CN101519267B - 一种高浓度有机废水组合处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明针对当前高浓度有机废水中大量有机物存在可生物降解性的差异，并根据目前高浓度有机废水处理技术的现状，提供一种去除效率高、适应范围广的高浓度有机废水“微好氧细菌处理法+化学氧化法+活性污泥法”组合处理工艺。该工艺首先采用微好氧细菌处理法去除绝大多数可生物降解有机物，使化学氧化法处理对象基本上是难生物降解有机物；再采用化学氧化法提高废水的可生化性，为后续生物处理奠定基础；最后用活性污泥法作为后处理保障出水水质。本工艺能够直接应用于包括高油、高硫、高氨在内的不同类型的高浓度有机废水，具有去除效率高、污泥产量低、适用范围广的优点。

Description

一种高浓度有机废水组合处理工艺

技术领域

本发明属于环境工程和废水处理工程领域，尤其涉及一种“微好氧细菌处理法+化学氧化法+活性污泥法”的组合工艺。该组合工艺广泛适用于包括发酵类工业废水、制糖废水、印染废水、食品加工废水、垃圾填埋场渗滤液等不同类型高浓度有机废水。

背景技术

随着我国经济的高速增长，大量污水排放导致水污染问题越来越严重。据预测，当前我国工业废水占总废水量的70％以上，其中发酵类工业废水(如柠檬酸水、酿酒废水、抗生素废水等)、制糖废水、印染废水、食品加工废水(如色拉油加工废水等)、垃圾填埋场渗滤液等属于高浓度有机废水，其特征为浓度极高，COD值一般达数万甚至几十万mg/L，所含有机物种类繁多，除大量可生物降解物质外，还可能包括大量不可生物降解物质(如发酵类残余物、合成洗涤剂、有机氯农药、多氯联苯、抗生素、内分泌干扰素、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等等)，这些难降解物质可生化性差，不容易被微生物所降解，甚至许多还具有较大的生物毒性，虽然含量低但是对环境和人类健康影响极大，一旦排放会对环境造成严重影响。

目前，难降解或含有有毒有机物的高浓度有机废水可以采用单一的化学氧化法处理。如申请号为200510100249.0，名称为一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，公开号为CN1944281A的发明专利，它采用Fenton试剂处理经预处理后的聚乙醇废水，反应在常温下进行，速度快，效果好，又如申请号为02144567.2，名称为一种催化湿式氧化处理高含酚废水的方法，具有公开号为CN1498861A的发明专利，采用具有极高催化活性的贵金属及稀土金属催化剂，大大提高催化湿式氧化反应效率，提高废水可生化性，再如申请号为200510026670.1，名称为一种催化氧化处理高浓度废水的方法，公开号为CN1876577A的发明专利，在催化之前先经二氧化氯氧化后再在催化氧化塔内参入适当的空气与废水、固体催化剂构成三相催化氧化，用于处理高色度、高含盐量的高浓度有机废水，操作简便，无二次污染，无渣滓生成。申请号为200410014620.7，名称为高浓度、难降解工业废水的预处理方法，公开号为CN1680199A的发明专利，在pH为2～4时采用化学氧化、光解氧化和微电解分解处理，在pH为6～7时气浮分离浮渣，在pH为8～9时混凝分离沉淀，可大大提高废水生物可降解性。直接采用化学氧化虽然能够获得理想的处理效果，但存在处理成本较高的不足，因而影响了化学氧化法的广泛应用。

为降低运行成本，采用化学氧化法作为前处理、生物法作为后处理的组合工艺越来越受到重视。如申请号为200410040058.5，名称为超声催化氧化—生物处理难降解有机废水的方法，公开号为CN1594146A的发明专利，申请号为200410022411.7，名称为臭氧+生化法处理含天然气防冻剂废水工艺，公开号为CN1689992A的发明专利，申请号为200310122764.X，名称为有机废水处理工艺，公开号为CN1631818A的发明专利，申请号为02136127.4，名称为催化氧化—生化联合处理难降解有机废水的方法及装置，公开号为CN1468816A的发明专利，申请号为200610041550.3，名称为四价锰化合物氧化、化学沉淀、生化联合的焦化废水处理方法，公开号为CN1927744A的发明专利，申请号为03146091.7，名称为一种用于油田钻井废水处理的集成化工艺和装置，公开号为CN1569695A的发明专利，申请号为200610034589.2，名称为高浓度难降解有机废水处理的多重组合工艺，公开号为CN101041531A的发明专利，以及申请号为03131943.2，名称为高浓度有机氮化合物废水处理系统及其处理工艺，公开号为CN1480412A的发明专利，它们均采用化学氧化法作为前处理(包括超声法、臭氧法、四价锰法、铁碳微电解、Fenton氧化法等)，而以好氧或厌氧法作为后处理保障出水水质，较单一化学氧化法降低了运行成本。然而，这种组合工艺在处理许多高浓度有机废水时仍存在处理成本较高的缺陷，这主要是因为许多高浓度有机废水除含有难降解有机物外往往还含有大量可生物降解物质，并且由于氧化剂不能实现选择性氧化，当采用化学氧化法作为前处理时除难降解有机物被氧化外，大量氧化剂被消耗于可生物降解物质上，从而使氧化剂消耗量大大超出实际需要量。

