CN107010782A - 一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰和总氮的方法 - Google Patents

一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰和总氮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰和总氮的方法，废水首先进入高效混凝脱氰反应器，通过混凝脱氰反应脱除废水中的总氰化物；混凝反应出水进入曝气生物滤池，废水中的氨氮被氧化为硝态氮或亚硝态氮，同时部分有机物也被氧化去除；曝气生物滤池出水自流进入反硝化滤池，废水中的硝态氮和亚硝态氮被反硝化为氮气而去除；反硝化滤池出水经V型滤池过滤后进入臭氧催化氧化池，在催化剂作用下将难降解有机物氧化为小分子有机物或矿化；本发明在脱除废水中总氰和总氮的同时对有机物进行了氧化降解，保证处理后出水达标排放，具有良好的市场前景。

Description

一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰和总氮的 方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，尤其涉及一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰和总氮的方法。
背景技术
随着城市建设和经济建设的发展，工业项目逐步向工业园区集中，我国工业园区发展经历了经济技术开发区—高新技术产业开发区—生态工业园区三个过程，工业园区作为国民经济发展的重要载体与助推器，已逐渐成为我国工业发展的主要模式之一。
工业园区废水主要来自园区工厂在生产过程中产生的污水和废液，除了含有COD、SS、NH4 +-N 等常规污染物之外，还含有氰化物、难降解有机物等难以被常规生物方法处理的有毒有害污染物，其主要特点是：成分复杂；具有一定毒性；可生化性能差；水质不稳定等。
目前高氨氮有机废水深度处理的主要方法有硝化反硝化、混凝沉淀、活性炭吸附、化学氧化等。传统的硝化反硝化工艺中，氨氧化菌世代周期长，总氮脱除率低，动力消耗及运行费用较高。混凝沉淀成本相对较低，但针对工业园区废水总氰含量较高的特点，常规混凝剂无法达到脱除总氰的作用。虽然活性炭吸附对废水中残留的有机物具有良好的处理效果，但是由于活性炭对污染物的吸附没有选择性且再生困难，造成活性炭吸附处理成本很高，在处理规模较大的工业园区废水体系中无法使用，化学氧化工艺主要有氯氧化、次氯酸氧化、二氧化氯氧化、臭氧氧化和Fenton氧化工艺，没有催化剂存在时，氯氧化、次氯酸氧化、二氧化氯氧化和臭氧氧化工艺的氧化效率很低，COD去除效果差，限制了实际应用，Fenton氧化工艺虽然投资小，且处理效果好，但是存在劳动强度大、处理成本高、效果不稳定、污泥产量多等明显的不足，使得其在实际工程中并没有得到广泛应用。
因此，针对工业园区废水的特点，急需开发出一种能够同时脱除难降解有机物、总氰和总氮的方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种同时脱除难降解有机物、总氰和总氮的方法，处理对象为在原厂区经过处理的工业园区废水。
本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰和总氮的方法，本发明第一步通过投加高效混凝脱氰药剂，有效的脱除废水中的氰化物；第二步在曝气生物滤池中将氨氮氧化为硝态氮和亚硝态氮，达到去除废水中氨氮的目的；第三步在反硝化滤池中通过反硝化反应去除废水中的硝态氮和亚硝态氮，达到去除废水中总氮的目的；第四步在V型滤池中进一步脱除废水中的SS，为后续的臭氧催化氧化起到保安的作用；第五步在臭氧催化氧化池中催化剂的作用下，难降解有机物被臭氧氧化为小分子有机物或矿化，从而使出水达标排放；本领域的技术人员可以从现有技术中获知进水、出水、进气、出气的具体设计。
所述高效混凝脱氰反应器分为快速混合区、反应区、缓冲区和沉淀区；
所述快速混合区与反应区均设有搅拌装置，快速混合区搅拌转速为100~150r/min，水力停留时间为60s~180s；
所述反应区搅拌转速为30~60 r/min，水力停留时间为600s~900s；
所述缓冲区的水力停留时间为600s~900s；
所述沉淀区与反应区之间还设有污泥回流管道，污泥回流量为5%。
