申请日2013.09.26
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明为一种芬顿氧化与生物组合工艺处理高盐高聚废水的方法，处理的高盐高聚废水为钻井废水。其特征在于工艺包括：一级化学氧化、过滤、除磷、沉降、过滤、水解、厌氧、二级化学氧化、一级好氧、二级好氧。首先，由于废水的B/C比较低，对其进行一级化学氧化法处理，提高B/C比;氧化出水过滤后，进入除磷反应池，再次沉淀过滤;除磷后的水进入水解酸化池，然后进入中间调节池，调节pH后进入厌氧反应池;厌氧出水进行二级化学氧化法处理，提高B/C比，进入好氧生化系统，进行一级接触好氧处理，二级接触好氧处理。
权利要求书
1.一种芬顿氧化与生物组合工艺处理高盐高聚废水的方法，其特征包括 如下操作步骤：
1)一级化学氧化：利用芬顿fenton法处理钻井废水，提高其B/C比; 要求钻井废水进水COD为12000 mg/L～15000 mg/L，利用浓硫酸调节 ，反应pH为2.5～3.5，进行fenton反应，反应体系中H2O:C:H2O2：Fe 质量比为10000：1:0.5：2，反应时间为2～4h;
2)一级中间贮水系统：对于一级化学氧化出水，用泵抽到高处中间贮 水池，停留时间3-5h;
3)絮凝加药除磷处理：中间贮水池废水流入絮凝加药反应池，用碱石 灰调节pH到9.5～10.5，出水进入竖流沉淀池过滤;
4)二级中间贮水系统：絮凝加药系统出水进入中间贮水系统，水解酸 化池一部分出水回流，pH调节到7.5～8.5，停留时间为3～5h;
5)水解酸化池：二级中间贮水池出水，进入水解池底部;水解池采用 MBR膜生物处理法，要求水解酸化池反应器pH为5.5～6.5，停留时间为 10～15h;
6)三级中间贮水系统：水解酸化的水进入三级贮水系统，调节pH到7 .0～8.0，停留时间为2～3h;
7)厌氧反应池：厌氧反应池采用UASB处理装置，废水由反应器下部进 入厌氧反应池后，经过污泥床区、悬浮污泥区、三相分离器，然后排 水，停留时间为20～30h，污泥床区活性颗粒污泥由现成的活性污泥驯 化而来;
8)四级中间贮水系统：厌氧出水进入四级贮水池，浓硫酸调节pH为2 .5～3.5，停留时间2～4h;
9)二级化学氧化：厌氧出水进行fenton反应，反应体系中H2O:C:H2O 2：Fe质量比为10000：1:0.5：2，反应时间为3～5h;
10)五级中间贮水系统：出水进入五级贮水池，碱石灰调节pH为7.0～ 8.0，停留时间为2～5h;
11)一级接触好氧生物处理：五级贮水池水流入一级接触好氧池;一 级好氧采用接触氧化法，污泥为实验室驯化污泥，溶氧为3～4mg/L， 加入葡萄糖量为100ppm，停留时间为15～25h;
12)二级接触好氧生物处理：一级好氧池出水进入二级接触好氧池， 溶氧为3～4mg/L，停留时间为15～25h;
13)检测系统：检测二级好氧生物处理池出水COD浓度，若COD低于50 0mg/L，则外排，若高于500mg/L，则回流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤2)废水出水S2-<5 mg/L;
步骤2)一级贮水出水用泵提升高处到达加药絮凝池;
步骤3)废水出水Fe2-<5 mg/L，总P浓度<20 mg/L;
步骤4)二级贮水池采用竖流沉淀池;
步骤4)废水出水pH为7.5～8.5，COD为8000 mg/L～10000 mg/L，B /C>0.2;
步骤5)废水出水COD为8000 mg/L～10000 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤5)废水出水一部分回流到二级中间贮水池，调节pH到7.5～8.5， 回流量根据二级贮水池pH确定;
步骤6)废水出水pH到7.0～8.0，COD为8000 mg/L～10000 mg/L，B /C为0.3～0.5;
步骤7)废水出水pH到7.0～8.0，COD为2000 mg/L～4000 mg/L，B/ C为0.1～0.5;
步骤7)装置设有污水回流系统，回流比为40%～80%;
步骤8)废水出水COD为2000 mg/L～4000 mg/L，B/C为0.1～0.5;
步骤9)废水出水COD为1000 mg/L～3000 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤10)废水出水COD为1000 mg/L～3000 mg/L，B/C为0.3～0.5， Fe2-<5 mg/L;
