CN112499885A - 一种利用多相多维电解预处理工艺+a/o+mbr处理制剂废水的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：包括废水收集池、多相多维预处理系统、A/O处理系统和MBR池；所述废水收集池包括高浓度废水收集池和综合废水收集池。本发明以多相多维预处理系统为主要的废水处理系统通过与A/O处理系统和MBR池协同作用，能够有效去除废水中的污染物，并且提供脱氮效率。本发明的方法具有处理效果好，抗冲击负荷强，出水稳定等特点。

Description

一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的 系统及方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，特别是涉及一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统及方法。
背景技术
现阶段，我国制剂生产废水的治理率和合格率均不高，且大部分制剂生产废水没有进行分类收集分质处理，处理工艺很难达标排放。国内制剂生产废水处理工艺以生物法为主，大部分的企业自建污水处理站，但处理效果不佳，并以分散处理为主。制剂废水处理包括各种方法，按照处理原理不同，可以分为物理法、化学法和生物法。在实际应用中，水质波动性大，单一的处理手段往往无法使出水达到园区污水处理站接管水质标准。
目前制剂生产废水物理法处理技术主要包括吸附法和混凝法，主要是去除SS、色度和COD物质等。吸附法是应用具有较强吸附能力的吸附剂，使废水中的一种或者数种成分吸附于表面。在制剂生产废水处理中，吸附法主要用在预处理和深度处理，不同的吸附剂对废水吸附具有不同的选择性，但是通常吸附剂吸附效果好，费用较高，同时再生工序困难，一般大型制药企业废水处理应用较少。混凝法是制剂药废水经常采用的物化处理法之一。混凝法主要是通过絮凝剂将大分子有机物凝集成絮体后，在沉淀池中实现泥水分离。混凝法工艺简单、成本低、对不溶性的悬浮物处理效率高。但是对水溶性高的有机物去除效果差，污泥量较大且需要后续处理处置。化学法处理制剂废水主要是通过氧化剂将大分子的有机物转化为小分子有机物，提高可生化性，通常包括臭氧氧化、纯氯或者次氯酸钠氧化、芬顿氧化、电解氧化等。化学氧化法主要是在生化反应前面，氧化剂将大分子有机物氧化为小分子有机物，对COD去除率较低，成本较高，应用较广泛。微电解法是将铁和碳作为反应载体，利用Fe和C与溶液的电位差，产生电极反应。电极反应产物新生态有较高的化学特性，能与制剂生产废水中的多种组分发生氧化还原反应，破坏废水中大分子有机物的结构。新生成的Fe2+的水解产物有很强的吸附能力，能够将大分子有机物吸附掉，或者和双氧水结合形成微电催化氧化反应，应用非常广泛。生物法主要是通过微生物厌氧反应将大分子有机物氧化降解为小分子有机物，同时发酵反应使得有机C转化为甲烷，同时结合其他生化工艺，实现氨氮的去除。
多相多维电解在传统二维电解槽电极装填粒状或其它屑状工作电极材料，并使装填工作材料表面带电，成为新的一极(第三极)，在工作电极材料表面能发生电学反应。，即多维电极与传统的二维电极相比，能够增加电解槽的面体比，且可因粒间距小而增大物质移动速度，提高电流效率和处理效果。
多维电极一般是在主电极间充填接触电阻大、比表面积大的多孔材料，当通入高电压时每个粒子形成一对对电极，电流分成三部分：①反应电流。液体中移动的电荷在粒子的一端经过粒子内流到另一端，再进入溶液；②旁路电流。仅在主电极反应，不通过粒子的电流；③短路电流。粒子与粒子相连，电流直接通过粒子而流过的电流。水中的胶体由于电泳作用而富集，即带电的胶体向带有相反电荷的电极移动，在静电引力和表面能的作用下富集并沉积在电极上，同时，比表面积大的工作电极本身就具有吸附作用。通过上述作用，污染物富集在工作电极表面，在电流作用下，发生电化学氧化还原反应，分解反应，直接或间接氧化污染物质。此外，在阳极和阴极上常常会产生如氧气、氢气等一些气体。这些气体以微气泡形式存在，能够粘附在胶体或已形成的絮体上将污染物质从水中去除。另外，电解液通过粒子间及多孔材料内部的孔道流动，强化了电极内的传质过程，大大加快了有机污染物降解反应的速率。通过以上作用，多相多维电解可高效快速的去除水中的有毒有害物质。
制剂废水处理难度很大，需要结合物理混凝法和化学氧化法提高可生化性，因此，生物法主要是起到提高可生化性，降低COD的作用。
由于制剂生产废水的高COD、特征污染物因子多、水质波动较大、排放不规律的特点，使得该类废水的处理成本高且效率低。因此，开发出一套能够高效处理该类废水的系统成为当前相关工作者的研究热点。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有的高COD、特征污染物因子多、水质波动较大、排放不规律的制剂生产废水难以高效低成本处理的问题，提供一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统及方法，可以实现制剂生产废水的高效稳定处理。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本发明提出的一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：包括废水收集池、多相多维预处理系统、A/O处理系统和MBR池；所述废水收集池包括高浓度废水收集池和综合废水收集池。
