CN113415951B - 一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种物理‑生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法与装置，采用物理‑生物联合的方法，中高浓度甲醛废水依次流经吸附区、厌氧反应区、脱膜区、分离区及污泥沉淀区。出水甲醛去除率95%以上，COD去除率达80%以上。本技术方案具有集成度高、占地面积小、环境整洁、操作简便等优点，同时甲醛去除效率高、抗负荷冲击能力强、系统运行稳定以及处理费用低等优点。在处理中高浓度甲醛废水领域，具有广阔的应用前景。

Description

一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法与装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种处理中高浓度甲醛废水的方法与装置。
背景技术
人造板行业污水处理的除尘置换废水处理技术一直是人造板行业污水处理中令企业头疼的问题，其中中高密度纤维板行业由于生产过程先施胶再干燥的工艺特殊性，其除尘喷淋水中不可避免地溶入大量尾气中的甲醛。甲醛能与微生物体内的蛋白质、DNA、RNA直接起反应，导致微生物死亡或抑制其生物活性。当甲醛浓度达到150mg/L时，微生物活性为原有活性的一半，超过200mg/L后微生物活性几乎完全受到抑制，传统的生物处理工艺并不适用于含甲醛废水的治理。
人造板干燥尾气湿法除尘置换废水是一种甲醛浓度较高的有机废水。人造板干燥尾气就是利用热风将热磨施胶后的木质纤维进行干燥所产生的尾气。该尾气含粉尘，需进行除尘处理，一般采用湿法(即喷淋水)进行除尘。由于热磨施胶中的胶水以甲醛作为原料，干燥所产生的尾气中不仅含粉尘，还含有大量甲醛。在采用湿法对尾气进行除尘时，除尘废水中不可避免的融入了大量的甲醛并捕捉了大量的木纤维及其他有机物等污染物。因此，为避免除尘废水中甲醛、有机物浓度不断累积而采用清水对除尘水进行置换。置换出的除尘废水主要污染物浓度范围为：甲醛浓度≤1500mg/L、CODcr≤15000mg/L，水温≤55℃。人造板干燥尾气湿法除尘置换废水处理的难度在于其甲醛浓度高，与其他中高浓度甲醛废水一样，不适合直接采用生物法进行处理。
在甲醛废水领域，一般认为，甲醛浓度低于200mg/L是低浓度甲醛废水，甲醛浓度200～1000mg/L之间是中浓度甲醛废水，甲醛浓度1000mg/L及以上认为是高浓度甲醛废水。目前，针对中高浓度甲醛有机废水的处理，通常采用物化+生物联合法，物化法存在投资大、处理费用高、操作复杂和存在二次污染等缺点，限制了其广泛应用。直接采用生物法，微生物容易受有毒甲醛抑制甚至毒害，导致系统崩溃。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有甲醛去除效率高、系统运行稳定、处理费用低、投资省、运行操作简便、抗负荷冲击能力强等优点的装置及方法。
本技术方案如下：
一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，其包括步骤：
步骤(a)：将中高浓度甲醛废水输送进吸附区，根据废水中甲醛浓度的高低在吸附区投加相应数量的活性炭纤维，活性炭纤维吸附废水中游离的甲醛，使废水中游离甲醛浓度降低至100mg/L以下；
步骤(b)：经过步骤(a)处理的废水及活性炭纤维流入厌氧反应区进行厌氧反应，厌氧微生物以活性炭纤维为载体，在活性炭纤维的表面及间隙中附着生长，形成厌氧生物膜；
步骤(c)：经过步骤(b)处理的废水、活性炭纤维及厌氧活性污泥流入脱膜区，通过控制曝气量将附着在活性炭纤维上的厌氧生物膜脱落；
步骤(d)：经过步骤(c)处理的废水、活性炭纤维及厌氧活性污泥流入分离区，通过控制曝气量使比重较小的厌氧活性污泥上浮并随水流进入污泥沉淀区，而比重较大的活性炭纤维则沉淀，厌氧活性污泥与活性炭纤维分离；
