CN107473513A - 一种竹制品废水芬顿处理装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹制品废水芬顿处理装置以及方法，属于竹制品废水处理领域。现有技术的废水处理方法对竹制品废水进行处理时，出水水质差，效率低。本发明包括芬顿氧化装置、上流式厌氧污泥床反应器、两级A/O系统，所述上流式厌氧污泥床反应器与两级A/O系统之间设有用于去除SS和不溶性COD的气浮机，所述竹制品废水通过管道或者沟渠依次流过芬顿氧化装置、上流式厌氧污泥床反应器、气浮机、两级A/O系统。本发明采用三重处理装置，解决竹制品废水处理问题，结构合理，工序合理，处理效果好，能够有效解决竹制品废水处理问题，并且投入成本低，经济实用。

Description

一种竹制品废水芬顿处理装置以及方法

技术领域

本发明涉及一种竹制品废水芬顿处理装置以及方法，属于竹制品废水处理领域。

背景技术

竹制品加工废水属于高浓度有机废水，如果直接排放会污染周边环境，因此必须对排放的废水进行处理。高浓度有机废水主要具有以下特点：一是有机物浓度高。COD一般在8000(mg/L)以上，有的甚至高达几万乃至几十万(mg/L)，相对而言，BOD较低，很多废水BOD与COD的比值小于0～3。二是成分复杂。含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。三是色度高，有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭，给周围环境造成不良影响。四是具有强酸强碱性。工业产生的超高浓度有机废水中，酸、碱类众多，往往具有强酸或强碱性。

其中COD为化学需氧量是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。BOD为生化需氧量或生化耗氧量(五日化学需氧量)，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标。

竹制品高浓度有机废水的危害：

一是需氧性危害：由于生物降解作用，高浓度有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境。

二是感观性污染：高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活。

三是致毒性危害：超高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康。国内外关于竹制品废水的处理报道得不多，尚处于起步阶段。高浓度有机废水的常见处理方法主要可分为物化处理技术、生物处理技术及化学处理技术。但是直接利用现有技术处理竹制品废水，出水水质差，效率低，耐负荷能力弱。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够适用于竹制品废水的处理效率高，耐负荷能力强，出水水质相对较好的工序合理、方案详尽、切实可行的竹制品废水芬顿处理装置以及方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种竹制品废水芬顿处理装置，包括预处理装置、厌氧生物处理装置、生化处理装置，预处理装置包括用于氧化和混凝废水有机物的芬顿氧化装置。厌氧生物处理装置包括用于降解水体中的有机物的UASB反应器。生化处理装置包括用于去除竹制品蒸煮废水的COD与氨氮的两级A/O系统，所述UASB反应器与两级A/O系统之间设有用于去除SS和不溶性COD的气浮机，所述竹制品废水通过管道或者沟渠依次流过芬顿氧化装置、UASB反应器、气浮机、两级A/O系统。本发明的主要处理对象为竹制品蒸煮加工的废水，因此需要重点分析这种水质的特点：废水浓度高、成份以木质素为主，处理难度很大。木质素是植物骨架的主要化学成分。这种产量巨大、可再生、可生物降解的天然有机高分子化合物由于其结构的复杂性、大分子的多分散性以及物理化学性质的不均一性，使得它至今尚未得到充分有效的利用。木质素主要由碳、氢、氧三种元素组成，其结构十分复杂。竹制品加工业根据其产品不同，竹制品废水大致有四类：蒸煮废水、碱浸废水(包括竹浆废水)、清洗废水和染色废水。本发明对包括处理工艺、设备、投资、占地、电耗、处理成本等在内的内容进行了比较，结合竹子品废水三高特点和应用环境特点，采用芬顿氧化装置+UASB反应器+两级A/O系统三重处理装置，解决竹制品废水处理问题，结构合理，效率高，出水水质好，处理后的排放水可达到并优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准要求。

作为改进技术措施，所述芬顿氧化装置依次设置用于储存废水并且防止SS沉积的集水池、用于絮凝和混凝SS的混凝反应池、用于平流沉淀SS的平流沉淀池、用于分离微小悬浮物质的滚筒式微滤机、用于氧化和混凝污染物的Fenton氧化池、用于进行PH中和的中和池、用于污染物发酵酸化的调节酸化池。

