CN110451635B - 一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统及方法，包括内循环好氧颗粒污泥反应器与一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器，属于废水处理技术领域。本发明能实现对高盐高有机物工业废水的高效净化，降低废水中有机物的含量，便于后续深度处理去除无机盐工艺的应用。该过程无需投加化学药品，能耗低，废水处理成本低，具有良好的工程应用前景。

Description

一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域。。

背景技术

工业生产过程中会排放大量氯离子、硫酸根离子、钠离子以及钙离子等含量较高的高盐废水，这些废水主要来源于化工、石油、食品加工、印染等行业，除了高浓度的盐，这些废水中还含有大量的有机物。为了减少其排放对环境的污染，工业废水需要经过合适的处理才可排放。但传统的生物处理方式难以处理高盐度的废水，高有机物使膜技术不适合直接处理工业废水。为实现高盐高有机物工业废水的有效处理，需要选择对高盐高有机物环境耐受能力强的处理方式。本发明主要去除高盐高有机物工业废话中的有机物，后续可选择深度处理方式去除该废水中的无机盐进而达到废水回用或排放的目的。

颗粒污泥是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状活性污泥，是降解废水中有机污染物和转化营养成分的主体，具有结构紧密、沉降性能好、生物密度大、生物种类多、污泥活性高和抗冲击负荷能力强等优点。好氧颗粒污泥反应器具有不易发生污泥膨胀，抗冲击能力强，能承受高有机负荷的特点，且通过培养驯化能适应一般活性污泥难以适应的环境，常被应用于高盐废水的处理。

膜生物反应器为膜分离技术与生物处理技术有机结合的废水处理系统。具有出水水质好且稳定、污泥产量少、设备紧凑、占地面积少和操作简便等优点。结合膜生物反应器与颗粒污泥的优势，一体化好氧颗粒污泥反应器是好氧颗粒污泥与膜生物反应器的结合，与常规膜生物反应器相比，具有更高对微生物毒性物质的耐受力，还可有效降低膜污染，节省能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统，其特征在于:主要包括内循环好氧颗粒污泥反应器和一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器，以及管路系统。

所述内循环好氧颗粒污泥反应器底部接入进水管I、曝气管I和出泥管。

所述内循环好氧颗粒污泥反应器顶部具有集水槽。所述集水槽下方依次是三相分离器、内反应器壁和曝气器。所述三相分离器为倒扣的漏斗状，其内部是内循环好氧颗粒污泥反应器三相分离区B。所述内反应器壁上端位于三相分离器的内部，且具有间隙。所述内反应器壁内部是内循环好氧颗粒污泥反应器中心主反应区A，其下端与内循环好氧颗粒污泥反应器底端具有间隙。所述曝气器位于内反应器壁下方。内反应器壁和外反应器壁之间是内循环好氧颗粒污泥反应器循环区C

所述集水槽接入出水管。所述出水管远离集水槽的一端通过三通分别接入回流管、进水管II。所述回流管接入进水管I。

所述一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器内部被穿孔隔板分隔为两部分。其中一部分空间内设置隔板、另一部分空间是设置膜组件的一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区F。两部分空间底部均接入曝气管II。

所述进水管II接入设置有隔板的空间内。所述隔板下端与反应器底部具有间隙、上端低于穿孔隔板。隔板靠近进水管I的一侧为一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器接触反应区D、远离进水管I的一侧为一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器曝气反应区E。

所述膜组件位于一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区F中，通过排水管和真空泵将透过膜组件的水排出。

进一步，所述外反应器壁设置有环形限流板。所述环形限流板位于三相分离器的下方。所述环形限流板与三相分离器和内反应器壁之间均具有间隙。

进一步，所述三相分离器上端连接排气管。

进一步，所述集水槽固定在三相分离器上方的外反应器壁上，其上端敞口、下端封闭。所述集水槽的上端敞口与最高水位线平齐。

进一步，所述进水管I通过进水泵来泵入废水。

进一步，所述内循环好氧颗粒污泥反应器中心主反应区A底部设置曝气器。所述曝气器接入曝气管I，并由鼓风机I供气。

进一步，所述一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器曝气反应区E和一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区F底部设置微孔曝气盘。所述微孔曝气盘接入曝气管II，并由鼓风机II供气。

本发明还公开一种基于上述系统的高盐高有机物工业废水的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1〕进水泵将高盐高有机物工业废水连续送入好氧颗粒污泥反应器底部。

