申请日2009.09.07
公开(公告)日2011.04.13
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F1/74; C02F1/52; C02F3/34
摘要
本发明是一种高钙、高盐工业废水处理方法，属于水处理技术领域。包括如下工业废水处理组合操作系统：a.预处理系统，b.水解酸化厌氧生化处理系统，c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，d.接触氧化膜法生物处理系统，e.曝气生物处理系统。提供了一种处理成本低、处理效果持续稳定，适用于高钙、高盐环境工业废水处理的多系统联合处理方法。当待处理废水盐度3.0%(以CaCL2计)，CODcr浓度在1250mg/L，NH3-N41.3的恶劣条件下，经处理后的出水水质达到如下技术指标：COD<60mg/L，NH3-N<5mg/L。适用于石油开采、石油炼制、石油催化裂化、氯碱厂、环氧氯丙烷等石油化工装置水处理系统。
权利要求书
1.一种高钙、高盐工业废水处理方法，其特征在于包括如下废水处理组合操作系统：
a.预处理系统，
b.水解酸化厌氧生化处理系统，
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，
d.接触氧化膜法生物处理系统，
e曝气生物膜处理系统;
其中：
a.预处理系统包括混合絮凝沉降单元和预氧化单元，工艺条件控制如下：
①混合絮凝沉降单元：加入絮凝剂，反应时间5-30分钟，沉降时间为30-120分钟;
②预氧化单元：采用压缩空气曝气，溶解氧控制在0.8-2.0mg/L，调节pH并控制pH值在2.5-7.5之间;内置铁刨花，其孔隙率为55%-95%;
b.水解酸化厌氧生化处理系统的水解酸化池分为I、II两段，结构特征如下：
①I段池约占池容积的3/5，采用强度可控式液下搅拌器;
②II段池约占池容积的2/5，内置半软性填料，填料占II段池容积的50%;
③水解酸化II段池底面呈45°斜坡，水解酸化池I、II段之间设有挡板，有利于II段污泥回流到I段;
④技术指标：水力停留时间5-15h，溶解氧DO≤1.0mg/L，污泥浓度MLSS1500-3000mg/L;
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，技术特征如下：
①在适盐菌氧曝池内设有硅质微孔盘管;
②采用大污泥回流量操作方式;
③适盐菌驯化工艺技术条件如下：
(1)接种菌源取自石化企业污水处理场污泥，其所处理的水质：COD260-1100mg/L，TDS6000-8000mg/L;
(2)适盐菌纯氧曝气池的工艺参数：
d.接触氧化膜法生物处理系统，
①冲击式投加5-10mg/L硝化菌
②工艺参数如下：
e.BAF滤塔曝气生物膜处理系统，
①经接触氧化膜法生物处理系统处理合格的水，添加共基质后进入BAF滤塔，共基质包括醇类或羧酸类物质，其加入量为5-20mg/L;
②BAF滤塔启动
滤料接种挂膜，以纯氧曝气池的回流污泥作为接种污泥，接种量为池容积的1/4，向进水中投加有机营养物质;逐渐提升进水量，当BAF对COD的去除率趋于稳定，BAF滤塔启动完成;
③BAF滤塔工艺参数如下：
2.根据权利要求1的高钙、高盐工业废水处理方法，其特征在于包括如下废水处理组合操作系统：
a.预处理系统，
b.水解酸化厌氧生化处理系统，
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，
d.接触氧化膜法生物处理系统，
e曝气生物膜处理系统;
其中：
a.预处理系统包括混合絮凝沉降单元和预氧化单元，工艺条件控制如下：
①混合絮凝沉降单元：加入絮凝剂，反应时间10-15分钟，沉降时间为40-60分钟;
