精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難降解有機(jī)廢水的深度處理方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解有機(jī)廢水的深度處理方法，即采用臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝對(duì)精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解的二級(jí)處理出水進(jìn)行深度處理。采用本發(fā)明提出的工藝處理精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠二級(jí)處理出水，在臭氧經(jīng)濟(jì)用量下，提高了臭氧氧化過(guò)程反應(yīng)效率，改善了污水的可生化性，再經(jīng)采用低能耗運(yùn)行方式的曝氣生物濾池處理后，工藝出水中化學(xué)需氧量（COD）可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）化學(xué)需氧量（COD）的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，滿足污染物減排及總量控制要求下的園區(qū)污水處理廠現(xiàn)有二級(jí)處理工藝提標(biāo)改造的出水水質(zhì)要求。
【專利說(shuō)明】精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難降解有機(jī)廢水的深度處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體是一種精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解有機(jī)廢水的深度處理方法，即采用臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝對(duì)精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解的二級(jí)處理出水進(jìn)行深度處理。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，提高產(chǎn)業(yè)集中度是目前各地發(fā)展地區(qū)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)開發(fā)優(yōu)勢(shì)資源的普遍做法。精細(xì)化工工業(yè)逐步從分散型向集中型發(fā)展，工業(yè)項(xiàng)目向精細(xì)化工工業(yè)園集中。建立公共污水處理廠為工業(yè)園區(qū)服務(wù)，工業(yè)廢水集中處理，可以有效解決污染源分散、難以管理的局面。工業(yè)園區(qū)污水處理廠承擔(dān)著工業(yè)園區(qū)的廢水治理任務(wù)和污染物總量控制的減排任務(wù)。
[0003]然而，精細(xì)化工園區(qū)內(nèi)各個(gè)精細(xì)化工企業(yè)產(chǎn)品類別不同，醫(yī)藥及其中間體、生物化學(xué)、顏料染料、紡織染整、無(wú)機(jī)化工及其它專用化學(xué)品等行業(yè)眾多，生產(chǎn)工藝多樣，生產(chǎn)廢水水質(zhì)差異性大。這些不同性質(zhì)的工業(yè)廢水最終混合在一起進(jìn)入園區(qū)污水處理廠，混合后的污水組成更加復(fù)雜并且可能產(chǎn)生新的污染因子，增加了后續(xù)處理的難度和復(fù)雜程度。同時(shí)，進(jìn)入園區(qū)污水處理廠的污水中，工業(yè)廢水占比達(dá)到或超過(guò)80%，生活污水則低于20% ;這類污水具有有機(jī)物成分復(fù)雜濃度高、可生化性差、色度高、懸浮物多、含鹽量高、具有生物毒性、水質(zhì)水量變化大等特點(diǎn)，屬于難降解有機(jī)廢水。這類廢水由于可生化性差，處理難度高，經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后出水存在化學(xué)需氧量(COD)和色度高，同時(shí)生物需氧量很低，具有可生化性很差、含鹽量高、難生物降解，并且水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，因此出水仍然不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。這是目前精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠面臨的技術(shù)難題。面對(duì)當(dāng)前國(guó)家和地方政府對(duì)污染物減排及總量控制的治理要求，精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠必須增加深度處理工藝，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)、降低出水中污染物的濃度，以達(dá)到新的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]精細(xì)化工廢水主要的處理方法有吸附法、電化學(xué)法、高級(jí)氧化法、膜法和生物法，不過(guò)由于水質(zhì)存在較大差異，不同方法的應(yīng)用效果也存在差異。