步骤11)废水出水COD为500 mg/L～1200 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤12)废水出水COD为300 mg/L～500 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤11)、12) 均采用常规微孔曝气池加接触氧化法，溶氧为3 m g/L～4 mg/L。
说明书
一种芬顿氧化与生物组合工艺处理高盐高聚废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及了一种芬顿feton氧化与生物组合工艺 处理高盐高聚废水的方法，其中高盐高聚废水为钻井废水，要求钻井 废水进水COD为12000 mg/L～15000 mg/L，经过处理以后，出水COD 达到500 mg/L以下。
技术背景
油田勘探开发运输过程中将产生大量钻井废水，这是石油开采过程中 排放量最大，污染最严重的石油类废水。废水来源主要包括：钻井过 程中起、下钻作业时泥浆的返排流失;泥浆循环系统的渗漏;冲洗设 备油污和清洗平台等环节产生的污水。钻井废水体系极其稳定，含有 大量复杂高分子聚合物、油、悬浮物、重金属、氯化物和表面活性剂 等，具有有机物含量高、盐度高、色度高、絮凝性差、多变性、复杂 性和难于生化降解等特点，直接排放会对地表水、地下水、土壤、植 物和生态环境造成严重污染，所以对钻井废水的处理是必要的。
钻井废水的处理是国内外一大难题，目前对钻井废水处理主要有混凝 沉淀、气浮、催化氧化、吸附等技术。这些工艺存在化学药剂消耗量 大，处理费用较高等缺陷。
本工艺主要采用芬顿feton氧化和微生物法等技术结合处理钻井废水， 优化组合工艺，实现了低能耗、低成本并能有效处理钻井废水的目的 。
发明内容
本发明属于废水处理领域，涉及了一种生化组合工艺处理钻井废水的 方法，处理出水COD达到国家三级排放标准，即<500mg/L。处理工艺采 用fenton氧化、加药絮凝、水解酸化、厌氧、好氧生物法联合处理的 工艺方法。
本发明为一种芬顿氧化与生物组合工艺处理高盐高聚废水的方法，其 特征包括如下操作步骤：
1)一级化学氧化：利用芬顿fenton法处理钻井废水，提高其B/C比; 要求钻井废水进水COD为12000 mg/L～15000 mg/L，利用浓硫酸调节 ，反应pH为2.5～3.5，进行fenton反应，反应体系中H2O:C:H2O2：Fe 质量比为10000：1:0.5：2，反应时间为2～4h;
2)一级中间贮水系统：对于一级化学氧化出水，用泵抽到高处中间贮 水池，停留时 间3-5h。
3)絮凝加药除磷处理：中间贮水池废水流入絮凝加药反应池，用碱石 灰调节pH到9.5～10.5，出水进入竖流沉淀池过滤;
4)二级中间贮水系统：絮凝加药系统出水进入中间贮水系统，水解酸 化池一部分出水回流，pH调节到7.5～8.5，停留时间为3～5h;
5)水解酸化池：二级中间贮水池出水，进入水解池底部。水解池采用 MBR膜生物处理法，要求水解酸化池反应器pH为5.5～6.5，停留时间为 10～15h;
6)三级中间贮水系统：水解酸化的水进入三级贮水系统，调节pH到7 .0～8.0，停留时间为2～3h;
7)厌氧反应池：厌氧反应池采用UASB处理装置，废水由反应器下部进 入厌氧反应池后，经过污泥床区、悬浮污泥区、三相分离器，然后排 水，停留时间为20～30h，污泥床区活性颗粒污泥由现成的活性污泥驯 化而来;
8)四级中间贮水系统：厌氧出水进入四级贮水池，浓硫酸调节pH为2 .5～3.5，停留时间2～4h;
9)二级化学氧化：厌氧出水进行fenton反应，反应体系中H2O:C:H2O 2：Fe质量比为10000：1:0.5：2，反应时间为3～5h。
10)五级中间贮水系统：出水进入五级贮水池，碱石灰调节pH为7.0～ 8.0，停留时间为2～5h;
11)一级接触好氧生物处理：五级贮水池水流入一级接触好氧池;一 级好氧采用接触氧化法，污泥为实验室驯化污泥，溶氧为3～4mg/L， 加入葡萄糖量为100ppm，停留时间为15～25h;
12)二级接触好氧生物处理：一级好氧池出水进入二级接触好氧池， 溶氧为3～4mg/L，停留时间为15～25h;
13)检测系统：检测二级好氧生物处理池出水COD浓度，若COD低于50 0mg/L，则外排，若高于500mg/L，则回流。
根据本发明所述的方法，其特征在于：
步骤2)废水出水S2-<5 mg/L;
步骤2)一级贮水出水用泵提升高处到达加药絮凝池;
步骤3)废水出水Fe2-<5 mg/L，总P浓度<20 mg/L;
步骤4)二级贮水池采用竖流沉淀池;
步骤4)废水出水pH为7.5～8.5，COD为8000 mg/L～10000 mg/L，B /C>0.2;
