高濃度廢水處理

1、高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)典型案例 厭氧浮動(dòng)生物膜反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水由上流式厭氧污泥床(UASB)與厭氧過濾器(AF)兩種工藝結(jié)合的反應(yīng)器近年來應(yīng)用較多，其積累微生物能力強(qiáng)，啟動(dòng)速度快，運(yùn)行中填料上附著的生物膜對(duì)降解有機(jī)物起著相當(dāng)?shù)淖饔?，同時(shí)可避免濾池堵塞，是一種高效、穩(wěn)定、易于管理的厭氧處理系統(tǒng)。一般將保留了UASB三相分離器的污泥床加填料的裝置稱為污泥床過濾器，將不帶三相分離器的污泥床-濾層反應(yīng)器稱為厭氧復(fù)合床反應(yīng)器。1 試驗(yàn)材料與方法1.1 懸浮生物膜填料FBM用天津市科林思有限公司的聚丙烯材料制成，其密度為0.92kg/m3，可在水中漂浮或隨水體流動(dòng)。該填料形似拉西環(huán)，但環(huán)內(nèi)有十字形

2、支撐，外側(cè)沿徑向有許多長(zhǎng)約0.5mm的芒刺，環(huán)的直徑為11mm，高度10mm，比表面積約為527m2/m3。1.2 試驗(yàn)裝置及工藝流程厭氧浮動(dòng)床生物膜反應(yīng)器用有機(jī)玻璃柱制成，直徑14.7cm，總高度100cm，有效高度79.5cm，總?cè)莘e17.01L，有效容積13.48L。AFBBR內(nèi)填料的填充率為50%，即FBM占據(jù)了一半的有效容積。AFBBR處理高濃度有機(jī)廢水試驗(yàn)的工藝流程如圖1所示。泵入高位槽的廢水經(jīng)過計(jì)量閥由底部進(jìn)AFBBR，處理后的水由上部排出，在生物降解過程中產(chǎn)生的氣體從反應(yīng)器頂部排出，懸浮在上部的填料由于上向水流和氣體的作用而不停地上下浮動(dòng)或輕微滾動(dòng)。2 試驗(yàn)方法2.1 掛膜與啟

3、動(dòng)厭氧生物膜反應(yīng)器存在的一個(gè)突出問題是掛膜困難，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。在本試驗(yàn)中，首先將填料進(jìn)行好氧預(yù)掛膜，利用好氧微生物繁殖快并生成多糖物質(zhì)的性能，在較短時(shí)間內(nèi)填料表面形成一層生物膜即膜基，改善了填料的表面性能，有利于厭氧微生物的附著、生長(zhǎng)、縮短了反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間。好氧污泥取自邯鄲市東郊污水廠氧化溝。污泥與填料靜態(tài)接觸24h后，將污 泥全部排掉， 投加生活污水連續(xù)運(yùn)行56d后，填料內(nèi)外表面形成一層均勻生物膜。經(jīng)好氧預(yù)掛膜后的填料與5 L厭氧污泥靜態(tài)接觸24h，然后將污泥排掉，連續(xù)投加葡萄糖廢水。反應(yīng)器啟動(dòng)開始采用的有機(jī)負(fù)荷為2kgCOD/(m3d)，水力負(fù)荷為1m3/(m3d)。23d后，好氧膜脫落，

