CN111115950A - 一种结合臭氧氧化的双mbr法污水处理工艺 - Google Patents

一种结合臭氧氧化的双mbr法污水处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，所述工艺包括预处理、生化处理、一级MBR法处理、臭氧氧化处理、二级MBR法处理后过滤得到符合排放标准用水，所述工艺能够降低常规臭氧的添加用量，减少污泥的产生，并且提高了难降解物的降解率，应用范围广，具有工艺实用性。

Description

一种结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺。
技术背景
近年来随着工业的迅猛发展，有机化合物的种类和产量也不断增加，各种工业废水的排放持续威胁着水体，水源地的恶化日趋广泛、严重，对水资源的保护已迫在眉睫。
MBR(Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器)技术是一种新型的水处理技术。它将传统活性污泥法与膜分离技术相结合，依靠后者的高效固液分离作用替代了传统工艺中的二沉池，实现泥水分离，同时也替代了二沉池后的深度处理工艺，实现了污染物的高效去除。同时，MBR工艺具有出水水质稳定良好、处理效率高、耐冲击负荷能力强及占地面积小等优势，在工业废水处理领域得到了较为广泛的实际应用。
采用臭氧作为氧化剂是工业废水处理领域常用的废水处理方法。臭氧氧化技术能够去除水体中难以降解的有机污染、无机污染物和铁、锰等金属离子，并使废水脱色和消味。
目前在工业废水领域，用于去除难降解有机物(例如印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等)的常用工艺存在以下问题：(本发明针对食品或石油加工等产生的含有有机物的废水、印染废水、纺织废水等)
(1)“生化处理+二沉池+滤池+芬顿(Fenton)”工艺，通过常规生化处理将废水中易降解的有机物降解，然后用芬顿试剂(强氧化药剂)将难降解的有机物氧化降解。该工艺存在着药剂费用高、产泥量大等缺点，同时处理过程中产生的大量剩余污泥，易造成二次污染。
(2)“生化处理+二沉池+滤池+臭氧”工艺，通过常规生化处理将废水中易降解的有机物降解，然后利用臭氧将难降解的有机物氧化降解。该工艺存在着臭氧投加量大、运行成本高等缺点。
发明内容
针对上述技术问题，发明人提供了供一种结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，有效解决以上技术问题。
发明人提供了一种结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，包括如下步骤：
(1)废水预处理，去除污水杂物包括垃圾、悬浮固体、砂砾和油污；
(2)生化处理，预处理后的废水进行微生物生化作用；
(3)一级MBR膜处理，将生化处理后的废水进行一级MBR膜处理，过滤回收活性污泥；
(4)臭氧氧化处理，将一级MBR膜处理后的污水进行臭氧氧化，提高BOD5/COD比例；
(5)二级MBR膜处理，将臭氧氧化废水进行二级MBR处理，生化反应后，过滤后得到符合排放标准的处理水。
具体为以下技术方案：
(1)预处理：此步为工业废水处理常用的前处理工序，一般包括粗格栅、调节池、均质池、沉砂、沉淀和气浮等工序，主要用于去除垃圾、尺寸较大的悬浮固体、比重大的砂砾和油污等，为后续生化处理奠定基础。其中沉砂对象是粒径在0.2MM以上砂粒；沉淀对象是水中的悬浮物。
(2)生化处理：预处理后的废水通入到生化池中，经过活性污泥微生物的生化作用，实现COD、氮、磷污染物的去除。此步根据工业废水水质的实际情况，采用“水解酸化池+厌氧池+缺氧池+好氧池”的全流程环节或其中部分流程环节。
(3)一级MBR膜处理：将生化处理后的废水通入到一级MBR膜处理单元中，利用MBR膜的高效固液分离，将污染物截留，同时将活性污泥回流至前端生化处理单元，以维持后者充足稳定的活性污泥微生物浓度。
