CN108585378A - 一种高浓度有机废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高浓度有机废水处理方法，包括如下步骤：第一步，初步过滤及二次过滤，初步过滤用于去除废水中质量较大的部分，如泥沙等，从而实现高浓度有机废水的初步净化，二次过滤的整个过程在厌氧区进行，经过初步过滤的废水可在该区内与活性污泥充分反应，进行气浮载体培养，从而进一步增加废水的净化程度；第二步，蒸发除盐；第三步，降解和脱氮；第四步，催化氧化；第五步，MBR膜生化处理，MBR膜的孔径为0.2微米，从而使得废水中的小分子杂质得到准确的过滤，实现废水向优质水的转化；第六步，深度处理得到净水。该处理方法使用组合工艺，出水水质达到污水处理厂接管标准，降低MBR膜污染，可回收利用废盐、处理效率高、运行稳定。

Description

一种高浓度有机废水处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别是涉及高浓度有机废水的处理方法。

背景技术

水资源与环境问题越来越受到人类社会的重视，尤其是面对水资源短缺问题，污水再生回收是解决水问题的要害所在。所谓高浓度是指这类废水的有机物浓度COD较高，一般均在2000mg/L以上，有的甚至高达每升几万至十几万毫克，而这些高浓度有机废水比较难降解，也就是可生化性较低，高浓度有机废水来自焦化废水、石化/油类废水、制药工业、印染行业等化工业，其排放到环境中的有害程度远远高于一般废水，组分复杂，废水中的污染物浓度高，含有大量难降解及有毒有害物质，包括：

(1)COD高：大量有机物残留在废水中，各生产流程的废液主要有发酵残余基质及营养物，溶媒提取分离后残留的酸、碱、有机溶剂，溶媒回收后排出的蒸馏釜残液，离子交换过程中排出的吸附废液，水中不溶性物质的发酵滤液以及染菌倒罐废液，有机废水中COD较高；

(2)SS较高：废水中残留的SS即为发酵产生的微生物丝菌体；

(3)成分复杂、微生物毒性抑制性强；

(4)水质水量波动大；因此对其处理更为重要。

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)技术是降低废水污染率的重要保障，将膜分离装置与生物反应器结合而成的一种新型污水处理系统，用膜组件形式取代传统的二沉池，能够达到良好的固液分离效果，便于控制火星污泥浓度，有利于增殖缓慢的微生物，使得系统硝化和难降解有机物降解速率得以提高。MBR主要由生物反应器和膜组件两部分组成，MBR可分为膜分离生物反应器、曝气式膜生物反应器和膜萃取生物反应器。目前常用的是膜分离生物反应器，分为外置式和浸没式两种，分别参见附图1-a及附图1-b，其中外置式膜分离生物反应器包括进水(1-1)，排气管(1-2)，生物反应器(1-3)，出水口(1-4)，鼓风机(1-5)，循环泵(1-6)；剩余污泥(1-7)会排出，回流液(1-8)回流系统进行再利用。

然而随着膜工业的发展，膜制造成本下降，因此存在着膜污染的问题，并且废水中的盐分无法再次回收利用，因此需要对MBR膜处理过的废水进行深度处理工艺才能将有机废水进行高效的处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高浓度有机废水处理方法，包括如下步骤：

第一步，初步过滤及二次过滤，初步过滤用于去除废水中质量较大的部分，如泥沙等，从而实现高浓度有机废水的初步净化，二次过滤的整个过程在厌氧区进行，经过初步过滤的废水可在该区内与活性污泥充分反应，进行气浮载体培养，从而进一步增加废水的净化程度；

第二步，蒸发除盐；

第三步，降解和脱氮；

第四步，催化氧化；

第五步，MBR膜生化处理，MBR膜的孔径为0.2微米，从而使得废水中的小分子杂质得到准确的过滤，实现废水向优质水的转化；

第六步，深度处理得到净水。

优选的，所述第一步中的活性污泥培养活化过程为：将浓缩污泥投入反应器中，然后将高浓度有机废水投入到曝气池，调节有机物浓度，对反应器进行闷曝，24h后排出上清液，再次添加生活污水、制药废水和自来水的混合液，如此反复10d后，测定活性污泥沉降比为27％表明活性污泥的培养与驯化基本完成。

