CN113860645A - 一种高浓度难降解有机废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高浓度难降解有机废水处理方法，操作如下：将废水通过预处理装置进行预处理，将经过预处理的废水导入调节池进行pH调节，由提升泵泵入三元微电解器中；将臭氧发生装置与三元微电解装置相连通，将臭氧导入三元微电解器中；将废水通过出水管连接至电子絮凝器中，在电子絮凝器中进行电子絮凝反应，导入硝化‑反硝化循环设备中，经过硝化‑反硝化循环作用的污水进入到浸没式膜生物反应器中进一步进行脱氮除磷反应；将电子絮凝器、硝化‑反硝化循环设备和浸没式膜生物反应器中产生的剩余污泥由排泥口设置的排泥管道导入污泥池，污泥池上方设有溢流管，将上清液溢流至硝化‑反硝化循环设备，剩余污泥干化处理后外排。

Description

一种高浓度难降解有机废水处理方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种高浓度难降解有机废水处理方法。

背景技术

我国高浓度难降解有机废水排放主要集中在造纸、纺织染整、冶金、煤炭、石化、电镀等行业。目前，我国处理高浓度难降解有机废水主要采用物化法+生化法的处理方法，物化法主要通过投加絮凝剂、助凝剂和氧化剂对废水进行预处理，所得到的上清液进水生化反应池进行脱氮除磷反应。物化法主要缺点是去除率低，滞留时间长，污泥量大。此外需要大量的化学药剂来进行混凝、助凝和pH的反复调节，这使得该过程繁琐且不经济。生化法受酸碱度、温度、含盐量和有毒物质等因素影响，运行达标率低，并且运行调试时间长。

微电解的基本原理是利用阳极颗粒和阴极颗粒之间的电位差，在电解质溶液中形成众多的原电池。水中带电的污染物分子在电场力的作用下会想相反电荷的电极移动，并吸附在电极表面上，发生氧化还原反应。

电子絮凝技术是在外加电场驱动下，通过铁铝等阳极产生的具有絮凝特性的阳离子，然后在水中经过水解、聚合成一系列多核羟基络合物，通过其吸附、混凝沉淀等作用实现污染物的去除。电子絮凝技术具有无需投加化学物质、快速、高效和易与其他工艺组合应用等优点。

硝化-反硝化循环工艺采用曝气管及潜水搅拌机以维持活性污泥在循环设备内最低的环流状态，通过测量循环设备内的氧化还原电位或溶解氧来控制循环设备的曝气，使微生物在好氧和缺氧的条件下循环运行，进一步增强脱氮除磷效果。

浸没式膜生物反应器是一种能将传统生物处理工艺和泥水分离工艺有机结合的污水处理设备，由中空纤维膜丝组成，水在由真空泵产水的压力差的作用下由外而内穿过膜丝，泥水混合液得以过滤。膜生物反应器这样的功能使污水处理系统不再需要二沉池和深度处理中的过滤工艺，大大减少了水头损失和降级了运行能耗。膜生物反应器由于池内污泥浓度高，其容积可比传统活性污泥工艺减少一半。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高浓度难降解有机废水处理方法，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种高浓度难降解有机废水处理方法，其具体操作步骤如下：

步骤1：将废水通过预处理装置进行预处理，去除水中的沙砾和杂物，将经过预处理的废水导入调节池进行Ph调节，由提升泵泵入三元微电解器中；

步骤2：将臭氧发生装置与三元微电解装置相连通，将臭氧导入三元微电解器中；

步骤3：将微电解之后的废水通过出水管连接至电子絮凝器中，在电子絮凝器中进行电子絮凝反应，水力停留时间设置为10-15min,在电子絮凝器的出水口设置连接管，将水导入硝化-反硝化循环设备中，水力停留时间设置为6-8h，在硝化-反硝化循环设备内部设置搅拌机对进入硝化-反硝化循环设备中的水进行推流，外部连接曝气风机负责硝化-反硝化循环设备曝气；

步骤4：经过硝化-反硝化循环作用的污水进入到浸没式膜生物反应器中进行脱氮除磷反应；

步骤5：将电子絮凝器、硝化-反硝化循环设备和浸没式膜生物反应器中产生的剩余污泥由排泥口设置的排泥管道导入污泥池，污泥池上方设有溢流管，将上清液溢流至硝化-反硝化循环设备，剩余污泥外排。