针对高浓度有机废水的这一特征，采用生物预处理充分去除可生物降解有机物然后再采用“化学氧化法+生物法”处理无疑是设计最合理的组合工艺，它可以最大限度的降低化学氧化和整个工艺的运行成本。如申请号为200310103223.2，名称为一种高浓度有机废水的处理方法，公开号为CN1611457A的发明专利采用了“厌氧生物滤池-Fenton试剂氧化—接触氧化法”组合工艺，它通过厌氧法充分去除可生物降解有机物，使化学氧化法处理对象基本上是难生物降解有机物，而化学氧化法主要用于提高可生化性，为后续生物处理奠定基础，因而具有最低的化学氧化成本和工艺运行成本。但是，厌氧法作为预处理时仍具有某些不足之处，例如，厌氧微生物对油份的亲和性低，高浓度硫酸盐厌氧产物对产甲烷菌具有较高的毒性，等等，厌氧法的局限性决定了“厌氧法+化学氧化法+生物处理法”组合工艺在高浓度有机废水处理中的应用具有一定的局限性。

事实上，除厌氧法外，许多以高浓度有机废水为处理对象的生物处理技术早已被开发出来，其中酵母菌处理法和微好氧细菌处理法等新型生物处理技术都能够直接应用于高硫或高油型高浓度有机废水，取得了较好的处理效果，在某些场合可以作为厌氧法的替代技术，应用范围更广。如申请号为200510130318.2，名称为一种处理高浓度有机废水的多级酵母菌低氧处理工艺与方法，公开号为CN1807285A的发明专利，申请号为200510130317.8，名称为针对高浓度有机废水的酵母菌低氧SBR工艺与装置，公开号为CN1807284A的发明专利，申请号为200510123100.4，名称为微氧水解酸化预处理含硫酸盐高浓度有机废水的方法，公开号为CN1803670A的发明专利，以及申请号为200710106974.8，名称为高浓度有机废水微好氧细菌处理方法，公开号为CN101058464A的发明专利等等。其中微好氧细菌处理方法因处理对象(以去除有机物为主，目标废水中无显著量的硝氮或亚硝氮，微生物仅吸收氨氮用于合成细胞物质而不能利用硝氮或亚硝氮)不同区别于兼氧生物处理法(以去除硝氮或亚硝氮为主，目标废水中必须同时存在显著量的硝氮或亚硝氮以及有机物才能发生兼氧反硝化，如申请号为200410034973.3，名称为一种高效废水处理工艺，公开号为CN1689993A发明专利)，它以微好氧细菌为处理主体，在微好氧条件下微生物代谢过程完全，能够象好氧处理法一样彻底去除高浓度有机废水中的可生物降解有机物，曝气成本为好氧条件的5％左右甚至更低，节约了运行成本，污泥产率更低，并且与厌氧工艺相比适用范围更广。

由上述发明专利可以看出，当前废水生物处理技术在处理高浓度有机废水时距离成本—效果兼顾，适应面广的要求还有一定距离，开发一种新型的高浓度有机废水组合处理工艺，并使之能高效、经济、广泛的适应不同类型废水具有非常现实的意义。

发明内容

本发明针对当前高浓度有机废水中有机物的生物可降解性差异较大这一特点，并根据目前高浓度有机废水处理技术的现状，提供了一种更高效、经济且适应面广的高浓度有机废水“微好氧细菌处理法+化学氧化法+活性污泥法”组合处理工艺。该工艺包括如下三个阶段：首先采用微好氧细菌处理法在微好氧条件下去除绝大多数可生物降解有机物，使化学氧化法处理对象基本上是难生物降解有机物；随后采用化学氧化法提高废水的可生化性，为后续生物处理奠定基础；最后采用活性污泥法作为后处理保障出水水质。该工艺针对高浓度有机废水中有机物可生物降解程度的差异进行阶段性降解，并将微好氧细菌处理法运用于组合工艺的预处理，最大程度地降低了化学氧化法的运行成本，使整个组合工艺的设计趋于合理，具有去除效率高、适用范围广的特点。

本发明的特征在于所述一种高浓度有机废水组合处理工艺针对高浓度有机废水中有机物的生物可降解性差异开展高浓度有机物的阶段性去除，废水中绝大多数可生物降解有机物首先通过低运行成本的微好氧细菌处理法得以去除，使第一阶段出水中残留有机成分主要是难生物降解有机物，然后根据废水水质特点采用合适的化学氧化法(如超声法、臭氧法、Fenton氧化法等)提高废水的可生化性，并采用活性污泥法作为后处理保障出水水质，最大限度地节省了化学氧化的运行成本，满足了高浓度有机废水处理中成本—效果兼顾、适应面广的要求。