4、填料表面變黑，1周后發(fā)現(xiàn)填料內(nèi)表面形成一薄層生物膜。將水力負(fù)荷控制在0.5m 3/(m3d)，有機(jī)負(fù)荷為1kgCOD/(m3d)，經(jīng)過2周培養(yǎng)，膜生長(zhǎng)均勻良好，COD去除率可達(dá)到70%以上。此后，水力負(fù)荷增到1m3/(m3d)，進(jìn)水濃度從2000mg/L逐漸升至6000mg/L，經(jīng)過50d的運(yùn)行COD去除率可達(dá)到90%以上，反應(yīng)器底部出現(xiàn)大量0.5mm左右顆粒污泥，AFBBR運(yùn)行穩(wěn)定。2.2 穩(wěn)定運(yùn)行試驗(yàn)在此階段考察了進(jìn)水水質(zhì)、HRT、水力沖擊負(fù)荷對(duì)運(yùn)行狀況的影響，此階段的運(yùn)行結(jié)果見表1。試驗(yàn)廢水為用葡萄糖合成的污水。在改變進(jìn)水水質(zhì)期間，控制HRT基本不變，將進(jìn)水濃度逐步升高。在HRT變化階段

5、，保持進(jìn)水濃度不變，數(shù)次改變水力停留時(shí)間。最后突然降低HRT，考察反應(yīng)器在水力沖擊負(fù)荷下工況的變化。整個(gè)試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，溫度變化范圍2028。3 容積負(fù)荷與COD去除率負(fù)荷直接反映了食物與微生物之間的平衡關(guān)系，容積負(fù)荷的變化可以通過改變進(jìn)水濃度或水力停留時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。在試驗(yàn)中，首先保持停留時(shí)間基本不變(平均為23.5h)，進(jìn)水COD濃 度從5327.7mg/L逐漸升高到20140.0mg/L，相應(yīng)的容積負(fù)荷從5.38kgCOD/(m3d)增到20.62kgCOD/(m3d)，COD去除率隨進(jìn)水濃度增加而緩慢下降，最高達(dá)98.5%。之后，將進(jìn)水濃度控制在14522mg/L，水力 停留時(shí)間分別為7

6、6.1245.89、32.35、23.11、17.87 h，相應(yīng)的容積負(fù)荷從4.58 kgCOD/(m3d)增到19.50kgCOD/(m3d)。COD去除率隨水力停留時(shí)間的變化存在一個(gè)分界點(diǎn) ，低于此值，COD去除率隨水力停留時(shí)間減小而迅速下降;高于此值COD去除率基本穩(wěn)定。由表1可以看到，在試驗(yàn)條件下，當(dāng)容積負(fù)荷增高時(shí)，AFBBR的去除kgCOD去除/(m3d)增高，顯示了強(qiáng)大的處理能力。4 結(jié)論好氧預(yù)掛膜顯著改變了載體表面性能，有利于厭氧菌的附著、生長(zhǎng)，縮短反應(yīng)器的掛膜時(shí)間。厭氧浮動(dòng)床生物膜反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水，在常溫下取得了良好效果。在容積負(fù)荷為5.3820.62 kgCOD/(m

7、3d)，水力停留時(shí)間為0.98d時(shí)，COD去除率最高達(dá)到98.54%，平均為90.4%。厭氧浮動(dòng)床生物膜反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度高，活性強(qiáng)，存在懸浮與附著生長(zhǎng)的微生物系統(tǒng)，并有其各自的優(yōu)勢(shì)菌種。厭氧浮動(dòng)床生物膜反應(yīng)器緩沖能力大，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，無堵塞與污泥流失的問題。ALAO系統(tǒng)處理高濃度有機(jī)廢水1 簡(jiǎn)介厭氧-低氧-厭氧-好氧一體化廢水處理系統(tǒng)(Anarebic-Low oxic- Anareobic system， 簡(jiǎn)稱ALAO system)，該系統(tǒng)將厭氧，低氧，厭氧，好氧等操作單元組合在一起，處理效率更高，占地面積更少，投資更省，運(yùn)行費(fèi)用更低。2 工藝流程3 主要技術(shù)特點(diǎn)(1)ALAO一體化

