專利名稱：水解-催化鐵-好氧耦合處理有毒有害難降解廢水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水解-催化鐵-好氧耦合處理有毒
有害難降解廢水方法。
背景技術(shù)：
為了提高有毒有害難降解廢水的處理效果，科研和工程人員開發(fā)了多種相關(guān)技 術(shù)和處理工藝，如以提高廢水可生化性和降低廢水毒性為主要目的的水解工藝、催化還原 技術(shù)以及多種高級(jí)氧化技術(shù)等，這些技術(shù)主要作為預(yù)處理單元；以提高微生物量和生物活 性的接觸氧化、流化床等生物膜技術(shù)、MBR技術(shù)以及投加工程菌技術(shù)等，這些通常作為主要 核心處理工藝。根據(jù)上述不同技術(shù)處理目的的不同和難降解廢水的特點(diǎn)，在實(shí)際難降解 廢水處理的過程中，目前多采用不同工藝的組合或耦合，如最常見的"水解酸化+好氧生 物"處理工藝、"物化+生化"組合工藝等。前者相對(duì)應(yīng)的專利包括"水解_復(fù)合膜生物法 處理難降解廢水的裝置與方法"(專利申請(qǐng)?zhí)?00710022271. 7)、"一種非均勻曝氣的一 體化污水深度處理裝置"(專利申請(qǐng)?zhí)?008101214451. X)等，主要是利用了水解酸化可 以將大分子污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于好氧降解的小分子物質(zhì)的作用，從而提高廢水的可生化 性；而后者則主要是利用氧化、催化或者還原等物理化學(xué)作用降低廢水中污染物的毒害性， 從而減少對(duì)后續(xù)微生物的抑制性，該類技術(shù)相對(duì)應(yīng)的專利包括"一種難降解廢水的處理方 法"(專利申請(qǐng)?zhí)?00610022549. 6)、"催化鐵內(nèi)電解池后置處理廢水的方法"(專利申請(qǐng) 號(hào)200610026118. 7)。上述這些方法在實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H應(yīng)用中也取得了比較理想的效果。但 是如上所述，這些組合工藝中的預(yù)處理單元基本上針對(duì)難降解大分子物質(zhì)或者有毒有害物 質(zhì)，功能比較單一，而實(shí)際工業(yè)廢水中所含有的污染物質(zhì)比較復(fù)雜，很難通過單一的預(yù)處理 單元獲得非常理想的效果。因此如何開發(fā)一種同時(shí)處理有毒有害難降解廢水的耦合處理工 藝，提高其處理效果顯得非常必要。 催化鐵內(nèi)電解技術(shù)具有還原能力強(qiáng)、效果明顯、適用pH值廣、不易結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)，因 此受到越來(lái)越多的重視，也已經(jīng)應(yīng)用到工程中。該技術(shù)可以與厭氧水解酸化耦合(專利 20081019601. 0 "催化鐵還原與厭氧水解酸化協(xié)同處理工業(yè)廢水的方法")，也可以通過微 曝氣來(lái)強(qiáng)化其效果(專利200510028836. 3 "曝氣催化鐵內(nèi)電解污水強(qiáng)化一級(jí)處理方法")。 但是這些方法在處理高SS濃度的廢水時(shí)需要沉淀或氣浮等預(yù)處理，而且由于催化鐵填料 和生物直接在一池中耦合，盡管節(jié)省了空間，但在運(yùn)行過程中調(diào)節(jié)不靈活，這些都需要采取 措施進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水解_催化鐵_好氧耦合處理有毒有害難降解廢水方 法。 本發(fā)明提出的水解_催化鐵_好氧耦合處理有毒有害難降解廢水方法，采用廢水 處理系統(tǒng)處理廢水，該系統(tǒng)依次由上流式水解系統(tǒng)1、催化鐵內(nèi)電解池2、好氧生物處理系統(tǒng)3和圍液分離系統(tǒng)4通過管道連接組成，所述上流式水解系統(tǒng)1內(nèi)設(shè)有布水系統(tǒng)和排泥 系統(tǒng)，所述催化鐵內(nèi)電解池2內(nèi)設(shè)有布水系統(tǒng)和排渣系統(tǒng)，填料由鐵刨花和銅刨花組成；上 流式水解系統(tǒng)1 一側(cè)連接進(jìn)水管，另一側(cè)連接催化鐵內(nèi)電解池2，催化鐵內(nèi)電解池2內(nèi)的出 水回流到上流式水解系統(tǒng)l，好氧生物處理系統(tǒng)2的出水回流到催化鐵內(nèi)電解池2內(nèi)，好氧 生物處理系統(tǒng)2的污泥回流至上流式水解系統(tǒng)1 ;具體步驟如下 ①經(jīng)過格柵和沉砂等初步處理的廢水直接進(jìn)入上流式水解系統(tǒng)l，在上流式水解 系統(tǒng)1內(nèi)停留時(shí)間為4. 