本发明的特征还在于所述一种高浓度有机废水组合处理工艺采用微好氧细菌处理法作为前处理，在微好氧条件下，利用微好氧细菌的选择性优势进行TCA循环，高效分解高浓度有机废水中的生物易降解有机物，代谢过程完全、彻底，BOD去除率可达95％以上。

本发明的目的在于提供一种应用范围广、去除效率高的高浓度有机废水处理工艺，以解决现有工艺的不足。与现有技术相比本发明专利具有以下优点：

(1)工艺设计合理，运行费用低：针对高浓度有机废水中有机物的生物可降解性差异开展高浓度有机物的阶段性去除，最大程度降低了化学氧化的运行成本。同时，本工艺采用微好氧细菌法充分去除可生物降解有机物，能够象好氧处理法一样彻底去除高浓度有机废水中的可生物降解有机物，而曝气成本为仅为好氧条件的5％左右甚至更低。该组合工艺满足了高浓度有机废水处理中成本—效果兼顾、运行费用低的要求。

(2)适用范围广：本发明适用于包括高油、高硫、高氨在内的不同类型的高浓度有机废水。

(3)有机物去除率高：废水经该工艺处理后COD去除率高达99％。

(4)污泥产量低：本发明采用微好氧细菌法作为前处理可以降解高浓度有机废水中绝大多数可生物降解物质，该阶段所产生的污泥量占整个工艺的绝大部分，低于同样条件下的好氧法处理，接近厌氧法处理。

附图说明

附图给出了本发明的工艺流程图。

其中1微好氧反应器  2为沉淀池      3为化学氧化池(塔)

4为中间池      5为活性污泥池  6为二沉池

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的工作原理和实施方式

本发明所述一种高浓度有机废水组合处理工艺充分结合了化学和生物处理的优势，强化高浓度有机物的阶段性去除效果，如图1所示，废水进入1微好氧反应器，混合液经2沉淀池沉淀后上清液进入3化学氧化池(塔)，氧化后混合物流入4中间池，中间池出水进入5活性污泥池，混合液经6二沉池沉淀去除悬浮固体后达标排放，部分6二沉池底部污泥返回5活性污泥池。

实施例1

某高硫发酵工业废水，其水质特征如表1所示，本发明在微好氧反应器中接种微好氧细菌并进行批量培养，当MLSS达到8g/L后直接通入未经稀释的该发酵废水开始连续处理，控制反应器内溶氧含量在0-0.5mg/L之间，水力停留时间3d，混合液经沉淀池沉淀后上清液通过臭氧发生器氧化，臭氧与废水接触时间为60～120min，经臭氧氧化后废水通过中间池后进入活性污泥池，反应区温度为常温，控制水力停留时间10h，溶解氧浓度大于2mg/L，污泥浓度3g/L，污泥停留时间12d，污泥40％回流，活性污泥池出水经二沉池沉淀去除悬浮固体后达标排放。各项出水指标如表1所示

表1 某发酵工业废水经本发明组合工艺处理前后的指标值

	COD(mg/L)	BOD(mg/L)	还原糖(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)
						处理前	71134	52090	66722	1386	223
处理后	100	20	5	50	12

实施例2

某食品加工废水，其水质特征如表2所示，首先在微好氧反应器中接种微好氧细菌并进行批量培养，当MLSS达到4g/L后直接通入未经稀释的该发酵废水开始连续处理，控制反应器内溶氧含量在0-0.5mg/L之间，水力停留时间3d，混合液经沉淀池沉淀后上清液进入Fenton试剂氧化反应器，按照H₂O₂/COD(W/W)＝4.0、Fe²⁺/H₂O₂(W/W)＝0.08的比例加入Fe²⁺和H₂O₂，反应130min后进入中间池，中间池出水(pH为7.5)进入活性污泥池，反应区温度为常温，水力停留时间10h，溶解氧浓度大于2mg/L，污泥浓度3g/L，污泥停留时间10d，污泥20％回流，活性污泥池出水经二沉池沉淀去除悬浮固体后达标排放。各项出水指标如表2所示

表2 某食品加工废水经本发明组合工艺处理前后的指标值

	COD(mg/L)	BOD(mg/L)	油(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)
						处理前	8659	3651	8.8	24	18
处理后	50	12	0	2	1

Claims (1)

1.一种高浓度有机废水组合处理工艺，其特征在于：该工艺由微好氧细菌处理法、化学氧化法、活性污泥法串联组成，它基于高浓度有机废水中有机物的生物可降解性差异开展高浓度有机物的阶段性去除，先采用微好氧细菌处理法去除可生物降解有机物，随后通过化学氧化法提高废水的可生化性，最后采用活性污泥法作为后处理保障出水水质。