所述高效混凝脱氰反应器的快速混合区的水力停留时间优选为120s；反应区的停留时间优选为700s；缓冲区的水力停留时间优选为800s。
所述高效混凝脱氰反应器的沉淀区表面负荷为6m3/m2·h，斜板水平倾角为60°。
所述高效混凝脱氰反应器中投加的高效脱氰药剂由有机高分子聚合物溶液与无机高分子聚合物溶液充分混合、搅拌制得，投加量为1~2L/m3；
优选地，所述有机高分子聚合物是单体带有正电荷基团的聚合物，所述无机高分子聚合物选自聚合铁、聚合铝或聚合铁铝中的一种或多种混合物，投加量为1.5 L/m3。
所述曝气生物滤池底部采用装有滤帽的滤板进行布水，其水力负荷为3.0~12.0m3/m2·h；
优选地，水力负荷为3.7 m3/m2·h。
向所述曝气生物滤池中投加碱/或磷源，滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料；
优选地，所述碱源为碳酸钠；所述磷源为磷酸氢二钠。
向所述反硝化滤池中投加碳源；滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料；
优选地，所述碳源为乙酸。
所述V型滤池滤料采用0.9~1.5mm的石英砂滤料。
本发明所述臭氧催化氧化池中设有催化剂部件，通过其截流作用，臭氧在催化池中均匀分布。
优选地，所述催化剂部件为多孔规整金属网，催化剂封装其中，实现整体填装。
所述臭氧催化氧化池内的催化剂为活性炭固载铁铜催化剂、分子筛固载铁铜催化剂、锰砂颗粒或多孔烧结陶瓷固载二氧化钛中的一种或几种的组合。
优选地，本方法中曝气生物滤池、反硝化滤池均采用气冲洗、气-水联合冲洗、水冲洗三种反洗方式。
优选地，臭氧催化氧化池顶部连接有配套的尾气破坏器。
本发明利用专用高效混凝脱氰药剂去除废水中高浓度的总氰化物，曝气生物滤池和反硝化滤池联合作用，实现废水中总氮的脱除；另外，以臭氧为氧化剂，在催化剂的作用下将难降解有机物氧化为小分子有机物或矿化，使处理后废水达标排放。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
1、工艺流程简单，构筑物少，占地省，造价低，设备费、运行管理费用低；
2、工艺流程采用自流设计，节省中间水池和提升水泵，降低投资和运营成本；
3、生物处理采用曝气生物滤池具有较高的生物浓度和较高的有机负荷，抗冲击负荷能力强，氧的传输效率高，易挂膜、启动快；
4、V型滤池含泥量少，过滤周期长，气水反洗再增加横向面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量小，降低冲洗设备规模，降低运行成本；
5、高效混凝脱氰药剂的总氰、COD、色度去除率高，成本低；
6、在多相催化剂作用下，臭氧利用率高达95%以上，降低处理成本，且无需加入药剂和调节pH值，操作简单。
附图说明
图1 是本发明一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰及总氮方法的工艺流程图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
如图1所示，一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰及总氮的方法，废水首先经过高效混凝脱氰反应器进行混凝脱氰反应；混凝出水进入曝气生物滤池，将氨氮氧化为硝态氮或亚硝态氮、部分脱除有机物；曝气生物滤池出水自流进入到反硝化滤池，在缺氧条件下进行反硝化反应，脱除总氮；所述反硝化滤池出水自流到V型滤池进行过滤，进一步脱除悬浮物，保安臭氧催化氧化池；V型滤池出水自流进入臭氧催化氧化池，难降解有机物在催化剂的作用下被臭氧氧化成小分子有机物或矿化，最终得到的废水达标排放。
将高效混凝脱氰反应器分为快速混合区、反应区、缓冲区和沉淀区；快速混合区与反应区均设有搅拌装置，快速混合区搅拌转速为100~150r/min，水力停留时间为60s~180s；反应区搅拌转速为30~60 r/min，水力停留时间为600s~900s；缓冲区的水力停留时间为600s~900s；沉淀区与反应区之间设有污泥回流管道，污泥回流量为5%。
优选地，高效混凝脱氰反应器的快速混合区的水力停留时间优选为120s；反应区的停留时间优选为700s；缓冲区的水力停留时间优选为800s。
高效混凝脱氰反应器的沉淀区表面负荷为6m3/m2·h，斜板水平倾角为60°。
高效混凝脱氰反应器中投加的高效混凝脱氰药剂采用由有机高分子聚合物溶液与无机高分子聚合物溶液充分混合、搅拌制得，其投加量为1~2L/m3；