8、系統(tǒng)是江南大學(xué)(原無錫輕工大學(xué))近年來開發(fā)成功的高濃度有機(jī)廢水生物治理專利技術(shù)。該技術(shù)將厭氧處理、低氧處理和好氧處理組合在一起，能為不同微生物降解有機(jī)物創(chuàng)造最適環(huán)境。該技術(shù)以能耗較低的厭氧處理為主，高濃度有機(jī)廢水經(jīng)兩級(jí)厭氧和一級(jí)低氧處理，可去除廢水中的絕大部分有機(jī)物質(zhì)，大幅度降低好氧處理負(fù)荷，因而運(yùn)行費(fèi)用低。(2)采用近年來開發(fā)成功的UASB為第一級(jí)厭氧處理反應(yīng)器，UASB或EGSB為第二級(jí)厭氧處理反應(yīng)器，處理效率高，并可回收大量沼氣用于鍋爐燃燒或民用等。(3)廢水經(jīng)第一級(jí)UASB反應(yīng)器處理之后，其所含的COD大部分為難厭氧降解的物質(zhì)，因此，在進(jìn)行第二級(jí)UASB或EGSB厭氧處理之前，廢水先經(jīng)

9、低氧反應(yīng)器“新型氣升式反應(yīng)器”進(jìn)行初步水解、氧化和部分降解，為UASB或EGSB進(jìn)行第二級(jí)厭氧處理創(chuàng)造條件。新型氣升式反應(yīng)器為近年來開發(fā)成功的專利技術(shù)，占地面積省，處理效率較好，并可與UASB、EGSB建成共壁結(jié)構(gòu)，節(jié)省建筑費(fèi)用。(4)好氧反應(yīng)器采用接觸氧化工藝，可將廢水中難降解的物質(zhì)徹底降解，使廢水達(dá)標(biāo)排放。(5)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)采用組合式設(shè)計(jì)，節(jié)省建筑面積40%，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用30%，沼氣回收增加20%，總運(yùn)行費(fèi)用可下降20%以上。高濃度有機(jī)廢水處理新技術(shù)-多相催化氧化工藝1 工藝背景多相催化氧化工藝是在石油化工和精細(xì)化工中廣泛應(yīng)用的催化方法，它的出現(xiàn)主要是為了解決均相催化系統(tǒng)的催化劑須定時(shí)添加

10、并容易在反應(yīng)中流失的問題。由于多相催化氧化系統(tǒng)中催化劑是附載在機(jī)械強(qiáng)度高和具有化學(xué)惰性的多孔材料上，這樣就避免了催化劑的流失，同時(shí)多孔材料為催化劑提供了巨大的比表面積，使得催化反應(yīng)在單位時(shí)間內(nèi)有更高的效率。九年前，日本的科學(xué)家就開始把多相催化氧化工藝用于廢水治理中，并產(chǎn)生了意想不到的效果。2 工藝原理在化工行業(yè)中使用的多相催化材料的催化方向是有指向性的，為的是加速某種化學(xué)反應(yīng)，而我們現(xiàn)在應(yīng)用在廢水處理中的多相催化氧化工藝主要目的是通過催化生成OH羥基自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，因?yàn)镺H羥基自由基是僅次于氟的強(qiáng)氧化劑，可以對(duì)范圍很廣的有機(jī)物進(jìn)行無選擇氧化，在必要的條件下將會(huì)使有機(jī)污染物礦化成二氧化碳和水，

11、還可以使無機(jī)物氧化或轉(zhuǎn)換。為了使該種多相催化材料的性質(zhì)穩(wěn)定，催化材料的主催化活性組分是適量的Pt等稀貴金屬，輔助組分則是過渡金屬的氧化物和鹽類。主催化Pt組分有著天然的高催化活性，而輔助組分可以幫助Pt組分催化劑恢復(fù)活性，同時(shí)提供了廣泛的催化方向。3 工藝應(yīng)用多相催化氧化工藝在高濃度有機(jī)廢水處理中是以多相催化氧化反應(yīng)器的形式出現(xiàn)，并需根據(jù)不同水質(zhì)和環(huán)境添加不同的氧化劑，如空氣，臭氧，雙氧水，二氧化氯等，氧化劑的加入會(huì)加快OH羥基自由基的生成和對(duì)有機(jī)物的氧化。此項(xiàng)工藝近幾年在國(guó)外被廣泛應(yīng)用于印染，制藥，造紙和化工等高難度有機(jī)廢水的預(yù)處理中。多相催化氧化工藝對(duì)CODcr去除，脫色以及提高廢水的可生