步骤(e)：经过步骤(d)处理的废水及厌氧活性污泥流入污泥沉淀区，厌氧活性污泥下沉，出水按比例回流至步骤(a)中所述的中高浓度甲醛废水中。
进一步地，所述步骤(a)中的中高浓度甲醛废水进入吸附区前，进行甲醛浓度、水温及pH控制，PH值控制在5.0-7.0之间，水温控制在35-40℃之间。
进一步地，所述步骤(a)中的采用的活性炭纤维是改性活性炭纤维，粒径为35-100目之间。
进一步地，所述步骤(a)的废水在吸附区进行甲醛吸附时间为2-4小时。
进一步地，所述步骤(b)的废水在厌氧反应区进行厌氧反应时间为3-6天。
进一步地，所述步骤(c)的废水在脱膜区曝气时间为5-20min。
进一步地，所述步骤(e)中的出水回流比例为100％-500％。出水回流起到稀释进水甲醛浓度、调节水温及pH的作用。
本技术方案还提供一种实施上述物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法的装置，其特征在于：包括依次连接的吸附区、厌氧反应区、脱膜区、分离区、污泥沉淀区；
本发明技术方案具有以下技术效果：
1)该工艺于系统前端设置了专用除甲醛步骤，除尘置换废水经过反应器处理后其主要污染指标如CODCr、甲醛等得到有效降解。其中甲醛去除效率可达95％以上，其浓度降至微生物抑制浓度以下，避免了对后续系统生化处理的影响。
2)本技术方案抗负荷冲击能力强。实现的方式如下：厌氧反应区前设置有吸附区，吸附区内投加有活性炭纤维，以吸附废水中的甲醛，使甲醛从液相转入固相，废水中游离甲醛浓度降低，避免了甲醛浓度过高而导致厌氧反应区的厌氧活性污泥(即厌氧微生物)受抑制，当来水有波动，即废水中甲醛浓度升高时，可根据需要相应增加活性炭纤维的量，以增加其吸附甲醛的量，从而使流入厌氧反应区的废水中的游离甲醛保持在相对稳定的浓度范围，操作简便，抗负荷冲击能力强。
3)本技术方案的装置具有集成度高、占地面积小、环境整洁、操作简便等优点。
本技术方案对含甲醛除尘置换废水处理的方法具有甲醛去除效率高、系统运行稳定、处理费用低、投资省、运行操作简便、抗负荷冲击能力强等优点。本技术方案工艺适用于其他种类中高浓度甲醛废水的处理，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法的工艺流程图。
图2一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的装置的示意图。
图3一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的装置的工程应用示意图。
图4进水、出水CODCr浓度及其去除率的变化曲线图。
图5进水、出水甲醛浓度及其去除率的变化曲线图。
图中：1-调节池，2-搅拌器，3-pH在线监测仪，4-碱液桶，5-碱液投加泵，6-碱液输送管，7-进水管，8-进水提升泵，9-管阀，10-液体流量计，11-进水口Ⅰ，12-吸附区，13-回流进水口Ⅰ，14-溢流口Ⅰ，15-厌氧反应区，16-回流进水口Ⅱ，17-连通口Ⅰ，18-脱膜区，19-鼓风机，20-风管，21-气体流量计，22-穿孔曝气管Ⅰ，23-连通口Ⅱ，24-分离区，25-穿孔曝气管Ⅱ，26-回流出水口Ⅰ，27-回流管Ⅰ，28-回流泵Ⅰ，29-溢流口Ⅱ，30-污泥沉淀区，31-横向导流管，32-竖流导流管，33-反流三角锥，34-回流出水口Ⅱ，35-回流管Ⅱ，36-回流泵Ⅱ，37-溢流口Ⅲ，38-出水管，39-出水回流管，40-出水回流泵
具体实施方式
下面结合具体实施方式及附图对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施方式，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如附图2～3所示，一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的装置，包括调节池(1)和一体化甲醛废水处理器(41)。