2〕鼓风机不断鼓风，通过曝气器进入反应器主体，供氧。

3〕混合后的废水进入好氧颗粒污泥反应器中心主反应区A，经过好氧颗粒污泥中微生物降解作用去除废水中的部分有机物，处理水随后到达三相分离区B。

4〕三相分离器分离气、水、好氧颗粒污泥后：

一部分处理水进入循环区C，最终与进水混合，提供良好的水力条件，促进颗粒污泥的形成，同时也能稀释进水中的有机物浓度，提升处理效果。

另外一部分处理水经三相分离器分离后的剩余处理水到达内循环好氧颗粒污泥反应器表面，经过溢流堰进入集水槽。

5〕集水槽收集好氧颗粒污泥反应器处理后的废水通过出水管出水：

一部分出水通过回流管到达进水管，稀释进水。

另外一部分出水通过一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器进水管进入一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器接触反应区D。

6〕膜生物反应器的进水在接触反应区D处与曝气反应区E回流水混合处理。

7〕接触反应区D废水从隔板底部进入曝气反应区E通过好氧颗粒污泥微生物降解作用处理废水中污染物。

8〕鼓风机不断鼓风，通过曝气反应区E底部的微孔曝气盘为反应器供氧。

9〕废水经过曝气反应区E的好氧颗粒污泥处理后，经过穿孔隔板进入膜分离区F。

10〕进入膜分离区F的废水通过膜组件过滤处理，微孔曝气盘为膜组件曝气冲刷，处理水通过真空泵提供驱动力排出。

进一步，系统运行后，步骤1〕中，进水泵(1)持续将高盐高有机物工业废水连续送入好氧颗粒污泥反应器底部，并与循环区(C)的回水混合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中颗粒污泥稳定性高、对有机污染物处理稳定性好，解决了现有活性污泥难以处理高盐废水中高浓度有机污染物的问题，一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器对内循环好氧颗粒污泥反应器出水进行再处理，稳定水质，进一步保证有机物被去除。该过程无需投加化学药品，降低了高盐高有机物废水处理成本，同时可自动化运行，减少了人力投资。

附图说明

图1为本发明页岩气废水好氧颗粒污泥与膜生物反应器处理系统的结构原理示意图。

图中：进水泵(1)、曝气器(2)、三相分离器(3)、集水槽(4)、出水管(5)、隔板(6)、微孔曝气盘(7)、穿孔隔板(8)、膜组件(9)、真空泵(10)、曝气管I(11)、鼓风机I(12)、出泥管(13)、回流管(14)、进水管II(15)、鼓风机II(16)、压力表(17)、进水管I(18)、内反应器壁(19)、外反应器壁(20)、环形限流板(21)、曝气管II(22)、排水管(23)、排气管(24)

内循环好氧颗粒污泥反应器中心主反应区(A)、内循环好氧颗粒污泥反应器三相分离区(B)、内循环好氧颗粒污泥反应器循环区(C)、

一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器接触反应区(D)、一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器曝气反应区(E)、一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区(F)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统，其特征在于:主要包括内循环好氧颗粒污泥反应器和一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器，以及管路系统。

所述内循环好氧颗粒污泥反应器的外筒筒体的高径比为4-12。。所述内循环好氧颗粒污泥反应器底部接入进水管I18、曝气管I11和出泥管13。所述进水管I18通过进水泵1来泵入废水。出泥管13用于排出反应器底部的污泥。

所述内循环好氧颗粒污泥反应器顶部设溢流堰出水。即顶部溢出的水进入具有集水槽4。所述集水槽4下方依次是三相分离器3、内反应器壁19和曝气器2。所述三相分离器3为倒扣的漏斗状，其内部是内循环好氧颗粒污泥反应器三相分离区B。所述三相分离器3上端连接排气管24。

所述内反应器壁19上端位于三相分离器3的内部，且具有间隙。所述内反应器壁19内部是内循环好氧颗粒污泥反应器中心主反应区A，其下端与内循环好氧颗粒污泥反应器底端具有间隙。所述曝气器2位于内反应器壁19下方。内反应器壁19和外反应器壁20之间是内循环好氧颗粒污泥反应器循环区C。所述外反应器壁20设置有环形限流板21。所述环形限流板21位于三相分离器3的下方。所述环形限流板21与三相分离器3和内反应器壁19之间均具有间隙。

所述集水槽4固定在三相分离器3上方的外反应器壁20上，其上端敞口、下端封闭。所述集水槽4的上端敞口与最高水位线平齐。所述集水槽4接入出水管5。所述出水管5远离集水槽4的一端通过三通分别接入回流管14、进水管II15。所述回流管14接入进水管I18。所述内循环好氧颗粒污泥反应器中心主反应区A底部设置曝气器2。所述曝气器2接入曝气管I11，并由鼓风机I12供气。

所述一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器内部被穿孔隔板8分隔为两部分。其中一部分空间内设置隔板6、另一部分空间是设置膜组件9的一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区F。两部分空间底部均接入曝气管II22。