废水通过管路或水渠收集进入集水池，废水进入集水池之前增设一个人工格栅除去较大杂物，集水池内设潜水搅拌系统，可以有效防止SS沉积(SS是指固体悬浮物浓度)。搅拌均匀后的废水采用潜污泵自流进入混凝反应池通过絮凝和混凝反应出去大量的SS，混凝反应后的出水进入到平流沉淀池进一步的除去SS，平流沉淀池的出水进入到滚筒式微滤机，滚筒式微滤机采用15—20微米孔隙过滤实现微滤功能，微孔过滤是一种机械过滤的方法，它适用于把液体中存在的微小悬浮物质(纸浆纤维)最大限度地分离出来，实现固、液两相分离的目的。滚筒式微滤机的出水进入到Fenton氧化池，Fenton芬顿氧化池是在酸性条件下利用Fe2+催化分解H2O2产生的·OH降解污染物，且生成的Fe3+发生混凝沉淀去除有机物，因此Fenton芬顿氧化法在水处理中具有氧化和混凝两种作用，Fenton芬顿氧化池的出水进入到中和池进行PH中和。中和池后的出水自流到调节酸化池，水解(酸化)处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。调节酸化池的出水通过泵提升至UASB反应器即上流式厌氧污泥床反应器，降解有机污染物浓度并产生沼气，UASB反应器出水进入后续处理单元。

作为改进技术措施，所述UASB反应器底部设有用于使废水均匀流动的布水器，其上端部设有用于使得气、液、固三相得到分离的三相分离器，所述三相分离器与布水器之间设置用于与废水厌氧反应产生沼气和颗粒污泥的污泥床，所述污泥床包括颗粒污泥或絮状污泥。所述三相分离器包括设置在三相分离器底部的气体发射器、设置在三相分离器中间位置的沉淀区、设置在三相分离器顶部的集气室。

三相分离器是UASB反应器最有特点和最重要的装置。它同时具有两个功能：

1)能收集从分离器下的反应室产生的沼气。

2)使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。

三相分离器各部件的设置要求：

1)集气室的隙缝部分的面积应该占反应器全部面积的15～20％。

2)在反应器高度为5～7m时，集气室的高度在1.5～2m。

3)在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体，防止浮渣或泡沫层的形成。

4)在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理废水有严重泡沫问题时消泡。

5)反射板与隙缝之间的遮盖应该在100～200mm以避免上升的气体进入沉淀室。

6)出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气，特别是有泡沫的情况。

对于低浓度废水处理，当水力负荷是限制性设计参数时，在三相分离器缝隙处保持大的过流面积，使得最大的上升流速在这一过水断面上尽可能的低是十分重要的。

作为改进技术措施，所述两级A/O系统包括将废水中的有机物脱氮处理的一级缺氧池、将废水中残留的有机物去除的一级好氧池、中沉池、二级缺氧池、二级好氧池、二沉池。

采用厌氧+改良型Bardenpho装置(二级A/O串联的方式)为主导，确保氨氮的稳定达标。改良型Bardenpho装置是将2个A/O池串联，在不同区段各自发挥脱氮除磷作用。相比常规A/O系统，抗冲击负荷能力强，对碳源利用程度更高，脱氮除磷效果更佳。由于竹制品蒸煮废水的COD与氨氮都很高，经过一次硝化与反硝化的过程很难达到标准，所以本发明采用了两级A/O池串联形成两级A/O系统。

一种竹制品废水处理方法，包括以下步骤：

第一步，废水通过管路或水渠进入芬顿氧化装置之前增设一个人工格栅除去较大杂物。

第二步，废水进入芬顿氧化装置，在其酸性条件下利用Fe²⁺催化分解H₂O₂产生的·OH降解污染物，且生成的Fe³⁺发生混凝沉淀去除有机物。

第三步，芬顿氧化装置的出水流入UASB反应器，废水在UASB反应器中通过进水水力搅拌作用与污泥混合，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。利用兼氧微生物的作用，将废水中大分子有机物转化为小分子有机物，改善废水可生化性，并提高后续处理的效果。废水通过三相分离器，实现固、液、气有效分离。

第四步，UASB出水自流进入气浮机，废水在反应区经加药反应后进入气浮的混合区，与释放后的溶气水混合接触，使絮凝体粘附在细微气泡上，在气浮力的作用下浮向水面形成浮渣，下层的清水经集水器流至清水池后，一部分回流作溶气使用，剩余清水通过溢流口流出，从而达到去除SS和不溶性COD的目的。

第五步，气浮机出水进入两级A/O系统，将2个A/O池串联，在不同区段各自发挥脱氮除磷作用。相比常规A/O系统，抗冲击负荷能力强，对碳源利用程度更高，脱氮除磷效果更佳。由于竹制品蒸煮废水的COD与氨氮都很高，经过一次硝化与反硝化的过程很难达到标准，所以采用了两级A/O池串联形成两级A/O系统。

第六步，两级A/O系统出水进入消毒清水池，与投加进来的次氯酸钠混匀并反应，从而杀菌消毒，并氧化去除废水中部分的氨氮。消毒清水池出水达标排放。本发明工序合理，方案详尽，切实可行，能够有效解决竹制品废水处理问题，并且投入成本低，经济实用。