12、化性有著顯著的效果。如在印染廢水處理中，其脫色效率高達(dá)75%-95%之間，同時(shí)可以去除50%-80%的CODcr，提高B/C比至0.45以上。在對(duì)CODcr超過15萬的農(nóng)藥廢水處理中，多相催化氧化工藝也體現(xiàn)了極高的效率，經(jīng)過2小時(shí)的反應(yīng)其CODcr去除率可達(dá)90%以上，且廢水性狀發(fā)生很大的變化，最明顯的是B/C比由0提高到0.3以上，廢水的可生化性加強(qiáng)，從而使后級(jí)生化處理達(dá)標(biāo)排放成為可能。多相催化氧化工藝中的催化氧化材料具有高穩(wěn)定性，所以使用周期可達(dá)五年以上，并且安裝操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠。該工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是可以附加于任何傳統(tǒng)處理工藝，因此對(duì)高濃度廢水原處理工藝的改造有著其他工藝無法比擬的獨(dú)特

13、優(yōu)勢(shì)。以下是加入了多相催化氧化工藝的印染廢水處理工藝流程：4 印染廢水處理印染、紡織作為一個(gè)勞動(dòng)力密集型、耗水量大、污染嚴(yán)重的行業(yè)，在發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展空間越來越小，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都把印染廠遷移到象中國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家，加上我國(guó)原有的、為數(shù)眾多的印染廠，印染行業(yè)已成為我國(guó)的一個(gè)污染大戶。印染廢水中懸浮物含量高，物化處理污泥產(chǎn)量大，污泥處理成本高;印染廢水可溶性、難降解有機(jī)物含量高，處理達(dá)標(biāo)難度大;印染廢水排放量大，對(duì)接受水體會(huì)造成較大影響。處理成本高、處理效果差，絕大多數(shù)處理設(shè)備均未正常運(yùn)行。多相催化氧化工藝處理印染廢水技術(shù)是針對(duì)傳統(tǒng)處理工藝的缺點(diǎn)開發(fā)出的物理吸附化學(xué)氧化處理技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)完全采用融

14、碳離子催化劑處理技術(shù)，無須采用混凝氣浮等工藝，因而污泥產(chǎn)量低，大大降低污泥處理成本。融碳離子催化劑把難降解有機(jī)物的含量大幅度降低，處理效果好、容積負(fù)荷高，脫色效率高可達(dá)97%，因而構(gòu)筑物體積小，占地面積少，一次性投資低。加上高效生化，廢水處理后出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)一類。CMBR一體化超聲波振動(dòng)膜生物反應(yīng)技術(shù)在處理制藥高濃度有機(jī)廢水中的應(yīng)用1、超聲波是物理介質(zhì)中的一種彈性機(jī)械波和電、磁、光等同樣是一種物理高能能量形式。具有聚束、定向及反射、透射引起微粒振動(dòng)。超聲波作用于廢水中不同的聲強(qiáng)、聲密度、聲功率、頻率下會(huì)產(chǎn)生下面七種理化效 應(yīng)：機(jī)械震動(dòng)效應(yīng);熱效應(yīng);破碎氣泡增加溶氧及空化清洗效