优选的，所述气浮载体培养包括：

(1-1)将开孔泡棉载体放入反应器，将驯化后污泥加入反应器，将高浓度有机废水注入曝气池，开孔泡棉载体密度比水小，初始阶段吸附污泥后仍小于水的密度，并且在曝气的作用下吸附污泥容易脱落，导致载体漂浮于水面，不利于污泥与载体接触，因此在气浮载体培养初期，在反应器内放置铁丝网从而将开孔泡棉固定在反应器底部；

(1-2)采用SBR方式培养，曝气6.5小时，静置1.5小时，排出上清液和漂浮污泥，加入高浓度有机污水，进行上述曝气，静置和排水过程，当出水去除率达到70％以上，并且在载体表面可以观察到生物膜附着时，载体接种完成。

优选的，所述第三步的所述降解过程是在缺氧区及好氧区共同完成，废水中的有机物被逐步降解，形成小分子物质，然后废水进行反复的脱氮反应，从而使废水得到深度净化。

优选的，所述第四步氧化方法包括：化学氧化、光催化氧化、高级氧化联用和/或生物接触氧化法，其中所述高级氧化联用包括电化学氧化法、湿式氧化法、复合催化氧化法、超临界水氧化法和超声波法。

优选的，所述第六步深度处理使用的深度处理装置包括：进水桶(1)，液位计(2)，叠片过滤器(3)，进水泵(4)，增压泵(5)，进水流量计(6)，进水压力表(7)，进水电磁阀(8)，深度处理膜元件(9)，浓水压力表(10)，浓水调节阀(11)，浓水流量计(12)，产水流量计(13)，产水电磁阀(14)，产水压力表(15)，药洗电磁阀(16)，药洗流量计(17)，药洗泵(18)，产水桶(19)，产水桶浮球(20)，加药调节阀(21)，加药桶(22)以及自动控制柜(23)，所述液位计(2)用于监测进料流量，所述叠片过滤器(3) 用于对MBR出水初筛，所述增压泵(5)用于对进入深度处理装置的水进行再次加压，所述进水流量计(6)，进水压力表(7)分别对进水的流量和压力进行监测，所述浓水调节阀(11)针对初筛后的MBR膜处理后高浓度有机废水的流量就行调节，所述浓水流量计(12)和所述产水流量计(13)分别对深度处理前后的液体流量进行计量，并反馈给所述自动控制柜(23)作为反馈调节参数，所述加药桶(22)用于储存深滤药液，所述药洗泵(18)与所述加药桶 (22)连通，为所加入的深滤药液加压注入到深度处理装置内，所述加药调节阀(21)与所述加药桶(22)连接，用于调节加入的深滤药液的流量。

优选的，所述深度处理膜元件(9)为聚胺酰复合型过滤膜。

优选的，所述第六步深度处理方法包括：采用聚胺酰复合型过滤膜，选择适当的操作条件对MBR处理后的出水反复过滤。

优选的，所述适当操作条件包括选择操作压力以及进料流量，水通量随操作压力和进料流量的增大而增大，最佳操作压力为0.8Mpa，最佳进料流量为 1.2L/min。

本发明的方法使用组合工艺，出水水质达到污水处理厂接管标准，该工艺具有降低MBR膜污染，可回收利用废盐、处理效率高、运行稳定等特点，对高浓度有机废水处理工程具有借鉴意义。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