作为改进技术措施，第二步，

S201，废水通过管路或水渠收集首先进入芬顿氧化装置的集水池，集水池内设潜水搅拌系统，可以有效防止SS沉积。

S202，搅拌均匀后的废水采用潜污泵自流进入混凝反应池通过絮凝和混凝反应出去大量的SS，混凝反应后的出水进入到平流沉淀池进一步的除去SS，平流沉淀池的出水进入到滚筒式微滤机，

S203，滚筒式微滤机采用15—20微米孔隙过滤实现微滤功能，微孔过滤是一种机械过滤的方法，它适用于把液体中存在的微小悬浮物质最大限度地分离出来，实现固、液两相分离的目的。

S204，滚筒式微滤机的出水进入到Fenton氧化池，Fenton芬顿氧化池是在酸性条件下利用Fe²⁺催化分解H₂O₂产生的·OH降解污染物，且生成的Fe³⁺发生混凝沉淀去除有机物，因此Fenton芬顿氧化法在水处理中具有氧化和混凝两种作用，Fenton芬顿氧化池的出水进入到中和池进行PH中和。

S205，中和池后的出水自流到调节酸化池，水解酸化处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法。

S206，调节酸化池的出水通过泵提升至UASB反应器即上流式厌氧污泥床反应器，降解有机污染物浓度并产生沼气，UASB反应器出水进入后续处理单元。

作为改进技术措施，第三步，废水在UASB反应器中通过进水水力搅拌作用与污泥混合，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。利用兼氧微生物的作用，将废水中大分子有机物转化为小分子有机物，改善废水可生化性，并提高后续处理的效果。废水通过三相分离器，实现固、液、气有效分离，部分出水可以循环至UASB反应器进水口，加强反应罐内的传质能力，减少进水短流、堵塞等问题，进一步增强厌氧微生物与废水的混合和接触，提高IC的负荷和处理效率。

作为改进技术措施，第五步，气浮机出水进入中间池缓冲一下水质水量后，废水自流进入两级A/O系统，两级A/O系统包括：一级、二级缺氧池，在该池内，微生物处于缺氧状态，微生物为兼性微生物，它们将废水中有机氮转化为氨氮。同时利用有机碳源作为电子供体，将回流混合液中带入的大量NO₃-N和NO₂-N还原为N₂释放至空气，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以缺氧池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续好氧池的有机负荷，以利于硝化作用进行，而且依靠废水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，最终消除氮的富营养化污染。

作为改进技术措施，一级、二级缺氧池废水分别流入一级、二级好氧池，在好氧池中安装组合填料，该填料比表面积大，能在该填料内自动形成硝化-反硝化过程，进一步增强生物好氧池的脱氮除磷功效。通过池内好氧微生物的新陈代谢作用，彻底降解CODcr、BOD₅、氨氮。该池部分混合液通过内循环回流至前端缺氧池进行反硝化，为取得良好的脱氮效果，回流比要大于200％。厌氧池溶解氧控制小于0.2mg/l，一级、二级缺氧池溶解氧控制0.2-0.5mg/l，一级、二级好氧池溶解氧控制在2mg/l以上。生物接触氧化池出水进入二沉池进行固液分离。

作为改进技术措施，二沉池出水自流进入混凝反应沉淀池通过投加除磷剂PAC、助凝剂PAM进行混凝反应，再在混凝反应沉淀池内絮凝沉降实现固液分离，有效脱除废水中残留的色度、含磷化合物以及部分非溶性CODcr。混凝反应沉淀池出水自流进入消毒清水池，与投加进来的次氯酸钠混匀并反应，从而杀菌消毒，并氧化去除废水中部分的氨氮。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明对包括处理工艺、设备、投资、占地、电耗、处理成本等在内的内容进行了比较，结合竹子品废水三高特点和应用环境特点，采用芬顿氧化装置+UASB反应器+两级A/O系统三重处理装置，解决竹制品废水处理问题，结构合理，效率高，出水水质好，处理后的排放水可达到并优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准要求。

本发明工序合理，方案详尽，切实可行，能够有效解决竹制品废水处理问题，并且投入成本低，经济实用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明芬顿氧化装置结构示意图；

图3为本发明两级A/O系统结构示意图；

图4为本发明UASB反应器结构示意图。

附图标记说明：

1-布水器，2-污泥床，3-三相分离器，31-集气室，32-斜壁，33-气体发射器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-4所示，一种竹制品废水芬顿处理装置，包括预处理装置、厌氧生物处理装置、生化处理装置，预处理装置包括用于氧化和混凝废水有机物的芬顿氧化装置；厌氧生物处理装置包括用于降解水体中的有机物的UASB反应器；生化处理装置包括用于去除竹制品蒸煮废水的COD与氨氮的两级A/O系统，所述UASB反应器与两级A/O系统之间设有用于去除SS和不溶性COD的气浮机，所述竹制品废水通过管道或者沟渠依次流过芬顿氧化装置、UASB反应器、气浮机、两级A/O系统。

