CN102372401A

CN102372401A - 铁炭微电解-动态膜废水深度处理工艺

Info

Publication number: CN102372401A
Application number: CN2011102946495A
Authority: CN
Inventors: 张亚雷; 褚华强; 潘碌亭; 周雪飞
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: CN102372401B

Abstract

本发明涉及一种铁炭微电解-动态膜工业废水深度处理工艺，采用铁炭微电解对工业废水中污染物进行预处理，去除部分污染物并提高废水的可生化性；之后，污染物主要由水解酸化池和好氧动态膜反应池中混合液微生物降解去除；最终，混合液固液分离出水过程由动态膜组件完成。本发明的目的在于提供一种工艺流程简单、高效的铁炭微电解-动态膜工业废水深度处理工艺，该工艺能有效去除工业废水中难降解有机物，提高废水可生化性；脱色效果显著；固液分离效果好，出水清澈，不含悬浮颗粒物；适用于各种工业废水（如印染废水、制药废水、重金属废水、焦化废水、造纸废水等）的达标排放和深度处理，处理后出水水质指标可满足回用水水质标准。

Description

铁炭微电解-动态膜废水深度处理工艺

技术领域

本发明属于工业废水污染物降解去除及深度处理回用等技术领域，具体涉及一种铁炭微电解-动态膜工业废水深度处理工艺。

背景技术

根据2010年完成的第一次全国污染源普查，我国工业废水年产生量738.33亿吨，排放量236.73亿吨，废水年处理量458.52亿吨。工业废水中主要污染物产生量：化学需氧量3145.35万吨，氨氮201.67万吨，石油类54.15万吨，挥发酚12.38万吨，重金属2.43万吨。我国水资源匮乏，工业废水深度处理回用作为节约水资源的一个可行方案成为众多地区的选择。由于工业废水组分的复杂性和生物难降解性，现在可以选用的高效工业废水深度处理技术很少。不同种类得工业废水，如造纸废水、印染废水、制药废水、焦化废水、重金属废水等，经过各种生化组合工艺处理后，出水水质一般在：COD200-300mg/L，色度100-400度，B/C比<0.2，可生化性较差，难以达到《污水综合排放标准》中规定的排放标准。针对目前环境保护压力日益增大的情况，污水排放标准将日趋严格。

微电解，又称为内电解、零价铁法等。微电解工艺主要是利用铁和碳之间的化学反应及其引起的相关反应来对废水进行处理。由于其对难降解物质有独特的降解效应，可以提高废水的可生化性，往往用作废水的预处理技术，随着对微电解工作机理的深入研究，微电解不再作为一种单一的技术，而与其他技术联用，通过微电解的预处理来提高后续工艺的处理效果。微电解用作深度处理技术主要是在二级生化处理之后，废水中可生化性的物质基本上已完全降解，剩下的是难降解物质，利用微电解的机理，进一步提高有机污染物的去除效果，使其出水能够达标排放。

但是微电解在实际运行中存在的主要问题是铁屑处理装置经一段时间的运行后，填料表面形成钝化膜，铁屑易结块，出现沟流等现象，大大降低处理效果；微电解处理废水通常是在酸性条件下进行，造成铁的溶出量大，同时加碱中和产生大量的沉淀物质。因此，有效控制铁炭填料表面板结、钝化，并控制填料中铁离子的析出该技术的应用关键。

动态膜技术是近年来兴起的一种新型分离技术，利用外加预涂剂或待过滤混合液中颗粒物在大孔支撑体表面形成的滤饼来起到固液分离作用。动态膜组件造价便宜，具有很好的固液分离效率（出水基本不含悬浮物），过滤通量大，且膜污染易控制，反冲洗及通量恢复容易。利用外加粉体可以进一步改善过滤效果，进一步提高出水水质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程简单、高效的铁炭微电解-动态膜工业废水深度处理工艺，该工艺能有效去除工业废水中难降解有机物，提高废水可生化性；脱色效果显著；固液分离效果好，出水清澈，不含悬浮颗粒物；适用于各种工业废水（如印染废水、制药废水、重金属废水、焦化废水、造纸废水等）的达标排放和深度处理，处理后出水CODcr < 50 mg/L，色度< 15倍，其它水质指标均可满足中水回用水质标准。

本发明首先采用铁炭微电解对工业废水中污染物进行预处理，去除部分污染物并提高废水的可生化性；之后，污染物主要由水解酸化池和好氧动态膜反应池中混合液微生物降解去除；最终，混合液固液分离出水过程由动态膜组件完成。动态膜反应池污染物处理过程中，可根据情况添加硅藻土、沸石等颗粒物，改善混合液中微生物种群结构，提高污染物去除效果，并可改善动态膜过滤通量、延长过滤时间、有效控制膜污染。

