CN1631818A - 有机废水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机废水处理工艺，其步骤包括：(a)物化预处理：将有机废水通入微电解还原池，在鼓风曝气搅拌作用下使有机废水发生铁碳微电解反应，向电解后的机废水中加入双氧水进行Fenton氧化，然后使有机废水进入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM进行混凝沉淀；(b)厌氧水解酸化处理：将经物化预处理的有机废水通入高效厌氧酸化水解池，加入高效复合微生物进行生物催化氧化；(c)TCBS系统处理：将有机废水通入TCBS反应器，同时加入高效复合微生物，使有机废水与脱氮后的高浓度回流污泥混合。本发明能够提高有机废水的可生化性、增强系统耐毒性与耐冲击性、强化系统生物脱氮功能、通过逐级削减污染负荷使有机废水的达到国家环保要求。

Description

有机废水处理工艺
                              技术领域
本发明涉及一种水、废水、污水或污泥的处理工艺，特别是涉及一种水、废水、污水或污泥的多级处理工艺。
                              背景技术
目前针对生物难降解有机废水采用的处理方法，主要有：物理法，采用光解的方法处理难生物降解或不能生物降解的有机化合物使其转化为可生物降解的有机化合物；物化法，如：混凝沉淀(气浮)法、吸附法、膜分离法、气提及吹脱法、萃取法等；化学法，如：氧化还原法、湿式氧化法、化学焚烧法等；生化法，如：好氧活性污泥法、PAC-活性污泥法、不完全厌氧-好氧工艺以及膜生物反应器技术等。相关的有机废水处理方法还包括：铁碳微电解法，基于电化学中的电池反应原理，铁相当于金属阳极、碳相当于阴极、废水相当于电解质溶液，其电极反应如下：阳极(Fe)： (E0＝-0.44V)，阴极(C)酸性条件下： (E0(H+/H2)＝0V)，酸性充氧条件下： (E0(O2)＝1.23V)，中性条件下： (E0＝0.40V)；Fenton试剂氧化法，Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，Fe2+与H2O2间反应很快，生成OH自由基，OH的氧化能力很强，仅次于氟。OH与有机物RH反应，使其发生碳链裂变，最终氧化为CO2和H2O，从而使废水的CODCr大大降低。同时Fe2+作为催化剂，最终可被氧化为Fe3+，在一定pH值下，可有Fe(OH)3胶体出现，它有絮凝作用，可大量降低水中的悬浮物；厌氧水解酸化法，是利用微生物的水解和酸化作用来提高废水的可生化性的技术，所谓的水解指的是有机物(基质)进入细胞前，在细胞外进行的生物化学反应，这一阶段的典型特征是生物反应发生在细胞外，微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶进行生物催化氧化反应，使大分子物质断链或水溶，从而变的易于降解，酸化则是一类典型的发酵过程，这一阶段的基本特征是微生物的代谢产物主要为各种有机酸(如乙酸、丙酸、丁酸等)；TCBS工艺，是对传统SBR法进行了改进，在工艺流程和结构形式上综合了Bardenpho、A2/O、氧化沟、CAST等脱氮除磷工艺的优点而开发的连续流序批式生物处理新工艺，该系统将连续流和序批式运行方式有机统一，不仅为有机物的去除创造了良好的水力和生物条件，而且在系统内形成了前置反硝化(A/O)和SBR双重脱氮系统，同时使有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化、磷的释放和吸收等生化过程一直处于高效反应状态，提高了降解效率，整个系统采用组合式联体结构，减少了占地面积，降低了运行费用；高效复合微生物技术，利用现代生物技术选育优势菌种，构建基因工程菌，用于废水处理，提高生物处理系统对难降解有机物的去除能力，并增强系统的稳定性和耐冲击能力，高效复合微生物采用进口菌种并经进一步人工培养驯化而成，其中复合微生物主要是由芽苞杆菌属(Bacillus)、产碱假单苞菌属(Pseudomonas)、硫杆菌属(Thiobacillus)、无色杆菌属(Achrommnabcter)、亚硝化单胞菌属(Nitrobacter)、肠杆菌属(Enterobacter)及微球菌属(Micococcus)等组成。对于有机废水浓度较低的情况，上述处理工艺均可适应，但高浓度有机废水的处理存在特殊的困难：1.因为有机废水浓度过高，当投加混凝剂时，不能有效地破坏其分散系，因而不能产生沉淀效应；2.有机废水浓度过高时，好氧菌不能生存厌氧菌取而代之，因而氧化反应难以进行。在技术上高浓度有机废水与低浓度有机废水的处理工艺是完全不同的，针对化工制药行业难降解的有机废水，单独采用上述一种或两种处理方法已经不能或难以除去废水中含有的大量有机物、悬浮物以及氨氮化合物、氰化物、氟化物和多种金属离子。