0小時(shí)-10. 0小時(shí)，具體需要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)確定。上流式水解系統(tǒng) 采用生物膜式或活性污泥方式； ②步驟①中的出水進(jìn)入催化鐵內(nèi)電解池2，催化鐵內(nèi)電解池2內(nèi)的鐵刨花和銅刨 花的質(zhì)量比為l : 1-20 : l，堆積比重為O. 1-0. 3，填料區(qū)接觸時(shí)間為0.5-2. 0h，填料要求 完全沉沒于水中，催化鐵要求為上流式或下流式，出水回流至上流式水解系統(tǒng)的回流比為 20% -100% ; ③步驟②中的出水進(jìn)入好氧生物處理系統(tǒng)3，好氧生物處理系統(tǒng)3可以利用目前 所采用的任何好氧處理技術(shù)，如既可采用生物膜式(包括固定和懸浮生物載體)，也可以采 用活性污泥方法。對(duì)于流態(tài)來(lái)說(shuō)，既可以采用完全混合式，也可以采用廊道推流式。好氧生 物處理系統(tǒng)水力停留時(shí)間為6. 0-12. Oh，具體停留時(shí)間需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)水濃度和進(jìn)水水質(zhì) 確定； ④步驟③中的出水進(jìn)入固液分離系統(tǒng)4，固液分離系統(tǒng)4主要是為了將污泥或者 脫落的生物膜與處理水分開，當(dāng)好氧處理單元采用SBR或者其改進(jìn)工藝時(shí)，該單元可以省 卻。固液分離系統(tǒng)可以采用目前所采用的任何形式，如沉淀、膜過濾等。此處污泥的回流比 為10% _50%，需要根據(jù)水解系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度具體確定。固液分離系統(tǒng)出水回流至催化 鐵內(nèi)電解池的回流比為20% -200%。 本發(fā)明中，所述好氧生物處理系統(tǒng)3采用生物膜式或活性污泥方法，流態(tài)采用完 全混合式或廊道推流式。 本發(fā)明中，固液分離系統(tǒng)4采用沉淀或膜過濾。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1.在充分發(fā)揮不同處理單元的能力，保持其處理效果和各自的優(yōu)點(diǎn)的前提下，實(shí) 現(xiàn)了三者不同的耦合協(xié)同作用。利用水解可以有效去除廢水中SS的特點(diǎn)，為后續(xù)催化鐵提 供了理想的進(jìn)水，同時(shí)酸化產(chǎn)生的pH降低現(xiàn)象又提高了后續(xù)催化鐵的反應(yīng)效率；催化鐵回 流液中的鐵離子的存在提高了微生物的新陳代謝速率，避免了過度酸化的出現(xiàn)，而且也降 低了廢水中毒害性污染物對(duì)微生物的影響。通過水解和催化鐵的預(yù)處理，大大提高了廢水 的可生化性，為好氧處理獲得低濃度出水提供了良好的基礎(chǔ)，而且催化鐵出水中鐵離子的 存在也剌激了好氧微生物的活性以及好氧池中可能存在的生物載體的掛膜性能，也中和了 好氧過程中因硝化反應(yīng)產(chǎn)生的氫離子；好氧出水的回流則一方面加快了水流對(duì)催化鐵的沖 擊，從而保持了催化鐵表面的更新，避免了填料的堵塞，另一方面回流液中含有的溶解氧和 硝化產(chǎn)生的氫離子則加速了催化鐵的反應(yīng)，提高了催化鐵的處理效果。 2.提高了系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)和水量負(fù)荷的沖擊，減少了廢水的一些預(yù)處理。當(dāng)廢水pH為 5. 0-10. 5時(shí)，無(wú)需調(diào)節(jié)可以直接進(jìn)入系統(tǒng)而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)生物死亡而影響處理效果。對(duì) 于一定濃度的SS無(wú)需沉淀或氣浮處理，也可以直接進(jìn)入系統(tǒng)。