附图1-a为根据本发明实施例的外置式膜生物反应器结构示意图；

附图1-b为根据本发明实施例的浸没式膜生物反应器结构示意图；

附图2为根据本发明实施例的高浓度有机废水处理方法流程图；

附图3为根据本发明实施例的高浓度有机废水深度处理装置结构图。

具体实施方式

对附图1-a和1-b的说明参见背景技术部分。参见附图2，本实施例的应用背景在于一种制药领域产生的高浓度有机废水处理，其排放到环境中的有害程度远远高于一般废水，组分复杂，废水中的污染物浓度高，含有大量难降解及有毒有害物质，包括：(1)COD高：大量有机物残留在废水中，各生产流程的废液主要有发酵残余基质及营养物，溶媒提取分离后残留的酸、碱、有机溶剂，溶媒回收后排出的蒸馏釜残液，离子交换过程中排出的吸附废液，水中不溶性物质的发酵滤液以及染菌倒罐废液，有机废水中COD较高；(2)SS较高：废水中残留的SS即为发酵产生的微生物丝菌体；(3)成分复杂、微生物毒性抑制性强；(4)水质水量波动大，制药废水的物理化学处理工艺主要包括凝沉淀、膜分离及高级氧化工艺等，针对废水包括釜底残液、混合液、洁霉素、水杨醛、依诺沙星、土霉素混合废水、青霉素、西咪替丁以及各种内酰胺类。物化处理工艺需要消耗大量化学药剂和能源，处理成本较高，并且处理过程中容易产生副产物，处理不当容易造成二次污染，因此需要加入深度膜处理工艺，包括如下步骤：

第一步，初步过滤及二次过滤，初步过滤用于去除废水中质量较大的部分，如泥沙等，从而实现高浓度有机废水的初步净化，二次过滤的整个过程在厌氧区进行，经过初步过滤的废水可在该区内与活性污泥充分反应，进行气浮载体培养，从而进一步增加废水的净化程度，活性污泥培养活化过程为：将浓缩污泥投入反应器中，然后将高浓度有机废水投入到曝气池，调节有机物浓度，对反应器进行闷曝，24h后排出上清液，再次添加生活污水、制药废水和自来水的混合液，如此反复10d后，测定活性污泥沉降比为27％表明活性污泥的培养与驯化基本完成。气浮载体培养包括步骤：

(1-1)将开孔泡棉载体放入反应器，将驯化后污泥加入反应器，将高浓度有机废水注入曝气池，开孔泡棉载体密度比水小，初始阶段吸附污泥后仍小于水的密度，并且在曝气的作用下吸附污泥容易脱落，导致载体漂浮于水面，不利于污泥与载体接触，因此在气浮载体培养初期，在反应器内放置铁丝网从而将开孔泡棉固定在反应器底部；

(1-2)采用SBR方式培养，曝气6.5小时，静置1.5小时，排出上清液和漂浮污泥，加入高浓度有机污水，进行上述曝气，静置和排水过程，当出水去除率达到70％以上，并且在载体表面可以观察到生物膜附着时，载体接种完成；