15、應(yīng);超臨界氧化熱解和自由基氧化效應(yīng);聲流促使 粒子移動(dòng)效應(yīng);生化反應(yīng)加速傳質(zhì)效應(yīng);加速污泥絮凝沉淀觸變效應(yīng)。2、超聲波技術(shù)作為一種新的廢水、微污染水源處理技術(shù)，在國(guó)內(nèi)還鮮為人知，在國(guó)外，日本、美國(guó)已有了大量實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究成果， 并有大規(guī)模進(jìn)入水處理實(shí)際工程應(yīng)用，被認(rèn)為是一種有前途的水處理 技術(shù)，本司研究了大量國(guó)外、國(guó)內(nèi)超聲波技術(shù)在水處理方面的研究。3、超聲波是指頻率高于15KHZ-10MHZ的聲波，當(dāng)一定強(qiáng)度的超聲波通過廢水媒體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列的物理、聲化學(xué)效應(yīng)。早在1929年就有超聲波廢水化學(xué)效應(yīng)的報(bào)道。超聲波環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用也發(fā)展較快，主要有超聲波清洗、固液分離、超聲波超臨界氧化熱解、

16、有毒物消化降解和自由基氧化效應(yīng)對(duì)污泥的降解處理等，其對(duì)有機(jī)物的處理與有機(jī)聲化學(xué)是密切相關(guān)的，也是國(guó)外新近開展的研究課題，目前在制藥廢水已有一些應(yīng)用成果，如超聲波除酚和降解抗生素酶。4、1995年樊工很早就與超聲研究所-廣州環(huán)保研究所，以及日本本多株式會(huì)社和日本千代田公司專家共同研究超聲波水處理技術(shù)，還研究了超聲波與膜生物反應(yīng)器的協(xié)同作用新的廢水處理技術(shù)，以及超聲波對(duì)膜的清洗抗污技術(shù)研究;以前我國(guó)此方面的研究很少。(1) 專性復(fù)合優(yōu)勢(shì)菌LC1循環(huán)載體生物膜法;(2) 微電腦超聲波在線膜清洗及膜節(jié)涌流防堵塞技術(shù);(3) 高效中空纖維漂懸膜分離技術(shù)(微濾、超濾、納濾);組合成一體的創(chuàng)新型膜生物反應(yīng)高

17、效污水處理專利技術(shù)：該技術(shù)適用于高難度、高濃度制藥有機(jī)廢水(如造紙廢水、垃圾滲透液、印染廢水、乳化油污水、餐飲廢水、制藥化工、煉鋼、油田、船舶行業(yè))的處理，該技術(shù)能顯著降低COD、BOD、NH3-N、總磷、色度、除臭等污染物指標(biāo)，全部截留去除懸浮物(SS)、油類、細(xì)菌、病毒、芽胞等微生物。1.1實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)共分兩個(gè)階段，微生物馴化階段和CMBR運(yùn)行階段。實(shí)驗(yàn)按C：N：P為100：5：1比例人工配制模擬廢水，初期用苯酚和葡萄糖混和溶液培養(yǎng)，在馴化微生物過程中，用苯酚逐漸取代葡萄糖直至成為單一碳源，之后苯酚濃度不斷增加，直至達(dá)到2500 mgL-1; 后期加入簾式膜，進(jìn)行CMBR運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。1.2

18、結(jié)果與討論微生物的馴化開始馴化的污泥呈黃褐色，顆粒細(xì)碎，鏡檢發(fā)現(xiàn)其主要微生物為太陽(yáng)蟲、漫游蟲和鐘蟲等 ，污泥濃度2200-4000mg/l;培養(yǎng)中期， 廢水中葡萄糖和苯酚按比例加入，鐘蟲和累枝蟲 較多，污泥濃度800015000mg/l;培養(yǎng)后期，廢水中只加苯酚， (苯酚濃度10002500mgL-1)，原生動(dòng)物變得很少， 污泥濃度為1500018000mg/l。污泥濃度隨時(shí)間的變化圖不同初始濃度酚的降解圖為相同的MLSS=3500mgL-1，pH=7.2，T=25C，不同初始濃度下苯酚濃度與時(shí)間的關(guān)系圖，從圖中看出，酚初始濃度為550 mgL-1時(shí)，經(jīng)過8h時(shí)，酚初始濃度為855 mgL-1

