CN109626756A - 一种pact-mbr耦合技术处理实验室废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种采用PACT‑MBR耦合技术处理实验室废水的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将实验室废水通入PACT曝气池，使废水在活性炭和微生物的共同作用下进行曝气处理，得到第一产水；(2)将所述第一产水通入MBR反应器，使有机物彻底降解后，通过膜组件进行过滤，得到第二产水。该方法先利用PACT技术对实验室废水进行处理，去除其中的重金属及难降解的污染物，以减轻对MBR膜中微生物的毒害作用，同时提高废水的可生化性。PACT处理结束后，通过结合MBR技术对废水进行生化处理，对废水中COD的降解能力显著增强。处理后的废水可实现达标排放。

Description

一种PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法

技术领域

本发明涉及化工废水处理技术领域，具体涉及一种采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。

背景技术

实验室废水是指在教学、科研、化验、测试等过程中产生的综合废水，具体来源为实验室药品、试剂、试液、残留试剂、容器洗涤、仪器清洗等过程产生的综合废水。

实验室废水主要具有以下特点：(1)废水成分复杂，含有铅、汞、镉、六价铬、铜、锑、二价铁、铝、锰等重金属以及酸、碱、非金属离子等无机污染物，各类有机污染物及致病病原体等微生物污染物，具有腐蚀、有毒、有害等特性。据统计，化学类、药学类实验室涉及到的试剂种类可达到6000～10000种；(2)废水排放无规律性，尤其是科研实验室，排放的种类和数量都不具备规律性，不具备重现性，且可生化性差；(3)废水新增排放种类明显，随着科研活动的推进，往往会产生新的污水排放物；(4)废水排放量增大，随着国家对科研投入的力度加大，科研活动增多，废水排放水量逐年增大；

鉴于以上特点，实验室废水危害主要有以下几点：(1)腐蚀排放管网，如酸类废水腐蚀铁质下水道，有机溶剂类废水腐蚀PVC管道；(2)废水中含有毒剧毒物质，重金属、难降解物质，对城市污水处理厂运行造成冲击；(3)废水中的污染物质在降解过程中可能造成二次污染。

目前一般的城市污水处理厂不具备处理化学实验室特殊排放物的处理条件；高校或科研实验室，在处理实验室废水时，通常采用的是中和沉淀、过滤的方法，处理效果并不理想。处理后的废水中仍含有高浓度剧毒物质、难降解物质等，达不到排放标准。因而寻求一种能有效处理实验室废水的方法尤为重要。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将实验室废水通入PACT曝气池，使废水在活性炭和微生物的共同作用下进行曝气处理，得到第一产水；

(2)将所述第一产水通入MBR反应器，使有机物彻底降解后，通过膜组件进行过滤，得到第二产水。

优选地，步骤(1)中，所述曝气在曝气池中持续进行，并向所述曝气池中间歇加入活性炭粉末。

优选地，步骤(1)中，所述活性炭粉末以0.5g/(L·h)的量加入。

优选地，步骤(1)中，将所述第一产水进行沉淀分离，得到上清液和底部污泥，将所述上清液作为第二产水排出，将所述底部污泥送入污泥过滤脱水装置。

优选地，步骤(2)中，MBR膜组件采用平板陶瓷膜。

优选地，所述平板陶瓷膜的材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅或碳化硅。

优选地，所述MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置。

优选地，步骤(2)中，将所述第一产水通入生物接触氧化池，利用微生物的作用继续降解COD，得到的产水进入MBR膜生物反应装置，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，得到第二产水。

优选地，步骤(2)中，生物接触氧化池和MBR膜生物反应装置产生的污泥进入污泥过滤脱水装置。

优选地，所述第二产水消毒后，可直接排放或进行中水回用。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。该方法集生物活性炭法和MBR的优点于一身，具有以下功效：

(1)提高了不可降解COD或TOC的去除率，特别是能有效地去除色度和臭味，减少曝气池的发泡现象，这主要得益于粉末活性炭的吸附作用；

(2)增加了无机物的去除率，增加了对重金属冲击负荷的适应性。具体表现在活性炭吸附与金属相络合的有机物，在含硫量较高时在碳表面形成硫化沉淀析出，重金属随生物絮体共沉析；

(3)改善了污泥沉淀性能，降低了污泥体积指数(SVI)，提高了固液分离能力；

(4)改善污泥絮体的形成，这是由于活性炭与絮体结合后，絮体密度增大再加上活性炭的多孔性，絮体与之结合更充分；

(5)减少了对异养微生物或硝化微生物的抑制，有脱氮作用；

(6)降低了挥发性有机物(VOCs)向气相的转移，降低了异味的产生；

(7)提高了处理设备的总去除效率，大大改善出水水质。

在优选的方案中，MBR反应器采用具有耐磨损、抗污染能力强的平板陶瓷膜，克服了粉末活性炭对膜片的磨损及污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明实施例涉及一种采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。该方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：

(1)将实验室废水通入PACT曝气池，使废水在活性炭和微生物的共同作用下进行曝气处理，得到第一产水。

其中，PACT生物活性碳法工艺(Powdered Activated Carbon TreatmentProcess)是利用活性炭为载体，在处理废水过程中使活性炭炭表面生成生物膜，产生活性炭吸附和微生物氧化分解有机物的协同作用的废水生物处理过程。生物活性炭是利用活性炭具有巨大比表面积、发达孔隙结构以及优良的吸附性能等特点，以活性炭作为载体构建生物膜，从而形成生物活性炭以对污染物质进行降解。