所述三元微电解装置包括装置本体，所述装置本体上设置有进水口、出水口以及臭氧入口，所述装置本体内设置有填料支架，所述填料支架上方设置由铁铝碳填料，所述支架上方还设置有臭氧曝气管，所述臭氧曝气管与臭氧发生装置相连接，向三元微电解装置中输送臭氧。

所述铁铝碳填料由质量比为2∶1∶3的铁屑、铝屑、活性碳组成，所述铁铝碳填料采用高温微孔活化技术烧结而成。

所述电子絮凝器中设置有阳极和阴极，所述阳极由钛钌铱极板组成，阴极由不锈钢极板组成，阳极和阴极中插入感应铝板电机和感应铁板电极，电子絮凝器中极板的排列方式依次为钛钌铱阳极极板、感应铁板电极、感应铝板电极、阴极极板循环组成，所述电子絮凝器的反应时间设置为15-30min，电子絮凝反应时极板间电压为10V，电流密度为5mA/cm2，极板间距为20mm。

所述浸没式膜生物反应器内部从顶部到底部设置有膜架，膜架上悬挂有中空纤维膜丝、膜架底部装有微管曝气支架。

所述电子絮凝器、硝化-反硝化循环设备和浸没式膜生物反应器中产生的剩余污泥由排泥管道进入污泥池，污泥池上清液设有溢流管溢流至硝化-反硝化循环设备，剩余污泥外排。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过将微电解臭氧联合技术、电子絮凝技术、硝化-反硝化循环设备工艺和浸没式膜生物反应器结合起来，用于高浓度难降解有机废水的深度处理及回用；

2、铁铝碳三元微电解填料取自于金属加工废料，符合“以废治废”的理念，微电解不需要外加电源，无能源消耗；微电解不用或仅用少量化学药剂，减少二次污染。

3、本发明电子絮凝设备替代传统的加药混凝，去除了初沉池和二沉池，通过电絮凝前处理使废水中的悬浮物、部分有机物、色度得的去除，增大B/C比，提高可生化性，电子絮凝技术在阳极生成的活性氧和活性氯还能有效杀灭丝状菌和藻类，减少对后续工艺的污染，电子絮凝产生的多核羟基络合物絮体能够改变后续生化处理的污泥特性，给胶团菌的生长提供附着载体。絮体状污泥能够卷扫水中的微小颗粒物，在中空纤维膜表面形成保护层，能有效防止浸没式膜生物反应器污堵；

4、本发明与传统活性污泥法不同，硝化-反硝化循环+浸没式膜生物反应器工艺不存在污泥在二沉池上浮的风险，该工艺设备内污泥浓度高，其容积可比传统活性污泥工艺减少一半，硝化-反硝化循环设备，设备采用曝气管及潜水搅拌机以维持活性污泥在循环设备内最低的环流状态，通过测量设备内的氧化还原电位确定一天内的曝气和非曝气时段，该工艺出水中的硝酸盐浓度能降至5ppm以下。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种高浓度难降解有机废水处理方法，将电子絮凝技术、硝化-反硝化循环工艺和浸没式膜生物反应器有机结合起来，用于高浓度难降解有机废水的深度处理。其具体操作步骤如下：

步骤1：将废水通过预处理装置进行预处理，去除水中的沙砾和杂物，将经过预处理的废水导入调节池进行pH调节，由提升泵3泵入三元微电解器中；

步骤2：将臭氧发生装置与三元微电解装置相连通，将臭氧导入三元微电解器中；

步骤3：将微电解之后的废水通过出水管连接至电子絮凝器中，在电子絮凝器中进行电子絮凝反应，水力停留时间设置为10-15min,在电子絮凝器的出水口设置连接管，将水导入硝化-反硝化循环设备中，水力停留时间设置为6-8h，在硝化-反硝化循环设备内部设置搅拌机对进入硝化-反硝化循环设备中的水进行推流，外部连接曝气风机负责硝化-反硝化循环设备曝气；

步骤4：经过硝化-反硝化循环作用的污水进入到浸没式膜生物反应器中进一步进行脱氮除磷反应；

步骤5：将电子絮凝器、硝化-反硝化循环设备和浸没式膜生物反应器中产生的剩余污泥由排泥口设置的排泥管道导入污泥池，污泥池上方设有溢流管，将上清液溢流至硝化-反硝化循环设备，剩余污泥外排。

在步骤1中设置格栅1的栅距或孔距不超过2mm,所述格栅用于去除废水中的砂砾和杂物。在调节池2中进行Ph值调节，所述调节池中设置有Ph值检测装置，将废水的Ph值调节为4-5，若原废水为碱性加酸进行调节，使调节池中的废水Ph值为4-5。