本发明的主要处理对象为竹制品蒸煮加工的废水，因此需要重点分析这种水质的特点：废水浓度高、成份以木质素为主，处理难度很大。木质素是植物骨架的主要化学成分。这种产量巨大、可再生、可生物降解的天然有机高分子化合物由于其结构的复杂性、大分子的多分散性以及物理化学性质的不均一性，使得它至今尚未得到充分有效的利用。木质素主要由碳、氢、氧三种元素组成，其结构十分复杂。竹制品加工业根据其产品不同，竹制品废水大致有四类：蒸煮废水、碱浸废水(包括竹浆废水)、清洗废水和染色废水。本发明对包括处理工艺、设备、投资、占地、电耗、处理成本等在内的内容进行了比较，结合竹子品废水三高特点和应用环境特点，采用芬顿氧化装置+UASB反应器+两级A/O系统三重处理装置，解决竹制品废水处理问题，结构合理，效率高，出水水质好，处理后的排放水可达到并优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准要求。

所述芬顿氧化装置依次设置用于储存废水并且防止SS沉积的集水池、用于絮凝和混凝SS的混凝反应池、用于平流沉淀SS的平流沉淀池、用于分离微小悬浮物质的滚筒式微滤机、用于氧化和混凝污染物的Fenton氧化池、用于进行PH中和的中和池、用于污染物发酵酸化的调节酸化池。

所述UASB反应器即上流式厌氧污泥床反应器底部设有用于使废水均匀流动的布水器1，其上端部设有用于使得气、液、固三相得到分离的三相分离器3，所述三相分离器3与布水器1之间设置用于与废水厌氧反应产生沼气和颗粒污泥的污泥床2，所述污泥床2包括颗粒污泥或絮状污泥。

综合上所述并结合竹制品废水的特点，本发明通过预处理大幅降低SS含量，考虑到UASB反应器的运行稳定，抗冲击负荷能力强，容积负荷高，出水水质好等优点，本发明设计选用UASB反应器。

UASB反应器原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮体的基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统使气、液、固三相得到分离。

所述三相分离器3包括设置在三相分离器3底部的气体发射器33、设置在三相分离器3中间位置的沉淀区、设置在三相分离器3顶部的集气室31。所述集气室31的缝隙下方设有用于防止沼气通过集气室31缝隙逸出的挡板。所述沉淀区设置具有一定倾斜度的斜壁32。UASB反应器废水通过布水器1均匀的进入反应器底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床2，在和污泥颗粒接触厌氧状态下产生沼气(主要是甲烷和二氧化碳)并引起内部循环，形成和维持颗粒污泥(污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上)。附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器33的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床2的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器3的集气室31。置于集气室31单元缝隙之下的挡板的作用是为防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的絮动，会阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙回到污泥床2的污泥层。

三相分离器3的斜壁32的过流面积在接近水面时增加，因此上升流速在接近排放点降低。由于流速降低污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。累积在三相分离器3上的污泥絮体在一定程度上将超过其保持在斜壁32上的摩擦力，其将滑回反应区，这部分污泥又将与进水有机物发生反应。

所述两级A/O系统即厌氧+改良型Bardenpho装置包括将废水中的有机物脱氮处理的一级缺氧池、将废水中残留的有机物去除的一级好氧池、中沉池、二级缺氧池、二级好氧池、二沉池。所述一级缺氧池、一级好氧池设置活性污泥。采用厌氧+改良型Bardenpho装置(二级A/O串联的方式)为主导，确保氨氮的稳定达标。改良型Bardenpho装置是将2个A/O池串联，在不同区段各自发挥脱氮除磷作用。相比常规A/O系统，抗冲击负荷能力强，对碳源利用程度更高，脱氮除磷效果更佳。由于竹制品蒸煮废水的COD与氨氮都很高，经过一次硝化与反硝化的过程很难达到标准，所以本发明采用了两级A/O池串联。

废水经自流进入A/O系统，经过一级缺氧池、一级好氧池、中沉池、二级缺氧池、二级好氧池、二沉池。其中一级缺氧池、一级好氧池采用活性污泥法，二级缺氧池、二级好氧池采用生物接触氧化法。

表1活性污泥法及接触氧化法优缺点比较

从表1中可以看出，活性污泥法及接触氧化法都有很好的处理效果，各有特点，但主体原理都是利用微生物氧化分解废水中的有机物，只是微生物与废水的接触方式不同而已。

根据竹制品废水的特点和难点：(1)COD浓度高；(2)氨氮的浓度高；本发明采用确定一级缺氧池、一级好氧池采用活性污泥法，二级缺氧池、二级好氧池采用生物接触氧化法。

