申请日2011.10.17
公开(公告)日2013.04.17
IPC分类号C02F1/24; C02F9/14
摘要
本发明涉及一种超稠油污水的气浮-生化处理方法，将废水通入多级环流气浮分离塔的鼓泡段;加入除油剂、絮凝剂、助凝剂和表面活性剂，在塔底通入空气;将大部分乳化油从废水中分离;分离后的废水通入多级环流厌氧好氧耦合流化床的生化反应器，有机物被降解;水、废气和部分夹带污泥通过三相分离器，废气从三相分离器顶部排出，水和夹带污泥经过沉降分离后，污泥从三相分离器底部的挡板处倒流返回生化反应器内进行循环利用，水在三相分离器壁和外导流筒之间向上折流，经过二次沉降后溢流到溢流槽，等液位达到出水口时，处理后废水排出;本方法使超稠油污水的COD从15000～40000mg/l降低到100mg/l以下，达到国家排放标准。
权利要求书
1.一种超稠油污水的气浮-生化处理方法，超稠油污水的COD为15000～ 40000mg/l，其特征在于：气浮-生化处理装置是由多级环流气浮分离塔、中间调节池 和多级环流厌氧/好氧耦合塔依次串接而成;
调节废水的pH为8～9，将废水通入多级环流气浮分离塔的鼓泡段;加入除油剂、 絮凝剂、助凝剂和表面活性剂，在塔底通入空气;在污水的湍动和表面活性剂的作用 下，气泡形成细小泡沫，在导流筒内上升，同时在导流筒外壁和环流气浮分离塔内壁 之间向下运动，形成了围绕导流筒壁的快速环流运动，这些细小的气泡在环流气浮分 离塔污水内快速运动，并与污水中的絮凝物相互作用并结合，通过在泡沫段收集泡沫， 将大部分乳化油从废水中分离;多级环流气浮分离塔分离后的废水经自然沉降后，调 节pH为6.5～7.5，然后通入多级环流厌氧好氧耦合流化床的生化反应器，在塔底通 入空气，生化反应器内加入多孔载体;活性污泥中的厌氧微生物附着在载体内部，好 氧微生物一部分附着在多孔载体外部，一部分悬浮在废水中，通过连续通入空气和废 水，有机物被降解;废水在反应器内生化反应完全后，水、废气和部分夹带污泥通过 三相分离器，废气从三相分离器顶部排出，水和夹带污泥从内导流筒溢流到内外导流 筒之间，经过自然沉降分离后，污泥从三相分离器底部的挡板处倒流返回生化反应器 内进行循环利用，水在三相分离器壁和外导流筒之间向上折流，经过二次沉降后溢流 到溢流槽，等液位达到出水口时，处理后废水排出;
多级环流气浮分离过程中，空塔气速为0.5～1.5cm/s;除油剂为KR-1，环烷基 咪唑啉类，克拉玛依石化公司，浓度范围为0.18～0.4g/L之间，流加速率为130mg/(h ·L.污水);絮凝剂为聚合氯化铝，浓度为0.18g/(L.污水)，流加速度为130mg/(h .L.污水);助凝剂为聚丙烯酰胺，浓度范围为0.025mg/(L.污水)，流加速度 为40g/(h.L.污水);表面活性剂为十二烷基硫酸钠SDS，浓度范围为0.5～0.6g/ (L.污水)，流加速度为150mg/(h·L.污水);
多级环流厌氧/好氧耦合生物流化床的空塔气速在0.04～0.07cm/s之间;污泥浓 度在3.5～5.5g/L之间;
载体为10～20cm见方的聚氨酯型、聚乙烯型、聚苯乙烯型中的一种或几种组合 的海绵载体，载体的填充率为塔体积的10%～40%。
2.一种权利要求1所述的超稠油污水的气浮-生化处理装置，其特征在于：由多 级环流气浮分离塔(5)、中间调节池(15)和多级环流厌氧/好氧耦合塔(29)构成;
