申请日2012.08.22
公开(公告)日2014.03.12
IPC分类号C02F9/14; C02F1/44; C02F3/34; C02F1/78; C02F1/24
摘要
本发明涉及一种以石化达标污水为水源的深度处理及回用组合装置，其包括依次连接的气浮滤池、臭氧反应池、固定化微生物曝气生物滤池、V型滤池、超滤和反渗透。以及应用该装置深度处理及回用为循环水补给水的方法：污水首先进入气浮滤池，去除水中的油、轻质絮体及悬浮物;随后污水进入臭氧反应池，降解难降解有机物，提高污水可生化性;随后污水进入固定化微生物曝气生物滤池，去除水中的有机物和氨氮;随后污水进入V型滤池，去除水中的悬浮物及悬浮态有机物;滤池出水进入超滤，去除悬浮物及胶体态有机物;超滤出水进入反渗透，脱除盐分，最终出水至循环水补给水用水点。
权利要求书
1.一种达标污水深度处理及回用工艺及装置，其特征在于，其包括依次连接的气浮滤池(1)、臭氧 反应池(2)、固定化微生物曝气生物滤池(4)、V型滤池(5)、滤后水箱(9)、超滤(11)、超滤水箱(12)、 保安过滤器(15)、反渗透(17)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括臭氧发生装置(3)、曝气风机(6)、气 洗风机(7)、滤池反洗水泵(8)、滤后水泵(10)、超滤反洗水泵(13)、超滤水泵(14)、保安过滤器(15) 和高压泵(16)。
其中，达标<a href="http://www.dowater.com/" style="text-decoration:none"><font color="#000000">污水</font></a>由气浮滤池(1)进水口进入，出水口与臭氧反应池(2)进水口连接，臭氧反应池(2) 出水口与固定化微生物曝气生物滤池(4)进水口连接，固定化微生物曝气生物滤池(4)出水口与V型滤 池(5)进水口连接，V型滤池(5)出水口与滤后水箱(9)进水口连接，滤后水箱(9)出水口与超滤(11) 进水口连接，超滤(11)出水口与超滤水箱(12)进水口连接，超滤水箱(12)出水口与滤后水泵(14) 进水口连接，滤后水泵(14)出水口与保安过滤器(15)进水口连接，保安过滤器(15)出水口与高压泵 (16)出水口连接，高压泵(16)出水口与反渗透(17)连接。
固定化微生物曝气生物滤池(4)底部有曝气口、反洗口和气洗口，分别连接曝气风机(6)、气洗风 机(7)和滤池反洗水泵(8)。
V型滤池(5)底部有反洗口和气洗口，分别连接气洗风机(7)和滤池反洗水泵(8)。
超滤(11)底部有反洗口，连接超滤反洗水泵(13)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，气浮滤池(1)上部为溶气气浮区由溶气释放器释放的 气泡直径为10μm。滤料过滤区填装的石英砂粒径0.5mm～1.2mm，填料层有效高度为0.7m。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，臭氧反应池(2)内设置有导流板，将臭氧接触池分为3 格，三格臭氧接触的气量比为5∶3∶2。臭氧接触池(2)的有效高度为6m，臭氧投加比例为1～1.5mgO3/mg CODCr(需降解的)，停留时间1h。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，固定化微生物曝气生物滤池(4)，采用的高效悬浮大孔 载体比表面积为100m2/m3，填料层厚度2.5米，微生物负载量20～40g/L。运行初期，填料内部投加变异 菌和酶制剂，投加菌剂比例为4～10g/L。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，超滤(11)过滤精度0.03μm，通量不大于60L/m2·h。 超滤反洗周期约30min，反洗时间约3min。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，保安过滤器(15)内置PP材质大通量滤芯，过滤精度 5μm，单支滤芯过滤流量50m3/h。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，反渗透(17)采用抗污染反渗透膜元件，一级二段排列， 反渗透膜通量不大于20L/m2·h。