经过前段预处理后，废水中的COD和BOD得到了较大比例的去除，剩下的污染物属于较难处理的长链有机物。所以本发明先将废水引入一级缺氧池中，通过兼性细菌对高分子的长链的有机物进行断链，将其分解成小分子的易生化降解的有机物。经过缺氧后的废水流入好氧池，经过驯化后的好氧细菌的新陈代谢作用将废水中的易降解的有机物分解成二氧化碳和水。

在缺氧池中主要进行着生物脱氮作用，生物脱氮包含硝化及反硝化两种过程。硝化过程是在硝化菌的作用下，将氨氮转化为硝酸氮。硝化菌是化能自养菌，其生理活动不需要有机性营养物质，它从二氧化碳获取碳源，从无机物的氧化中获取能量。而反硝化过程是在反硝化菌的作用下，将硝酸氮和亚硝酸氮还原为氮气。反硝化菌是异养兼性厌氧菌，它只能在无分子态氧的情况下，利用硝酸和亚硝酸盐离子中的氧进行呼吸，使硝酸还原。缺氧池主要进行反硝化过程。同时，好氧池中的循环混合液回流至缺氧池，回流污泥中的反硝化菌利用废水中的有机物为碳源，将回流混合液中的大量硝酸氮还原成氮气，以达到脱氮的目的。为保证足够碳源，提高反硝化效率，使最终出水的总氮超过排放标准的限值，可能要提供外加碳源。外加碳源通常以甲醇为主，但操作成本较贵。跟据以往的实际经验，可以糖、生活废水等，作为外加碳源。

预处理段排出的厌氧消化液再进入好氧活性污泥处理工艺前进行缺氧曝气，在缺氧过程中溶解氧控制在0.5mg/L以下，兼性脱氮菌利用进水中的COD作为氢供给体，将好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气排入大气，同时利用厌氧生物处理反应过程中的产酸过程，把一些复杂的大分子稠环化合物分解成低分子有机物。

混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，这一反应区单元是多功能的，去除BOD₅、硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有NO₃-N，污泥中含有过剩的磷，而废水中的BOD₅则得到去除。一级好氧池按200％原废水量的混合液回流至一级缺氧池。

好氧池采用活性污泥法工艺，主要功能是通过好氧生化过程，将废水中残留的有机物去除，进一步降解COD，并通过硝化过程将氨氮转化成硝酸盐。利用聚磷菌(小型革兰式阴性短杆菌)好氧吸P厌氧释P作用，废水中的有机物被氧化分解，同时废水中的磷以聚合磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高磷污泥，通过剩余污泥排出，具有较好的除磷效果。

中沉池、二沉池的污泥分别通过污泥泵抽入一级、二级缺氧池中，增加整个系统的污泥回流，剩余污泥排入污泥池作污泥处理。

经过生化处理后的出水中含有大量的死亡脱落的细菌，须向废水中投加混凝剂与絮凝剂，将小SS絮体形成大颗粒的矾花，达到重力沉淀的目的。

所述三重处理装置还包括用于处理剩余沼气的沼气燃烧器、保温加热设备、监控设备。沼气燃烧器包括阀门、阻火器、自动点火装置和自动灭火装置。所述监控设备包括用于控制进水量投药量的计量设备、酸度计、温度测量仪表。

本发明的工作原理：

废水通过管路或水渠收集进入集水池，废水进入集水池之前增设一个人工格栅除去较大杂物，集水池内设潜水搅拌系统，可以有效防止SS沉积(SS是指固体悬浮物浓度)。搅拌均匀后的废水采用潜污泵自流进入混凝反应池通过絮凝和混凝反应出去大量的SS，混凝反应后的出水进入到平流沉淀池进一步的除去SS，平流沉淀池的出水进入到滚筒式微滤机，滚筒式微滤机采用15—20微米孔隙过滤实现微滤功能，微孔过滤是一种机械过滤的方法，它适用于把液体中存在的微小悬浮物质(纸浆纤维)最大限度地分离出来，实现固、液两相分离的目的。滚筒式微滤机的出水进入到Fenton氧化池，Fenton芬顿氧化池是在酸性条件下利用Fe²⁺催化分解H₂O₂产生的·OH降解污染物，且生成的Fe³⁺发生混凝沉淀去除有机物，因此Fenton芬顿氧化法在水处理中具有氧化和混凝两种作用，Fenton芬顿氧化池的出水进入到中和池进行PH中和。

中和池后的出水自流到调节酸化池，水解(酸化)处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。调节酸化池的出水通过泵提升至UASB反应器，降解有机污染物浓度并产生沼气，UASB反应器出水进入后续处理单元。