(4)臭氧氧化处理：将一级MBR膜处理后的废水通入到臭氧氧化池中，利用臭氧的强氧化性，将其中难生物降解的大分子有机物部分转化为易生物降解的小分子有机物，提高BOD5(生化需氧量)/COD(化学需氧量)比例(即废水的可生化性)，为后续进一步的二级MBR膜处理创造基础。
(5)二级MBR膜处理：将臭氧氧化处理后的废水通入到二级MBR膜处理单元中，进行再次的生化和物理处理，将易生物降解的小分子有机物氧化成无机物，完成污染物的最终去除，同时通过MBR膜优异的过滤性能，得到高标准的出水。
(6)出水：将二级MBR膜处理后的滤后水通入到清水池，最后出厂排放或作为中水回用。
优选地，所述一级MBR膜处理单元前，需设置超细格栅单元，用于截留细小的纤维、毛发等物质，避免其对后续的膜设备造成污堵或缠绕。
优选的，所述超细格栅单元采用转鼓式、平面格栅、阶梯式格栅或内进流式格栅中的一种或多种；所述格栅的穿孔或网眼尺寸为1～2mm。
所述生化处理与一级MBR膜处理共同组成一个完整的生化反应系统，达到共同的出水目标，废水中绝大部分易降解的有机物在此得到去除，剩下的为难降解的有机物。
优选的，所述一级MBR膜处理后的水质通常为CODCr(重铬酸盐指数)≤300mg/L，SS(悬浮固体或叫悬浮物)≤5mg/L。
其中SS悬浮固体中，颗粒粒径在0.1～1.0μm之间者称为细分散悬浮固体；颗粒粒径大于1.0μm者称为粗分散悬浮固体。
自所述一级MBR膜处理单元至前端生化处理单元的污泥回流比，由回流前后端池内的混合液悬浮固体浓度及反应速率控制，优选的，为200～800％。
优选的，所述二级MBR膜处理后的水质为CODCr≤50mg/L，SS≤3mg/L。
申请人还提供了一种应用上述工艺的污水处理装置，其特征在于，包括污水进水系统、预处理系统、生化池、一级MBR膜池、臭氧氧化池、二级MBR膜池、清水池、出水系统、曝气系统和活性污泥回流系统，所述所述污水进水系统顺序与预处理系统、生化池、一级MBR膜池、臭氧氧化池、二级MBR膜池、清水池、出水系统进行工序连通，其中所述生化池、一级MBR膜池和二级MBR膜池均设有曝气系统，所述生化池和所述一级MBR膜池之间设有活性污泥回流系统。
优选的，在上述的污水处理装置中，所述一级MBR膜池和所述二级MBR膜池的污泥浓度为2000～16000mg/L，且均采用膜孔径不大于0.1微米的超滤膜(若浓度太低，难降解物质的积累，容易造成微生物毒害与膜的污染；而过高的浓泥量易造成膜丝通量下降加速，造成运行成本增加)。
优选的，在上述的污水处理装置中，所述一级MBR膜池的设计膜通量为6～25LMH，所述二级MBR膜池的设计膜通量为8～30LMH(设计膜通量太低容易造成材料浪费，膜通量过高对膜品质要求高而且影响膜的使用寿命)。(LMH每小时每平方米所通过的液体的升数)
优选的，所述臭氧氧化的臭氧投加剂量可节约30％以上，甚至超过50％。
所述污水处理工艺的各步骤同步连续进行，所述清水池连续出水。
本发明的核心工艺为“生化处理+一级MBR膜+臭氧氧化+二级MBR膜”。其中，生化处理+一级MBR膜可以取代常用工艺中的生化处理+二沉池+滤池的功能，且出水效果更佳，如一级MBR膜处理后的CODCr值比常用工艺中滤池后的低20％以上。
本发明中臭氧的投加量仅为常规臭氧工艺的一半，原因主要有以下两方面：
(1)一级MBR膜处理后的SS值(5mg/L)低于常用工艺中滤池后的出水SS值(10～15mg/L)，借此减少了臭氧氧化处理的负荷/消耗；
(2)常规臭氧工艺的氧化包含两步，第一步将难降解的大分子有机物氧化为易降解的小分子有机物，第二步将易降解的小分子有机物氧化为无机物，完成污染物的最终去除。但是本发明中的臭氧氧化处理仅实现第一步，第二步由后续二级MBR膜处理单元完成，后者利用MBR这种生物法比臭氧的物化法，对于易降解小分子有机物的去除，更具有经济优势，运行成本更低。
有益效果：由于采用上述技术方案，本发明取得以下技术效果，
