專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)廢水處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水、廢水、污水或污泥的處理工藝，特別是涉及一種水、廢水、污水或污泥的多級(jí)處理工藝。
背景技術(shù)：
目前針對(duì)生物難降解有機(jī)廢水采用的處理方法，主要有物理法，采用光解的方法處理難生物降解或不能生物降解的有機(jī)化合物使其轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機(jī)化合物；物化法，如混凝沉淀(氣浮)法、吸附法、膜分離法、氣提及吹脫法、萃取法等；化學(xué)法，如氧化還原法、濕式氧化法、化學(xué)焚燒法等；生化法，如好氧活性污泥法、PAC-活性污泥法、不完全厭氧-好氧工藝以及膜生物反應(yīng)器技術(shù)等。相關(guān)的有機(jī)廢水處理方法還包括鐵碳微電解法，基于電化學(xué)中的電池反應(yīng)原理，鐵相當(dāng)于金屬陽(yáng)極、碳相當(dāng)于陰極、廢水相當(dāng)于電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)如下陽(yáng)極(Fe)(E0＝-0.44V)，陰極(C)酸性條件下(E0(H+/H2)＝0V)，酸性充氧條件下(E0(O2)＝1.23V)，中性條件下(E0＝0.40V)；Fenton試劑氧化法，F(xiàn)enton試劑是亞鐵離子和過(guò)氧化氫的組合，F(xiàn)e2+與H2O2間反應(yīng)很快，生成OH自由基，OH的氧化能力很強(qiáng)，僅次于氟。OH與有機(jī)物RH反應(yīng)，使其發(fā)生碳鏈裂變，最終氧化為CO2和H2O，從而使廢水的CODCr大大降低。同時(shí)Fe2+作為催化劑，最終可被氧化為Fe3+，在一定pH值下，可有Fe(OH)3膠體出現(xiàn)，它有絮凝作用，可大量降低水中的懸浮物；厭氧水解酸化法，是利用微生物的水解和酸化作用來(lái)提高廢水的可生化性的技術(shù)，所謂的水解指的是有機(jī)物(基質(zhì))進(jìn)入細(xì)胞前，在細(xì)胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)，這一階段的典型特征是生物反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞外，微生物通過(guò)釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶進(jìn)行生物催化氧化反應(yīng)，使大分子物質(zhì)斷鏈或水溶，從而變的易于降解，酸化則是一類(lèi)典型的發(fā)酵過(guò)程，這一階段的基本特征是微生物的代謝產(chǎn)物主要為各種有機(jī)酸(如乙酸、丙酸、丁酸等)；TCBS工藝，是對(duì)傳統(tǒng)SBR法進(jìn)行了改進(jìn)，在工藝流程和結(jié)構(gòu)形式上綜合了Bardenpho、A2/O、氧化溝、CAST等脫氮除磷工藝的優(yōu)點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的連續(xù)流序批式生物處理新工藝，該系統(tǒng)將連續(xù)流和序批式運(yùn)行方式有機(jī)統(tǒng)一，不僅為有機(jī)物的去除創(chuàng)造了良好的水力和生物條件，而且在系統(tǒng)內(nèi)形成了前置反硝化(A/O)和SBR雙重脫氮系統(tǒng)，同時(shí)使有機(jī)物的降解、氨氮的硝化、反硝化、磷的釋放和吸收等生化過(guò)程一直處于高效反應(yīng)狀態(tài)，提高了降解效率，整個(gè)系統(tǒng)采用組合式聯(lián)體結(jié)構(gòu)，減少了占地面積，降低了運(yùn)行費(fèi)用；高效復(fù)合微生物技術(shù)，利用現(xiàn)代生物技術(shù)選育優(yōu)勢(shì)菌種，構(gòu)建基因工程菌，用于廢水處理，提高生物處理系統(tǒng)對(duì)難降解有機(jī)物的去除能力，并增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐沖擊能力，高效復(fù)合微生物采用進(jìn)口菌種并經(jīng)進(jìn)一步人工培養(yǎng)馴化而成，其中復(fù)合微生物主要是由芽苞桿菌屬(Bacillus)、產(chǎn)堿假單苞菌屬(Pseudomonas)、硫桿菌屬(Thiobacillus)、無(wú)色桿菌屬(Achrommnabcter)、亞硝化單胞菌屬(Nitrobacter)、腸桿菌屬(Enterobacter)及微球菌屬(Micococcus)等組成。