CN110818200A - 一种高浓度有机污水处理方法及污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度有机污水处理方法和污水处理系统，包括酸碱处理、脱磷处理、催化氧化和生物滤池处理等手段，采用电化学、生物化学和物理化学等技技术相结合，形成一套不需要类似RO膜等的膜处理，即可使高浓度有机废水经过本工艺处理后达到相关标准。

Description

一种高浓度有机污水处理方法及污水处理系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种高浓度有机污水处理方法及污水处理系统。

背景技术

目前，高浓度有机污水大多采用生物+化学氧化+双膜法过滤。该工艺通过双膜过滤的出水能满足相关标准要求，但产生大量的浓缩液，对生产的浓缩液大多采用蒸发处理。而对蒸发器产生的浓缩液进行处理，其处理难度更高。垃圾填埋场产生的渗漏液，用双膜法处理后，其浓缩液大多采用回灌的方法。回灌至垃圾填埋场，与填埋场产生的液体混合后形成更高浓度的垃圾渗滤液。形成恶性循环，增大原处理设施负荷。长期回流可造成原处理设施不堪负重。本发明针对上述情况采用电化学、生物化学和物理化学等技技术相结合，形成一套不需要类似RO膜等的膜处理，即可使高浓度有机废水经过本工艺处理后达到相关标准。

因此本领域技术人员致力于开发一种成本低、净水效果好的污水处理方法及污水处理系统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、净水效果好的污水处理方法以及污水处理系统。

为实现上述目的，本发明提供一种高浓度有机污水处理方法，包括以下步骤：

1）酸化原水：向污水原水中投入酸性化学品，得到酸化后的污水原水；

2）氧化原水：向所述酸化后的污水原水中加入压缩空气，进行氧化反应，得到氧化后的污水原水；

3）中和原水：向所述氧化后的污水原水加入碱性化学品，得到中和后的污水原水；

4）第一次沉淀：将所述中和后的污水原水静置沉淀，得到第一上清液和第一污泥，将所述第一污泥排掉；

5）厌氧反应处理：用厌氧反应器对所述第一上清液进行厌氧反应处理，得到厌氧反应后的第一上清液；

6）脱磷处理：向所述厌氧反应后的第一上清液中加入脱磷剂，得到脱磷后的第一上清液；

7）第二次沉淀：将所述脱磷后的第一上清液静置沉淀，得到第二上清液和第二污泥，将所述第二污泥排掉；

8）去除有机污染物和硝化：将所述第二上清液引入C/N曝气生物滤池中去除有机污染物，并进行部分硝化反应处理，得到第一滤池过滤水；所述C/N曝气生物滤池的曝气量为10-15m³空气；

9）硝化反应：将所述第一滤池过滤水引入N曝气生物滤池中进行硝化反应处理，得到第二滤池过滤水；所述N曝气生物滤池的曝气量为5-8m³空气；

10）反硝化反应：将所述第二滤池过滤水引入DN曝气生物滤池中进行反硝化反应处理，得到第三沉淀过滤出水；

11）电化学处理：对所述第三沉淀过滤出水通电处理，通电电压为5-10伏，通电电流为1000-2500A/m³，反应时间为2-5小时，得到电化学反应后的水；

12）第三次沉淀：将所述电化学反应后的水沉淀过滤，得到第三上清液和第三污泥，将所述第三污泥排掉，所述第三上清液为最后所得处理水。

进一步的，在步骤2）中加入氧化催化剂，所述氧化催化剂为Fe、C和RuO₂中的一种。

进一步的，在步骤2）中，所述压缩空气的加气量为每立方米污水加入5-6m³压缩空气。

进一步的，还包括步骤13）污泥水回收处理：将所述第一污泥、第二污泥和第三污泥加入酸性化学品和碱性化学品进行中和处理，然后置于脱水机中脱水处理，得到脱水后的污泥和处理后污水，将所述处理后污水汇入所述污水原水中进行上述步骤1）至12）处理。