(1)能够去除工业废水中难降解的有机物，工艺运行操作简便，耐冲击负荷能力强；
(2)适用于大部分行业的工业废水处理，出水可稳定达到CODCr≤50mg/L，SS≤3mg/L；
(3)投资和运行成本均低于去除难降解有机物常用的芬顿和臭氧氧化工艺；
(4)将臭氧氧化技术与MBR工艺联用，在提高污废水可生化性的同时，减少了膜的污染，还降低了运行的能耗。
(5)MBR工艺生化处理系统的污泥浓度(表征微生物数量)为常规生化工艺的2倍以上，生化处理效率更高，处理设施的总占地仅为常规工艺的一半。
附图说明
图1为本发明的一种结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺的流程图。
图中：1、进水系统，2、预处理系统，3、生化池，4、一级MBR膜池，5、臭氧氧化池，6、二级MBR膜池，7、清水池，8、出水系统，9、混合液回流，10、鼓风曝气系统，11、臭氧发生器，12、污泥处理系统。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。
实施例1：某纺织印染废水处理厂，日处理量5000m3/d，该厂设计进水水质情况见表1。
表1设计进水水质表
Figure BDA0002330724500000061
参照图1，本发明先提供了一种污水处理装置，包括进水系统1、预处理系统2、生化池3、一级MBR膜池4、臭氧氧化池5、二级MBR膜池6，清水池7、出水系统8、混合液回流系统9、曝气系统10、臭氧发生器11、污泥处理系统12。其中生化池3、一级MBR膜池4和二级MBR膜池分别与曝气系统10和污泥处理系统12相连接，而生化池3和一级MBR膜池4之间设有混合液回流系统9。
本发明提供了一种结合臭氧氧化的双MBR污水处理工艺按照如下步骤进行：
步骤a：进水1通入到预处理系统2中，经过粗格栅拦截大颗粒悬浮固体/杂质后，在调节池内进行水质和水量的均质，避免较大的波动对后续生化处理造成冲击。调节池后(即生化池3前)设置穿孔尺寸2mm的转鼓式格栅，用以截留细小的纤维、毛发等物质，避免其对后续的膜设备造成污堵或缠绕。
废水经过预处理系统2后，CODCr≤1000mg/L，BOD5≤250mg/L，SS≤360mg/L。
步骤b：预处理系统2后的废水通入到生化池3中，经过活性污泥微生物的生化作用，实现CODCr、氮、磷污染物的去除。本实施例中，采用“水解酸化池+厌氧池+缺氧池+好氧池”的全流程环节，其停留时间分别为14h、2h、4h和6h。
步骤c：生化池3后的废水通入到一级MBR膜池4中，利用MBR膜的高效固液分离，将污染物截留，同时将活性污泥回流(即混合液回流系统9)至前端的生化池3内，以维持后者充足稳定的活性污泥微生物浓度。本实施例中，混合液回流系统9的比率为400％。
生化池3与一级MBR膜池4共同组成一个完整的生化反应系统，达到共同的出水目标，废水中绝大部分易降解的有机物在此得到去除，剩下的为难降解的有机物。
废水经过一级MBR膜池4后，CODCr≤300mg/L，BOD5≤90mg/L，SS≤5mg/L，TN≤15mg/L，NH3-N≤10mg/L，TP≤0.5mg/L。
步骤d：一级MBR膜池4后的废水通入到臭氧氧化池5中，利用臭氧的强氧化性，将其中难生物降解的大分子有机物部分转化为易生物降解的小分子有机物，提高BOD/COD比例(即废水的可生化性)。本实施例中，臭氧氧化池5后的BOD/COD比例由0.3提升至0.4。
臭氧氧化池5内的反应臭氧由臭氧发生器11产生并供应。本实施例中，臭氧氧化池5的停留时间为1.2h，其内的臭氧投加剂量为6mg/L。
步骤e：臭氧氧化池5后的废水通入到二级MBR膜池6中，进行再次的生化和物理处理，将易生物降解的小分子有机物氧化成无机物，完成污染物的最终去除，同时通过MBR膜优异的过滤性能，得到高标准的出水。
本实施例中，一级MBR膜池4和二级MBR膜池6均采用膜孔径0.03微米的超滤膜。