對(duì)于有機(jī)廢水濃度較低的情況，上述處理工藝均可適應(yīng)，但高濃度有機(jī)廢水的處理存在特殊的困難1.因?yàn)橛袡C(jī)廢水濃度過(guò)高，當(dāng)投加混凝劑時(shí)，不能有效地破壞其分散系，因而不能產(chǎn)生沉淀效應(yīng)；2.有機(jī)廢水濃度過(guò)高時(shí)，好氧菌不能生存厭氧菌取而代之，因而氧化反應(yīng)難以進(jìn)行。在技術(shù)上高濃度有機(jī)廢水與低濃度有機(jī)廢水的處理工藝是完全不同的，針對(duì)化工制藥行業(yè)難降解的有機(jī)廢水，單獨(dú)采用上述一種或兩種處理方法已經(jīng)不能或難以除去廢水中含有的大量有機(jī)物、懸浮物以及氨氮化合物、氰化物、氟化物和多種金屬離子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的有機(jī)廢水處理工藝，本發(fā)明工藝通過(guò)提高有機(jī)廢水的可生化性、增大生化系統(tǒng)的有效生物量及生物活性、增強(qiáng)系統(tǒng)耐毒性與耐沖擊的能力、強(qiáng)化系統(tǒng)生物脫氮功能、通過(guò)逐級(jí)削減污染負(fù)荷的步驟最終使廢水處理達(dá)到國(guó)家規(guī)定的環(huán)保要求。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案一種有機(jī)廢水處理工藝，工藝步驟如下(a)物化預(yù)處理將有機(jī)廢水通入微電解還原池，在鼓風(fēng)曝氣攪拌作用下使有機(jī)廢水發(fā)生鐵碳微電解反應(yīng)，向電解后的機(jī)廢水中加入雙氧水進(jìn)行Fenton氧化，然后使有機(jī)廢水進(jìn)入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM進(jìn)行混凝沉淀；(b)厭氧水解酸化處理將經(jīng)物化預(yù)處理的有機(jī)廢水通入高效厭氧酸化水解池，池內(nèi)投加了高效復(fù)合微生物，使上述有機(jī)廢水進(jìn)行高效水解酸化；(c)TCBS系統(tǒng)處理將經(jīng)厭氧水解酸化的有機(jī)廢水通入TCBS反應(yīng)器，同時(shí)加入高效復(fù)合微生物，使有機(jī)廢水與脫氮后的高濃度回流污泥混合，將上述混合液通入主曝氣池完成最終的有機(jī)物降解和硝化過(guò)程。
本發(fā)明的有益效果在于，所述有機(jī)廢水處理工藝步驟(a)將鐵炭微電解技術(shù)與Fenton高級(jí)氧化技術(shù)、混凝沉淀技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成高效物化預(yù)處理系統(tǒng)，具有以下特性1、利用電化學(xué)反應(yīng)(內(nèi)電解作用)在溶液中形成電場(chǎng)效應(yīng)，使部分難降解環(huán)狀和多支鏈的長(zhǎng)鏈狀有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性；2、利用新生態(tài)Fe2+的催化活性，通過(guò)投加雙氧水可構(gòu)成Fenton試劑，對(duì)廢水中難降解有機(jī)物進(jìn)行氧化，進(jìn)一步提高有機(jī)物去除率以及廢水的可生化性；3、微電解反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+和Fe3+是良好的絮凝劑，特別是新生的Fe2+具有較高的吸附一絮凝活性，調(diào)節(jié)水的pH后，鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀，吸附廢水的懸浮或膠體的微小顆粒，同時(shí)去除部分有機(jī)污染物使廢水得到凈化。