多级环流气浮分离塔由下部鼓泡段(1)和上部泡沫段(2)构成，鼓泡段(1) 为气升式内环流反应器，由导流筒(4)和位于导流筒底部的气体分布器(3)构成， 气体分布器(3)通过稳压阀和流量计(14)与空气压缩机(16)连接;位于鼓泡段 上方的泡沫段(2)为溢流槽式的气液分离器，由溢流堰(8)和泡沫排出口(7)构 成;多级环流厌氧/好氧耦合塔由生化反应器(19)和三相分离器(20)构成，生化 反应器(19)内设导流筒(30)，与生化反应器(19)筒体同轴，气体分布器(31) 固定在塔体的底部和导流筒(30)内底部，通过稳压阀和流量计(17)与空气压缩机 (16)连接;生化反应器(19)内有多孔载体(28)。
3.根据权利要求2所述的一种超稠油污水的气浮-生化处理装置，其特征在于： 多级环流气浮分离塔为气升式多级级内环流塔，由有机玻璃制成，塔身总高与内径之 比为3～12，导流筒直径与塔身内径之比为0.3～0.9，鼓泡段和泡沫段的直径比为 1∶1.4～1∶1.8，高度比为1∶0.4～1∶0.8;泡沫段溢流槽堰和鼓泡段直径的比为1∶1～ 1.4∶1，溢流槽堰和泡沫段的高度比为0.1∶1～0.3∶1，底部装有微孔气体分布器，平 均孔径为3μm。
4.根据权利要求2所述的一种超稠油污水的气浮-生化处理装置，其特征在于： 多级环流厌氧/好氧耦合生物流化床，由有机玻璃制成，底部装有微孔气体分布器， 平均孔径为3μm，生化反应器的导流筒侧壁上，绕导流筒轴均匀打孔形成一段或多 段，孔径为0.01～10cm，段间距离为5～120cm，最顶级孔中心低于液面10～300 cm，生化反应器的塔体与导流筒的直径比在1～2之间，高度比在1～2之间，三相分 离器的器壁与内导流筒、外导流筒同轴设计，且内外导流筒直径比在0.6～0.8之间， 高度比在0.5～1.0之间，外导流筒与三相分离器外壁的直径比为0.55～0.65之间， 高度比为0.5～1.0之间，出水口下方设计有溢流槽。
说明书
一种超稠油污水的气浮-生化处理方法及设备
技术领域
本发明涉及一种油污废水的处理方法及设备，具体而言是一种超稠油废水的气浮- 生化处理方法，应用于炼化、采油废水的处理技术领域。
背景技术
超稠油废水中含有较难降解的烃类和芳香类化合物，且乳化严重、污染物种类多、 油水密度差小、难分离、可生化性差。因此，在进入生化处理前，必须先采用物理和 化学的方法进行预处理，而预处理的核心环节就是脱除乳化油。由于超稠油废水的乳 化程度高，乳滴非常小且异常稳定，稳定的油滴在气泡界面的吸附量也非常小，因此 需要大量的气泡界面吸附乳滴，需要多级气浮以达到需要的分离效果。
气升式环流反应器由于其能耗低、传质效果好被广泛应用于化肥厂和炼油厂废水 的处理，高浓度有机废水的处理，苯酚废水的处理及皂化废水的处理。CN1435275A 在传统鼓泡式反应器基础上公开了一种多级环流反应器，塔内置有导流筒，导流筒底 部设有气体分布器，但该反应器未见在超稠油废水中的处理应用。US5897772公开 了一种多级环流泡沫分离塔，它是在环流反应器基础上开发的气浮分离设备。与一般 的气浮设备相比，该技术对于大小在10μm以上的乳化油有较高的分离效率，但对粒 径更小、界面流动性差的重质油乳滴，分离效率仍然较低。
生物法处理难降解废水的工艺中，分段式厌氧、好氧工艺是目前主要的处理方式。 但是这类技术存在工艺路线复杂、运行成本高、能耗高、处理效率较低、抗冲击能力 差、占地面积大等缺点。因此，便出现了许多好氧和厌氧一体式的污水处理设备和工 艺。CN1421401公开了一种由内筒、分隔筒和外筒同轴线地套置一起，分别构成厌氧 反应区和好氧反应区，适用于有机废水的生物处理设备。内外筒中分别填充有不同类 型的微生物载体。此法仅在氨氮浓度比较高的有机废水中有所运用。CN101381163A 提供了一种由两个串联的气升式内循环生物流化床构成的水解酸化-厌氧好氧耦合生 化降解系统。前者为采用微量曝气操作的厌氧生物流化床，主要完成水解酸化处理， 后者为通过装填大孔载体而构建的厌氧-好氧耦合生物流化床，完成有机物的彻底降 解。该方法在一定程度上增加了生物处理阶段的设备投资和工艺流程，操控难度增大， 设备集成化降低。CN101003406A公开了一种厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器及 用于化纤废水处理方法，但缺少微生物附着的载体，生化处理效率大大降低。