优选地，有机高分子聚合物是单体带有正电荷基团的聚合物，无机聚合物选自聚合铁、聚合铝、聚合铁铝中的一种或多种混合物，投加量为1.5 L/m3。
曝气生物滤池与反硝化滤池的滤料均为粒径3~5mm的陶粒滤料，均采用气冲洗、气-水联合冲洗、水冲洗三种反洗方式，其水力负荷为3.0~12.0m3/m2·h，优选水力负荷为3.7 m3/m2·h，，曝气生物滤池底部采用装有滤帽的滤板进行布水。
向曝气生物滤池中投加碱/或磷源，优选碱源为碳酸钠；磷源为磷酸氢二钠。
向反硝化滤池中投加碳源，优选碳源为乙酸。
V型滤池滤料采用0.9~1.5mm的石英砂滤料。
臭氧催化氧化池内设有催化剂部件，催化氧化进水与臭氧均从底部进入，顶部连接有配套的尾气破坏器。
臭氧催化氧化池内的催化剂优选为活性炭固载铁铜催化剂、分子筛固载铁铜催化剂、锰砂颗粒或多孔烧结陶瓷固载二氧化钛中的一种或几种的组合。
所述整个工艺流程均采用自流形式。
具体实施例1
废水原水主要含氰化物、氨氮、SS和有机物，经过原厂区处理后主要污染物指标为COD≤80mg/L，氨氮≤35 mg/L，总氮≤50 mg/L，总氰≤0.5 mg/L。废水依次经过高效混凝脱氰反应器、曝气生物滤池、反硝化滤池、V型滤池和臭氧催化氧化池。经过高效混凝脱氰反应器，在高效混凝脱氰剂的作用下脱除总氰化物以及部分SS；曝气生物滤池和反硝化滤池滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料，通过曝气生物滤和反硝化滤池的硝化反硝化作用，脱除废水中的氨氮及总氮；通过V型滤池进一步脱除废水中的SS，为后续的催化氧化反应起到保安的作用；臭氧催化氧化池中采用活性炭固载铁铜催化剂，在催化剂的作用下，难降解有机物被臭氧氧化为小分子有机物或矿化。
采用该方法实现工业园区废水中难降解有机物、总氰及总氮的去除，是处理后出水COD≤50mg/L，氨氮≤2 mg/L，总氮≤15mg/L，总氰≤0.2mg/L，可达标排放。
具体实施例2
废水原水主要含氰化物、氨氮、SS和有机物，经过原厂区处理后主要污染物指标为COD≤100mg/L，氨氮≤35 mg/L，总氮≤50 mg/L，总氰≤1 mg/L。废水依次经过高效混凝脱氰反应器、曝气生物滤池、反硝化滤池、V型滤池和臭氧催化氧化池。经过高效混凝脱氰反应器，在高效混凝脱氰剂的作用下脱除总氰化物以及部分SS；曝气生物滤池和反硝化滤池滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料，通过曝气生物滤和反硝化滤池的硝化反硝化作用，脱除废水中的氨氮及总氮；通过V型滤池进一步脱除废水中的SS，为后续的催化氧化反应起到保安的作用；臭氧催化氧化池中采用分子筛固载铁铜催化剂，在催化剂的作用下，难降解有机物被臭氧氧化为小分子有机物或矿化。
采用该方法实现工业园区废水中难降解有机物、总氰及总氮的去除，是处理后出水COD≤55mg/L，氨氮≤2 mg/L，总氮≤15mg/L，总氰≤0.2mg/L，可达标排放。
具体实施例3
废水原水主要含氰化物、氨氮、SS和有机物，经过原厂区处理后主要污染物指标为COD≤80mg/L，氨氮≤35 mg/L，总氮≤50 mg/L，总氰≤0.5 mg/L。废水依次经过高效混凝脱氰反应器、曝气生物滤池、反硝化滤池、V型滤池和臭氧催化氧化池。经过高效混凝脱氰反应器，在高效混凝脱氰剂的作用下脱除总氰化物以及部分SS；曝气生物滤池和反硝化滤池滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料，通过曝气生物滤和反硝化滤池的硝化反硝化作用，脱除废水中的氨氮及总氮；通过V型滤池进一步脱除废水中的SS，为后续的催化氧化反应起到保安的作用；臭氧催化氧化池中采用锰砂颗粒，在催化剂的作用下，难降解有机物被臭氧氧化为小分子有机物或矿化。
采用该方法实现工业园区废水中难降解有机物、总氰及总氮的去除，是处理后出水COD≤50mg/L，氨氮≤2 mg/L，总氮≤15mg/L，总氰≤0.2mg/L，可达标排放。
具体实施例4