步驟(b)將高效復(fù)合微生物技術(shù)與厭氧酸化水解技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成高效厭氧酸化水解系統(tǒng)，具有以下特性1、利用高效復(fù)合微生物優(yōu)勢(shì)菌群所形成的高濃度、高活性以及微生物之間的各類(lèi)共代謝作用來(lái)克服廢水的毒性，并對(duì)于一些可生化性較差的難降解有機(jī)物質(zhì)，如芳香簇和鹵代烴類(lèi)有機(jī)物，通過(guò)打斷長(zhǎng)鏈、破壞雜環(huán)，破壞官能團(tuán)等提高廢水的可生化性，進(jìn)而降解去除；2、許多工業(yè)廢水中難生物降解的物質(zhì)是以小的顆粒物、超膠體狀態(tài)和膠體狀態(tài)存在，經(jīng)過(guò)高效復(fù)合微生物酸化水解后可以被降解或者轉(zhuǎn)化為溶解性小分子狀態(tài)，最終被后續(xù)的好氧處理降解，從而減少污泥量，降低后續(xù)污泥處理費(fèi)用；3、水解酸化把反應(yīng)控制在厭氧反應(yīng)的第二階段之前完成，反應(yīng)速度快，大大減少了水力停留時(shí)間，從而減少了基建投資。同時(shí)系統(tǒng)不需要嚴(yán)格密閉以及氣、液、固三相分離裝置，易于操作運(yùn)行。步驟(c)將高效復(fù)合微生物技術(shù)與TCBS系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成高效TCBS生化處理系統(tǒng)，具有以下特性1、TCBS工藝集生化反應(yīng)、污泥沉淀及過(guò)濾功能于一體，無(wú)需另建初沉池和二沉池，投加高效復(fù)合微生物更加強(qiáng)化了系統(tǒng)功能；2、高效復(fù)合微生物的高濃度和高活性以及系統(tǒng)良好的水力混合條件，使得主曝氣區(qū)具有較高的降解速率，因而能更完全地去除有機(jī)物質(zhì)，體積小、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、出水水質(zhì)穩(wěn)定；3、TCBS工藝維護(hù)了高效復(fù)合微生物高濃度的硝化菌，硝化速率高于其它工藝；沉淀過(guò)程的繼續(xù)反硝化作用進(jìn)一步提高了脫氮效率。而厭氧區(qū)中較高濃度的VFA，促進(jìn)了磷的釋放和聚磷菌貯存PHB，加強(qiáng)了系統(tǒng)的除磷功能；4、TCBS工藝序批池以缺氧、好氧、沉淀循環(huán)處理曝氣池混合液，較強(qiáng)的內(nèi)源呼吸作用大大改善了以高效復(fù)合微生物為主體的活性污泥的絮凝沉降性能，易于沉淀。而沉淀區(qū)的高濃度污泥層和獨(dú)特的蝶板設(shè)計(jì)對(duì)出流又形成高效的過(guò)濾，提高了出水水質(zhì)。所述有機(jī)廢水處理工藝通過(guò)上述三級(jí)工藝的處理，最終提高了有機(jī)廢水的可生化性、增大了生化系統(tǒng)的有效生物量及生物活性、增強(qiáng)了系統(tǒng)耐毒性與耐沖擊的能力、強(qiáng)化了系統(tǒng)生物脫氮功能、通過(guò)逐級(jí)削減污染負(fù)荷的步驟使有機(jī)廢水的處理達(dá)到國(guó)家規(guī)定的環(huán)保要求。


圖1是有機(jī)廢水處理工藝流程簡(jiǎn)圖；圖2是有機(jī)廢水處理工藝詳細(xì)流程圖；圖3是有機(jī)廢水處理工藝去除COD效果示意圖；圖4是有機(jī)廢水處理工藝提高廢水可生化性效果示意圖；圖5是有機(jī)廢水處理工藝加入高效復(fù)合微生物后去除COD的效果示意圖；