9.应用权利要求1～8中任一项所述装置深度处理及回用达标污水的方法，其特征在于，包含如下步 骤：a.石化达标污水进入气浮滤池(1)，去除水中的油、轻质絮体及悬浮物。气浮滤池前投加聚合氯化铝 和聚丙烯酰胺，投加浓度分别为5～10mg/L和1mg/L。气浮滤池滤速5～10m/h，水力停留时间0.5～1h。 气浮滤池反洗周期16～24h，每次反洗时间15min;b.其后，气浮滤池(1)出水进入臭氧反应池(2)，臭 氧发生装置(3)产生的臭氧经盘式曝气头进入臭氧反应池。臭氧反应池内设置有导流板，将臭氧接触池 分为3格，三格臭氧接触的气量比为5∶3∶2。臭氧反应池(2)顶部具有尾气出口，将未反应的臭氧气 体收集后由臭氧分解系统处理，达标后外排。臭氧接触池(2)的有效高度为6m，臭氧投加比例为 1～1.5mgO3/mg CODCr(需降解的)，停留时间1h。难降解有机物得到降解，同时污水的可生化性得到较 大改善;c.臭氧反应池(2)出水进入固定化微生物曝气生物滤池(4)，控制DO浓度在2～4mg/L，载体 内部溶解氧浓度为0.5～2mg/L，pH值为6～8，温度为5～35℃，水力停留时间为1～1.5h;d.固定化微生物 曝气生物滤池(4)出水进入V型滤池(5)去除悬浮物，在V型滤池前投加聚合氯化铝，投加浓度为 5～10mg/L，V型滤池滤速8～12m/h。V型滤池反洗周期为16～24h，气洗-水洗时间约6min;e.V型滤池 (5)出水进入滤后水箱(9)，滤后水箱(9)出水由滤后水泵(10)加压进入超滤(11)，超滤截留胶体 态有机物、悬浮物及微生物。超滤过滤孔径0.03μm，通量不大于60L/m2·h，出水浊度≤0.1NTU，超滤反 洗周期约30min，反洗时间约3min;f.超滤(11)出水进入超滤水箱(12)，超滤水箱(12)出水由超滤 水泵(14)加压进入保安过滤器(15)，保安过滤器采用PP材质5μm精度的滤芯，更换周期3～6个月; g.保安过滤器(15)出水进入高压泵(16)，高压泵(16)出水进入反渗透(17)，反渗透采用抗污染反渗 透膜元件，一级二段排列，反渗透膜通量不大于20L/m2·h，回收率不大于70%。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：h.滤后水池(5)出水经 滤池反洗水泵(8)从底部分别进入固定化微生物曝气生物滤池(4)和V型滤池(5)的反洗进水口，同 时气洗风机(7)分别通过固定化微生物曝气生物滤池(4)和V型滤池(5)的反洗进气口进行充气，完 成反冲洗步骤，固定化微生物曝气生物滤池(4)的反冲洗周期为3～10天，V型滤池(5)的反冲洗周期 为12～24h。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：i.运行初期，对所述固定 化微生物曝气生物滤池(4)的工程菌进行驯化，驯化步骤包括：培养初期固定化微生物曝气生物滤池的 CODCr浓度在500～600mg/L，DO浓度控制在3～5mg/L，闷曝3～5天。随后，以达标污水进入固定化微 生物曝气生物滤池，控制DO浓度在2～4mg/L，直至出水的有机物去除率达到30～40%，驯化步骤完成。
说明书
一种达标污水深度处理及回用工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种石化企业达标污水深度处理及回用工艺技术，特别是采用气浮滤池-臭氧反应池(投加 臭氧)-固定化微生物曝气生物滤池-V型滤池-超滤-反渗透组合工艺技术。
背景技术
石化企业是用水大户，随着水资源日益匮乏，水源的供给已经成为限制企业扩产、增产的制约因素。 为降低吨油水耗，确保企业可持续发展，将达标污水深度处理回用为循环水补给水，可带来一定的经济效 益和环境效益。