前述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述高浓度废水收集池包括两个，其中一个用于收集高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至多相多维电解预处理系统，再由另一个收集和配水；所述综合废水收集池包括2个，其中一个用于收集厂区低浓度废水和经预处理后的高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至A/O系统，再由另一个收集和配水。
前述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述多相多维预处理系统中包含有高效催化剂，所述高效催化剂为铁和碳高温烧结的铁碳球填料，所述铁碳球填料中的铁含量75±3％，碳含量15±3％，比表面积1.2±0.2㎡/g，强度≥600kgf/cm2，堆积孔隙率≥65％，堆积密度1.4±0.1t/m3。
前述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述MBR池的MBR膜为MBR平板膜，膜通量在0.2～0.3m3/m2.d。
前述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述A/O处理系统包括依次连接的缺氧池和好氧池。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其步骤为：
(1)将高浓度废水经高浓度废水收集池均值均量后由泵提升至pH调节池；
(2)在pH值调节池中将原料药生产废水的pH调节至2～3，通过计量泵投加10％工业硫酸来调节，并在pH调节池内设有pH计与计量泵连锁自动启停；
(3)调节pH值后的废水通过重力自流到多相多维电解池中进行反应，有效停留时间控制在3～4h，进行电解反应和氧化反应；
(4)经多相多维电解池反应后的出水自流进入混凝沉淀池，所述混凝沉淀池分为三格，第一格中投加工业液碱将多相多维电解池出水的pH值调为8～9，然后自流进入第二格并投加阴离子高分子量PAM，强化混凝效果，最后进入第三格，在第三格中设有竖流沉淀池，所述竖流沉淀池内设有中心筒、溢流堰及泥斗，从而完成固液分离；
(5)混凝沉淀池的出水进入综合废水收集池与低浓度废水混合均质均量后由泵提升至A/O处理系统，根据O池出水氨氮含量，控制硝化液回流比为200～300％，强化脱氮处理；
(6)O池出水自流进入MBR池，通过MBR池的好氧生化反应和膜过滤，最终由出水自吸泵负压抽吸外排。
前述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其特征在于：所述电解反应中电流控制在0～36A，电压控制在0～100V；所述氧化反应中投加双氧水，双氧水投加量与COD去除量的比值为1:3。
前述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其特征在于：所述A/O处理系统中控制硝化液回流比在200～300％，所述的MBR的污泥回流比控制在50～150％。
前述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其特征在于：整个系统进水的COD不超过4000mg/L，盐分浓度不超过5000mg/L。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
(1)本发明的多相多维电解预处理系统是在原有电化学处理法应用中的技术提升。多相多维电解在传统二维电解槽电极装填粒状或其它屑状工作电极材料，并使装填工作材料表面带电，成为新的一极(第三极)，在工作电极材料表面能发生电学反应。即多维电极与传统的二维电极相比，能够增加电解槽的面体比，且可因粒间距小而增大物质移动速度，提高电流效率和处理效果。
本发明的多相多维电解预处理系统具有处理简单、占地面积小、管理方便、污泥量小、处理费用低等特点。多相多维电解能够增加电解槽的面体比，提高电流效率和处理能力，还易于实现连续操作，可以在不同电流密度下进行操作。多相多维电解的另一个特点是不使用或较少量使用化学药品，后处理简单，占地面积小，处理能力大，管理方便等，称为清洁处理法。它能克服原来平板电极存在的缺点，增加单位槽体积的电极表面积，增大物质移动速度，因此，单位槽体积的处理量增大，能有效提高电导率低的处理液的电解效率。该项技术已成功地应用在水处理中，并对城市生活污水、印染、皮革、制药等实际工业废水进行了处理实验，均取得满意结果。与传统电解法相比，多相多维电解增加了单位槽体积的电极表面积，电极极距无规则动态变化，能以较低电流密度提供较大的瞬间电流强度。产生氧化性很强复合氧自由基，同时利用高浓度废水中含高盐的特点电解生成次氯酸盐等氧化物质，对水中有机物间接氧化而提高了废水的电解效率和处理量。