废水原水主要含氰化物、氨氮、SS和有机物，经过原厂区处理后主要污染物指标为COD≤80mg/L，氨氮≤35 mg/L，总氮≤50 mg/L，总氰≤0.5 mg/L。废水依次经过高效混凝脱氰反应器、曝气生物滤池、反硝化滤池、V型滤池和臭氧催化氧化池。经过高效混凝脱氰反应器，在高效混凝脱氰剂的作用下脱除总氰化物以及部分SS；曝气生物滤池和反硝化滤池滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料，通过曝气生物滤和反硝化滤池的硝化反硝化作用，脱除废水中的氨氮及总氮；通过V型滤池进一步脱除废水中的SS，为后续的催化氧化反应起到保安的作用；臭氧催化氧化池中采用多孔烧结陶瓷固载二氧化钛催化剂，在催化剂的作用下，难降解有机物被臭氧氧化为小分子有机物或矿化。
采用该方法实现工业园区废水中难降解有机物、总氰及总氮的去除，是处理后出水COD≤50mg/L，氨氮≤2 mg/L，总氮≤15mg/L，总氰≤0.2mg/L，可达标排放。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细装置及方法，但本发明并不局限于上述详细装置及方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细装置及方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种同时脱除工业园区废水中难降解有机物、总氰和总氮的方法，其特征在于，废水首先经过高效混凝脱氰反应器进行混凝脱氰反应；混凝出水进入曝气生物滤池，将氨氮氧化为硝态氮或亚硝态氮、部分脱除有机物；曝气生物滤池出水自流进入到反硝化滤池，在缺氧条件下进行反硝化反应，脱除总氮；所述反硝化滤池出水自流到V型滤池进行过滤，进一步脱除悬浮物，保安臭氧催化氧化池；V型滤池出水自流进入臭氧催化氧化池，难降解有机物在催化剂的作用下被臭氧氧化成小分子有机物或矿化，最终得到的废水达标排放。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高效混凝脱氰反应器分为快速混合区、反应区、缓冲区和沉淀区；
所述快速混合区与反应区均设有搅拌装置，快速混合区搅拌转速为100~150r/min，水力停留时间为60s~180s；
所述反应区搅拌转速为30~60 r/min，水力停留时间为600s~900s；
所述缓冲区的水力停留时间为600s~900s；
所述沉淀区与反应区之间还设有污泥回流管道，污泥回流量为5%。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高效混凝脱氰反应器的快速混合区的水力停留时间优选为120s；反应区的停留时间优选为700s；缓冲区的水力停留时间优选为800s。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高效混凝脱氰反应器的沉淀区表面负荷为6m3/m2·h，斜板水平倾角为60°。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高效混凝脱氰反应器中投加的高效脱氰药剂由有机高分子聚合物溶液与无机高分子聚合物溶液充分混合、搅拌制得，投加量为1~2L/m3；
优选地，所述有机高分子聚合物是单体带有正电荷基团的聚合物，所述无机高分子聚合物选自聚合铁、聚合铝、聚合铁铝中的一种或多种混合物，投加量为1.5 L/m3。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述曝气生物滤池底部采用装有滤帽的滤板进行布水，其水力负荷为3.0~12.0m3/m2·h；
优选地，水力负荷为3.7 m3/m2·h。
7.如权利要求1-6中任一权利要求所述的方法，其特征在于，向所述曝气生物滤池中投加碱/或磷源，滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料；
优选地，所述碱源为碳酸钠；所述磷源为磷酸氢二钠。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，向所述反硝化滤池中投加碳源，滤料采用粒径为3~5mm的陶粒滤料；
优选地，所述碳源为乙酸。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述V型滤池滤料采用0.9~1.5mm的石英砂滤料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述臭氧催化氧化池内的催化剂为活性炭固载铁铜催化剂、分子筛固载铁铜催化剂、锰砂颗粒或多孔烧结陶瓷固载二氧化钛中的一种或几种的组合。
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