所述三元微电解装置包括装置本体，所述装置本体上设置有进水口、出水口以及臭氧入口，所述装置本体内设置有填料支架，所述填料支架上方设置由铁铝碳填料，所述支架上方还设置有臭氧曝气管，所述臭氧曝气管与臭氧发生装置相连接，向三元微电解装置中输送臭氧。所述铁铝碳填料由质量比为2∶1∶3的铁屑、铝屑、活性碳组成，所述铁铝碳填料采用高温微孔活化技术烧结而成。由于铝是两性金属，既能和酸反应也能和碱反应，铝的加入能弥补铁碳微电解只能在酸性条件下反应的不足。由于铁具有很强的还原能力可以将废水中的重金属从溶液中置换出来，其他氧化性较强的离子或化合物也能被其还原。在偏酸性条件下阴极上的H+被还原成[H],能与许多污染物质发生氧化还原反应，使大分子有机物分解成小分子有机物，使显色物质的发色结构被破坏从而去除水中的色度，提高废水的可生化性。微电解在与臭氧氧化工艺联用的过程中，可以是生成氧化性极强的羟基自由基，且无选择性，能使大部分有机物被氧化分解。铁铝碳三元微电解填料取自于金属加工废料，符合“以废治废”的理念，微电解不需要外加电源，无能源消耗；微电解不用或仅用少量化学药剂，减少二次污染。

所述电子絮凝器中设置有阳极和阴极，所述阳极由钛钌铱极板组成，阴极由不锈钢极板组成，阳极和阴极中插入感应铝板电机和感应铁板电极，电子絮凝器中极板的排列方式依次为钛钌铱阳极极板、感应铁板电极、感应铝板电极、阴极极板循环组成。反应时间约为15-30min，电子絮凝反应时极板间电压为10V，电流密度为5mA/cm²，极板间距为20mm。在电场的作用下，钛钌铱电极能够活化水中的氢氧根离子或氯离子生成羟基自由基和氯离子自由基催化氧化一部分水中的有机物，并对大分子有机物进行破环。感应电极在电场的作用下，溶出阳离子，然后在水中经过水解、聚合成多核羟基络合物，多核羟基络合物能够网捕卷扫水中的颗粒物和不溶性有机物，阴极发生还原反应，并产生具有微小结构的氢气气泡，所述氢气气泡具有良好的黏附性能，通过气浮的作用，可以将悬浮物和油类物质带到水面从而使污染物得以去除。电子絮凝技术在阳极生成的活性氧和活性氯还能有效杀灭丝状菌和藻类，减少对后续工艺的污染。电子絮凝产生的多核羟基络合物絮体能够改变后续生化处理的污泥特性，给胶团菌的生长提供附着载体，并能有效防止浸没式膜生物反应器污堵。

所述电子絮凝器的出水进入到硝化-反硝化循环设备中，电子絮凝产生的絮体能够改变后续生化处理的污泥特性，给胶团菌的生长提供附着载体。硝化-反硝化循环设备采用曝气管及潜水搅拌机推流以维持活性污泥在循环设备内最低的环流状态，通过测量设备内的氧化还原电位确定一天内的曝气和非曝气时段。停止曝气后，当硝酸盐浓度因反硝化作用降低时，氧化还原电位降低，当降低到一定阈值时，重新开始曝气，进行硝化作用。曝气次数和曝气时间根据进水氮负荷来确定，每天曝气时间为12h-16h，此工艺对进水水质变化的适应性较高，出水中的硝酸盐浓度能降至5ppm以下。

经过硝化-反硝化循环作用，水力停留时间6-8h的污水进入到浸没式膜生物反应器中进一步进行脱氮除磷反应。所述膜生物反应器过滤的驱动力是抽吸泵产水的跨膜压差，所述浸没式膜生物反应器内部从顶部到底部设置有膜丝，为了获得良好的过滤性能，定期曝气对膜丝进行擦洗，抖动膜丝并搅动膜丝附近的混合液。由于膜丝的过滤作用，会产生高浓度的混合液，浸没式膜生物反应器污泥浓度的控制需要通过连续的混合液回流至硝化-反硝化循环设备。