(2)本发明的多相多维电解预处理系统包括多相多维电解池、高效催化剂、曝气系统、高效电极。多相多维电解池采用PPH材料制作，具有强度高、耐腐蚀性强、耐酸碱性强、密封性好等特点。高效催化剂是铁和碳高温烧结的铁碳球填料，其中，铁碳球填料中的铁含量75±3％，碳含量15±3％，比表面积1.2±0.2㎡/g，强度≥600kgf/cm2，堆积孔隙率≥65％，堆积密度1.4±0.1t/m3。曝气系统选用双向错位布置的穿孔曝气系统，曝气系统材质为ABS材质。高效电极根据处理水量不同选择不同面积和不同层数及不同布置方式的电极，电极材质为TA2，配镀有稀有贵金属，另电极的正负极在实际运行过程中可实现定时自动切换，能够有效减免电极的腐蚀和污染。MBR池的MBR膜为MBR平板膜，膜通量在0.2～0.3m3/m2.d。在实际运行过程中膜清洗频率低，平均半年一次，且只需要在线清洗。另外通过MBR膜生物反应器的生化反应和膜过滤能够稳定保证出水水质。
(3)本发明多相多维电解能够很好的破坏制剂废水废水中大分子物质并将大分子的有毒有害物质降解成小分子有机物，防止对后续生化池微生物的毒害作用。
(4)本发明的预处理出水含有的小分子易降解有机物能够在A/O池中进行有效的生化降解，从而达到了COD的高效去除，而O池的硝化液回流到A池，提高了脱氮效果。并在MBR池内对COD进一步去除和MBR膜的过滤能够保证系统的出水水质稳定达标。
(5)本发明的方法具有处理效果好，抗冲击负荷强，出水稳定等特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为根据本发明的方法处理废水的流程图。
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，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，该系统包括废水收集池、多相多维预处理系统、A/O处理系统和MBR池。废水收集池包括高浓度废水收集池和综合废水收集池。高浓度废水收集池包括两个，其中一个用于收集高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至多相多维电解预处理系统，再由另一个收集和配水；所述综合废水收集池包括2个，其中一个用于收集厂区低浓度废水和经预处理后的高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至A/O系统，再由另一个收集和配水。多相多维预处理系统包括多相多维电解池、高效催化剂、曝气系统、高效电极。多相多维电解池采用PPH材料制作，具有强度高、耐腐蚀性强、耐酸碱性强、密封性好等特点。高效催化剂是铁和碳高温烧结的铁碳球填料，其中，铁碳球填料中的铁含量75±3％，碳含量15±3％，比表面积1.2±0.2㎡/g，强度≥600kgf/cm2，堆积孔隙率≥65％，堆积密度1.4±0.1t/m3。曝气系统选用双向错位布置的穿孔曝气系统，曝气系统材质为ABS材质。高效电极根据处理水量不同选择不同面积和不同层数及不同布置方式的电极，电极材质为TA2，配镀有稀有贵金属，另电极的正负极在实际运行过程中可实现定时自动切换，能够有效减免电极的腐蚀和污染。MBR池的MBR膜为MBR平板膜，膜通量在0.2～0.3m3/m2.d。在实际运行过程中膜清洗频率低，平均半年一次，且只需要在线清洗。另外通过MBR膜生物反应器的生化反应和膜过滤能够稳定保证出水水质。A/O处理系统包括依次连接的缺氧池和好氧池。
根据本发明所述的一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其步骤为：(1)将高浓度废水经高浓度废水收集池均值均量后由泵提升至pH调节池；(2)在pH值调节池中将原料药生产废水的pH调节至2～3，通过计量泵投加10％工业硫酸来调节，并在pH调节池内设有pH计与计量泵连锁自动启停；(3)调节pH值后的废水通过重力自流到多相多维电解池中进行反应，有效停留时间控制在3～4h，进行电解反应和氧化反应，电解反应中电流控制在0～36A，电压控制在0～100V；电解氧化反应中投加双氧水，双氧水投加量与COD去除量的比值为1:3；(4)经多相多维电解池反应后的出水进入混凝沉淀池，混凝沉淀池分为三格，第一格中投加工业液碱将多相多维电解池出水的pH值调为8～9，然后自流进入第二格并投加阴离子高分子量PAM，强化混凝效果，最后进入第三格，在第三格中设有竖流沉淀池，竖流沉淀池内设有中心筒、溢流堰及泥斗，从而完成固液分离；(5)混凝沉淀池的出水进入综合废水收集池与低浓度废水混合均质均量后由泵提升至A/O处理系统，根据O池出水氨氮含量，控制硝化液回流比为200～300％，强化脱氮处理；(6)O池出水自流进入MBR池，通过MBR的好氧生化反应和膜过滤，最终由出水自吸泵负压抽吸外排。
在上述方法中，A/O处理系统中控制硝化液回流比在200～300％，所述的MBR的污泥回流比控制在50～150％。整个系统进水的COD不超过4000mg/L，盐分浓度不超过5000mg/L。
参照附图，以下以具体实施例详细说明。
实施例1
请参阅图1所示，本发明较佳实施例的一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统及其方法，应用于南京市江北新区高新医药谷某药企的废水处理站。
该废水处理站包括高浓度废水收集、综合废水收集池、PH调节池、多相多维电解池、混凝沉淀池、A/O+MBR一体化设备、污泥脱水设备、加药设备等。