[0005]吸附法，吸附載體極易飽和，處理效果差、處理能力低、再生成本高，不適用于此類污水的大規(guī)模處理應(yīng)用；電化學(xué)法，對(duì)污水中難生物降解有機(jī)污染物及色度的去除效果有限，成本高，不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
[0006]高級(jí)氧化法，包括光催化氧化、芬頓氧化、臭氧氧化等，可以破壞水中大分子有機(jī)污染物，使之分解成小分子有機(jī)物。光催化氧化法處于研究階段；芬頓氧化法需要大量使用酸和堿，操作復(fù)雜成本高，不適用于大規(guī)模應(yīng)用；臭氧氧化法作為有效的廢水深度處理手段之一，在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域已經(jīng)有了很長(zhǎng)的應(yīng)用歷史。近年來(lái)，我國(guó)大型臭氧設(shè)備制造技術(shù)取得了較大的突破，涌現(xiàn)了大型臭氧設(shè)備核心技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平的生產(chǎn)企業(yè)，這對(duì)臭氧技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用起到了巨大的推動(dòng)作用。單獨(dú)臭氧氧化法，即采用臭氧直接氧化，對(duì)這類污水的有機(jī)污染物和色度具有較好的去除效果，能夠在一定程度上改善污水的可生化性；不過(guò)單獨(dú)臭氧氧化法存在局限性，主要是反應(yīng)效率不夠高，臭氧消耗較大坐寸O
[0007]MBR (Membrane Bio-Reactor，膜生物反應(yīng)器)，MBR工藝本身不能改變污水中難生物降解有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，而且還會(huì)使大分子有機(jī)物在系統(tǒng)內(nèi)富集，同時(shí)污水中生物需氧量很低，難以維持微生物生存所需，最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰；生物法，直接采用生物法會(huì)因污水中生物需氧量很低而難以維系微生物系統(tǒng)的穩(wěn)定生長(zhǎng)，在對(duì)污水預(yù)處理后可以加以應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解有機(jī)廢水的深度處理方法，通過(guò)臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝可提高臭氧氧化過(guò)程的反應(yīng)效率，與單獨(dú)臭氧氧化反應(yīng)過(guò)程相比，臭氧催化氧化反應(yīng)過(guò)程對(duì)污水可生化性的改善更為顯著，并且無(wú)需向生物濾池內(nèi)連續(xù)曝氣供氧，減少了生物處理階段的能耗，運(yùn)行成本顯著降低，同時(shí)滿足精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠現(xiàn)有二級(jí)處理工藝提標(biāo)改造的出水水質(zhì)要求。
[0009]本發(fā)明提出一種精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解有機(jī)廢水的深度處理方法，采用臭氧氧化反應(yīng)器和曝氣生物濾池依次組成的系統(tǒng)處理精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠二級(jí)處理出水。該處理方法包括以下步驟:
[0010](一)預(yù)處理階段:向二級(jí)處理出水中投加入石灰水溶液，將污水pH值調(diào)整至弱堿性，然后送往臭氧氧化反應(yīng)器；
[0011](二)臭氧氧化階段:臭氧氧化過(guò)程在臭氧氧化反應(yīng)器中完成，向臭氧氧化反應(yīng)器中投加顆?；钚蕴孔鰹榇呋瘎?，臭氧在臭氧氧化反應(yīng)器進(jìn)水管前端以射流方式投加，在催化劑的作用下，呈弱堿性的污水與臭氧發(fā)生臭氧催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)后出水由臭氧氧化反應(yīng)器出水管排出，污水在臭氧氧化反應(yīng)器停留時(shí)間60~90min，臭氧濃度100~200mg/l，臭氧投加量為40~80mg/l 污水；
[0012](三)生物處理階段:臭氧氧化反應(yīng)器出水直接泵送入曝氣生物濾池，曝氣生物濾池中填充填料，臭氧氧化反應(yīng)器出水由曝氣生物濾池底部進(jìn)入，上部流出，經(jīng)過(guò)附著生長(zhǎng)在填料表面的生物膜處理后，水中可生物降解的有機(jī)物得以去除，污水在曝氣生物濾池填料層停留時(shí)間70~200min。
[0013]進(jìn)一步的，預(yù)處理階段將污水pH值調(diào)整至8~8.5之間。
[0014]進(jìn)一步的，臭氧氧化階段，催化劑顆?；钚蕴康耐都芋w積占臭氧氧化反應(yīng)器體積的 1% ~2.5%ο
[0015]進(jìn)一步的，曝氣生物濾池采用不曝氣運(yùn)行方式，而非傳統(tǒng)曝氣生物濾池的連續(xù)曝氣運(yùn)行，能耗低。