第二步，蒸发除盐，该废水盐分高,有机物浓度高,生化性差，采用蒸发除盐工艺处理该废水，除盐运行温度为36±2℃；

第三步，降解和脱氮，所述降解过程是在缺氧区及好氧区共同完成，废水中的有机物被逐步降解，形成小分子物质，然后废水进行反复的脱氮反应，从而使废水得到深度净化；

第四步，催化氧化，氧化方法包括：化学氧化、光催化氧化、高级氧化联用和/或生物接触氧化法，高级氧化联用包括电化学氧化法、湿式氧化法、复合催化氧化法、超临界水氧化法和超声波法。所述化学氧化法在常温常压下利用过氧化氢、二氧化氯、次氯酸钾、臭氧、高锰酸钾、高铁酸钾等氧化剂，将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水。电化学氧化法利用光、声、电、磁及其他无毒试剂催化氧化技术处理有机物废水，尤其是难生物降解有机物。湿式氧化法在高温，即150摄氏度到350摄氏度，以及高压，即0.5到20MPa下利用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态地有机物或还原态的无机物，达到去除污染物的目的，最终产物是二氧化碳和水，是用于本实施例的高浓度或高度性的废水。超临界水氧化法或超临界水催化氧化法把温度和压力升高到水的临界点以上，使得水处于一种不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态，即超临界态，该状态的水就称为超临界水，超临界水对有机物有很高的溶解力，且能以任何比例与氧气或空气，轻的有机气体以及二氧化碳完全互溶，有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行，反应不会因相间转移而受到限制。光催化氧化以紫外线为能源，以空气，臭氧或双氧水为氧化剂，在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行，在紫外光的照射下，废水中部分难降解有机物提高了能级，处于激发状态，与臭氧，双氧水或氧气溶解水后形成的氧基或氢氧基发生羧基化和羧基化反应，改变了物质的分子结构，生成易于生物降解的新物质。超声波法利用超声波降解水中的污染物，尤其是难降解的有机污染物，在水中引起空化，产生约4000K和100Mpa的瞬间局部高温高压环境，称为热点，同时以大约110m/s的速度产生具有强烈冲击里的微射流和冲击波，水分子在热点达到超临界状态，并分解成为羧基自由基、超氧基，有机物在热点发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解、超临界水氧化、自由基氧化反应。

第五步，MBR膜生化处理，MBR膜的孔径为0.2微米，从而使得废水中的小分子杂质得到准确的过滤，实现废水向优质水的转化；

第六步，参见附图3，深度处理得到净水，深度处理使用的深度处理装置包括：进水桶(1)，液位计(2)，叠片过滤器(3)，进水泵(4)，增压泵(5)，进水流量计(6)，进水压力表(7)，进水电磁阀(8)，深度处理膜元件(9)，浓水压力表(10)，浓水调节阀(11)，浓水流量计(12)，产水流量计(13)，产水电磁阀(14)，产水压力表(15)，药洗电磁阀(16)，药洗流量计(17)，药洗泵(18)，产水桶(19)，产水桶浮球(20)，加药调节阀(21)，加药桶(22)以及自动控制柜(23)，所述液位计(2)用于监测进料流量，所述叠片过滤器(3)用于对MBR出水初筛，所述增压泵(5)用于对进入深度处理装置的水进行再次加压，所述进水流量计(6)，进水压力表(7)分别对进水的流量和压力进行监测，所述浓水调节阀(11)针对初筛后的MBR膜处理后高浓度有机废水的流量就行调节，所述浓水流量计(12)和所述产水流量计(13) 分别对深度处理前后的液体流量进行计量，并反馈给所述自动控制柜(23)作为反馈调节参数，所述加药桶(22)用于储存深滤药液，所述药洗泵(18)与所述加药桶(22)连通，为所加入的深滤药液加压注入到深度处理装置内，所述加药调节阀(21)与所述加药桶(22)连接，用于调节加入的深滤药液的流量，该实施例中，深度处理膜元件(9)为聚胺酰复合型过滤膜。深度处理方法包括：采用聚胺酰复合型过滤膜，选择适当的操作条件对MBR处理后的出水反复过滤。适当操作条件包括选择操作压力以及进料流量，水通量随操作压力和进料流量的增大而增大，最佳操作压力为0.8Mpa，最佳进料流量为1.2L/min。

采用该工艺处理以氟化工和精细化工废水为主的工业废水，出水复合DB 32/T1072-2007《地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》的要求，COD，TN，NH₃-N，TP的去除率分别为90.5％,68.5％,71.5％,88.7％。

采用本实施例的组合工艺，出水水质达到污水处理厂接管标准，该工艺具有降低MBR膜污染，可回收利用废盐、处理效率高、运行稳定等特点,对高浓度有机废水处理工程具有借鉴意义。

虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述，但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。

Claims (9)

1.一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，初步过滤及二次过滤，初步过滤用于去除废水中质量较大的部分，如泥沙等，从而实现高浓度有机废水的初步净化，二次过滤的整个过程在厌氧区进行，经过初步过滤的废水可在该区内与活性污泥充分反应，进行气浮载体培养，从而进一步增加废水的净化程度；