所述电子絮凝器、硝化-反硝化循环设备和浸没式膜生物反应器中产生的剩余污泥由排泥管道进入污泥池，污泥池上清液设有溢流管溢流至硝化-反硝化循环设备，剩余污泥外排。

本申请文件的工作原理为：废水首先经过格栅1去除沙砾和杂物，然后在调节池2中调整Ph,然后由提升泵3泵入三元微电解器4中进行微电解反应；微电解反应的同时臭氧发生器5通入臭氧，水力停留时间2030min；经过微电解和臭氧氧化的废水溢流至电子絮凝器6中，进行电子絮凝反应，水力停留时间1015min；随后进入硝化-反硝化循环设备7，污水在循环设备的停留时间约为48h，泥水通过曝气管道和推流搅拌器8进行环流，活性污泥在好氧和缺氧条件下交替运行，每天平均曝气时间约为14h。出水经过硝化-反硝化循环设备出水管9进入浸没式膜生物反应器10中，进一步进行生化反应，膜生物反应器产水通过膜池抽吸泵11产生跨膜压差，从而实现泥水分离，水由外而被穿过膜丝。膜生物反应器产生的泥水混合液通过回流管道12回流至硝化-反硝化循环设备，回流比为进水流量的200%400%，剩余污泥通过膜池排泥管道13进入污泥池16，电子絮凝器排泥管15和硝化-反硝化循环设备排泥管14排出的污泥也进入污泥池16。曝气风机17负责硝化-反硝化循环设备7曝气以及膜池曝气管道18曝气。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高浓度难降解有机废水处理方法，其特征在于：其具体操作步骤如下：

步骤1：将废水通过预处理装置进行预处理，去除水中的沙砾和杂物，将经过预处理的废水导入调节池进行pH调节，由提升泵泵入三元微电解器中；

步骤2：将臭氧发生装置与三元微电解装置相连通，将臭氧导入三元微电解器中；

步骤3：将微电解之后的废水通过出水管连接至电子絮凝器中，在电子絮凝器中进行电子絮凝反应，水力停留时间设置为10-15min,在电子絮凝器的出水口设置连接管，将水导入硝化-反硝化循环设备中，水力停留时间设置为6-8h，在硝化-反硝化循环设备内部设置搅拌机对进入硝化-反硝化循环设备中的水进行推流，外部连接曝气风机负责硝化-反硝化循环设备曝气；

步骤4：经过硝化-反硝化循环作用的污水进入到浸没式膜生物反应器中进行脱氮除磷反应；

步骤5：将电子絮凝器、硝化-反硝化循环设备和浸没式膜生物反应器中产生的剩余污泥由排泥口设置的排泥管道导入污泥池，污泥池上方设有溢流管，将上清液溢流至硝化-反硝化循环设备，剩余污泥外排。

2.根据权利要求1所述一种高浓度难降解有机废水处理方法，其特征在于：所述三元微电解装置包括装置本体，所述装置本体上设置有进水口、出水口以及臭氧入口，所述装置本体内设置有填料支架，所述填料支架上方设置由铁铝碳填料，所述支架上方还设置有臭氧曝气管，所述臭氧曝气管与臭氧发生装置相连接，向三元微电解装置中输送臭氧。

3.根据权利要求2所述一种高浓度难降解有机废水处理方法，其特征在于：所述铁铝碳填料由质量比为2∶1∶3的铁屑、铝屑、活性碳组成，所述铁铝碳填料采用高温微孔活化技术烧结而成。

4.根据权利要求1所述一种高浓度难降解有机废水处理方法，其特征在于：所述电子絮凝器中设置有阳极和阴极，所述阳极由钛钌铱极板组成，阴极由不锈钢极板组成，阳极和阴极中插入感应铝板电机和感应铁板电极，电子絮凝器中极板的排列方式依次为钛钌铱阳极极板、感应铁板电极、感应铝板电极、阴极极板循环组成，所述电子絮凝器的反应时间设置为15-30min，电子絮凝反应时极板间电压为10V，电流密度为5mA/cm²，极板间距为20mm。

5.根据权利要求1所述一种高浓度难降解有机废水处理方法，其特征在于：所述浸没式膜生物反应器内部从顶部到底部设置有膜架，膜架上悬挂有中空纤维膜丝、膜架底部装有微管曝气支架。

6.根据权利要求1所述一种高浓度难降解有机废水处理方法，其特征在于：所述电子絮凝器、硝化-反硝化循环设备和浸没式膜生物反应器中产生的剩余污泥由排泥管道进入污泥池，污泥池上清液设有溢流管溢流至硝化-反硝化循环设备，剩余污泥外排。

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