在本发明的一个实施例中，曝气在曝气池中持续进行，并向曝气池中间歇加入活性炭粉末。曝气池底部一般为曝气供氧设备，废水进入后，通过微生物与活性炭的共同作用，除去其中的污染物。本领域技术人员应该理解的是，微生物即为废水的活性污泥中产生的微生物。本发明中，对于曝气池的水力停留时间无特殊要求，可以采用本领域常规的设置，例如，曝气池的水力停留时间可以为2-50h，优选为8-30h。

在本发明的一个实施例中，前期需选择活性污泥作为待培养的菌种，并通过投加营养盐和充分曝气让活性污泥生长。由肉眼观察、镜检等常规技术手段判断活性污泥的成熟度。待活性污泥成熟后，开始按照0.5g/(L·h)的量(1L污水每小时投加0.5g粉末活性炭)投加粉末活性炭。维持好氧池内的营养盐浓度和溶解氧浓度不变(即与单独培养活性污泥的营养盐浓度和溶解氧浓度相同)，以粉末活性炭为中心，活性污泥中的微生物包裹粉末活性炭形成絮体；絮体形成后开始进污水，随着污水的浓度增加，微生物得到驯化，通过测量得到曝气池的出水水质稳定，驯化完成，活性炭-微生物菌胶团培养完成。

进一步地，得到第一产水后，先将第一产水进行沉淀分离，得到上清液和底部污泥，然后将上清液作为第二产水排出，将底部污泥送入污泥过滤脱水装置。污泥过滤脱水装置可以单独设置，也可以与MBR反应器合用。

(2)从PACT曝气池输出第一产水后，将第一产水通入MBR反应器，使有机物彻底降解后，通过膜组件进行过滤，得到第二产水。

膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。具体是以膜组件取代二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，以减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。

在本发明的一个实施例中，MBR膜组件采用平板陶瓷膜。该陶瓷膜具有多孔结构，由两层以上的膜层构成，既具有良好的分离功能，又能够减少膜的渗透阻力，保证平板陶瓷膜具有足够的机械强度和高的渗透通量，且耐磨损、抗污染能力强。进一步地，平板陶瓷膜的材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅或碳化硅。

进一步地，本发明中MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置。

在本发明的一个实施例中，步骤(2)的具体过程包括：将第一产水通入生物接触氧化池，利用微生物的作用继续降解COD，在此绝大部分有机污染物通过生物氧化、吸附得以降解。得到的产水溢流进入MBR膜生物反应装置，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，从而达到去除污染物的目的，得到第二产水。第二产水消毒后，可直接排放或进行中水回用。

上述过程中，生物接触氧化池和MBR膜生物反应装置产生的污泥进入污泥过滤脱水装置，脱水后进行输出利用。

本发明提供了一种采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。该方法先利用PACT技术对实验室废水进行处理，去除其中的重金属及难降解的污染物，以减轻对MBR膜中微生物的毒害作用，同时提高废水的可生化性。PACT处理结束后，本发明通过结合MBR技术对废水进行生化处理，对废水中COD的降解能力显著增强。处理后的废水可实现达标排放。

实施例1

以北京某高校化学实验室的废水作为样品，按照以下步骤进行处理：

(1)将实验室废水通入PACT曝气池，向曝气池中以0.5g/(L·h)的量加入活性炭粉末，使废水在活性炭和微生物的共同作用下进行曝气处理，得到第一产水。

(2)将第一产水的上清液通入MBR反应器，MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置，得到第二产水作为出水。

其中，MBR膜组件采用碳化硅材质的平板陶瓷膜。

该废水的进水和出水指标如表1所示。

对比例1

废水样品同实施例1，区别在于将废水进行沉降后，直接送入MBR反应装置进行处理。

该废水的进水和出水指标如表1所示。

表1

注：最高允许值指《GB8978-1996综合污水排放标准》中的一级排放标准。

表1说明采用本发明提供的方法，能够除去实验室废水中大部分的COD和重金属，达到环保排放标准。如在进行MBR处理之前未进行PACT处理，则无法达到排放标准。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种采用PACT-MBR耦合技术处理实验室废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将实验室废水通入PACT曝气池，使废水在活性炭和微生物的共同作用下进行曝气处理，得到第一产水；

(2)将所述第一产水通入MBR反应器，使有机物彻底降解后，通过膜组件进行过滤，得到第二产水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述曝气在曝气池中持续进行，并向所述曝气池中间歇加入活性炭粉末。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述活性炭粉末以0.5g/(L·h)的量加入。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，将所述第一产水进行沉淀分离，得到上清液和底部污泥，将所述上清液作为第二产水排出，将所述底部污泥送入污泥过滤脱水装置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，MBR膜组件采用平板陶瓷膜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述平板陶瓷膜的材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅或碳化硅。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述第一产水通入生物接触氧化池，利用微生物的作用继续降解COD，得到的产水进入MBR膜生物反应装置，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，得到第二产水。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，生物接触氧化池和MBR膜生物反应装置产生的污泥进入污泥过滤脱水装置。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二产水消毒后，可直接排放或进行中水回用。