还有一些新的高效高浓度有机废水的处理设备和工艺相继被报道，如 200810228362则采用絮凝处理-高负荷好氧生物处理-水解酸化处理-低负荷好氧生 物处理等过程，将高COD、NH3-N浓度的废水有效处理，但也只能将COD在3000～ 4000mg/l范围内的废水净化达标。ZL200920173235.5则发明了一种厌氧水解-好氧- 沉降分离一体化的废水处理设备，但由于集成化比较高，导致生物体系的抗冲击能力 不强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用多级环流气浮技术和多级环流厌氧/好氧耦合工 艺联合处理较难处理的超稠油废水，最终使超稠油废水达标排放的污水处理方法，超 稠油废水的初始COD为15000～40000mg/l。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明由多级环流气浮分离塔、中间调节池和多级环流厌氧/好氧耦合塔依次串 联构成。前者为多级环流气浮分离塔，在该流化床中主要完成乳化油的去除工作。后 者为通过装填载体而构建的多级环流厌氧-好氧耦合生物流化床，在该流化床中完成 有机物的彻底降解。
1.多级环流气浮分离过程的实现
所述的多级环流气浮分离塔5为一种由鼓泡段1和泡沫段2构成的气升式多级内 环流塔。
下部鼓泡段1为气升式内环流反应器，由导流筒4和气体分布器3构成。其中导 流筒为多级导流筒或单级导流筒，单级导流筒为常规设计，多级导流筒按照专利 CN1435275设计，专利CN1435275提供了一种用于各类气-液两相和气-液-固三相化 学反应多级环流反应器，包括塔体、导流筒、气体分布器，导流筒位于塔体内，且与 塔体同轴，导流筒底部装有气体分布器，塔身总高与内径之比为3～12，导流筒直径 与塔身内径之比为0.3～0.9。
位于鼓泡段1上方的泡沫段2为溢流槽式的气液分离器，包括溢流堰8和泡沫排 出口7。多级环流气浮分离塔鼓泡段和泡沫段的直径比为1∶1.4～1∶1.8，高度比为 1∶0.4～1∶0.8;泡沫段溢流槽堰和鼓泡段直径的比为1∶1～1.4∶1，溢流槽堰和泡沫 段的高度比为0.1∶1～0.3∶1。
超稠油废水经泵13从多级环流气浮分离塔底部进入反应器内;空气经压缩机16、 稳压阀和流量计14控制后，经气体分布器3进入反应器内;缓慢流加20%的氢氧化 钠或0.1M的稀盐酸，调节废水的pH到8-9之间(常温下);除油剂、絮凝剂、助凝 剂、表面活性剂等灵活选用泵10、11、12进入多级环流气浮分离塔。在污水的湍动 和表面活性剂的作用下，气泡形成了细小稳定的泡沫，在导流筒4内上升，同时在导 流筒外壁和环流气浮分离塔5内壁之间向下运动，形成了围绕导流筒壁的快速环流运 动。这些细小的气泡在环流气浮分离塔污水内快速运动，并与污水中的絮凝物相互作 用并结合，最后富集了絮凝物的泡沫由环流气浮分离塔上部泡沫溢出口7流出。通过 在泡沫段收集泡沫，将乳化油从废水中分离。废水在多级环流反应器内停留1.5-3h 后从取样口9取样分析，COD达到3000mg/l以下时，处理后的污水进入中间调节池 15，多级环流气浮处理后的污水自然沉降2小时，待絮体沉降完全后，往中间调节池 中缓慢滴加20%的氢氧化钠或0.1M的稀盐酸，将pH调节至6.5-7.5(常温)。