所述的调节池(1)上分别安装有搅拌器(2)、pH在线监测仪(3)、碱液投加泵(5)、进水提升泵(8)、出水回流管(39)；碱液投加泵(5)上连接碱液输送管(6)，将碱液桶(4)与调节池(1)连接；进水提升泵(8)通过进水管(7)与一体化甲醛废水处理器(41)上的进水口Ⅰ(11)连接；进水管(7)上还安装有管阀(9)和液体流量计(10)。一体化甲醛废水处理器(41)上开有溢流口Ⅲ(37)，溢流口Ⅲ(37)连接有出水管(38)；出水管(38)上连接有出水回流管(39)，出水回流管(39)上分别安装有出水回流泵(40)、管阀(9)、液体流量计(10)。
所述的一体化甲醛废水处理器(41)分隔成5个功能区，分别为吸附区(12)、厌氧反应区(15)、脱膜区(18)、分离区(24)和污泥沉淀区(30)；吸附区(12)上安装有搅拌器(2)，底部开有进水口Ⅰ(11)及回流进水口Ⅰ(13)，进水口Ⅰ(11)通过进水管(7)与调节池(1)连接，回流进水口Ⅰ(13)通过回流管Ⅰ(27)与分离区(24)的回流出水口Ⅰ(26)连接，吸附区(12)上部开有溢流口Ⅰ(14)，通过溢流口Ⅰ(14)与厌氧反应区(15)相通；厌氧反应区(15)上安装有搅拌器(2)，底部开有回流进水口Ⅱ(16)、回流进水口Ⅱ(16)通过回流管Ⅱ(35)与污泥沉淀区(30)的回流出水口Ⅱ(34)连接，厌氧反应区(15)底部还开有连通口Ⅰ(17)，将厌氧反应区(15)与脱膜区(18)接通；脱膜区(18)上安装有鼓风机(19)，鼓风机(19)上安装有风管(20)，风管(20)上安装有气体流量计(21)，风管(20)末端连接穿孔曝气管Ⅰ(22)，穿孔曝气管Ⅰ(22)安装在脱膜区(18)底部，脱膜区(18)中部开有连通口Ⅱ(23)，将脱膜区(18)与分离区(24)接通；分离区(24)底部设置成三角锥体结构，分离区(24)底部安装有穿孔曝气管Ⅱ(25)，穿孔曝气管Ⅱ(25)通过风管(20)及气体流量计(21)与鼓风机(19)连接，分离区(24)底部还开有回流出水口Ⅰ(26)，回流出水口Ⅰ(26)上连接回流管Ⅰ(27)，回流管Ⅰ(27)上安装回流泵Ⅰ(28)，回流管Ⅰ(27)与吸附区(12)底部的回流进水口Ⅰ(13)连接；分离区(24)上部开有溢流口Ⅱ(29)，通过横向导流管(31)将分离区(24)与污泥沉淀区(30)接通；污泥沉淀区(30)底部设置成三角锥体结构，上部安装有竖流导流管(32)，横向导流管(31)与竖流导流管(32)上部连接，竖流导流管(32)底部安装反流三角锥(33)，污泥沉淀区(30)底部还开有回流出水口Ⅱ(34)，回流出水口Ⅱ(34)上接回流管Ⅱ(35)，回流管Ⅱ(35)上安装有回流泵Ⅱ(36)，回流管Ⅱ(35)与厌氧反应区(15)底部的回流进水口Ⅱ(16)连接。
本实施例用水来自广西柳城某木业有限公司，其人造板生产线常规生产时干燥尾气的除尘置换废水，其CODCr浓度≤10000mg/L，甲醛浓度≤1000mg/L，SS≤1200mg/L，pH4-5，应用本技术方案的物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的装置，实施步骤如下：
A、将甲醛废水送入调节池，开启搅拌器将废水与回流的出水混合均匀，回流比100-500％，回流的出水可以稀释进水的甲醛浓度，调节水温及pH，同时碱投加泵开启，往调节池投加碱液，通过在线pH实时监测、控制pH在5.0-7.0之间。调节池均匀水质、水量的同时，对除尘置换废水进行散热降温，使水温降低至35-40℃之间。
B、通过提升泵将调节池中的废水提升至一体化甲醛废水处理器中，提升泵连接的进水管上安装有管阀及液体流量计，同时控制进水流量。
