申请日2016.11.07
公开(公告)日2017.09.01
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，具体包括以下步骤：(1)强化沉淀处理;(2)悬浮物沉渣快速过滤;(3)pH值调节：(4)水解酸化：调节pH值后的废水进入配水单元，配水单元内布置生物挂膜填料，强化废水的厌氧水解酸化作用;(5)生物滤床处理。本发明通过生物滤床的布水、布气、气水反冲洗床层构建、生物滤床温度调节控制系统的设置以及生物滤床与强化沉淀单元、悬浮物沉渣快速过滤单元等单元构成的组合工艺的提出，提供了一种针对高浓度、高氨氮有机废水快速、低成本的处理方法。
权利要求书
1.一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)强化沉淀处理：将高浓度有机废水送至强化沉淀单元进行预处理，所述强化沉淀单元包括加药混凝单元、加药絮凝单元和物理沉淀单元;
(2)悬浮物沉渣快速过滤：经强化混凝单元处理后的废水进入悬浮物沉渣快速过滤单元，所述悬浮物沉渣快速过滤单元的滤料选自碎石和/或河砂，过滤床的粒径分布为表层粒径2～4cm，中上层粒径1～2cm，下层0.5～1cm;
(3)pH值调节：悬浮物沉渣快速过滤后的废水，对废水进行碱度调节预处理，将废水pH值调节至7.5～10.5;
(4)水解酸化：调节pH值后的废水进入配水单元，配水单元内布置生物挂膜填料，强化废水的厌氧水解酸化作用;
(5)生物滤床处理：配水单元将废水分配进入生物滤床单元，利用生物填料强大的有机物降解能力实现废水直接深度处理;其中，生物填料为多生物相微生物菌胶团填料;
所述生物滤床设置有温度调节控制系统，所述温度调节控制系统包括加热系统、保温滤床墙体、温度感应控制系统，所述加热系统与风机出风口管道连接，对风进行加热后，向滤床内部通入热风;所述加热系统由外至内依次为保温铝皮、保温棉、钢管、加热管;所述加热管采用远红外辐射加热灯管和/或PTC陶瓷发热元件。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：当废水中悬浮物浓度不高，无需强化去除时，省略强化沉淀处理步骤，废水直接进行悬浮物沉渣快速过滤处理。
3.根据权利要求2所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：所述温度感应控制系统包括温度传感器，温度传感器将信号传输至PLC，PLC根据温度情况，控制加热管的开停，5～10℃，开一组，0～5℃，开二组，-5～0℃，开三组，依次增加。
4.根据权利要求1或3所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：步骤(5)所采用的生物滤床床层高度为2.0～3.5米，由上至下分为5～10层，包括顶部布水层、次布水层、间歇布水层、气水反冲洗层、底部集水层、盲沟排污层;所述顶部布水层架空布置雾化布水器，雾化布水器安装有雾化喷嘴;所述次布水层距离滤床顶部15～25cm，次布水层布水管管径是顶部布水管的1/2;所述气水反冲洗层共5层，每层0.1m，内部交错布置反冲洗水管和反冲洗气管，上下用中粗砂作为隔层;所述底部集水层采用塑料盲沟、穿孔PVC水管或穿孔PE水管，枝状布置。
5.根据权利要求4所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：所述气水反冲洗层采用的冲洗方式为每天8～12个周期，每个周期2～3h，高压压缩空气冲洗20～40min，冲洗压力1～2公斤，气洗延时10分钟后，进行水洗，每天8～12个周期，每个周期2～3h，清水冲洗20～40min，冲洗压力0.05～0.1公斤。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：步骤(1)中的加药混凝单元所采用的混凝剂包括聚合氯化铝或聚合硫酸亚铁;加药絮凝单元所采用的絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求6所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：所述加药絮凝单元具体采用隔板絮凝池，絮凝时间为20-30min，隔板絮凝池廊道的流速按由大到小渐变进行设计，起端流速为0.5～0.6m/s，末端流速为0.2～0.3m/s，隔板间净距大于0.5～1m。
8.根据权利要求6所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：所述加药絮凝单元具体采用机械絮凝池，絮凝时间一般选择15～20min;池内设3～4挡搅拌机;搅拌机的线速度自第一档的0.5m/s逐渐变小至末档的0.2m/s;池内设防止水体短流的设施。