②预氧化单元：采用压缩空气曝气，溶解氧控制在1.0-1.5mg/L;用盐酸调节pH并控制pH值在4.5-6.5之间;内置铁刨花，其孔隙率为80%-90%;
b.水解酸化厌氧生化处理系统的水解酸化池分为I、II两段，结构特征如下：
①I段池约占池容积的3/5，采用强度可控式液下搅拌器;
②II段池约占池容积的2/5，内置半软性填料，填料占II段池容积的50%;
③水解酸化II段池底面呈45°斜坡，水解酸化池I、II段之间设有挡板，有利于II段污泥回流到I段;
④技术指标：水力停留时间6-10h，溶解氧D0≤0.5mg/L，污泥浓度MLSS2000-2500mg/L;
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，技术特征如下：
①在适盐菌氧曝池内设有硅质微孔盘管;
②采用大污泥回流量操作方式;
③适盐菌驯化工艺技术条件如下：
(1)接种菌源取自石化企业污水处理场污泥，其所处理的水质：COD260-1100mg/L，TDS6000-8000mg/L;
(2)适盐菌纯氧曝气池的工艺参数：
d.接触氧化膜法生物处理系统
①冲击式投加5-10mg/L硝化菌
②工艺参数如下：
e.BAF滤塔曝气生物膜处理系统，
①经接触氧化膜法生物处理系统处理合格的水，添加共基质后进入BAF滤塔，共基质包括醇类或羧酸类物质，其加入量为7-15mg/L;
②BAF滤塔启动
滤料接种挂膜，以纯氧曝气池的回流污泥作为接种污泥，接种量为池容积的1/4，向进水中投加有机营养物质;逐渐提升进水量，当BAF对COD的去除率趋于稳定，BAF滤塔启动完成;
③BAF滤塔工艺参数如下：
3.根据权利要求1的高钙、高盐工业废水处理方法，其特征在于当待处理废水的钙含量在500-8000mg/L之间，盐度3.0%(以CaCl2计)，CODcr浓度在1250mg/L，NH3-N41.3的恶劣条件下，经处理后的出水水质达到如下技术指标：COD<60mg/L，NH3-N<5mg/L。
4.权利要求1的高钙、高盐工业废水处理方法，其特征在于适用于石油开采，原油炼制、催化裂化，氯碱厂，环氧氯丙烷等石油化工装置的水处理系统。
说明书
高钙、高盐工业废水处理方法
技术领域
本发明是一种高钙、高盐工业废水处理方法。属于水处理技术领域。
背景技术
石油开采，原油脱盐、脱钙，石油炼制、催化裂化，环氧氯丙烷，氯碱等石油化工装置产生大量高钙、高盐废水，高钙、高盐会对污水处理系统中的生物产生毒害、抑制作用，并且破坏污泥沉降性能，从而导致传统活性污泥法很难实现高钙、高盐污水的有效处理;由于普通活性污泥法抗盐度冲击能力差，对于高钙、高盐污水处理效率低。目前，高钙、高盐污水处理一般采用接种适盐微生物的方法实现对有机物的有效处理，但接种适盐菌亦难以抗拒高钙、高盐度恶劣环境的冲击，也会受到污水处理系统中其它微生物的竞争作用，导致该方法处理成本高、难以保证持续、稳定的处理效果。
中国专利CN100443426C公开了一种《高钙、高有机物含量的废水处理方法》。该发明提供的方法具有处理有机物负荷高、脱钙脱铁效率高、占地面积小等特点，可处理的原水CODcr浓度为10000～20000mg/L，钙含量为500～6000mg/L，铁含量为0～500mg/L，处理后的废水CODcr浓度可以降低到800mg/L以下，钙含量降为200mg/L以下，铁含量降为10mg/L以下。但是该方法除钙费用高，且处理后废水COD难以达到小于60mg/L的指标。
中国专利CN101054232A公开了一种《高含盐废水高效处理工艺》。它是在序批式反应器中通过形成好氧颗粒污泥并采用一定的启动运行方法及污泥驯化方式，在不投加适盐菌条件下使反应器内污泥实现聚集生长并形成复合微生态，实现高含盐废水的高效处理及改善系统的抗盐度冲击能力。但尚未公开采用该工艺方法对含盐废水进行处理，处理后的水质所达到的具体技术指标，以及是否具有持续稳定的处理效果。