3.可以實(shí)現(xiàn)有效除磷和脫硫。在電化學(xué)作用下腐蝕下來(lái)的鐵離子可以直接將廢水 中的磷以沉淀或混凝的方式去除，也可以將厭氧過程中S042-還原的產(chǎn)物-S2-沉淀去除， 從而滿足磷的排放要求和降低廢水的硫含量。而且除磷脫硫效果穩(wěn)定，污泥中的磷不易釋 放，也降低了廢水厭氧處理系統(tǒng)的硫化氫臭味。 4.有效提高氨氮的去除率。鐵離子的存在可以有效促進(jìn)硝化菌的生長(zhǎng)和繁殖，同 時(shí)可以代替硝化反應(yīng)消耗的堿度，并且在一定條件下，生成的硝酸鹽氮可以在催化鐵處理 單元直接還原成氮?dú)?，從而減少反硝化對(duì)碳源的需要。 5.通過污泥回流至水解系統(tǒng)，可以有效減少好氧污泥的產(chǎn)量，又可以保證水解系 統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度。 6.調(diào)節(jié)靈活。通過調(diào)節(jié)各自回流量可以保持不同系統(tǒng)的反應(yīng)狀態(tài)，避免副反應(yīng)的 發(fā)生。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。 圖中標(biāo)號(hào)1為上流式水解系統(tǒng)，2為上流式催化鐵內(nèi)電解池，3為好氧生物處理系 統(tǒng)，4為固液分離系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1 : 1.經(jīng)過格柵和沉砂等初步處理的化工園區(qū)廢水直接進(jìn)入上流式水解系統(tǒng)l，在此 系統(tǒng)內(nèi)停留時(shí)間為5. 5h，水解系統(tǒng)采用生物膜式，水解池內(nèi)要求有良好的布水系統(tǒng)和排泥 系統(tǒng)。 2.催化鐵內(nèi)電解池2內(nèi)催化鐵填料由鐵刨花和銅刨花組成，二者質(zhì)量比例為 20 : 1，堆積比重為0.2。填料區(qū)接觸時(shí)間為1.5h，要求完全沉沒于水中。催化鐵要求為上 流式，要求有良好的布水系統(tǒng)和排渣系統(tǒng)。催化鐵內(nèi)電解池2出水回流至上流式水解系統(tǒng) 1的回流比100%。 3.好氧生物處理系統(tǒng)3采用懸浮生物載體。對(duì)于流態(tài)來(lái)說(shuō)，采用完全混合式，好氧 生物處理系統(tǒng)水力停留時(shí)間為10. Oh， 4.固液分離系統(tǒng)。主要是為了將污泥或者脫落的生物膜與處理水分開，固液分離 系統(tǒng)采用沉淀方式。此處污泥的回流比為30%，固液分離系統(tǒng)4出水回流至催化鐵內(nèi)電流 池2的回流比為50%。對(duì)進(jìn)水平均COD = 302mg/L(最大為750mg/L，最小為139mg/L)，平均氨氮濃度為 75. Omg/L， pH = 7. 3，總磷濃度為4. 5mg/L，采用上述工藝處理后出水COD < 100mg/L，氨氮 < 12. Omg/L，總磷小于1. Om/L，平均pH = 6. 7。
實(shí)施例2 : 1.經(jīng)過格柵處理的印染廢水直接進(jìn)入上流式水解系統(tǒng)l，在此系統(tǒng)內(nèi)停留時(shí)間為
9. Oh，水解系統(tǒng)采用懸浮污泥式，水解池內(nèi)要求有良好的布水系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)。 2.催化鐵內(nèi)電解池2內(nèi)催化鐵填料由鐵刨花和銅刨花組成，二者質(zhì)量比例為10 : 1，堆積比重為0.3。填料區(qū)接觸時(shí)間為0.5h，要求完全沉沒于水中。催化鐵要求為上 流式，要求有良好的布水系統(tǒng)和排渣系統(tǒng)。催化鐵內(nèi)電解池2出水回流至上流式水解系統(tǒng) 1的回流比40%。 3.好氧生物處理系統(tǒng)3采用彈性填料載體。對(duì)于流態(tài)來(lái)說(shuō)，采用推流式，好氧生物 處理系統(tǒng)水力停留時(shí)間為12. Oh， 4.固液分離系統(tǒng)。固液分離系統(tǒng)采用豎流式沉淀方式。此處污泥的回流比為 10%，固液分離系統(tǒng)4出水回流至催化鐵內(nèi)電流池2的回流比為100%。
對(duì)進(jìn)水平均COD = 813mg/L(最大為1750mg/L，最小為567mg/L)，平均氨氮濃度為 21.0mg/L， pH = 9. 7，采用上述工藝處理后出水C0D < 100mg/L，氨氮〈10. Omg/L，平均pH =8. 4。
權(quán)利要求