进一步的，在步骤10）中向所述第二滤池过滤水中加入碳源，所述碳源为葡萄糖或甲醇。

本发明还提供一种采用上述高浓度有机污水处理方法的污水处理系统，包括依次连接的原水处理池、催化氧化塔、pH调节池、一次沉淀池、厌氧反应器、化学脱磷反应池、二次沉淀池、BAF-C/N生物滤池、BAF-N生物滤池、BAF-DN生物滤池、电化学处理池、三次沉淀池和清水池。

所述厌氧反应器为上流式厌氧污泥床、厌氧折流板反应器或复合式厌氧折流板反应器。

所述原水处理池设置有第一压缩空气入口，所述第一压缩空气入口连接有第一空气压缩机；所述BAF-C/N生物滤池设置有第二压缩空气入口，所述第二压缩空气入口连接有第二空气压缩机；所述BAF-N生物滤池设置有第三压缩空气入口，所述第三压缩空气入口连接有第三空气压缩机。

所述一次沉淀池设置有第一污泥排出管；所述二次沉淀池设置有第二污泥排出管；所述三次沉淀池设置有第三污泥排出管。

所述清水池设置有出水口，所述清水池还与所述BAF-C/N生物滤池的进水口、BAF-N生物滤池的进水口和BAF-DN生物滤池的进水口连接。

本发明的有益效果是：本发明的高浓度有机污水处理方法和污水处理系统，包括酸碱处理、脱磷处理、催化氧化和生物滤池处理等手段，采用电化学、生物化学和物理化学等技技术相结合，形成一套不需要类似RO膜等的膜处理，即可使高浓度有机废水经过本工艺处理后达到相关标准。

附图说明

图1是本发明高浓度有机污水处理方法的步骤示意图；

图2是本发明污水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，一种高浓度有机污水处理方法，包括以下步骤：

1）酸化原水：向污水原水中投入酸性化学品，得到酸化后的污水原水，将污水原水的pH调至3-4；

2）氧化原水：向酸化后的污水原水中加入压缩空气，进行氧化反应，得到氧化后的污水原水；

3）中和原水：向氧化后的污水原水加入碱性化学品，得到中和后的污水原水，中和后的污水原水的pH为7-8.5；

4）第一次沉淀：将中和后的污水原水静置沉淀，得到第一上清液和第一污泥，将第一污泥排掉；

5）厌氧反应处理：用厌氧反应器对第一上清液进行厌氧反应处理，得到厌氧反应后的第一上清液；

6）脱磷处理：向厌氧反应后的第一上清液中加入脱磷剂，通过投加脱磷剂剂量来控制第一上清液中的含磷量，得到脱磷后的第一上清液，进一步的，泵入压缩空气，加快反应速度；

7）第二次沉淀：将脱磷后的第一上清液静置沉淀，得到第二上清液和第二污泥，将第二污泥排掉；

8）去除有机污染物和硝化：将第二上清液引入C/N曝气生物滤池中去除有机污染物，并进行部分硝化反应处理，得到第一滤池过滤水；C/N曝气生物滤池的曝气量为10-15m³空气；

9）硝化反应：将第一滤池过滤水引入N曝气生物滤池中进行硝化反应处理，得到第二滤池过滤水；N曝气生物滤池的曝气量为5-8m³空气；

10）反硝化反应：将所述第二滤池过滤水引入DN曝气生物滤池中进行反硝化反应处理，得到第三沉淀过滤出水；

11）电化学处理：对所述第三沉淀过滤出水通电处理，通电电压为5-10伏，通电电流为1000-2500A/m³，反应时间为2-5小时，得到电化学反应后的水；

12）第三次沉淀：将所述电化学反应后的水沉淀过滤，得到第三上清液和第三污泥，将所述第三污泥排掉，所述第三上清液为最后所得处理水。

进一步的，在步骤2）中加入氧化催化剂，氧化催化剂为Fe、C和RuO₂中的一种。

进一步的，在步骤2）中，压缩空气的加气量为每立方米污水加入5-6m³压缩空气。

进一步的，还包括步骤14）污泥水回收处理：将第一污泥、第二污泥和第三污泥加入酸性化学品和碱性化学品进行中和处理，然后置于脱水机中脱水处理，得到脱水后的污泥和处理后污水，将处理后污水汇入污水原水中进行上述步骤1）至12）处理。