气浮滤池是溶气浮选池和综合滤料过滤池相结合的工艺。滤池除油、除悬浮物效果好，同时具有占地 面积小、能耗低、处理效果好的特点。
在臭氧反应池中投加臭氧，利用臭氧的强氧化性，将水中部分难生化降解的有机物氧化分解为小分子 有机物，降低污水有机物负荷，并提高污水的可生化性。
固定化微生物曝气生物滤池(G-BAF)工艺是由一种新型微生物降解有机物和脱氮的新工艺。该工艺 利用基因工程的手段，对自然微生物进行了强化与变异而产生的硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌可适应各种 水质，应用先进的微生物固定化技术，将高效微生物菌群固定在大孔网状载体，使其生物负载量为传统工 艺的3～10倍，能高效处理传统生物法难降解的有机物和氨氮。
V型滤池是快滤池的一种形式，因其进水槽形状呈V字形而得名，也叫均粒滤料滤池(滤料采用均质 滤料)。V型滤池采用了气、水反冲洗兼表面扫洗的技术，能够实现节水、节能，且改善了滤池的过滤性 能。
超滤-反渗透双膜工艺通过过滤和脱盐去除水中的悬浮物、胶体和溶解盐，出水满足循环水补给水的要 求。
石化企业达标污水相对于循环水补给水，悬浮物、油、有机污染物、氨氮、溶解性总固体含量超标， 同时C/N较低，可生化性较差，不利于微生物的生长及有机物的降解。上述工艺在石化企业污水深度处理 及回用工艺的应用中，对有机污染物和氨氮的处理效果不佳，超滤-反渗透双膜工艺易发生有机物和微生物 污染，需研发针对石化企业达标污水水质特点的深度处理及回用工艺及装置。
发明内容
本发明的目的在于克服固定化微生物曝气生物滤池、超滤-反渗透双膜工艺等单项工艺处理石化企业达 标污水深度处理及回用工艺技术性和针对性的不足，提供一种包括气浮滤池、臭氧反应池、固定化微生物 曝气生物滤池、V型滤池、超滤-反渗透双膜工艺的组合工艺及装置。与同类单项及常规组合工艺相比，该 工艺可提高污水可生化降解性，实现有机物、氨氮、悬浮物和溶解性总固体的去除，同时延缓超滤-反渗透 双膜工艺的有机物、微生物污染周期。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种石化企业达标污水深度处理及回用组合装置，其包括依次 连接的气浮滤池1、臭氧反应池2、固定化微生物曝气生物滤池4、V型滤池5、滤后水箱9、超滤11、超 滤水箱12、保安过滤器15、反渗透17。
如上所述的装置，其中，该装置还包括臭氧发生装置3、曝气风机6、气洗风机7、滤池反洗水泵8、 滤后水泵10、超滤反洗水泵13、超滤水泵14、保安过滤器15和高压泵16。
其中，达标污水由气浮滤池1进水口进入，出水口与臭氧反应池2进水口连接，臭氧反应池2出水口 与固定化微生物曝气生物滤池4进水口连接，固定化微生物曝气生物滤池4出水口与V型滤池5进水口连 接，V型滤池5出水口与滤后水箱9进水口连接，滤后水箱9出水口与超滤11进水口连接，超滤11出水 口与超滤水箱12进水口连接，超滤水箱12出水口与滤后水泵14进水口连接，滤后水泵14出水口与保 安过滤器15进水口连接，保安过滤器15出水口与高压泵16出水口连接，高压泵16出水口与反渗透17 连接。
气浮滤池1上部为溶气气浮区，压缩空气经溶气罐后，由溶气释放器释放的气泡直径为10μm。下部 为滤料过滤区，填装石英砂滤料，石英砂粒径0.5mm～1.2mm，填料层有效高度为0.7m。气浮滤池进水 前投加混凝剂，气浮滤池的出水采用虹吸出水，气浮滤池的反洗采用移动冲洗罩反洗。
臭氧反应池2底部具有钛板曝气盘，曝气盘与具有流量调节功能的臭氧发生装置3连接;臭氧反应池 内设置有导流板，将臭氧接触池分为3格，三格臭氧接触的气量比为5∶3∶2。臭氧反应池2顶部具有尾 气出口，将未反应的臭氧气体收集后由臭氧分解系统处理，达标后外排。臭氧接触池2的有效高度为6m， 停留时间1h。
固定化微生物曝气生物滤池4，采用高效悬浮大孔载体，通过分子设计，将高效微生物菌群固定在载 体上。载体比表面积为100m2/m3，填料层厚度2.5米，微生物负载量20～40g/L。运行初期，填料内部投 加变异菌和酶制剂，投加比例为4～10g菌剂/L。固定化微生物曝气生物滤池4底部有曝气口、反洗口和气 洗口，分别连接曝气风机6、气洗风机7和滤池反洗水泵8。