一种处理成本低、处理效果持续稳定，适用于高钙、高盐环境工业废水处理的多系统组合处理方法是水处理界所渴望的。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种处理成本低、处理效果持续稳定，适用于高钙、高盐环境工业废水处理的多系统组合处理方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
本发明的高钙、高盐工业废水处理方法，其特征在于包括如下废水处理组合操作系统：
a.预处理系统，
b.水解酸化厌氧生化处理系统，
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，
d.接触氧化膜法生物处理系统，
e曝气生物膜处理系统;
其中：
a.预处理系统包括混合絮凝沉降单元和预氧化单元，工艺条件控制如下：
①混合絮凝沉降单元：加入絮凝剂，反应时间5-30分钟，沉降时间为30-120分钟;
②预氧化单元：采用压缩空气曝气，溶解氧控制在0.8-2.0mg/L;调节pH并控制pH值在2.5-7.5之间;内置铁刨花，其孔隙率为55%-95%;
来自各生产装置的多股工业废水混合后形成高钙、高盐废水，首先进入本发明的组合处理系统的预处理系统，在混合絮凝沉降单元，部分钙和碱度在絮凝剂作用下，形成碳酸钙沉淀被除去，即中和了废水中的碱度又去除部分钙，中和后的废水呈中性，大大减弱了废水结垢的趋势。
在预氧化单元加酸调节pH，使混合絮凝沉降单元剩余的Ca2+在此不结垢;预氧化单元内置的铁刨花，在酸性充氧的条件下，利用零价铁催化还原作用，将难降解的有机卤化物还原为易降解的烃类。
b.水解酸化厌氧生化处理系统的水解酸化池分为I、II两段，结构特征如下：
①I段池约占池容积的3/5，采用强度可控式液下搅拌器;
②II段池约占池容积的2/5，内置半软性填料，填料占II段池容积的50%;
③水解酸化II段池底面呈45°斜坡，水解酸化池I、II段之间设有挡板，有利于II段污泥回流到I段;
④技术指标：水力停留时间5-15h，溶解氧DO≤1.0mg/L，污泥浓度MLSS1500-3000mg/L;
预处理系统的出水进入水解酸化厌氧生化处理系统。为了提高水解酸化厌氧生化处理系统的处理效率，就要保证水解酸化具有足够的污泥浓度和泥水的充分混合，为此水解酸化池分为I、II两段，I段约占池容的3/5，采用液下搅拌，搅拌强度可控，在保证泥水充分混合的同时，出水悬浮物较少，维持水解酸化池具有较高污泥浓度。II段约占池容的2/5，内置半软性填料，占II段池容的50%。污水进入后先同高浓度的厌氧微生物接触，污水有机物去除效果好。随着水流上升，污泥颗粒被吸附截留在填料上，形成泥水逆向流，使出水夹带悬浮物少，维持水解酸化具有足够的污泥浓度，强化水解酸化厌氧生化处理系统的处理效果。
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，技术特征如下：
①在适盐菌氧曝池内设有硅质微孔盘管;
②采用大污泥回流量操作方式;
③适盐菌驯化工艺技术条件如下：
(1)接种菌源取自石化企业污水处理场污泥，其所处理的水质：COD260-1100mg/L，TDS6000-8000mg/L;
(2)适盐菌纯氧曝气池的工艺参数：
水解酸化厌氧生化处理系统的出水进入适盐菌纯氧曝气生物处理系统，实验证明，经过驯化的适盐细菌微生物对有机物具有极高的去除效率，且能利用的碳源十分广泛，其中包括难生物降解的有机物，85%以上的有机物在此被适盐菌氧化分解。在适盐菌氧曝池内设有硅质橡胶微孔盘管，这种微孔管对氧的传递和转移效率较高，能保证在高盐环境下氧向水中的有效传递，同时其表面的微孔有利于微生物挂膜，保证系统中维持一定的生物膜量。含盐废水生物处理时，盐浓度大幅度的变化是影响生物正常处理的主要因素，为了减轻盐的波动对生化处理的影响，采用加大污泥回流量的方式。