本实施例中，一级MBR膜池4的设计膜通量为13LMH，二级MBR膜池6的设计膜通量为18LMH。
生化池3(好氧池)、一级MBR膜池4和二级MBR膜池6内持续的工艺曝气，由曝气系统10分别供应；同时，三个处理单元内产生的剩余污泥，统一排放至污泥处理系统12中。
本实施例中，好氧池内的气水比为8:1，一级MBR膜池4和二级MBR膜池6内的曝气量为0.25Nm3/m2/hr。
废水经过二级MBR膜池6后，CODCr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤3mg/L，TN≤15mg/L，NH3-N≤8mg/L，TP≤0.5mg/L。(满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准)。
步骤f：二级MBR膜池6后的滤后水通入到清水池7中，最后出厂排放或作为中水回用。
本实施例中，清水池7的停留时间为40min。
本方法工序连续，提高一级MBR和二级MBR膜池的使用寿命，降低了臭氧的投放量，有效降低处理成本，提高了生产效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)工业废水预处理，去除污水杂物包括垃圾、悬浮固体、砂砾和油污；
(2)生化处理，预处理后的废水进行微生物生化作用；
(3)一级MBR膜处理，将生化处理后的废水进行一级MBR膜处理，过滤回收活性污泥；
(4)臭氧氧化处理，将一级MBR膜处理后的污水进行臭氧氧化，提高BOD/COD比例；
(5)二级MBR膜处理，将臭氧氧化废水进行二级MBR处理，生化反应后，过滤后得到符合排放标准的处理水。
2.根据权利要求1所述结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，其特征在于，所述预处理工序包括粗格栅、调节池、均质池、沉砂、沉淀和气浮的全部工序或部分工序。
3.根据权利要求1所述结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，其特征在于，所述生化处理环节包括水解酸化池、厌氧池、缺氧池、好氧池的全流程或部分环节。
4.根据权利要求1所述结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，其特征在于，所述一级MBR膜处理后的水质达到CODCr≤300mg/L，SS≤5mg/L。
5.根据权利要求1所述结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，其特征在于，所述臭氧氧化的臭氧投加剂量通常为2～100mg/L。
6.根据权利要求1所述结合臭氧氧化的双MBR法污水处理工艺，其特征在于，所述二级MBR膜处理后的水质为CODCr≤50mg/L，SS≤3mg/L。
7.一种应用权利要求1所述工艺的污水处理工艺，其特征在于，包括污水进水系统、预处理系统、生化池、一级MBR膜池、臭氧氧化池、二级MBR膜池、清水池、出水系统、曝气系统和活性污泥回流系统，所述所述污水进水系统顺序与预处理系统、生化池、一级MBR膜池、臭氧氧化池、二级MBR膜池、清水池、出水系统进行工序连通，其中所述生化池、一级MBR膜池和二级MBR膜池均设有曝气系统，所述生化池和所述一级MBR膜池之间设有活性污泥回流系统。
8.根据权利要求7所述污水处理装置，其特征在于，所述一级MBR膜池和所述二级MBR膜池的污泥浓度为2000～16000mg/L，且均采用膜孔径不大于0.1微米的超滤膜。
9.根据权利要求7所述污水处理装置，其特征在于，所述一级MBR膜池的设计膜通量为6～25LMH，所述二级MBR膜池的设计膜通量为8～30LMH。
10.根据权利要求7所述污水处理装置，其特征在于，所述生化池、一级MBR膜池和二级MBR膜池均设有污泥处理系统。
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