废水在UASB反应器中通过进水水力搅拌作用与污泥混合，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。利用兼氧微生物的作用，将废水中大分子有机物转化为小分子有机物，改善废水可生化性，并提高后续处理的效果。废水通过三相分离器3，实现固、液、气有效分离，部分出水可以循环至UASB进水口，加强反应罐内的传质能力，减少进水短流、堵塞等问题，进一步增强厌氧微生物与废水的混合和接触，提高IC的负荷和处理效率。由于本项目水量较大，产生的沼气量多，利用价值高，故厌氧产生的沼气收集用于沼气发电供场区使用。

UASB反应器出水仍携带较多悬浮物，为避免较高SS影响后续生化系统的正常运行，前端必须先去除大部分的SS。故UASB反应器出水进入溶气气浮机，废水在反应区经加药反应后进入气浮的混合区，与释放后的溶气水混合接触，使絮凝体粘附在细微气泡上，在气浮力的作用下浮向水面形成浮渣，下层的清水经集水器流至清水池后，一部分回流作溶气使用，剩余清水通过溢流口流出，从而达到去除SS和不溶性COD的目的。

气浮机出水进入中间池缓冲一下水质水量后，废水自流进入两级A/O系统，两级A/O系统包括：一级、二级缺氧池，在该池内，微生物处于缺氧状态，微生物为兼性微生物，它们将废水中有机氮转化为氨氮。同时利用有机碳源作为电子供体，将回流混合液中带入的大量NO₃-N和NO₂-N还原为N₂释放至空气，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以缺氧池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续好氧池的有机负荷，以利于硝化作用进行，而且依靠废水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，最终消除氮的富营养化污染。一级、二级缺氧池废水分别流入一级、二级好氧池，在好氧池中安装组合填料，该填料比表面积大，能在该填料内自动形成硝化-反硝化过程，进一步增强生物好氧池的脱氮除磷功效；通过池内好氧微生物的新陈代谢作用，彻底降解CODcr、BOD₅、氨氮。该池部分混合液通过内循环回流至前端缺氧池进行反硝化，为取得良好的脱氮效果，回流比要大于200％。厌氧池溶解氧控制小于0.2mg/l，一级、二级缺氧池溶解氧控制0.2-0.5mg/l，一级、二级好氧池溶解氧控制在2mg/l以上。生物接触氧化池出水进入二沉池进行固液分离。

二沉池出水自流进入混凝反应沉淀池通过投加除磷剂PAC、助凝剂PAM进行混凝反应，再在混凝反应沉淀池内絮凝沉降实现固液分离，有效脱除废水中残留的色度、含磷化合物以及部分非溶性CODcr。混凝反应沉淀池出水自流进入消毒清水池，与投加进来的次氯酸钠混匀并反应，从而杀菌消毒，并氧化去除废水中部分的氨氮。从消毒清水池流出的可达到并优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准要求，符合排放要求。

表2处理效果预测表

对竹制品废水利用本发明进行处理，效果如表2所示。

本发明产生的污泥绝大部分为活性污泥和无机污泥，活性污泥含水率约99％，比重约为1.005。污泥处理首先是污泥浓缩，减少污泥的体积和含水率；其次是污泥的消化调理，污泥中的有机物分解，污泥不再腐败，使污泥稳定和无害化；然后是污泥脱水，使污泥易于运输；脱水后的污泥方可进行最终处置。

污泥处理方法选择

污泥处理工艺主要包括浓缩、污泥脱水和污泥最终处置。

①污泥浓缩

污泥浓缩分机械浓缩和重力浓缩。由于本废水处理站规模较小，污泥产生量较小，故污泥浓缩选用重力浓缩的工艺方式。

②污泥脱水

考虑占地、投资、管理等诸多因素，污泥一般采用机械进行脱水处理；目前，采用机械脱水主要有以下三种方式:

a.带式污泥脱水机，该工艺设备投资较为经济，国内已有成熟的运行经验，且设备已完全国产化，系统操作简便，污泥处置量大，污泥脱水后含水率低，脱水污泥转运方便，但操作环境较差；

b.离心脱水机，操作环境清洁、劳动强度小、投药量小、可连续运行，但设备投资大、能耗高、噪音大。该工艺污泥处理能力小，滤布不易清洗；

c.污泥浓缩、脱水一体机(如叠螺脱水机)，该方式无中间过渡、操作环境好、劳动强度小、投药量小、设备布置紧凑、系统单一、占地省，是目前国内外污泥机械脱水的首选方式。

污泥浓缩、脱水一体机已有成熟的运行经验，且已实现国产化，电耗在污泥机械处理设备中是最省的，目前已被广泛使用于大、中、小废水处理的污泥脱水工艺中。

根据废水处理的实际情况，本发明采用叠螺脱水机：

(1)叠螺式污泥脱水工作原理

叠螺式污泥脱水机集全自动控制柜、絮凝调质槽、污泥浓缩脱水本体及集液槽于一体，可在全自动运行的条件下，实现高效絮凝，并连续完成污泥浓缩和压榨脱水工作，最终将收集的滤液回流或排放。