无机盐对生物有抑制作用，当盐质量分数大于1%时会造成质壁分离或细胞失活，严重影响废水处理效果和出水水质。因此，适盐菌纯氧曝气生物处理系统运行的关键是适盐菌的培养驯化。淡水环境的微生物不能在含较高盐浓度的环境中生存，盐浓度的变化可能引起微生物代谢途径的改变。适盐菌的驯化过程就是使细菌代谢方式逐渐适应高浓度盐的环境，并使适盐菌大量增殖的过程，但这需要一定的时间，急剧地变化盐浓度或
驯化时间过短都会使细菌受到抑制，通常盐质量分数变化0.5%～2%会影响系统处理效果。
适盐菌的驯化采用逐步动态加压驯化的方法，以减轻瞬间高浓度盐分对污泥中微生物的冲击和毒害，即接种污泥后，开始低浓度进水，在驯化过程中以盐分和水力负荷作为选择压力，视系统COD去除率和污泥驯化情况逐步提高盐分和水力负荷，使微生物具有良好的耐盐和有机物降解性能。水解酸化污泥、接触氧化污泥可以与适盐菌同步进行驯化。
d.接触氧化膜法生物处理系统，
①冲击式投加5-10mg/L硝化菌
②工艺参数如下：
适盐菌纯氧曝气生物处理系统出水进入二沉池，经过泥水分离后，上清液溢流进入接触氧化膜法生物处理系统，针对高钙、高盐污水氨氮硝化作用的建立较困难的问题，在接触氧化膜法生物处理系统，通过冲击式投加5-10mg/L硝化菌，即可实现出水氨氮达标。经过接触氧化池生物膜法处理，使废水中的有机物得到进一步的降解，废水中的氨氮得到硝化。
e.BAF滤塔曝气生物膜处理系统，
①经接触氧化膜法生物处理系统处理合格的水，添加共基质后进入BAF滤塔，共基质包括醇类或羧酸类物质，其加入量为5-20mg/L;
②BAF滤塔启动
滤料接种挂膜，以纯氧曝气池的回流污泥作为接种污泥，接种量为池容积的1/4，向进水中投加有机营养物质;逐渐提升进水量，当BAF对COD的去除率趋于稳定，BAF滤塔启动完成;
③BAF滤塔工艺参数如下：
接触氧化膜法生物处理系统出水进入三沉池，经过泥水分离后，出水加入一定量的共基质后再进入BAF滤塔，通过共代谢作用，强化对难降解有机物的去除效果，出水达标排放。
BAF滤塔正式运行之前要做好滤塔的启动挂膜，向BAF中注入清水浸泡陶粒填料，同时鼓风，48h后排出清水，引入适盐菌纯氧曝气生物处理系统的沉淀池出水，开始对滤料进行挂膜。挂膜阶段，针对适盐菌纯氧曝气生物处理系统出水基质浓度低的特点，采用接种挂膜法，将纯氧曝气池的回流污泥作为接种污泥，接种量为BAF池容的1/4。为加快挂膜进程，向进水中投加有机营养物质。挂膜开始后先闷曝2-3d，随后开始连续进三沉池出水，初期进水量为满负荷的50%，3天后进水量提升为满负荷，7天后停止投加有机营养物。当BAF对COD的去除率趋于稳定时，标志滤料挂膜成功，此时将接种后残余的污泥反洗出反应器，BAF滤塔启动完成。
本发明的目的还可以通过如下措施来达到：
本发明的高钙、高盐工业废水处理方法，一种优选的技术方案，其特征在于包括如下废水处理组合操作系统：
a.预处理系统，
b.水解酸化厌氧生化处理系统，
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，
d.接触氧化膜法生物处理系统，
e曝气生物膜处理系统;
其中：
a.预处理系统包括混合絮凝沉降单元和预氧化单元，工艺条件控制如下：
①混合絮凝沉降单元：加入絮凝剂，反应时间10-15分钟，沉降时间为40-60分钟;
②预处理氧化单元：采用压缩空气曝气，溶解氧控制在1.0-1.5mg/L;用盐酸调节pH并控制pH值在4.5-6.5之间;内置铁刨花，其孔隙率为80%-90%;