上述多级环流气浮分离过程中，空塔气速为0.5～1.5cm/s，最佳为0.9cm/s; 除油剂为KR-1，环烷基咪唑啉类，克拉玛依石化公司制，浓度范围为0.18～0.4g/L 之间，流加速率为130mg/(h·L.污水)。絮凝剂为常规的聚合氯化铝，浓度为0.18g/ (L.污水)，流加速度为130mg/(h.L.污水);助凝剂为聚丙烯酰胺，浓度范围为 0.025mg/(L.污水)，流加速度为40g/(h.L.污水);表面活性剂为市售商品十 二烷基硫酸钠SDS，浓度范围为0.5～0.6g/(L.污水)，流加速度为150mg/(h·L .污水)。
2.厌氧好氧耦合过程的实现
所述的多级环流厌氧/好氧耦合生物流化床由生化反应器19和三相分离器20两 部分构成。
生化反应器19内支撑着导流筒30，两者同轴，气体分布器31固定在塔体的底 部，平均孔径为3μm。所述的导流筒侧壁上，绕导流筒轴均匀打孔形成一段或多段， 孔径为0.01～10cm，段间距离为5～120cm，最顶级孔中心低于液面10～300cm。反 应器的塔体与导流筒的直径比在1～2之间，高度比在1～2之间。
三相分离器20位于生化反应器19的上方，三相分离器的器壁26与内导流筒24、 外导流筒25同轴设计，且内外导流筒直径比在0.6～0.8之间，高度比在0.5～1.0 之间;外导流筒与三相分离器外壁的直径比为0.55～0.65之间，高度比为0.5～1.0 之间;设计有溢流槽23，且溢流槽位于出水口22下方。
从中间调节池出来的污水经泵18从底部进入多级环流厌氧/好氧耦合生物流化 床29。空气经压缩机16、稳压阀和流量计17控制后，经气体分布器31进入多级环 流厌氧/好氧耦合生物流化床的生化反应器内。生化反应器19内加入一定数量的多孔 载体28。活性污泥中的厌氧微生物附着在载体内部，好氧微生物一部分附着在多孔 载体外部，一部分悬浮在废水中，通过连续通入空气和废水，实现有机物的降解。从 而把厌氧和好氧耦合在一起，实现了厌氧和好氧的统一。废水在反应器内生化处理 16-36h，从取样口21取样分析，COD达到100mg/l以下时，水、废气和部分夹带污 泥通过三相分离器20，废气从三相分离器顶部排出，水和夹带污泥从内导流筒24溢 流到内外导流筒之间，经过自然沉降分离后，污泥从三相分离器底部的挡板32处倒 流返回生化反应器内进行循环利用，水在三相分离器壁26和外导流筒25之间向上折 流，经过二次沉降后溢流到溢流槽23，等液位达到出水口22时，处理后废水排出。
所述厌氧好氧耦合过程中，空塔气速在0.04～0.07cm/s之间，最佳空塔气速为 0.05cm/s;加入的载体为10～20cm见方的高强度海绵，且载体的填充率为10%～40%; 反应器中的活性污泥浓度为3.5～5.5g/L污水。
本发明的优点和有益效果在于：
多级环流气浮技术和多级环流厌氧-好氧耦合技术的工艺联合，具有混合均匀、 传质系数高、主体溶氧高、去除率较高、夹带率较低等诸多优点。该工艺组合大幅提 高了小粒径乳化油分离效率。经该工艺不超过40小时的处理后，超稠油废水的初始 COD从15000～40000mg/l降低到100mg/l以下，达到国家排放标准，氨氮和硫含量 降低到检出限以下，去除率将近100%。污泥质量和出水COD稳定，说明该系统具有 较强的自我更新的能力和良好的长周期稳定运行能力。该系统还能使泥水分离彻底， 显著减少了剩余污泥量的产量，这对工业应用具有实际价值。另外，联合工艺流程简 单，占地小，操作环节少，使得设备的投资和过程的能耗有效降低。