                              发明内容
本发明的目的是提供一种经过改进的有机废水处理工艺，本发明工艺通过提高有机废水的可生化性、增大生化系统的有效生物量及生物活性、增强系统耐毒性与耐冲击的能力、强化系统生物脱氮功能、通过逐级削减污染负荷的步骤最终使废水处理达到国家规定的环保要求。
本发明采取的技术方案：一种有机废水处理工艺，工艺步骤如下：
(a)物化预处理：将有机废水通入微电解还原池，在鼓风曝气搅拌作用下使有机废水发生铁碳微电解反应，向电解后的机废水中加入双氧水进行Fenton氧化，然后使有机废水进入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM进行混凝沉淀；
(b)厌氧水解酸化处理：将经物化预处理的有机废水通入高效厌氧酸化水解池，池内投加了高效复合微生物，使上述有机废水进行高效水解酸化；
(c)TCBS系统处理：将经厌氧水解酸化的有机废水通入TCBS反应器，同时加入高效复合微生物，使有机废水与脱氮后的高浓度回流污泥混合，将上述混合液通入主曝气池完成最终的有机物降解和硝化过程。
本发明的有益效果在于，所述有机废水处理工艺步骤(a)将铁炭微电解技术与Fenton高级氧化技术、混凝沉淀技术相结合，构成高效物化预处理系统，具有以下特性：1、利用电化学反应(内电解作用)在溶液中形成电场效应，使部分难降解环状和多支链的长链状有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性；2、利用新生态Fe2+的催化活性，通过投加双氧水可构成Fenton试剂，对废水中难降解有机物进行氧化，进一步提高有机物去除率以及废水的可生化性；3、微电解反应产生的Fe2+和Fe3+是良好的絮凝剂，特别是新生的Fe2+具有较高的吸附一絮凝活性，调节水的pH后，铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附废水的悬浮或胶体的微小颗粒，同时去除部分有机污染物使废水得到净化。步骤(b)将高效复合微生物技术与厌氧酸化水解技术相结合，构成高效厌氧酸化水解系统，具有以下特性：1、利用高效复合微生物优势菌群所形成的高浓度、高活性以及微生物之间的各类共代谢作用来克服废水的毒性，并对于一些可生化性较差的难降解有机物质，如芳香簇和卤代烃类有机物，通过打断长链、破坏杂环，破坏官能团等提高废水的可生化性，进而降解去除；2、许多工业废水中难生物降解的物质是以小的颗粒物、超胶体状态和胶体状态存在，经过高效复合微生物酸化水解后可以被降解或者转化为溶解性小分子状态，最终被后续的好氧处理降解，从而减少污泥量，降低后续污泥处理费用；3、水解酸化把反应控制在厌氧反应的第二阶段之前完成，反应速度快，大大减少了水力停留时间，从而减少了基建投资。同时系统不需要严格密闭以及气、液、固三相分离装置，易于操作运行。步骤(c)将高效复合微生物技术与TCBS系统相结合，构成高效TCBS生化处理系统，具有以下特性：1、TCBS工艺集生化反应、污泥沉淀及过滤功能于一体，无需另建初沉池和二沉池，投加高效复合微生物更加强化了系统功能；2、高效复合微生物的高浓度和高活性以及系统良好的水力混合条件，使得主曝气区具有较高的降解速率，因而能更完全地去除有机物质，体积小、效率高、运行费用低、出水水质稳定；3、TCBS工艺维护了高效复合微生物高浓度的硝化菌，硝化速率高于其它工艺；沉淀过程的继续反硝化作用进一步提高了脱氮效率。而厌氧区中较高浓度的VFA，促进了磷的释放和聚磷菌贮存PHB，加强了系统的除磷功能；4、TCBS工艺序批池以缺氧、好氧、沉淀循环处理曝气池混合液，较强的内源呼吸作用大大改善了以高效复合微生物为主体的活性污泥的絮凝沉降性能，易于沉淀。而沉淀区的高浓度污泥层和独特的蝶板设计对出流又形成高效的过滤，提高了出水水质。所述有机废水处理工艺通过上述三级工艺的处理，最终提高了有机废水的可生化性、增大了生化系统的有效生物量及生物活性、增强了系统耐毒性与耐冲击的能力、强化了系统生物脱氮功能、通过逐级削减污染负荷的步骤使有机废水的处理达到国家规定的环保要求。