第二步，蒸发除盐；

第三步，降解和脱氮；

第四步，催化氧化；

第五步，MBR膜生化处理，MBR膜的孔径为0.2微米，从而使得废水中的小分子杂质得到准确的过滤，实现废水向优质水的转化；

第六步，深度处理得到净水。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述第一步中的活性污泥培养活化过程为：将浓缩污泥投入反应器中，然后将高浓度有机废水投入到曝气池，调节有机物浓度，对反应器进行闷曝，24h后排出上清液，再次添加生活污水、制药废水和自来水的混合液，如此反复10d后，测定活性污泥沉降比为27％表明活性污泥的培养与驯化基本完成。

3.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述气浮载体培养包括：

(1-1)将开孔泡棉载体放入反应器，将驯化后污泥加入反应器，将高浓度有机废水注入曝气池，开孔泡棉载体密度比水小，初始阶段吸附污泥后仍小于水的密度，并且在曝气的作用下吸附污泥容易脱落，导致载体漂浮于水面，不利于污泥与载体接触，因此在气浮载体培养初期，在反应器内放置铁丝网从而将开孔泡棉固定在反应器底部；

(1-2)采用SBR方式培养，曝气6.5小时，静置1.5小时，排出上清液和漂浮污泥，加入高浓度有机污水，进行上述曝气，静置和排水过程，当出水去除率达到70％以上，并且在载体表面可以观察到生物膜附着时，载体接种完成。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述第三步的所述降解过程是在缺氧区及好氧区共同完成，废水中的有机物被逐步降解，形成小分子物质，然后废水进行反复的脱氮反应，从而使废水得到深度净化。

5.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述第四步氧化方法包括：化学氧化、光催化氧化、高级氧化联用和/或生物接触氧化法，其中所述高级氧化联用包括电化学氧化法、湿式氧化法、复合催化氧化法、超临界水氧化法和超声波法。

6.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述第六步深度处理使用的深度处理装置包括：进水桶(1)，液位计(2)，叠片过滤器(3)，进水泵(4)，增压泵(5)，进水流量计(6)，进水压力表(7)，进水电磁阀(8)，深度处理膜元件(9)，浓水压力表(10)，浓水调节阀(11)，浓水流量计(12)，产水流量计(13)，产水电磁阀(14)，产水压力表(15)，药洗电磁阀(16)，药洗流量计(17)，药洗泵(18)，产水桶(19)，产水桶浮球(20)，加药调节阀(21)，加药桶(22)以及自动控制柜(23)，所述液位计(2)用于监测进料流量，所述叠片过滤器(3)用于对MBR出水初筛，所述增压泵(5)用于对进入深度处理装置的水进行再次加压，所述进水流量计(6)，进水压力表(7)分别对进水的流量和压力进行监测，所述浓水调节阀(11)针对初筛后的MBR膜处理后高浓度有机废水的流量就行调节，所述浓水流量计(12)和所述产水流量计(13)分别对深度处理前后的液体流量进行计量，并反馈给所述自动控制柜(23)作为反馈调节参数，所述加药桶(22)用于储存深滤药液，所述药洗泵(18)与所述加药桶(22)连通，为所加入的深滤药液加压注入到深度处理装置内，所述加药调节阀(21)与所述加药桶(22)连接，用于调节加入的深滤药液的流量。

7.根据权利要求6所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述深度处理膜元件(9)为聚胺酰复合型过滤膜。

8.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述第六步深度处理方法包括：采用聚胺酰复合型过滤膜，选择适当的操作条件对MBR处理后的出水反复过滤。

9.根据权利要求8所述的一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于所述适当操作条件包括选择操作压力以及进料流量，水通量随操作压力和进料流量的增大而增大，最佳操作压力为0.8Mpa，最佳进料流量为1.2L/min。