[0016]進(jìn)一步的，曝氣生物濾池中填充的填料采用火山巖，生物陶粒等常用的生物濾池填料。
[0017]進(jìn)一步的，曝氣生物濾池的掛膜采用自然掛膜法。
[0018]本發(fā)明提出的臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝，利用臭氧的強(qiáng)氧化性，在催化劑顆?；钚蕴康淖饔眉叭鯄A性環(huán)境下，與園區(qū)污水廠二級(jí)處理出水中的難生物降解有機(jī)物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)活潑的羥基自由基與有機(jī)物反應(yīng)，使難生物降解有機(jī)物發(fā)色基團(tuán)中的不飽和鍵斷裂，生成分子量小、無(wú)色的有機(jī)酸、醛等，達(dá)到脫色和降解有機(jī)物的目的。臭氧氧化處理后的出水因其可生化性較高，采用生物處理方法作為后續(xù)處理以去除水中可生物降解的有機(jī)物，從而降低處理過(guò)程中臭氧消耗和能耗。
[0019]本發(fā)明提出的臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)對(duì)于可生化性極差、成分復(fù)雜、色度高、含鹽量高、難生物降解、水質(zhì)變化大的精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠二級(jí)處理出水，在催化劑存在及弱堿性環(huán)境下，通過(guò)臭氧催化氧化反應(yīng)過(guò)程，去除水中的難降解有機(jī)物和色度，大大提高了臭氧氧化過(guò)程的反應(yīng)效率。與單獨(dú)臭氧氧化反應(yīng)過(guò)程相比，臭氧催化氧化反應(yīng)過(guò)程在臭氧經(jīng)濟(jì)用量下，可以獲得更為有效地的氧化效率和處理效果，對(duì)污水中化學(xué)需氧量(COD)的去除率顯著高于單獨(dú)臭氧氧化反應(yīng)過(guò)程的去除率。
[0021](2)經(jīng)臭氧催化氧化處理后的出水直接進(jìn)入曝氣生物濾池，利用生物膜中微生物的降解作用，去除水中有機(jī)物。與單獨(dú)臭氧氧化反應(yīng)過(guò)程相比，臭氧催化氧化反應(yīng)過(guò)程對(duì)污水可生化性的改善更為顯著，其后續(xù)生物處理階段對(duì)有機(jī)物的去除效果顯著高于單獨(dú)臭氧氧化過(guò)程后續(xù)生物處理的去除效果。
[0022](3)臭氧催化氧化反應(yīng)過(guò)程所用催化劑——顆?；钚蕴?，用量少、來(lái)源方便、催化效果好、使用成本低。
[0023](4)在臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝中，曝氣生物濾池的運(yùn)行方式不同于常規(guī)曝氣生物濾池，無(wú)需向?yàn)V池內(nèi)連續(xù)曝氣供氧；而是采用不曝氣運(yùn)行方式，利用臭氧氧化反應(yīng)器出水中的溶解氧來(lái)維持曝氣生物濾池中生物膜的生長(zhǎng)需要，從而減少了生物處理階段的能耗，運(yùn)行成本顯著降低。
[0024](5)臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝，在臭氧經(jīng)濟(jì)用量前提下，提高了臭氧氧化階段的反應(yīng)效率，改善了污水的可生化性，后續(xù)處理采用低能耗的、不曝氣運(yùn)行方式的曝氣生物濾池，具有流程簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)便，便于管理，處理效果好，運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。
[0025](6)采用本發(fā)明提 出的臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝，對(duì)精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解的二級(jí)處理出水進(jìn)行深度處理后，可以將污水中的化學(xué)需氧量(COD)從約120mg/l (相當(dāng)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)化學(xué)需氧量(COD)的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn))，降低到60mg/l (相當(dāng)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)化學(xué)需氧量(COD)的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn))以下，該工藝可以滿足精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠現(xiàn)有二級(jí)處理工藝提標(biāo)改造的出水水質(zhì)要求。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0027]東部沿海某大型精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠采用現(xiàn)有二級(jí)處理工藝時(shí)，二級(jí)處理出水化學(xué)需氧量(COD)高、不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，并且生物需氧量小于10mg/l，可生化性極差，色度高，成分復(fù)雜，水質(zhì)變化大。