设备运行时，污泥从进料口进入滤筒后受到螺旋轴旋片的推送而向卸料口移动，由于螺旋轴旋片之间的螺距逐渐缩小，因此污泥所受的压力也随之不断增大，并在压差作用下开始脱水，水分从固定板与活动板的过滤间隙流出，同时设备依靠固定板和活动板之间的自清洗功能，清扫过滤间隙防止堵塞，泥饼经过充分的脱水后在螺旋轴的推进作用下从卸料口排出。

(2)技术优势

1、污泥脱水一体化，适用浓度2000-5000mg/L。不仅可处理高浓度污泥，也可对低浓度污泥直接进行浓缩脱水。其适用污泥浓度的范围广，可达2000-5000mg/L。

2、动定环取代滤布，自清洗、无堵塞，易处理含油污泥。在螺旋轴的旋转作用下，活动板相对于固定板不错动，从而实现了连续的自清洗过程，避免了传统脱水机普遍存在的堵塞问题。因此抗含油污能力强，易分离、不堵塞。

3、低速运转，无噪音，低能耗，仅为带式机的1/10，离心机的1/20。叠螺式污泥脱水机依靠容积内压进行脱水，无需滚筒等大型机体，而且运转速度低，仅为2-4转每分钟，因此节水、节能，噪音低，平均能耗为带式机的1/10，离心机的1/20，其单位电耗仅为0.01-0.1kwh/kg-DS。

4、全自动控制，运行管理简单。叠螺式污泥脱水机内无滤布、滤孔等易堵塞元件，运行安全简单，根据客户的运行时间段情况，结合自动控制系统，可进行程序设定，实现全自动无人值守。

UASB反应器的剩余污泥、气浮机泥渣、生化池剩余污泥、二沉池剩余污泥与终沉池物化污泥一同泵入污泥浓缩池，污泥浓缩池的污泥再经泵进入叠螺脱水机，进行机械脱水。进叠螺脱水机前须投加PAM进行污泥调理，以利于污泥脱水。滤液排入调节池进行循环处理，泥饼外运处置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种竹制品废水芬顿处理装置，包括预处理装置、厌氧生物处理装置、生化处理装置，其特征在于，预处理装置包括用于氧化和混凝废水有机物的芬顿氧化装置；厌氧生物处理装置包括用于降解水体中的有机物的UASB反应器；生化处理装置包括用于去除竹制品蒸煮废水的COD与氨氮的两级A/O系统，所述UASB反应器与两级A/O系统之间设有用于去除SS和不溶性COD的气浮机，所述竹制品废水通过管道或者沟渠依次流过芬顿氧化装置、UASB反应器、气浮机、两级A/O系统。

2.如权利要求1所述的一种竹制品废水芬顿处理装置，其特征在于，所述芬顿氧化装置依次设置用于储存废水并且防止SS沉积的集水池、用于絮凝和混凝SS的混凝反应池、用于平流沉淀SS的平流沉淀池、用于分离微小悬浮物质的滚筒式微滤机、用于氧化和混凝污染物的Fenton氧化池、用于进行PH中和的中和池、用于污染物发酵酸化的调节酸化池。

3.如权利要求1所述的一种竹制品废水芬顿处理装置，其特征在于，所述UASB反应器底部设有用于使废水均匀流动的布水器(1)，其上端部设有用于使得气、液、固三相得到分离的三相分离器(3)，所述三相分离器(3)与布水器(1)之间设置用于与废水厌氧反应产生沼气和颗粒污泥的污泥床(2)，所述污泥床(2)包括颗粒污泥或絮状污泥；所述三相分离器(3)包括设置在三相分离器(3)底部的气体发射器(33)、设置在三相分离器(3)中间位置的沉淀区、设置在三相分离器(3)顶部的集气室(31)。

4.如权利要求1所述的一种竹制品废水芬顿处理装置，其特征在于，所述两级A/O系统包括将废水中的有机物脱氮处理的一级缺氧池、将废水中残留的有机物去除的一级好氧池、中沉池、二级缺氧池、二级好氧池、二沉池。

5.一种竹制品废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，废水通过管路或水渠进入芬顿氧化装置之前增设一个人工格栅除去较大杂物；

第二步，废水进入芬顿氧化装置，在其酸性条件下利用Fe²⁺催化分解H₂O₂产生的·OH降解污染物，且生成的Fe³⁺与有机物发生混凝沉淀，用以去除有机物；

第三步，芬顿氧化装置的出水流入UASB反应器，废水在UASB反应器中通过进水水力搅拌作用与污泥混合，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化；利用兼氧微生物的作用，将废水中大分子有机物转化为小分子有机物，改善废水可生化性，并提高后续处理的效果；废水通过三相分离器，实现固、液、气有效分离；