V型滤池5前投加混凝剂。
超滤11过滤精度0.03μm，通量不大于60L/m2·h。超滤设反洗口，与超滤反洗水泵13出水口连接。
保安过滤器内置PP材质大通量滤芯，过滤精度5μm，单支滤芯过滤流量50m3/h。
反渗透采用抗污染反渗透膜元件，一级二段排列，反渗透膜通量不大于20L/m2·h。
另一方面，本发明提供应用上述装置深度处理及回用石化达标废水的方案，其包括如下步骤：
a)石化达标污水至气浮滤池1，去除水中的油、轻质絮体及悬浮物。气浮滤池前投加聚合氯化铝和 聚丙烯酰胺，投加浓度分别为5～10mg/L和1mg/L。气浮滤池滤速5～10m/h，水力停留时间0.5～1h。
其后，污水进入臭氧反应池2。臭氧发生装置3产生的臭氧经盘式曝气头进入臭氧接触池，污水在臭 氧池反应内流动，与臭氧充分接触并反应。臭氧反应池2顶部具有尾气出口，将未反应的臭氧气体收集后 由臭氧分解系统处理，达标后外排。臭氧投加比例为1～1.5mgO3/mg CODCr(需降解的)，臭氧接触时间 为1h。
b)污水由臭氧反应池2的出水口进入固定化微生物曝气生物滤池4进行有机物和氨氮的去除。填料 载体外部溶解氧浓度控制在2～4mg/L，载体内部溶解氧浓度为0.5～2mg/L，pH值为6～8，温度为5～35℃， 水力停留时间为1～1.5h。
c)污水由固定化微生物曝气生物滤池4出水口进入V型滤池5去除悬浮物，在V型滤池前投加聚 合氯化铝，投加浓度为5～10mg/L。V型滤池滤速8～12m/h。
d)V型滤池5出水进入滤后水箱9，滤后水箱9出水进入滤后水泵10进水口。
e)滤后水泵10出水进入超滤11，超滤通量不大于60L/m2·h，出水浊度≤0.1NTU。
f)超滤11出水进入超滤水箱12，超滤水箱12出水口连接超滤反洗水泵13入水口和超滤水泵14 入水口。
g)超滤水泵14出水进入保安过滤器15。保安过滤器采用PP材质5μm精度的滤芯，更换周期3～6 个月。
h)保安过滤器15出水进入高压泵16。
i)高压泵16出水进入反渗透17。反渗透运行通量不大于20L/m2·h，反渗透脱盐率≥98%。
如上所述的方法可进一步包括如下步骤：
i)滤后水池9出水经滤池反洗水泵8分别进入固定化微生物曝气生物滤池4和V型滤池5，同时气 洗风机7出口分别连接固定化微生物曝气生物滤池4和V型滤池的气洗进口。通过气、水反洗完成反洗步 骤，固定化微生物曝气生物滤池反冲洗周期为3～10天，V型滤池反冲洗周期12～24h。
k)超滤水池12出水经超滤反洗水泵13进入超滤11，完成超滤反洗，超滤反洗周期30min。
本发明针对石化达标污水的水质特点，提供一种深度处理及回用的装置和方法。其有益效果在于：
1)气浮滤池兼具除油、除悬浮态有机物、除悬浮物的功能，同时有效降低了后续臭氧接触池的臭氧 反应负荷。
2)臭氧接触池分为三格，臭氧接触气量逐格递减，有利于臭氧与污水的充分接触，有利于臭氧氧化 污水中的难降解有机物，提高污水的可生化性;同时，臭氧接触池出水溶解氧浓度较高，有利于 固定化微生物曝气生物滤池的反应。
3)固定化微生物曝气生物滤池采用大孔载体，固定后的微生物不易流失、微生物负载量高、传质速 度好;投加的高效变异菌和酶制剂，有效改善了普通曝气生物滤池微生物浓度低的问题。
4)V型滤池可进一步去除固定化微生物曝气生物滤池出水含有的悬浮态有机物。
5)本发明装置的自动化程度高、操作管理方便、系统适应性与实用性强。
6)使用本发明提出的石化达标污水深度处理及回用方法，出水CODCr、BOD5、NH3-N、SS分别达 到20～30mg/L、1～5mg/L、1～5mg/L和低于0.1mg/L。对水体中各污染物的去除效果为：CODCr去除率超过50%，BOD5超过60%、NH3-N的去除率超过90%、悬浮物SS的去除率约100%， 溶解性总固体的去除率超过98%。石化达标污水水质满足中华人民共和国国家标准《污水综合排 放标准》(GB8978-1996)中一级标准，出水水质满足中华人民共和国国家标准《工业循环冷却 水处理设计规范》(GB50050-2007)中再生水水质要求。