进一步的，在步骤10）中向第二滤池过滤水中加入碳源，碳源为葡萄糖或甲醇。

进一步的，在步骤1）中酸性化学品为含有氢离子的硫酸、盐酸或次氯酸等；步骤3）中碱性化学品为含有氢氧根例子的氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化镁等。

如图2所示，一种采用上述高浓度有机污水处理方法的污水处理系统，包括依次连接的原水处理池、催化氧化塔、pH调节池、一次沉淀池、厌氧反应器、化学脱磷反应池、二次沉淀池、BAF-C/N生物滤池、BAF-N生物滤池、BAF-DN生物滤池、电化学处理池、三次沉淀池和清水池。

在本实施例中，厌氧反应器为上流式厌氧污泥床、厌氧折流板反应器或复合式厌氧折流板反应器。

其中，上流式厌氧污泥床简称UASB，是现代高效厌氧处理工艺中应用最广泛的反应器形式之一。污水从反应器底部进入，靠水力推动，污泥在反应器内呈膨胀状态。混合液充分反应后进入截面积扩展的沉淀区，经三相分离器，产生的沼气从上部进入集气系统，污泥靠重力返回反应区。有时往反应器中投加软性填料，为生物提供附着生长的表面，以增加生物量。它的优点是结构简单、负荷率高、水力停留时间短、能耗低和无需设污泥回流装置等。

厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor，ABR)的特点是：反应器内置竖向导流板，将反应器分隔成几个串联的反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统，其中的污泥以颗粒化形式或絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除。

在反应室上部空问架设填料的ABR称为复合式厌氧折流板反应器(HABR)。增设填料后，方面利用原有的无效容积增加了生物总量，另外还加速了污泥与气泡的分离，从而减少了污泥的流失。研究结果表明，加装填料后的ABR在启动期问和正常运行条件下的性能均优于加装前，而添加填料并不会明显增加反应器的造价。

原水处理池设置有第一压缩空气入口1，第一压缩空气入口连接有第一空气压缩机；BAF-C/N生物滤池设置有第二压缩空气入口2，第二压缩空气入口连接有第二空气压缩机；BAF-N生物滤池设置有第三压缩空气入口3，第三压缩空气入口连接有第三空气压缩机。

曝气生物滤池工艺（Biological Aerated Filter,简称BAF），是一种采用颗粒滤料固定生物膜的好氧或缺氧生物反应器，集生物接触氧化与悬浮物滤床截留功能于一体，可有效去除水中部分SS、 CODcr、BOD5、NH3-N、TN、TP、AOX（有害物质）及硬度、浊度、色度等，适用于市政污水、工业污水、再生回用水深度处理及给水污染水源的预处理等。其中BAF-C/N，同时去除有机污染物并硝化；BAF-N，用于硝化，去除NH3-N；BAF-DN，用于反硝化，去除TN。

一次沉淀池设置有第一污泥排出管4，二次沉淀池设置有第二污泥排出管5，三次沉淀池设置有第三污泥排出管6，第一污泥排出管4、第二污泥排出管5和第三污泥排出管6用于排掉污泥。

清水池设置有出水口7，清水池的出水口负责回收彻底处理后的清水；清水池还与BAF-C/N生物滤池的进水口、BAF-N生物滤池的进水口和BAF-DN生物滤池的进水口连接，清水池的清水还可用于对BAF-C/N生物滤池、BAF-N生物滤池和BAF-DN生物滤池进行反冲洗，结构简单，清洗方便。