所述进水管II15接入设置有隔板6的空间内。所述隔板6下端与反应器底部具有间隙、上端低于穿孔隔板8。穿孔隔板8开孔的孔径为3～8mm。隔板8靠近进水管I18的一侧为一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器接触反应区D、远离进水管I18的一侧为一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器曝气反应区E。所述一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器曝气反应区E和一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区F底部设置微孔曝气盘7。所述微孔曝气盘7接入曝气管II22，并由鼓风机II16供气。

所述膜组件9位于一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区F中，通过排水管23和真空泵10将透过膜组件9的水排出。实施例中，膜组件9可以为平板膜，卷式膜、帘式膜、超滤膜组件或微滤膜组件。

实施例中，曝气管I11、出泥管13、进水管I18、回流管14、进水管II15、出水管5和曝气管II22均安装有阀门(电磁阀)，可以根据系统的运行的需要来启闭。

实施例2：

本实施例提供一种基于实施例1所述系统的高盐高有机物工业废水的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1〕进水泵1将高盐高有机物工业废水连续送入好氧颗粒污泥反应器底部。值得说明的是，在系统循环运行后，步骤1〕中，进水泵1持续将高盐高有机物工业废水连续送入好氧颗粒污泥反应器底部，并与循环区C的回水混合。所述好氧颗粒污泥反应器内部的好氧颗粒污泥的粒径为800～2000μm，所述好氧颗粒污泥总量保持在反应器中污泥总量的80％以上。接种污泥需要经过3-15天的曝气，高进水负荷和高盐的预培养，待丝状菌大量生成，再接种于反应器。

2〕鼓风机12不断鼓风，通过曝气器2进入反应器主体，供氧。曝气量为气体上升流速为0.6～2.5cm/s。

3〕混合后的废水进入好氧颗粒污泥反应器中心主反应区A，经过好氧颗粒污泥中微生物降解作用去除废水中的部分有机物，处理水随后到达三相分离区B。

4〕三相分离器3分离气、水、好氧颗粒污泥后：

一部分处理水进入循环区C，最终与进水混合，提供良好的水力条件，促进颗粒污泥的形成，同时也能稀释进水中的有机物浓度，提升处理效果。

另外一部分处理水经三相分离器3分离后的剩余处理水到达内循环好氧颗粒污泥反应器表面，经过溢流堰进入集水槽4。

5〕集水槽收集好氧颗粒污泥反应器处理后的废水通过出水管5出水：

一部分出水通过回流管14到达进水管，稀释进水。

另外一部分出水通过一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器进水管15进入一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器接触反应区D。

6〕膜生物反应器的进水在接触反应区D处与曝气反应区E回流水混合处理。所述一体化膜生物反应器所述的运行条件设置为连续流动操作，运行温度控制在20～40℃，反应器内液体的pH控制在6.0-9.0，

7〕接触反应区D废水从隔板6底部进入曝气反应区E通过好氧颗粒污泥微生物降解作用处理废水中污染物。

8〕鼓风机16不断鼓风，通过曝气反应区E底部的微孔曝气盘7为反应器供氧。反应区D的曝气强度控制在0.1-3.0m³/h，膜分离区E的曝气强度控制在气水比20:1～40:1。

9〕废水经过曝气反应区E的好氧颗粒污泥处理后，经过穿孔隔板8进入膜分离区F。

10〕进入膜分离区F的废水通过膜组件9过滤处理，微孔曝气盘7为膜组件曝气冲刷，处理水通过真空泵10提供驱动力排出。该处理水中有机物基本被去除，可进入后续深度处理如膜处理等。

实施例3：

本实施例基于实施例2所公开的方法，包括以下步骤：

取重庆某污水处理厂二沉池的回流污泥，经过10天的曝气和高进水负荷预培养，待丝状菌大量生成后接种于内循环好氧颗粒污泥反应器和一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器。进水为涪陵页岩气废水的配水，其COD为2000mg/L，TDS浓度为30000mg/L。

内循环好氧颗粒污泥反应器的高径比为4，直径为0.8m，高度为3.2m，气体上升流速控制在1.8cm/s，一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器的体积1.6L，温度控制在25℃，pH为7.5，反应区D的曝气强度控制在1.5m³/h，膜分离区的曝气强度控制在气水比为30：1；好氧颗粒污泥总量保持在反应器中污泥总量的85％以上。

结果表明：COD的去除率稳定在97％以上，出水COD浓度较低，基本能满足后续深度处理的要求。

Claims (7)

1.一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统，其特征在于:包括内循环好氧颗粒污泥反应器和一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器，以及管路系统；