圖6是采用所述有機(jī)廢水處理工藝的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后去除COD的效果示意圖；圖7是采用所述有機(jī)廢水處理工藝的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后去除NH3-N的效果示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合各附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1、圖2所示，一種有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于如下工藝步驟(a)物化預(yù)處理將有機(jī)廢水通入微電解還原池，在鼓風(fēng)曝氣攪拌作用下使有機(jī)廢水發(fā)生鐵碳微電解反應(yīng)，向電解后的機(jī)廢水中加入雙氧水進(jìn)行Fenton氧化，然后使有機(jī)廢水進(jìn)入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM進(jìn)行混凝沉淀；(b)厭氧水解酸化處理將經(jīng)物化預(yù)處理的有機(jī)廢水通入高效厭氧酸化水解池，池內(nèi)投加了高效復(fù)合微生物，使上述有機(jī)廢水進(jìn)行高效水解酸化；(c)TCBS系統(tǒng)處理將經(jīng)厭氧水解酸化的有機(jī)廢水通入TCBS反應(yīng)器，同時(shí)加入高效復(fù)合微生物，使有機(jī)廢水與脫氮后的高濃度回流污泥混合，將上述混合液通入主曝氣池完成最終的有機(jī)物降解和硝化過(guò)程。
實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)廢水取自某化工廠排出的化工試劑廢水，CODcr約4000～5000mg/L左右，BOD5約300～600mg/L左右，NH3-N約100mg/L左右。鐵炭微電解池內(nèi)鐵刨花與碳粉按體積比1∶1，曝氣量為1.5m3氣/m3水.min，作用時(shí)間為2-3小時(shí)，雙氧水投加量為1mL/L廢水，PAM投加量為5mg/L。在厭氧酸化水解系統(tǒng)中加入復(fù)壯后的A型復(fù)合微生物，水力停留時(shí)間為48小時(shí)，取出清液進(jìn)行SBR好氧處理。在好氧處理罐中加入已復(fù)壯的B型復(fù)合微生物，曝氣16-18小時(shí)，攪拌2小時(shí)，沉淀2小時(shí)左右后排放。鐵炭微電解、Fenton氧化、混凝沉淀相結(jié)合的物化預(yù)處理工藝對(duì)COD的去除效果如圖3所示，廢水可生化性(以BODs/COD計(jì))的變化如圖4所示。由圖3、圖4可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理工藝之后COD降低50％左右，B/C由0.1～0.2提高到0.3～0.4。將高效復(fù)合微生物技術(shù)與厭氧酸化水解工藝相結(jié)合，不僅發(fā)揮了工藝本身提高廢水可生化性的特性，而且也顯示了高效復(fù)合微生物巨大的降解功能。表1反映出分別采用高效復(fù)合微生物時(shí)，厭氧酸化水解工藝進(jìn)出水COD、BOD5及B/C的變化情況。
表1.高效復(fù)合微生物提高有機(jī)廢水可生化性效果表

由表1可見(jiàn)，投加高效復(fù)合微生物，經(jīng)厭氧酸化水解后，B/C平均由0.237提高到0.423，這主要是由于高效復(fù)合微生物具有更強(qiáng)的破雜環(huán)、斷長(zhǎng)鏈的功能。
圖5反映出投加高效復(fù)合微生物后，厭氧酸化水解、SBR反應(yīng)器對(duì)于COD的去除率。經(jīng)過(guò)高效復(fù)合微生物處理后，厭氧酸化反應(yīng)器、SBR反應(yīng)器對(duì)于COD去除率分別平穩(wěn)地保持在61％、91％，出水COD達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，低于100mg/L。本發(fā)明通過(guò)對(duì)氨氮、有機(jī)氮、亞硝氮、硝氮的測(cè)定來(lái)考察高效復(fù)合微生物的脫氮功能，結(jié)果如表2所示。
表2.高效復(fù)合微生物的脫氮功能