本污水处理系统的工作流程为：

污水原水流入原水处理池中，然后向原水处理池中加入酸性化学品，将污水原水的pH调至3-4，第一空气压缩机向原水处理池中泵入经压缩的空气，加气量每立方米原水的5-6m³压缩空气，随后该污水原水流入催化氧化塔内进行催化氧化，催化氧化塔内还加入氧化催化剂，所述氧化催化剂为Fe、C和RuO₂中的一种。

从催化氧化塔流出的氧化后的污水原水进入pH调节池，并投加碱性物质进行中和，均匀混合使中和后的污水原水的pH在7-8.5范围（根据不同原水），然后流入进入一次沉淀池。

中和后的污水原水在一次沉淀池静置沉淀，对经催化氧化塔处理和调节pH产生的悬浮物沉淀物由底部的第一污泥排出管排出一次沉淀池，经沉淀的第一上清液此时对生物有害的重金属基本去除，第一上清液的化学需氧量COD相较于未处理的污水原水下降30%左右。

经一次沉淀池得到的第一上清液由厌氧反应器底部向上进入厌氧反应器中，经厌氧反应器处理后COD可降低20%-50%（因原水而异），BOD/COD值可提升0.2-0.3。

厌氧反应后的第一上清液流入化学脱磷反应池中，向厌氧反应后的第一上清液中加入脱磷剂，通过压缩空气搅拌均匀，混合反应。然后流入二次沉淀池中，得到第二上清液和第二污泥，第二上清液内的悬浮物含量小于60毫克/升，第二污泥通过底部第二污泥排出管排出。

第二上清液从BAF-C/N生物滤池的底部流入池中，BAF-C/N生物滤池设置有滤层，滤层中设有曝气管，曝气量为每立方米水10-15 m³空气，在水气混合的条件下，通过生物填料分别完成COD的去除（将COD将至60毫克升左右）和部分硝化，得到第一滤池过滤水。

第一滤池过滤水从BAF-N生物滤池的底部流入池中进行硝化反应处理，向上流至N生物滤池的填料层，在填料层中设有曝气管，曝气量为每立方米水5-8 m³空气。在有氧的情况下，不同滤层中的微生物，对水中的污染物进行硝化反应，得到第二滤池过滤水。

第二滤池过滤水从BAF-DN生物滤池的底部流入池中，通过滤层在缺氧的条件下进行反硝化，在过程中若缺少碳源可投加葡萄糖，甲醇等作为碳源，得到第三滤池过滤水。

然后将第三沉淀过滤出水引入电化学处理池底部，电化学处理池内设置有正负电极板，水在其中由下向上流，通过正负电极板间的间隙，在其间隙中对色度和残留的污染物进行处理。该电化学处理池使用直流电，电压5-10v，电流为每平方米正负极板1000-2500A/m³，反应2-5小时（因原水而异），得到电化学反应后的水。

将电化学反应后的水引入三次沉淀池中沉淀过滤，得到第三上清液和第三污泥，将第三污泥排掉，第三上清液为最后所得处理清水，整个处理过程完成。

最后，将第一污泥、第二污泥和第三污泥加入酸性化学品和碱性化学品进行中和处理，然后置于脱水机中脱水处理，得到脱水后的污泥和处理后污水，将处理后污水汇入原水处理池中重新处理。

另外，清水池的清水还可用于对BAF-C/N生物滤池、BAF-N生物滤池和BAF-DN生物滤池进行反冲洗。

发明的高浓度有机污水处理方法和污水处理系统，包括酸碱处理、脱磷处理、催化氧化和生物滤池处理等手段，采用电化学、生物化学和物理化学等技技术相结合，形成一套不需要类似RO膜等的膜处理，即可使高浓度有机废水经过本工艺处理后达到相关标准。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高浓度有机污水处理方法，其特征是：包括以下步骤：