采用本發(fā)明提出的臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝，對(duì)該精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠二級(jí)處理出水進(jìn)行處理。該工藝中試處理系統(tǒng)，采用臭氧氧化反應(yīng)器和曝氣生物濾池依次組成的系統(tǒng)，其中臭氧氧化反應(yīng)器投加少量顆粒活性炭做催化劑，顆?；钚蕴康耐都芋w積占臭氧氧化反應(yīng)器體積的1.2~2%，曝氣生物濾池填充火山巖填料。該中試處理系統(tǒng)日處理量63m3/d。
[0028]污水處理過(guò)程如下:
[0029]用泵抽取二級(jí)處理出水并向其中投加一定量的石灰水溶液，使污水pH值調(diào)整到8~8.5之間，然后送往臭氧氧化反應(yīng)器。氧化過(guò)程所需臭氧采用現(xiàn)場(chǎng)制備，以液氧為氣源，通過(guò)臭氧發(fā)生系統(tǒng)制備生產(chǎn)所需濃度及產(chǎn)量的臭氧氣體。臭氧氣體通過(guò)設(shè)置在臭氧氧化反應(yīng)器進(jìn)水管前端的射流器投加到污水中。進(jìn)入臭氧氧化反應(yīng)器后，在活性炭催化劑存在及弱堿性環(huán)境下，發(fā)生臭氧催化氧化反應(yīng)，污水中的難生物降解有機(jī)物得到降解，色度降低。臭氧氧化反應(yīng)器停留時(shí)間85~90min，臭氧濃度100~200mg/l，臭氧投加量為50~70mg03/l污水。反應(yīng)后臭氧氧化反應(yīng)器出水直接泵送入曝氣生物濾池，濾池下部進(jìn)水上部出水。濾池出水直接排放或由清水池收集用于濾池反沖洗。曝氣生物濾池采用不曝氣運(yùn)行方式，而不是像常規(guī)曝氣生物濾池那樣需要連續(xù)曝氣充氧。曝氣生物濾池填料層停留時(shí)間141~192min。曝氣生物濾池的掛膜采用自然掛膜法，利用臭氧氧化階段出水中可生物降解的有機(jī)物培養(yǎng)生物膜，濾池運(yùn)行一周后，就可以獲得比較穩(wěn)定的COD去除效果。
[0030]當(dāng)臭氧投加量為70mg03/l污水時(shí)，臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝中試處理系統(tǒng)對(duì)該廠二級(jí)處理出水的處理效果見表1 ;同時(shí)，在相同臭氧投加水平下，單獨(dú)臭氧氧化與曝氣生物濾池組合工藝，即臭氧氧化階段采用臭氧直接與待處理污水反應(yīng)的單獨(dú)臭氧氧化法、后續(xù)接生物處理的組合,對(duì)二級(jí)處理出水的處理結(jié)果一并列出，以做對(duì)比。
[0031]表1臭氧催化氧化與曝氣生物濾池組合工藝中試處理系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠難生物降解有機(jī)廢水的深度處理方法，其特征在于:采用臭氧氧化反應(yīng)器和曝氣生物濾池依次組成的系統(tǒng)處理精細(xì)化工園區(qū)污水處理廠二級(jí)處理出水，該處理方法包括以下步驟: (一)預(yù)處理階段:向二級(jí)處理出水中投加入石灰水溶液，將污水PH值調(diào)整至弱堿性，然后送往臭氧氧化反應(yīng)器； (二)臭氧氧化階段:向臭氧氧化反應(yīng)器中投加顆?；钚蕴孔鰹榇呋瘎?，臭氧在臭氧氧化反應(yīng)器進(jìn)水管前端以射流方式投加，在催化劑的存在及弱堿性環(huán)境下污水與臭氧發(fā)生臭氧催化氧化反應(yīng)，污水在臭氧氧化反應(yīng)器停留時(shí)間60~90min，臭氧濃度100~200mg/l，臭氧投加量為40~80mg/l污水； (三)生物處理階段:臭氧氧化反應(yīng)器出水直接泵送入曝氣生物濾池，曝氣生物濾池中填充填料，臭氧氧化反應(yīng)器出水由曝氣生物濾池底部進(jìn)入，上部流出，經(jīng)過(guò)附著生長(zhǎng)在填料表面的生物膜處理后，水中可生物降解的有機(jī)物得以去除，污水在曝氣生物濾池填料層停留時(shí)間70~200min。
2.如權(quán)利要求1所述的深度處理方法，其特征在于:預(yù)處理階段將污水PH值調(diào)整至8~8.5之間。
3.如權(quán)利要求1所述的深度處理方法，其特征在于:臭氧氧化階段，催化劑顆?；钚蕴康耐都芋w積占臭氧氧化反應(yīng)器體積的1%~2.5%。
4.如權(quán)利要求1所述 的深度處理方法，其特征在于:曝氣生物濾池采用不曝氣運(yùn)行方式。
5.如權(quán)利要求1所述的深度處理方法，其特征在于:曝氣生物濾池中填充的填料為火山巖或生物陶粒。
6.如權(quán)利要求1所述的深度處理方法，其特征在于:曝氣生物濾池的掛膜采用自然掛膜法。
【文檔編號(hào)】C02F1/78GK103613254SQ201310698205
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】鄭蓓, 李樹苑, 陳才高, 劉海燕 申請(qǐng)人:中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司