第四步，UASB反应器出水自流进入气浮机，废水在反应区经加药反应后进入气浮的混合区，与释放后的溶气水混合接触，使絮凝体粘附在细微气泡上，在气浮力的作用下浮向水面形成浮渣，下层的清水经集水器流至清水池后，一部分回流作溶气使用，剩余清水通过溢流口流出，从而达到去除SS和不溶性COD的目的；

第五步，气浮机出水进入两级A/O系统，将2个A/O池串联，在不同区段各自发挥脱氮除磷作用；相比常规A/O系统，抗冲击负荷能力强，对碳源利用程度更高，脱氮除磷效果更佳；由于竹制品蒸煮废水的COD与氨氮都很高，经过一次硝化与反硝化的过程很难达到标准；所以采用了两级A/O池串联形成两级A/O系统；

第六步，两级A/O系统出水进入消毒清水池，与投加进来的次氯酸钠混匀并反应，从而杀菌消毒，并氧化去除废水中部分的氨氮；消毒清水池出水达标排放。

6.如权利要求5所述的一种竹制品废水处理方法，其特征在于，第二步，

S201，废水通过管路或水渠收集首先进入芬顿氧化装置的集水池，集水池内设潜水搅拌系统，可以有效防止SS沉积；

S202，搅拌均匀后的废水采用潜污泵自流进入混凝反应池通过絮凝和混凝反应出去大量的SS，混凝反应后的出水进入到平流沉淀池进一步的除去SS，平流沉淀池的出水进入到滚筒式微滤机；

S203，滚筒式微滤机采用15—20微米孔隙过滤实现微滤功能，微孔过滤是一种机械过滤的方法，它适用于把液体中存在的微小悬浮物质最大限度地分离出来，实现固、液两相分离的目的；

S204，滚筒式微滤机的出水进入到Fenton氧化池，Fenton芬顿氧化池是在酸性条件下利用Fe²⁺催化分解H2O2产生的·OH降解污染物，且生成的Fe³⁺发生混凝沉淀去除有机物，因此Fenton芬顿氧化法在水处理中具有氧化和混凝两种作用，Fenton芬顿氧化池的出水进入到中和池进行PH中和；

S205，中和池后的出水自流到调节酸化池，水解酸化处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法；

S206，调节酸化池的出水通过泵提升至UASB反应器，降解有机污染物浓度并产生沼气，出水进入UASB反应器。

7.如权利要求5所述的一种竹制品废水处理方法，其特征在于，第三步，废水在UASB反应器中通过进水水力搅拌作用与污泥混合，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化；利用兼氧微生物的作用，将废水中大分子有机物转化为小分子有机物，改善废水可生化性，并提高后续处理的效果；废水通过三相分离器，实现固、液、气有效分离，部分出水可以循环至UASB进水口，加强反应罐内的传质能力，减少进水短流、堵塞等问题，进一步增强厌氧微生物与废水的混合和接触，提高IC的负荷和处理效率。

8.如权利要求5所述的一种竹制品废水处理方法，其特征在于，第五步，气浮机出水进入中间池缓冲一下水质水量后，废水自流进入两级A/O系统，两级A/O系统包括：一级、二级缺氧池，在该池内，微生物处于缺氧状态，微生物为兼性微生物，它们将废水中有机氮转化为氨氮；同时利用有机碳源作为电子供体，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质；所以缺氧池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续好氧池的有机负荷，以利于硝化作用进行，而且依靠废水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，最终消除氮的富营养化污染。

9.如权利要求8所述的一种竹制品废水处理方法，其特征在于，一级、二级缺氧池废水分别流入一级、二级好氧池，在好氧池中安装组合填料，该填料比表面积大，能在该填料内自动形成硝化-反硝化过程，进一步增强生物好氧池的脱氮除磷功效；通过池内好氧微生物的新陈代谢作用，彻底降解CODcr、BOD5、氨氮；该池部分混合液通过内循环回流至前端缺氧池进行反硝化，为取得良好的脱氮效果，回流比要大于200％；厌氧池溶解氧控制小于0.2mg/l，一级、二级缺氧池溶解氧控制0.2-0.5mg/l，一级、二级好氧池溶解氧控制在2mg/l以上；生物接触氧化池出水进入二沉池进行固液分离。

10.如权利要求9所述的一种竹制品废水处理方法，其特征在于，二沉池出水自流进入混凝反应沉淀池通过投加除磷剂PAC、助凝剂PAM进行混凝反应，再在混凝反应沉淀池内絮凝沉降实现固液分离，有效脱除废水中残留的色度、含磷化合物以及部分非溶性CODcr。混凝反应沉淀池出水自流进入消毒清水池，与投加进来的次氯酸钠混匀并反应，从而杀菌消毒，并氧化去除废水中部分的氨氮。