本发明提出的铁炭微电解-动态膜工业废水深度处理工艺，将工业废水泵入铁炭微电解预处理池中，调节铁炭微电解预处理池中pH值并进行曝气，将废水中难生物降解物质降解为可生物降解物质，提高后续微生物处理过程中污染物去除效率；之后，废水进入水解酸化池和好氧动态膜反应池中，结合厌氧水解酸化、好氧氧化等微生物降解过程进一步去除废水中污染物，动态膜反应池需进行搅拌，并在好氧池中进行曝气；利用混合液在大孔支撑体表面形成的动态膜进行固液分离，动态膜采用恒通量、变抽吸压力的方式运行。具体步骤如下：

(1)废水铁炭微电解预处理：工业废水通过细格栅进入调节池中，加酸控制调节池内废水的pH值为4-6，所得废水进入铁炭微电解预处理池中，铁炭微电解预处理池内进行曝气，控制其溶解氧为2-3mg/L，废水水力停留时间为0.5-2h；其中：铁炭微电解预处理池内设有铁炭微电解填料，所述铁炭微电解填料由铁屑、粉末活性炭和稀土金属粉末组成，铁屑与粉末活性炭的重量比为5.6:1-5.7：1，稀土金属粉末的加入量为铁屑和粉末活性炭总重量的0.05-0.09%；

(2)加碱调节步骤(1)出水的pH值为7-8，经碱调节后的出水先进入混凝池混凝，后进入沉淀池进行沉淀，混凝池内投加混凝剂，混凝池内水力停留时间8-12min；沉淀池内采用斜板或斜管沉淀池进行沉淀，水力停留时间25-35min；

(3)步骤(2)所得出水进入水解酸化池和好氧动态膜反应池，水解酸化池水力停留时间3-12h；好氧动态膜反应池溶解氧浓度2-3mg/L，水力停留时间3-10h；动态膜组件采用淹没式安装在好氧池，活性污泥混合液通过预涂方式在动态膜组件表面形成动态膜，预涂时间为10-15分钟；活性污泥混合液通过动态膜组件进行过滤出水，控制动态膜组件过滤通量为50-200L/m².h，动态膜组件跨膜压差上升到30-40kPa时，运行阶段结束，进入鼓风在线清洗阶段；采用9.8-49 kPa压力鼓风在线清洗，鼓风机通过出水管道供气从动态膜组件内部反向清洗2-5min。

本发明中，为强化微生物浓度，提高污染物微生物降解效率并改善动态膜组成结构，向活性污泥混合液中添加硅藻土（或沸石等）粉体颗粒物，形成生物强化硅藻土混合液（或生物强化沸石混合液等）进行废水中污染物的生物降解。

本发明中，步骤(3)所述活性污泥混合液中添加硅藻土（或沸石等）形成的生物强化硅藻土混合液（或生物强化沸石混合液等）SS浓度为8000-12000mg/L。

本发明中，步骤(1)中所述酸为硫酸或盐酸。

本发明中，步骤(2)中所述碱为石灰或氢氧化钠。

本发明中，铁炭微电解填料投加量按10-15个/升放置。

本发明中，动态膜组件采用不锈钢网、尼龙网或无纺布作为动态支撑基网，支撑体组件呈平板型或管式，不锈钢网或尼龙网的孔径为60-80微米。

本发明中，所述动态膜组件的数量视具体情况而定。动态膜组件分离过程连续运行，需要每个膜过程单元采用多套动态膜组件组合运行，其中总有一套动态膜组件处于在线清洗状态，另外几套动态膜处于运行状态，保证整个系统出水量稳定。

与传统工艺相比，本方法的突出特点：

（1）铁炭微电解-动态膜工业废水深度处理工艺，整个系统由铁炭微电解预处理、生化处理和动态膜分离技术构成，废水处理流程简单、紧凑、高效。

（2）添加特定组分比例的铁炭微电解填料对工业废水进行预处理，可以极大提高废水的可生化性，提高后续污染物生物降解的去除效率。

（3）微生物池中添加硅藻土（或沸石等）形成的生物强化硅藻土混合液（或生物强化沸石混合液等），可极大提高微生物量和微生物活性，进而提高对有机污染物的去除效果。

（4）采用动态膜进行混合液固液分离，使动态膜组件过滤通量可达到50-200L/m².h，且运行周期长，只需要空气反冲洗就可以控制膜污染，不需进行任何化学清洗。

（5）整个工艺处理后的出水水质优良，可以达到回用水水质。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1

印染废水处理

实施过程中在某印染厂进行，实验进、出水水质见表1所示。

表1 工艺进、出水水质

项目	COD(mg/L)	pH	色度(倍)	氨氮(mg/L)	总磷(mg/L)
						调节池原水	426-580	7.5-8.0	800-1000	30-40	4-7
微电解预处理出水	158-207	7.3-8	20	12-14	0.3-0.8
						好氧动态膜出水	<50	8.02-8.09	<15	1.8-3.6	0.2-0.45