所述内循环好氧颗粒污泥反应器底部接入进水管I（18）、曝气管I（11）和出泥管（13）；

所述内循环好氧颗粒污泥反应器顶部具有集水槽（4）；所述集水槽（4）下方依次是三相分离器（3）、内反应器壁（19）和曝气器（2）；所述三相分离器（3）为倒扣的漏斗状，其内部是内循环好氧颗粒污泥反应器三相分离区（B）；所述内反应器壁（19）上端位于三相分离器（3）的内部，且具有间隙；所述内反应器壁（19）内部是内循环好氧颗粒污泥反应器中心主反应区（A），其下端与内循环好氧颗粒污泥反应器底端具有间隙；所述曝气器（2）位于内反应器壁（19）下方；内反应器壁（19）和外反应器壁（20）之间是内循环好氧颗粒污泥反应器循环区（C）；所述三相分离器（3）上端连接排气管（24）；所述集水槽（4）固定在三相分离器（3）上方的外反应器壁（20）上，其上端敞口、下端封闭；

所述集水槽（4）接入出水管（5）；所述出水管（5）远离集水槽（4）的一端通过三通分别接入回流管（14）、进水管II（15）；所述回流管（14）接入进水管I（18）；

所述一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器内部被穿孔隔板（8）分隔为两部分；其中一部分空间内设置隔板（6）、另一部分空间是设置膜组件（9）的一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区（F）；两部分空间底部均接入曝气管II（22）；

所述进水管II（15）接入设置有隔板（6）的空间内；所述隔板（6）下端与反应器底部具有间隙、上端低于穿孔隔板（8）；隔板（6）靠近进水管I（18）的一侧为一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器接触反应区（D）、远离进水管I（18）的一侧为一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器曝气反应区（E）；

所述膜组件（9）位于一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区（F）中，通过排水管（23）和真空泵（10）将透过膜组件（9）的水排出。

2.根据权利要求1所述的一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统，其特征在于：所述外反应器壁（20）设置有环形限流板（21）；所述环形限流板（21）位于三相分离器（3）的下方。

3.根据权利要求1所述的一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统，其特征在于：所述进水管I（18）通过进水泵（1）来泵入废水。

4.根据权利要求1所述的一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统，其特征在于：所述内循环好氧颗粒污泥反应器中心主反应区（A）底部设置曝气器（2）。

5.根据权利要求1所述的一种高盐高有机物工业废水的生物处理系统，其特征在于：所述一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器曝气反应区（E）和一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器膜分离区（F）底部设置微孔曝气盘（7）；所述微孔曝气盘（7）接入曝气管II（22），并由鼓风机II（16）供气。

6.一种基于权利要求1所述系统的高盐高有机物工业废水的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1〕进水泵（1）将高盐高有机物工业废水连续送入好氧颗粒污泥反应器底部；

2〕鼓风机I（12）不断鼓风，通过曝气器（2）进入反应器主体，供氧；

3〕混合后的废水进入好氧颗粒污泥反应器中心主反应区（A），经过好氧颗粒污泥中微生物降解作用去除废水中的部分有机物，处理水随后到达三相分离区（B）；

4〕三相分离器（3）分离气、水、好氧颗粒污泥后：

一部分处理水进入循环区（C）；

另外一部分处理水经三相分离器（3）分离后的剩余处理水到达内循环好氧颗粒污泥反应器表面，经过溢流堰进入集水槽（4）；

5〕集水槽收集好氧颗粒污泥反应器处理后的废水通过出水管（5）出水：

一部分出水通过回流管（14）到达进水管I（18）；

另外一部分出水通过一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器进水管II（15）进入一体化好氧颗粒污泥膜生物反应器接触反应区（D）；

6〕膜生物反应器的进水在接触反应区（D）处与曝气反应区（E）回流水混合处理；

7〕接触反应区（D）废水从隔板（6）底部进入曝气反应区（E）通过好氧颗粒污泥微生物降解作用处理废水中污染物；

8〕鼓风机II（16）不断鼓风，通过曝气反应区（E）底部的微孔曝气盘（7）为反应器供氧；

9〕废水经过曝气反应区（E）的好氧颗粒污泥处理后，经过穿孔隔板（8）进入膜分离区（F）；

10〕进入膜分离区（F）的废水通过膜组件（9）过滤处理，微孔曝气盘（7）为膜组件曝气冲刷，处理水通过真空泵（10）提供驱动力排出。

7.根据权利要求6所述的一种高盐高有机物工业废水的生物处理方法，其特征在于：系统运行后，步骤1〕中，进水泵（1）持续将高盐高有机物工业废水连续送入好氧颗粒污泥反应器底部，并与循环区（C）的回水混合。

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