b.水解酸化厌氧生化处理系统的水解酸化池分为I、II两段，结构特征如下：
①I段池约占池容积的3/5，采用强度可控式液下搅拌器;
②II段池约占池容积的2/5，内置半软性填料，填料占II段池容积的50%;
③水解酸化II段池底面呈45°斜坡，水解酸化池I、II段之间设有挡板，有利于II段污泥回流到I段;
④技术指标：水力停留时间6-10h，溶解氧D0≤0.5mg/L，污泥浓度MLSS2000-2500mg/L;
c.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，技术特征如下：
①在适盐菌氧曝池内设有硅质微孔盘管;
②采用大污泥回流量操作方式;
③适盐菌驯化工艺技术条件如下：
(1)接种菌源取自石化企业污水处理场污泥，其所处理的水质：COD260-1100mg/L，TDS6000-8000mg/L;
(2)适盐菌纯氧曝气池的工艺参数：
d.接触氧化膜法生物处理系统
①冲击式投加5-10mg/L硝化菌
②工艺参数如下：
e.BAF滤塔曝气生物膜处理系统，
①经接触氧化膜法生物处理系统处理合格的水，添加共基质后进入BAF滤塔，共基质包括醇类或羧酸类物质，其加入量为7-15mg/L;
②BAF滤塔启动
滤料接种挂膜，以纯氧曝气池的回流污泥作为接种污泥，接种量为池容积的1/4，向进水中投加有机营养物质;逐渐提升进水量，当BAF对COD的去除率趋于稳定，BAF滤塔启动完成;
③BAF滤塔工艺参数如下：
本发明的高钙、高盐工业废水处理方法，其特征在于当待处理废水的钙含量在500-8000mg/L之间，盐度3.0%(以CaCL2计)，CODcr浓度在1250mg/L，NH3-N41.3的恶劣条件下，经处理后的出水水质达到如下技术指标：COD<60mg/L，NH3-N<5mg/L。
本发明的高钙、高盐工业废水处理方法，其特征在于适用于石油开采，原油炼制、催化裂化，氯碱厂，环氧氯丙烷等石油化工装置的水处理系统。
本发明的高钙、高盐工业废水处理方法提供的技术方案相比现有技术有如下突出的实质性特点和显著的进步：
1.提供了一种处理成本低、处理效果持续稳定，适用于高钙、高盐环境工业废水处理的多系统联合处理方法;
2.预处理系统，中和了废水中的碱度又去除部分钙，中和后的废水呈中性，大大减弱了废水结垢的趋势;利用零价铁催化还原作用，将难降解的有机卤化物还原为宜降解的烃类;
3.水解酸化厌氧生化处理系统，水解酸化池分为I、II两段，采用液下搅拌，搅拌强度可控，污水进入系统后先同高浓度的厌氧微生物接触，污水有机物去除效果好，形成泥水逆向流，维持水解酸化具有足够的污泥浓度，强化了水解酸化厌氧生化处理系统的处理效果;
4.适盐菌纯氧曝气生物处理系统，经过驯化的适盐细菌微生物对有机物具有极高的去除效率，硅质橡胶微孔盘管，其表面的微孔有利于微生物挂膜，保证系统中维持一定的生物膜量，采用加大污泥回流量的方式，使微生物具有良好的耐盐和有机物降解性能;
5.接触氧化膜法生物处理系统，通过冲击式投加5-10mg/L硝化菌，即可实现出水氨氮达标。经过接触氧化池生物膜法处理，使废水中的有机物得到进一步的降解，废水中的氨氮得到硝化;
6.曝气生物膜处理系统，加入一定量的共基质后再进入BAF滤塔，通过共代谢作用，强化对难降解有机物的去除效果，BAF滤塔正式运行之滤塔的启动挂膜强化了曝气生物处理系统的处理效果;
7.其特征在于当待处理废水的钙含量在500-8000mg/L之间，盐度3.0%(以NaCL计)，CODcr浓度在1250mg/L，NH3-N41.3的恶劣条件下，经处理后的出水水质达到如下技术指标：COD<60mg/L，NH3-N<5mg/L。
8适用于石油开采，原油炼制、催化裂化，氯碱厂，环氧氯丙烷等石油化工装置的水处理系统。