（1）废水铁炭微电解预处理

用废硫酸调节原废水pH值为5-6，进入填充铁炭填料的反应池并进行曝气，溶解氧在2-3mg/L，停留时间在1.5h。经预处理后，调节出水pH值为8-9，之后经混凝池、沉淀池后进入后续微生物处理过程。

本实施例中，采用的铁炭微电解填料中，铁屑与粉末活性炭的重量比约为5.66:1，并添加占总重量不超过0.1%的稀土金属粉末。

本实施例中，铁炭微电解填料投加量按10个/升放置。

本实施例中，混凝池中需要搅拌，水力停留时间10min；石灰投加量4kg/吨废水；PAM投加量1g/吨废水；采用斜板沉淀池，水力停留时间30min。

（2）动态膜反应池污染物生物降解

本实施例中，向活性污泥中添加硅藻土形成的生物强化硅藻土混合液的SS浓度约为10000mg/L。

本实施例中，水解酸化池水力停留时间10h。

本实施例中，好氧池溶解氧2-3mg/L，时间10h。

本实施例中，每天从反应池中排出一定量混合液，使污泥停留时间维持在20d左右，并根据物料平衡计算需要补充的硅藻土的重量。

（3）混合液固液分离

动态膜组件采用淹没式安装在好氧池中。生物硅藻土混合液通过预涂过程在动态膜组件表面形成动态膜，预涂时间为10-15分钟，此时出水悬浮固体检测不出或浊度≤1 NTU；之后，动态膜组件进行过滤出水，控制动态膜组件过滤通量为80L/m².h。动态膜组件跨膜压差上升到40kPa时，运行阶段结束，进入鼓风在线清洗阶段。采用49 kPa压力鼓风在线清洗，在进行鼓风机通过出水管道供气从动态膜组件内部反向清洗4min。

本实施例中，动态膜组件支撑网采用当量孔径为75微米的不锈钢网，支撑体组件呈平板型。

本实施例中，动态膜组件分离过程连续运行，采用5套动态膜组件组合运行，其中总有一套动态膜组件处于在线清洗状态，另外4套动态膜组件处于运行状态，保证整个系统出水量稳定。

实施例2：

焦化废水处理

试验所用焦化废水取自某焦化厂废水二级生化处理后的出水，作为本工艺的进水进行深度处理。实施过程中本工艺的实验进、出水水质见表2所示。

表1 工艺进、出水水质

项目	pH	COD(mg/L)	氨氮(mg/L)	TN (mg/L)	TP (mg/L)	色度/倍
							实验原水	6.8-8.5	330-450	10.4-25.4	43.2-81.3	0.8-1.9	200-300
微电解预处理出水	5.1-5.5	198-260	8.9-22.1	36.2-68.1	0.35-0.6	14-18
							好氧动态膜出水	8.1-8.5	<50	<2.3	<15	<0.1-0.2	13-18

（1）废水铁炭微电解预处理

用废硫酸调节原水pH值约为4，进入填充铁炭填料的反应池并进行曝气，溶解氧在2-3mg/L，停留时间在1.5h。经预处理后，调节出水pH值为8-9，之后经混凝池、沉淀池后进入后续微生物处理过程。

本实施例中，铁炭微电解填料投加量按10个/升放置。

本实施例中，混凝池中需要搅拌，水力停留时间10min；石灰投加量3kg/吨废水；PAM投加量1g/吨废水；采用斜板沉淀池，水力停留时间30min。

（2）动态膜反应池污染物生物降解

本实施例中，向活性污泥中添加硅藻土形成的生物强化硅藻土混合液的SS浓度约为8000mg/L。

本实施例中，水解酸化池水力停留时间3h。

本实施例中，好氧池溶解氧2-3mg/L，时间3h。

（3）混合液固液分离

本实施例中，动态膜组件分离过程连续运行，采用3套动态膜组件组合运行，其中总有一套动态膜组件处于在线清洗状态，另外4套动态膜组件处于运行状态，保证整个系统出水量稳定。

Claims

1.一种铁炭微电解-动态膜工业废水深度处理工艺，其特征在于具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于步骤(3)所述活性污泥混合液中添加硅藻土或沸石形成的生物强化硅藻土混合液或生物强化沸石混合液，添加硅藻土或沸石形成的生物强化硅藻土混合液或生物强化沸石混合液SS浓度为8000-12000mg/L。

3.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于步骤(1)中所述酸为硫酸或盐酸。

4.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于步骤(2)中所述碱为石灰或氢氧化钠。

5.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于铁炭微电解填料投加量按10-15个/升放置。

6.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于动态膜组件采用不锈钢网、尼龙网或无纺布作为动态支撑基网，支撑体组件呈平板型或管式，不锈钢网或尼龙网的孔径为60-80微米。