                              附图说明
图1是有机废水处理工艺流程简图；
图2是有机废水处理工艺详细流程图；
图3是有机废水处理工艺去除COD效果示意图；
图4是有机废水处理工艺提高废水可生化性效果示意图；
图5是有机废水处理工艺加入高效复合微生物后去除COD的效果示意图；
图6是采用所述有机废水处理工艺的系统稳定运行后去除COD的效果示意图；
图7是采用所述有机废水处理工艺的系统稳定运行后去除NH3-N的效果示意图。
                            具体实施方式
下面结合各附图，对本发明进一步详细描述：如图1、图2所示，一种有机废水处理工艺，其特征在于如下工艺步骤：(a)物化预处理：将有机废水通入微电解还原池，在鼓风曝气搅拌作用下使有机废水发生铁碳微电解反应，向电解后的机废水中加入双氧水进行Fenton氧化，然后使有机废水进入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM进行混凝沉淀；(b)厌氧水解酸化处理：将经物化预处理的有机废水通入高效厌氧酸化水解池，池内投加了高效复合微生物，使上述有机废水进行高效水解酸化；(c)TCBS系统处理：将经厌氧水解酸化的有机废水通入TCBS反应器，同时加入高效复合微生物，使有机废水与脱氮后的高浓度回流污泥混合，将上述混合液通入主曝气池完成最终的有机物降解和硝化过程。
实施例1
实验废水取自某化工厂排出的化工试剂废水，CODcr约4000～5000mg/L左右，BOD5约300～600mg/L左右，NH3-N约100mg/L左右。铁炭微电解池内铁刨花与碳粉按体积比1∶1，曝气量为1.5m3气/m3水.min，作用时间为2-3小时，双氧水投加量为1mL/L废水，PAM投加量为5mg/L。在厌氧酸化水解系统中加入复壮后的A型复合微生物，水力停留时间为48小时，取出清液进行SBR好氧处理。在好氧处理罐中加入已复壮的B型复合微生物，曝气16-18小时，搅拌2小时，沉淀2小时左右后排放。铁炭微电解、Fenton氧化、混凝沉淀相结合的物化预处理工艺对COD的去除效果如图3所示，废水可生化性(以BODs/COD计)的变化如图4所示。由图3、图4可见，经过预处理工艺之后COD降低50％左右，B/C由0.1～0.2提高到0.3～0.4。将高效复合微生物技术与厌氧酸化水解工艺相结合，不仅发挥了工艺本身提高废水可生化性的特性，而且也显示了高效复合微生物巨大的降解功能。表1反映出分别采用高效复合微生物时，厌氧酸化水解工艺进出水COD、BOD5及B/C的变化情况。
表1.高效复合微生物提高有机废水可生化性效果表
  测定次序                                  高效复合微生物
           厌氧水解酸化进水            厌氧水解酸化出水
    COD   BOD5     B/C     COD     BOD5     B/C
    1     2808   654.76   0.233     971.8     411.07     0.423
    2     2774.4   663.08   0.239     910.4     380.55     0.418
    3     2707.52   652.51   0.241     909.1     396.39     0.436
    4     3065.3   778.59   0.254     944.1     377.66     0.400
    5     2862.72   738.59   0.258     880.5     376.89     0.428
    6     2822.4   666.09   0.236     996.7     437.55     0.439
    7     2960.58   595.08   0.201     1152     479.23     0.416
由表1可见，投加高效复合微生物，经厌氧酸化水解后，B/C平均由0.237提高到0.423，这主要是由于高效复合微生物具有更强的破杂环、断长链的功能。