19、時(shí)，經(jīng)過12h，酚初始濃度為1500 mgL-1時(shí)，苯酚經(jīng)過26h，苯酚降解完全，降解率達(dá)到99%以上。不同溫度下酚的降解1.3 小結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用苯酚濃度遞增方式培養(yǎng)馴化適應(yīng)高濃度苯酚的微生物，前期加入適量葡萄糖輔助馴化，最后以苯酚作為唯一碳源，微生物培養(yǎng)效果良好;污泥濃度在3500 mgL-1，苯酚濃度550 mgL-1時(shí)，7h酚降解率能達(dá)到99.9%;苯酚濃度855 mgL-1時(shí)，苯酚完全降解時(shí)間增長(zhǎng)到12h;酚濃度接近2500 mgL-1時(shí)，經(jīng)過26h酚濃度降到3.35 mgL-1，COD濃度降到42 mgL-1。溫度在2036條件下，酚降解效果較好。深圳市衛(wèi)生處理廠高濃度有機(jī)廢水

20、處理深圳市衛(wèi)生處理廠采用高溫殺菌工藝對(duì)進(jìn)出口檢疫不合格的動(dòng)物類產(chǎn)品進(jìn)行無害化處理，其主要處理設(shè)備為蒸煮罐。檢疫不合格的動(dòng)物類產(chǎn)品裝入蒸煮罐，向蒸煮罐內(nèi)通入1 MPa的蒸汽，加熱至145-150，然后保溫16-24 h，以徹底殺滅動(dòng)物類產(chǎn)品所攜帶的各類細(xì)菌、病毒。動(dòng)物類產(chǎn)品經(jīng)高溫處理后形成的渣水混合物首先進(jìn)行油水分離，然后進(jìn)行固液分離，分離出的廢水中懸浮物、氨氮、有機(jī)物濃度很高。該廠擬對(duì)此廢水進(jìn)行處理，但國(guó)內(nèi)目前還沒有類似廢水的處理工程實(shí)例，因此有必要對(duì)該廢水的處理進(jìn)行中試研究，為實(shí)際生產(chǎn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。1中試處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1.1 廢水來源深圳市衛(wèi)生處理廠廢水的主要來源為：(1)高溫殺菌過程中向

21、蒸煮罐內(nèi)通入蒸汽冷凝后產(chǎn)生的冷凝水。(2)從動(dòng)物類產(chǎn)品中溶出的油脂、蛋白質(zhì)、體液等。由于加熱后保溫時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)物類產(chǎn)品大部分溶于水中，蒸煮后的廢渣為動(dòng)物類產(chǎn)品原重量的1/5左右。(3)放料完畢后加入的少量清洗水。1.2廢水水質(zhì)廢水水質(zhì)見表1。廢水的水質(zhì)取決于動(dòng)物類產(chǎn)品的成分、腐敗程度、加熱時(shí)間、保溫時(shí)間等多種因素。經(jīng)調(diào)查、取樣、分析，廢水具有如下特點(diǎn)：(1)有機(jī)物濃度高，氨氮含量高，對(duì)于某些動(dòng)物類產(chǎn)品，廢水的COD高達(dá)289 000mg/L。(2)廢水的色度高，且有時(shí)會(huì)有惡臭。(3)水質(zhì)、水量變化很大，廢水的產(chǎn)生量取決于動(dòng)物類產(chǎn)品的處理量，而動(dòng)物類產(chǎn)品的處理量變化極大。(4)廢水的BOD/COD為0.5：0.6，具有較好的可生化性。衛(wèi)生處理廠的廢水最終排入深圳市濱河污水處理廠，廢水經(jīng)處理后，出水執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-96)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(參照皮革、酒精行業(yè))，主要水