9.根据权利要求6所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：所述加药絮凝单元具体采用折板絮凝池，絮凝时间12～20min;絮凝过程中的速度分为3～8段，各段的流速分别为：第一段0.25～0.35m/s，第二段0.15～0.25m/s，第三段，0.10～0.15m/s，后续各各段流速逐渐减慢;折板夹角采用90°～120°。
10.根据权利要求6所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：所述加药絮凝单元具体采用网格絮凝池，所述网格絮凝池为多格竖流式絮凝池，絮凝池布置成2组或多组并联形式，池内设有排泥设施;絮凝时间为12～20min;絮凝池竖井流速、过栅和过孔流速均分为三段，逐段递减，分别为：竖井流速：前段和中段0.14～0.12m/s，末段0.14～0.10m/s;过栅流速：前段0.30～0.25m/s，中段0.25～0.22m/s，末段0.22～0.100m/s;竖井之间孔洞流速：前段0.30～0.20m/s，中段0.20～0.15m/s，末段0.14～0.10m/s。
11.根据权利要求2所述的一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于：在生物滤床处理之后还设有中间水暂存单元和水质强化单元;所述水质强化单元为水平潜流人工湿地、垂直流人工湿地、表面流人工湿地、向上流滤池、向下流滤池中的一种或几种;水质强化单元的填料为0.5～4cm碎石或中粗砂;水质强化单元的碳源选择谷壳、秸秆末、锯木屑、淀粉灰、葡萄糖、甲醇中的一种或几种。
说明书
一种高浓度有机废水直接深度净化的方法
技术领域
本发明涉及生态环保技术领域，具体涉及一种高浓度有机废水直接深度净化的方法。
背景技术
高浓度有机废水一般是指畜禽养殖、垃圾渗滤液、造纸、皮革及食品等行业排出的COD浓度在2000mg/l以上甚至几万几十万，氨氮浓度在1000mg/l以上的废水。这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物，成分复杂，有机物多以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、氮化物、重金属和有机有毒物，色度极高，异味严重，刺鼻恶臭，如果直接排放，将会对周边环境造成巨大影响。
根据处理原理不同可以分为物理化学处理方法、生物学处理方法、催化氧化处理方法三大类处理方式。物理化学处理方法具体可采用光化学混凝法、氧化吸附法、焚烧法、Fenton氧化法、臭氧氧化法等。生物处理方法具体可采用好氧活性污泥法、好氧生物膜法、厌氧生物处理法。
然而，高浓度有机废水处理技术的技术瓶颈依然存在，能耗高、处理效果不稳定、操作繁杂、气温影响严重等一些问题都制约着企业的环保发展。特别是在农业污染赶超工业污染的趋势下，更加体现了低成本、高效率治污技术的重要性。比如占农业污染源80%以上的畜禽养殖废水污染，就是典型的高COD，高氨氮的有机废水污染，但是在这个低附加值的农业经济主体采用工业治污的方式，显然不合适，因此提供一种既能够达到处理标准又能够低成本稳定运行的将物理化学法和生物处理法相结合的技术成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种将物理化学法和生物处理法相结合的技术，既能够达到处理标准又能够低成本稳定运行。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高浓度有机废水直接深度净化的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)强化沉淀处理：将高浓度有机废水送至强化沉淀单元进行预处理，所述强化沉淀单元包括加药混凝单元、加药絮凝单元和物理沉淀单元;
(2)悬浮物沉渣快速过滤：经强化混凝单元处理后的废水进入悬浮物沉渣快速过滤单元，所述悬浮物沉渣快速过滤单元的滤料选自碎石和/或河砂，过滤床的粒径分布为表层粒径2～4cm，中上层粒径1～2cm，下层0.5～1cm;
(3)pH值调节：悬浮物沉渣快速过滤后的废水，对废水进行碱度调节预处理，将废水pH值调节至7.5～10.5;
(4)水解酸化：调节pH值后的废水进入配水单元，配水单元内布置生物挂膜填料，强化废水的厌氧水解酸化作用;
(5)生物滤床处理：配水单元将废水分配进入生物滤床单元，利用生物填料强大的有机物降解能力实现废水直接深度处理。
优选地，生物填料为多生物相微生物菌胶团填料;多生物相微生物菌胶团填料为填料是有机质在特定环境下，长期处于好氧、兼氧、厌氧状态下交替生长，经过多年的物理、化学和生物降解多项作用，最终形成的性质和组分相对稳定的一类土壤性疏松物质。菌胶团中微生物丰富，数量种类繁多，外观具备多相多孔隙率和表面积大的特征，有营养物质含量高等优点。通过对菌胶团颗粒理化性能指标分析，表明其具有在自然条件下难以形成的、极为优良的污染物净化性能，是优良的废水生物处理介质。