高浓度废水收集池2个，单个有效停留时间为24h，高浓度废水量为1t/h，pH调节池为PPH材质，尺寸为长×宽×高＝1.0×1.0×3.0m，V＝3.0m3，有效容积2.5m3，停留时间2.5h，并配有搅拌系统，pH调池出水自流到多相多维电解池；多相多维电解池为PPH材质，尺寸为长×宽×高＝1.5×3.0×2.0m，停留时间4-5h，并配有曝气系统和溢流出水系统；混凝反应池由两个串联的池组成，每个池子的有效容积为2.5m3，停留时间2.5h，内部做防腐处理，并配有搅拌系统；混凝沉淀池尺寸长×宽×高＝2.0×2.0×3.0m，表面负荷为0.25m3/m2.h；A/O系统由串联的A池和O池组成，停留时间分别为9h和18h，A池配有搅拌系统，O池配有微孔曝气器；MBR池停留时间为12h，配有曝气系统和MBR平板膜，MBR池硝化液回流通过两台回流泵回流，一用一备；MBR池出水通过两台自吸泵负压抽吸，一用一备。
在实际运行过程中各阶段得到的去除率见表1。
表1各个处理阶段的去除率
Figure BDA0002734430000000081
Figure BDA0002734430000000091
由表1的结果可以看出，本发明的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统各个阶段对污染物的去除率高，效果明显。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：包括废水收集池、多相多维预处理系统、A/O处理系统和MBR池；所述废水收集池包括高浓度废水收集池和综合废水收集池。
2.根据权利要求1所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述高浓度废水收集池包括两个，其中一个用于收集高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至多相多维电解预处理系统，再由另一个收集和配水；所述综合废水收集池包括2个，其中一个用于收集厂区低浓度废水和经预处理后的高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至A/O系统，再由另一个收集和配水。
3.根据权利要求1所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述多相多维预处理系统中包含有高效催化剂，所述高效催化剂为铁和碳高温烧结的铁碳球填料，所述铁碳球填料中的铁含量75±3％，碳含量15±3％，比表面积1.2±0.2㎡/g，强度≥600kgf/cm2，堆积孔隙率≥65％，堆积密度1.4±0.1t/m3。
4.根据权利要求1所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述MBR池的MBR膜为MBR平板膜，膜通量在0.2～0.3m3/m2.d。
5.根据权利要求1所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统，其特征在于：所述A/O处理系统包括依次连接的缺氧池和好氧池。
6.一种利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其步骤为：
(1)将高浓度废水经高浓度废水收集池均值均量后由泵提升至pH调节池；
(2)在pH值调节池中将制剂废水的pH调节至2～3，通过计量泵投加10％工业硫酸来调节，并在pH调节池内设有pH计与计量泵连锁自动启停；
(3)调节pH值后的废水通过重力自流到多相多维电解池中进行反应，有效停留时间控制在3～4h，进行微电解反应和氧化还原反应；
(4)经多相多维电解池反应后的出水自流进入混凝沉淀池，所述混凝沉淀池分为三格，第一格中投加工业液碱将多相多维电解池出水的pH值调为8～9，然后自流进入第二格并投加阴离子高分子量PAM，强化混凝效果，最后进入第三格，在第三格中设有竖流沉淀池，所述竖流沉淀池内设有中心筒、溢流堰及泥斗，从而完成固液分离；
(5)混凝沉淀池的出水进入综合废水收集池与低浓度废水混合均质均量后由泵提升至A/O处理系统，根据O池出水氨氮含量，控制硝化液回流比为200～300％，强化脱氮处理；
(6)O池出水自流进入MBR池，通过MBR池的生化反应和膜过滤作用，最终由出水自吸泵负压抽吸外排。
7.根据权利要求6所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其特征在于：所述电解反应中电流控制在0～36A，电压控制在0～100V；所述氧化反应中投加双氧水，双氧水投加量与COD去除量的比值为1:3。
8.根据权利要求6所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其特征在于：所述A/O处理系统中控制硝化液回流比在200～300％，所述的MBR的污泥回流比控制在50～150％。
9.根据权利要求6所述的利用多相多维电解预处理工艺+A/O+MBR处理制剂废水的系统处理废水的方法，其特征在于：整个系统进水的COD不超过4000mg/L，盐分浓度不超过5000mg/L。
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