图5反映出投加高效复合微生物后，厌氧酸化水解、SBR反应器对于COD的去除率。经过高效复合微生物处理后，厌氧酸化反应器、SBR反应器对于COD去除率分别平稳地保持在61％、91％，出水COD达到国家排放标准，低于100mg/L。本发明通过对氨氮、有机氮、亚硝氮、硝氮的测定来考察高效复合微生物的脱氮功能，结果如表2所示。
表2.高效复合微生物的脱氮功能
测定次序                  厌氧酸化水解进水     厌氧酸化水解出水                       SBR出水
氨氮     有机氮     亚硝氮    硝氮   氨氮   有机氮   亚硝氮   硝氮   氨氮     有机氮     亚硝氮      硝氮
    1     41.89     30.24     1.128     0  65.18  24.53  0.017     0     0     11.09     3.881     1.293
    2     39.2     32.49     0.181     0  68.54  20.17  0.025     0     0     12.21     0.296     1.563
    3     50.81     30.01     0.08     0  63.95  17.81  0.061     0     0     9.76     0.082     1.082
    4     39.76     31.21     1.024     0  63.39  16.38  0.054     0     0     7.98     1.253     1.254
    5     48.16     34.28     0.088     0  64.85  28.27  0.061     0     0     11.2     1.579     1.328
  6   45.31   32.75   0.098     0     64.5     25.64     0.065     0     0     10.24     2.564     0.987
从表2可以看出，经过厌氧酸化水解反应器后NH3-N有所增加，平均增加47.27％，这部分NH3-N主要是由有机氮转化而来，有机氮平均减少30.47％。经过SBR反应器以后NH3-N被100％去除，有机氮被去除52.96％，出水都达到了国家排放标准。硝氮和亚硝氮经过厌氧酸化水解反应器后变化不大，在SBR反应器中也并未积累，说明高效复合微生物不仅具有较强的硝化能力，同时也具有较强的反硝化能力。整个工艺TN的去除率平均达到了83.93％，说明高效复合微生物技术具有非常强的脱氮能力。
实施例2
上海试四赫维化工有限公司位于上海市宝山区吴淞泰和路1004号，主要生产各类化工产品，其产品有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、OBPA以及TAN等。所产生的工业废水除含大量的悬浮物和有机物外，还含有氨氮、氰化物、氟化物以及多种金属离子等。水量1200m3/d，进水COD高达4000～6000mg/L，B/C仅为0.15，同时由于生产工艺中排出大量的酸，因而废水呈酸性，腐蚀性较强，应用本发明设计的有机废水处理工艺流程见图2。图6和图7分别为本发明稳定运行后COD及NH3-N的去除效果示意图，从运行的结果可以看出，最后出水中COD在100mg/L以下，NH3-N在15mg/L以下，达到了国家规定的环保排放标准。

Claims (1)

1.一种有机废水处理工艺，其特征在于如下工艺步骤：
(a)物化预处理：将有机废水通入微电解还原池，在鼓风曝气搅拌作用下使有机废水发生铁碳微电解反应，向电解后的有机废水中加入双氧水进行Fenton氧化，然后使有机废水进入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM进行混凝沉淀；
(b)厌氧水解酸化处理：将经物化预处理的有机废水通入厌氧酸化水解池，池内投加了高效复合微生物，使上述有机废水进行高效水解酸化；
(c)TCBS系统处理：将经厌氧水解酸化的有机废水通入TCBS反应器，同时加入高效复合微生物，使有机废水与脱氮后的高浓度回流污泥混合，将上述混合液通入主曝气池完成最终的有机物降解和硝化过程。
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