优选地，当废水中悬浮物浓度不高，无需强化去除时，省略强化沉淀处理步骤，废水直接进行悬浮物沉渣快速过滤处理。
优选地，所述生物滤床设置有温度调节控制系统，所述温度调节控制系统包括加热系统、保温滤床墙体、温度感应控制系统，所述加热系统与风机出风口管道连接，对风进行加热后，向滤床内部通入热风;所述加热系统由外至内依次为保温铝皮、保温棉、钢管、加热管;所述加热管采用远红外辐射加热灯管和/或PTC陶瓷发热元件;
优选地，所述温度感应控制系统包括温度传感器，温度传感器将信号传输至PLC，PLC根据温度情况，控制加热管的开停，5～10℃，开一组，0～5℃，开二组，-5～0℃，开三组，依次增加。
优选地，步骤(5)所采用的生物滤床床层高度为2.0～3.5米，由上至下分为5～10层，优选6-8层，包括顶部布水层、次布水层、间歇布水层、气水反冲洗层、底部集水层、盲沟排污层;所述顶部布水层架空布置雾化布水器，雾化布水器安装有雾化喷嘴;所述次布水层距离滤床顶部15～25cm，次布水层布水管管径是顶部布水管的1/2;所述气水反冲洗层共5层，每层0.1m，内部交错布置反冲洗水管和反冲洗气管，上下用中粗砂作为隔层;所述底部集水层采用塑料盲沟、穿孔PVC水管或穿孔PE水管，枝状布置。
优选地，所述气水反冲洗层采用的冲洗方式为每天8～12个周期，每个周期2～3h，高压压缩空气冲洗20～40min，冲洗压力1～2公斤，气洗延时10分钟后，进行水洗，每天8～12个周期，每个周期2～3h，清水冲洗20～40min，冲洗压力0.05～0.1公斤。
优选地，步骤(1)中的加药混凝单元所采用的混凝剂包括聚合氯化铝或聚合硫酸亚铁;加药絮凝单元所采用的絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺。
优选地，所述加药絮凝单元具体采用隔板絮凝池，絮凝时间为20-30min，隔板絮凝池廊道的流速按由大到小渐变进行设计，起端流速为0.5～0.6m/s，末端流速为0.2～0.3m/s，隔板间净距大于0.5～1m。
优选地，所述加药絮凝单元具体采用机械絮凝池，絮凝时间一般选择15～20min;池内设3～4挡搅拌机;搅拌机的线速度自第一档的0.5m/s逐渐变小至末档的0.2m/s;池内设防止水体短流的设施。
优选地，所述加药絮凝单元具体采用折板絮凝池，絮凝时间12～20min;絮凝过程中的速度分为3～8段，各段的流速分别为：第一段0.25～0.35m/s，第二段0.15～0.25m/s，第三段，0.10～0.15m/s，后续各各段流速逐渐减慢;折板夹角采用90°～120°。
优选地，所述加药絮凝单元具体采用网格絮凝池，所述网格絮凝池为多格竖流式絮凝池，絮凝池布置成2组或多组并联形式，池内设有排泥设施;絮凝时间为12～20min;絮凝池竖井流速、过栅和过孔流速均分为三段，逐段递减，分别为：竖井流速：前段和中段0.14～0.12m/s，末段0.14～0.10m/s;过栅流速：前段0.30～0.25m/s，中段0.25～0.22m/s，末段0.22～0.100m/s;竖井之间孔洞流速：前段0.30～0.20m/s，中段0.20～0.15m/s，末段0.14～0.10m/s。
优选地，在生物滤床处理之后还设有中间水暂存单元和水质强化单元;所述水质强化单元为水平潜流人工湿地、垂直流人工湿地、表面流人工湿地、向上流滤池、向下流滤池中的一种或几种;水质强化单元的填料为0.5～4cm碎石或中粗砂;水质强化单元的碳源选择谷壳、秸秆末、锯木屑、淀粉灰、葡萄糖、甲醇中的一种或几种。
本发明的有益效果为：
(1)通过生物滤床的布水、布气、气水反冲洗床层构建以及生物滤床温度调节控制系统的设置，实现高效、快速、低成本直接深度处理高浓度有机废水的目的，并且彻底解决传统生物滤床堵塞，温度受限的技术问题。
(2)现有技术中的生物滤床结构的污水处理设施一直存在以下几个问题：a.布水不均匀，局部负荷过大，造成堵塞，甚至影响出水水质;b.单层结构，没有明显的功能性床层划分，不能够实现同一反应器同时降解有机物，硝化反硝化氨氮的作用;c.长期运行，微生物倍增以及污泥老化生物膜脱落会使孔隙率逐渐减小，甚至堵塞，无法正常出水。本申请的生物滤床由上至下一般分为5～10层，主要功能区包括布水层，布气层、气水反洗层、集水层、盲沟排污层，且间歇运行，彻底解决了现有技术中的生物滤床存在的上述问题。
(3)本发明根据不同废水的水质选择相应的预处理工艺，预处理之后再与生物滤床进行组合，本发明根据生物滤床的微生物菌胶团的生物特性进行参数条件设计，重点强化各单元构筑物的功能性，通过全过程组合实现高浓度有机废水直接深度净化。