1）酸化原水：向污水原水中投入酸性化学品，得到酸化后的污水原水；

2）氧化原水：向所述酸化后的污水原水中加入压缩空气，进行氧化反应，得到氧化后的污水原水；

3）中和原水：向所述氧化后的污水原水加入碱性化学品，得到中和后的污水原水；

4）第一次沉淀：将所述中和后的污水原水静置沉淀，得到第一上清液和第一污泥，将所述第一污泥排掉；

5）厌氧反应处理：用厌氧反应器对所述第一上清液进行厌氧反应处理，得到厌氧反应后的第一上清液；

6）脱磷处理：向所述厌氧反应后的第一上清液中加入脱磷剂，得到脱磷后的第一上清液；

7）第二次沉淀：将所述脱磷后的第一上清液静置沉淀，得到第二上清液和第二污泥，将所述第二污泥排掉；

8）去除有机污染物和硝化：将所述第二上清液引入C/N曝气生物滤池中去除有机污染物，并进行部分硝化反应处理，得到第一滤池过滤水；所述C/N曝气生物滤池的曝气量为10-15m³空气；

9）硝化反应：将所述第一滤池过滤水引入N曝气生物滤池中进行硝化反应处理，得到第二滤池过滤水；所述N曝气生物滤池的曝气量为5-8m³空气；

10）反硝化反应：将所述第二滤池过滤水引入DN曝气生物滤池中进行反硝化反应处理，得到第三沉淀过滤出水；

11）电化学处理：对所述第三沉淀过滤出水通电处理，通电电压为5-10伏，通电电流为1000-2500A/m³，反应时间为2-5小时，得到电化学反应后的水；

12）第三次沉淀：将所述电化学反应后的水沉淀过滤，得到第三上清液和第三污泥，将所述第三污泥排掉，所述第三上清液为最后所得处理水。

2.如权利要求1所述的高浓度有机污水处理方法，其特征是：在步骤2）中加入氧化催化剂，所述氧化催化剂为Fe、C和RuO₂中的一种。

3.如权利要求1或2所述的高浓度有机污水处理方法，其特征是：在步骤2）中，所述压缩空气的加气量为每立方米污水加入5-6m³压缩空气。

4.如权利要求1所述的高浓度有机污水处理方法，其特征是：还包括步骤13）污泥水回收处理：将所述第一污泥、第二污泥和第三污泥加入酸性化学品和碱性化学品进行中和处理，然后置于脱水机中脱水处理，得到脱水后的污泥和处理后污水，将所述处理后污水汇入所述污水原水中进行上述步骤1）至12）处理。

5.如权利要求1所述的高浓度有机污水处理方法，其特征是：在步骤10）中向所述第二滤池过滤水中加入碳源，所述碳源为葡萄糖或甲醇。

6.一种采用如权利要求1-5任一所述高浓度有机污水处理方法的污水处理系统，其特征是：包括依次连接的原水处理池、催化氧化塔、pH调节池、一次沉淀池、厌氧反应器、化学脱磷反应池、二次沉淀池、BAF-C/N生物滤池、BAF-N生物滤池、BAF-DN生物滤池、电化学处理池、三次沉淀池和清水池。

7.根据权利要求6所述处理方法的污水处理系统，其特征是：所述厌氧反应器为上流式厌氧污泥床、厌氧折流板反应器或复合式厌氧折流板反应器。

8.根据权利要求6所述处理方法的污水处理系统，其特征是：所述原水处理池设置有第一压缩空气入口，所述第一压缩空气入口连接有第一空气压缩机；所述BAF-C/N生物滤池设置有第二压缩空气入口，所述第二压缩空气入口连接有第二空气压缩机；所述BAF-N生物滤池设置有第三压缩空气入口，所述第三压缩空气入口连接有第三空气压缩机。

9.根据权利要求6所述处理方法的污水处理系统，其特征是：所述一次沉淀池设置有第一污泥排出管；所述二次沉淀池设置有第二污泥排出管；所述三次沉淀池设置有第三污泥排出管。

10.根据权利要求6所述处理方法的污水处理系统，其特征是：所述清水池设置有出水口，所述清水池还与所述BAF-C/N生物滤池的进水口、BAF-N生物滤池的进水口和BAF-DN生物滤池的进水口连接。

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