一種水解-催化鐵-好氧耦合處理有毒有害難降解廢水方法，其特征在于采用廢水處理系統(tǒng)處理廢水，該系統(tǒng)依次由上流式水解系統(tǒng)(1)、催化鐵內(nèi)電解池(2)、好氧生物處理系統(tǒng)(3)和固液分離系統(tǒng)(4)通過管道連接組成，所述上流式水解系統(tǒng)(1)內(nèi)設(shè)有布水系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)，所述催化鐵內(nèi)電解池(2)內(nèi)設(shè)有布水系統(tǒng)和排渣系統(tǒng)，填料由鐵刨花和銅刨花組成；上流式水解系統(tǒng)(1)一側(cè)連接進(jìn)水管，另一側(cè)連接催化鐵內(nèi)電解池(2)，催化鐵內(nèi)電解池(2)內(nèi)的出水回流到上流式水解系統(tǒng)(1)，好氧生物處理系統(tǒng)(2)的出水回流到催化鐵內(nèi)電解池(2)內(nèi)，好氧生物處理系統(tǒng)(2)的污泥回流至上流式水解系統(tǒng)(1)；具體步驟如下①經(jīng)初步處理的廢水直接進(jìn)入上流式水解系統(tǒng)(1)，在上流式水解系統(tǒng)1內(nèi)停留時(shí)間為4.0小時(shí)-10.0小時(shí)，上流式水解系統(tǒng)采用生物膜式或活性污泥方式；②步驟①中的出水進(jìn)入催化鐵內(nèi)電解池(2)，催化鐵內(nèi)電解池(2)內(nèi)的鐵刨花和銅刨花的質(zhì)量比為1∶1-20∶1，堆積比重為0.1-0.3，填料區(qū)接觸時(shí)間為0.5-2.0h，填料沉沒于水中，催化鐵為上流式或下流式，出水回流至上流式水解系統(tǒng)的回流比為20％-100％；③步驟②中的出水進(jìn)入好氧生物處理系統(tǒng)(3)，水力停留時(shí)間為6.0-12.0h；④步驟③中的出水進(jìn)入固液分離系統(tǒng)(4)，污泥的回流比為10％-50％，固液分離系統(tǒng)(4)出水回流至催化鐵內(nèi)電解池的回流比為20％-200％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水解_催化鐵_好氧耦合處理有毒有害難降解廢水方法，其 特征在于所述好氧生物處理系統(tǒng)(3)采用生物膜式或活性污泥方法，流態(tài)采用完全混合式 或廊道推流式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水解_催化鐵_好氧耦合處理有毒有害難降解廢水方法，其 特征在于固液分離系統(tǒng)(4)采用沉淀或膜過濾。
全文摘要
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水解-催化鐵-好氧耦合處理有毒有害難降解廢水方法。步驟為經(jīng)初步處理的廢水直接進(jìn)入上流式水解系統(tǒng)1，停留時(shí)間為4.0小時(shí)-10.0小時(shí)，出水進(jìn)入催化鐵內(nèi)電解池，催化鐵內(nèi)電解池內(nèi)的鐵刨花和銅刨花的質(zhì)量比為11-201，堆積比重為0.1-0.3，填料區(qū)接觸時(shí)間為0.5-2.0h，出水回流至上流式水解系統(tǒng)的回流比為20％-100％；出水進(jìn)入好氧生物處理系統(tǒng)，水力停留時(shí)間為6.0-12.0h，出水進(jìn)入固液分離系統(tǒng)，污泥的回流比為10％-50％，固液分離系統(tǒng)出水回流至催化鐵內(nèi)電解池的回流比為20％-200％。本發(fā)明在充分發(fā)揮不同處理單元的能力，保持其處理效果和各自的優(yōu)點(diǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)了三者不同的耦合協(xié)同作用。提高了系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)和水量負(fù)荷的沖擊，減少了廢水的一些預(yù)處理，有效提高氨氮的去除率，調(diào)節(jié)靈活。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101693581SQ20091019753
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者劉志剛, 吳德禮, 樊金紅, 王紅武, 胡堅(jiān), 蔣波, 許立群, 趙寶康, 馬魯銘 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué);鎮(zhèn)江市水業(yè)總公司;