C、废水依次经过一体化甲醛废水处理器的吸附区、厌氧反应区、脱膜区、分离区、污泥沉淀区。吸附区内投加有足量(当甲醛浓度增大时，同步增加改性活性炭纤维的投加量)的改性活性炭纤维，粒径为35-100目之间，废水进入吸附区，停留时间2-4小时，在搅拌器搅拌下与改性活性炭纤维充分接触，改性活性炭纤维将废水中游离甲醛从液相吸附至其表面及空隙中，甲醛从液相转入固相，使废水中游离甲醛浓度降低至100mg/L以下，避免了后续厌氧活性污泥受高浓度游离甲醛的抑制。
D、固定了甲醛的改性活性炭纤维随废水从上部溢流口流入厌氧反应区，厌氧反应区设计停留时间3-6天，内接种厌氧活性污泥，在搅拌情况下，废水、改性活性炭纤维和厌氧活性污泥充分接触，由于废水中的游离甲醛已经被改性活性炭纤维固定并降低至100mg/L以下，因此并不会对微生物造成抑制作用。厌氧活性污泥首先降解废水中游离的甲醛，再逐步降解固定在改性活性炭纤维表面的甲醛，同时微生物逐渐附着于改性活性炭纤维表面(即挂膜)，进一步降解其空隙中的甲醛。虽然改性活性炭纤维表面及空隙中含有大量的甲醛，但由于已经被固定，因此并不会对微生物造成抑制。同时，厌氧活性污泥同步降解其他非甲醛有机物。
E、废水、改性活性炭纤维及厌氧活性污泥从厌氧反应区底部连通口进入脱膜区。脱膜区曝气时间为5-20min，曝气时间不宜过长，过长曝气充氧环境会对厌氧活性污泥产生抑制，使活性下降，底部装有穿孔曝气管，穿孔曝气管通过风管与鼓风机相连，通过气体流量计控制曝气量，在曝气空气剪切力及改性活性炭颗粒之间摩擦的作用下，附着在改性活性炭纤维上的生物膜脱落，改性活性炭纤维得以再生。
F、废水、改性活性炭纤维及厌氧活性污泥从脱膜区的中部连通口进入分离区，在分离区底部设置穿孔曝气管。穿孔曝气管通过风管与鼓风机相连，通过气体流量计控制曝气量，使分离区处于微曝气状态，比重较轻的厌氧活性污泥被小气泡托起并随水流进入污泥沉淀区，而比重较大的改性活性炭纤维则沉入底部三角锥沉淀区内，厌氧活性污泥与改性活性炭纤维得以分离。通过回流泵将脱膜再生的改性活性炭纤维回流至吸附区循环利用。分离区的废水及厌氧活性污泥从上部溢流口进入污泥沉淀区，经过横向导流管进入竖流导流管，再经反流三角锥的作用，污泥下沉，废水上升并从污泥沉淀区上部溢流口溢出，通过出水管进入污水处理站做后续处理。同时，部分出水回流至调节池，回流比100-500％，回流的出水既可以稀释进水甲醛浓度，同时也可以降低调节池中除尘置换废水的温度及调节pH。沉淀在污泥沉淀区底部的厌氧活性污泥通过回流泵回流至厌氧反应区中，继续降解甲醛等污染物。
本技术方案实施例1废水处理前后水质指标比较如下：
表1本技术方案废水处理前水质指标
Figure BDA0003136758720000081
表2本技术方案废水处理后出水水质指标
Figure BDA0003136758720000082
表3本技术方案一体化甲醛废水处理器的处理效果
序号 进水甲醛浓度mg/L 出水甲醛浓度mg/L 去除率％
1 1000 42.00 95.8
2 989 36.59 96.3
3 920 30.36 96.7
4 853 23.88 97.2
5 964 35.67 96.3
6 780 14.82 98.1
7 950 34.20 96.4
8 862 22.41 97.4
9 896 31.36 96.5
10 999 48.95 95.1
以上数据显示：本技术方案达到的技术效果：甲醛去除率达95％以上，CODCr去除率达80％以上。
实施例2：
本实施例废水来自广西上思县某林产工业有限公司，超薄型高密度纤维板生产线纤维干燥尾气的除尘置换废水，其CODCr浓度约为14000mg/L，甲醛浓度约为1300mg/L，SS约为1600mg/L，pH约为5.5，水温约47℃。本实施例废水不经过调节池处理，废水直接进入一体化甲醛废水处理器，出水回流至一体化甲醛废水处理器进水口与废水混合进入处理器，其他步骤工艺同实施例1实施。稳定运行结果：出水CODCr去除率83％以上，甲醛去除率95％以上，SS去除率达85％以上，其中出水CODCr≤2380mg/L，甲醛≤75mg/L，SS≤200mg/L，pH为6-9。