從表2可以看出，經(jīng)過(guò)厭氧酸化水解反應(yīng)器后NH3-N有所增加，平均增加47.27％，這部分NH3-N主要是由有機(jī)氮轉(zhuǎn)化而來(lái)，有機(jī)氮平均減少30.47％。經(jīng)過(guò)SBR反應(yīng)器以后NH3-N被100％去除，有機(jī)氮被去除52.96％，出水都達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。硝氮和亞硝氮經(jīng)過(guò)厭氧酸化水解反應(yīng)器后變化不大，在SBR反應(yīng)器中也并未積累，說(shuō)明高效復(fù)合微生物不僅具有較強(qiáng)的硝化能力，同時(shí)也具有較強(qiáng)的反硝化能力。整個(gè)工藝TN的去除率平均達(dá)到了83.93％，說(shuō)明高效復(fù)合微生物技術(shù)具有非常強(qiáng)的脫氮能力。
實(shí)施例2上海試四赫維化工有限公司位于上海市寶山區(qū)吳淞泰和路1004號(hào)，主要生產(chǎn)各類(lèi)化工產(chǎn)品，其產(chǎn)品有偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、OBPA以及TAN等。所產(chǎn)生的工業(yè)廢水除含大量的懸浮物和有機(jī)物外，還含有氨氮、氰化物、氟化物以及多種金屬離子等。水量1200m3/d，進(jìn)水COD高達(dá)4000～6000mg/L，B/C僅為0.15，同時(shí)由于生產(chǎn)工藝中排出大量的酸，因而廢水呈酸性，腐蝕性較強(qiáng)，應(yīng)用本發(fā)明設(shè)計(jì)的有機(jī)廢水處理工藝流程見(jiàn)圖2。圖6和圖7分別為本發(fā)明穩(wěn)定運(yùn)行后COD及NH3-N的去除效果示意圖，從運(yùn)行的結(jié)果可以看出，最后出水中COD在100mg/L以下，NH3-N在15mg/L以下，達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于如下工藝步驟(a)物化預(yù)處理將有機(jī)廢水通入微電解還原池，在鼓風(fēng)曝氣攪拌作用下使有機(jī)廢水發(fā)生鐵碳微電解反應(yīng)，向電解后的有機(jī)廢水中加入雙氧水進(jìn)行Fenton氧化，然后使有機(jī)廢水進(jìn)入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM進(jìn)行混凝沉淀；(b)厭氧水解酸化處理將經(jīng)物化預(yù)處理的有機(jī)廢水通入?yún)捬跛峄獬?，池?nèi)投加了高效復(fù)合微生物，使上述有機(jī)廢水進(jìn)行高效水解酸化；(c)TCBS系統(tǒng)處理將經(jīng)厭氧水解酸化的有機(jī)廢水通入TCBS反應(yīng)器，同時(shí)加入高效復(fù)合微生物，使有機(jī)廢水與脫氮后的高濃度回流污泥混合，將上述混合液通入主曝氣池完成最終的有機(jī)物降解和硝化過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)廢水處理工藝，其步驟包括(a)物化預(yù)處理將有機(jī)廢水通入微電解還原池，在鼓風(fēng)曝氣攪拌作用下使有機(jī)廢水發(fā)生鐵碳微電解反應(yīng)，向電解后的機(jī)廢水中加入雙氧水進(jìn)行Fenton氧化，然后使有機(jī)廢水進(jìn)入混凝沉淀池并加入NaOH和PAM進(jìn)行混凝沉淀；(b)厭氧水解酸化處理將經(jīng)物化預(yù)處理的有機(jī)廢水通入高效厭氧酸化水解池，加入高效復(fù)合微生物進(jìn)行生物催化氧化；(c)TCBS系統(tǒng)處理將有機(jī)廢水通入TCBS反應(yīng)器，同時(shí)加入高效復(fù)合微生物，使有機(jī)廢水與脫氮后的高濃度回流污泥混合。本發(fā)明能夠提高有機(jī)廢水的可生化性、增強(qiáng)系統(tǒng)耐毒性與耐沖擊性、強(qiáng)化系統(tǒng)生物脫氮功能、通過(guò)逐級(jí)削減污染負(fù)荷使有機(jī)廢水的達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。
文檔編號(hào)C02F9/14GK1631818SQ20031012276
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者何義亮 申請(qǐng)人:何義亮, 上海申蘭環(huán)保有限公司