染物；
S6.活性焦吸附：使步骤S5的出水经活性焦吸附，进一步提高出水水质，即得达到污水排放或中水回用标准的净水。
2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤S1中，包括过滤步骤和水质水量调节步骤；在步骤S1的水质水量调节步骤中，调节待处理污水的pH值为6.5-7.5。
3.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤S2在水解酸化装置中进行，控制污水在水解酸化装置中的水力停留时间为4-12小时。
4.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤S3的好氧处理步骤在好氧池中进行，在步骤S3的好氧处理中向好氧池中投加碳源和MBBR填料；以待处理污水的体积计，碳源的投加量为0-50mg/L；以好氧池的容积计，MBBR填料的投加量为30-60v/v％。
5.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤S5在臭氧催化氧化反应装置中进行，臭氧催化氧化反应装置中催化剂的填充量为10-30v/v％；步骤S5中，以待处理污水的体积计，臭氧的投加量为15-50mg/L，污水在臭氧催化氧化反应装置中的水力停留时间为0.5-1.5h。
6.根据权利要求5所述的处理工艺，其特征在于，催化剂采用负载金属氧化物的活性炭催化剂，所述负载金属氧化物的活性炭催化剂中含98.5-99wt％活性炭和1-1.5wt％金属氧化物。
7.根据权利要求6所述的处理工艺，其特征在于，所述的金属氧化物选自氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化钛、氧化钴、氧化锰和氧化钒中的一种或几种。
8.根据权利要求1-7任一所述的处理工艺，其特征在于，步骤S6中，使步骤S5的出水经过多级活性焦吸附处理。
9.根据权利要求8所述的处理工艺，其特征在于，吸附饱和的活性焦经再生处理后回用，自活性焦再生过程中产生的混合气体中分离出的可燃气体作为燃料使用，其它尾气经处理达标后排放。
10.一种化工园区综合污水的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括顺次连接的预处理装置、生物水解酸化装置、A2O工艺装置、沉淀池、臭氧催化氧化反应装置及活性焦吸附装置；
所述预处理装置包括依次连接的过滤单元和水质水量调节单元；
所述A2O工艺装置包括顺次连接的厌氧池、缺氧池和好氧池，所述好氧池还设有碳源投加机构和MBBR填料投加机构；
所述臭氧催化氧化反应装置内填充有10-30v/v％的负载金属氧化物的活性炭催化剂；
所述活性焦吸附装置包括多级活性焦吸附单元，每级活性焦吸附单元中填充有30-50v/v％的活性焦。
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