如图4～5所示，本技术方案的工艺稳定运行期，连续15天监测进水和出水的CODCr、甲醛浓度及其去除率的变化曲线。图4所示，进水、出水CODCr浓度及其去除率的变化曲线图，图5所示，进水、出水甲醛浓度及其去除率的变化曲线图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。不应将此理解为本发明主题保护的范围仅限于以上的实施方式，凡在本发明的精神和原则之内，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，其包括步骤：
步骤(a)：将中高浓度甲醛废水输送进吸附区，根据废水中甲醛浓度的高低在吸附区投加相应数量的活性炭纤维，使废水中游离甲醛浓度降低至100mg/L以下；
步骤(b)：经过步骤(a)处理的废水及活性炭纤维流入厌氧反应区进行厌氧反应，厌氧微生物以活性炭纤维为载体，在活性炭纤维的表面及间隙中附着生长，形成厌氧生物膜；
步骤(c)：经过步骤(b)处理的废水、活性炭纤维及厌氧活性污泥流入脱膜区，通过控制曝气量将附着在活性炭纤维上的厌氧生物膜脱落；
步骤(d)：经过步骤(c)处理的废水、活性炭纤维及厌氧活性污泥流入分离区，通过控制曝气量使比重较小的厌氧活性污泥上浮并随水流进入污泥沉淀区，而比重较大的活性炭纤维则沉淀，厌氧活性污泥与活性炭纤维分离；
步骤(e)：经过步骤(d)处理的废水及厌氧活性污泥流入污泥沉淀区，厌氧活性污泥下沉，出水按比例回流至步骤(a)中所述的中高浓度甲醛废水中。
2.根据权利要求1所述的一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，所述步骤(a)中的中高浓度甲醛废水进入吸附区前，进行甲醛浓度、水温及pH控制，pH值控制在5.0-7.0之间，水温控制在35-40℃之间。
3.根据权利要求1所述的一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，所述步骤(a)中的采用的活性炭纤维是改性活性炭纤维，粒径为35-100目之间。
4.根据权利要求1所述的一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，所述步骤(a)的废水在吸附区进行甲醛吸附时间为2-4小时。
5.根据权利要求1所述的一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，所述步骤(b)的废水在厌氧反应区进行厌氧反应时间为3-6天。
6.根据权利要求1所述的一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，所述步骤(c)的废水在脱膜区曝气时间为5-20min。
7.根据权利要求1所述的一种物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法，所述步骤(e)中的出水回流比例为100％-500％。
8.一种实施上述权利要求1-7任一项物理-生物联合法处理中高浓度甲醛废水的方法的装置，其特征在于：包括顺序依次连接的吸附区、厌氧反应区、脱膜区、分离区、污泥沉淀区。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105585123A (zh) * 2016-03-03 2016-05-18 上海合源环境科技有限公司 一体化生物粉末活性炭吸附沉淀装置及其使用方法

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