步骤5)废水出水COD为8000 mg/L～10000 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤5)废水出水一部分回流到二级中间贮水池，调节pH到7.5～8.5， 回流量根据二级贮水池pH确定;
步骤6)废水出水pH到7.0～8.0，COD为8000 mg/L～10000 mg/L，B /C为0.3～0.5;
步骤7)废水出水pH到7.0～8.0，COD为2000 mg/L～4000 mg/L，B/ C为0.1～0.5;
步骤7)装置设有污水回流系统，回流比为40%～80%;
步骤8)废水出水COD为2000 mg/L～4000 mg/L，B/C为0.1～0.5;
步骤9)废水出水COD为1000 mg/L～3000 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤10)废水出水COD为1000 mg/L～3000 mg/L，B/C为0.3～0.5， Fe2-<5 mg/L;
步骤11)废水出水COD为500 mg/L～1200 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤12)废水出水COD为300 mg/L～500 mg/L，B/C为0.3～0.5;
步骤11)、12) 均采用常规微孔曝气池加接触氧化法，溶氧为3 m g/L～4 mg/L。
发明原理在于，钻井废水体系较稳定，含有大量复杂高分子聚合物、 重金属、氯化物和表面活性剂等，COD较高，且B/C较低，不能被微生 物直接利用，需要首先进行fenton氧化处理，提高BOD，然后用生物法 降解COD。生物法降解钻井废水，首先用水解酸化把高分子难降解聚合 物降解为小分子物质，提高污水的可生化性;废水COD的去除主要在厌 氧阶段，UASB主要处理COD为8000～10000mg/L的高浓度废水，出水再 次经过Fenton氧化处理后进入接触好氧生物处理阶段。Fenton化学氧 化法提高废水可生化性，再应用水解酸化、厌氧、好氧等生物法处理 ，节省了运行成本，经济有效。
Fenton氧化技术：利用H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的 羟基自由基(·OH)，·OH可与大多数有机物作用使其降解。从而用少 量Fenton试剂对工业废水进行预处理，使废水中的难降解有机物发生 部分氧化，改变它们的可生化性、溶解性和混凝性能,利于后续处理。
生物水解酸化法：水解酸化过程主要包括水解和酸化两个阶段。水解 阶段有机物(基质)在进入细胞前进行的化学反应。微生物释放连接在 细胞外壁上的固定酶和胞外自由酶来完成生物催化氧化反应。将大分 子物质分解为小分子物质，把难降解的有机物分解 成易降解的有机物，最终生成乙酸、丙酸、丁酸等有机酸。
生物厌氧法阶段，UASB反应器中，污水由反应器下端的布水系统均匀 配水后，向上与池内悬浮的微生物接触，在厌氧条件下，大部分的有 机物被分解成甲烷和二氧化碳。厌氧反应池出水进入厌氧沉淀池进行 固液分离，厌氧沉淀污泥大部分回流至厌氧反应器，剩余污泥送至污 泥浓缩池进行浓缩。
好氧生物阶段采用两级，每一级均采用常规微孔曝气池加接触氧化法 ，微孔曝气充氧能力和氧利用率均比较高，活接触氧化法中，性污泥 附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动 ，不断更新，从而提高了净化效果。生物接触氧化法具有处理时间短 、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀 、耗电小等优点。
本方法将Fenton氧化作为一种预处理工艺，在低剂量内，Fenton法不 完全矿化污染物,只是降低高分子聚合物浓度，使之分解为可生化降解 的小分子物质，提高废水的B/C(可生化性指标)，满足后续生物处理 的需要，同时废水中的S2-等一些对微生物有毒的物质也可以去除。絮 凝加药除磷处理阶段，去除废水中多余的磷之外，一些重金属离子也 可以生成沉淀去除，从而减轻对后续微生物毒害。水解酸化同样将难 降解的有机物分解成易降解的有机物，提高可生化性，为后期的厌氧 反应做准备。升流式厌氧污泥床UASB中，大部分的有机物被分解成甲 烷和二氧化碳被去除。将两级接触氧化法生物处理系统用于氧化后的 废水生物处理单元，微生物活性较高，有利于有机污染物的降解，接 触生物处理系统相比较其他的生物处理工艺来说结构简单、占地节省 、有机负荷与水力负荷高、投资较少、自动化程度高、出水水质好、 抗冲击能力强。
