申请日2007.06.20
公开(公告)日2007.11.21
IPC分类号C02F9/14; C02F3/02; C02F101/30; C02F1/44; C02F3/10; C02F1/52
摘要
污水深度处理领域中的低浓度有机废水再生回用工艺，包括生化法、物化法和膜法，其特征：低浓度有机废水，首先经过组合式生物氧化塔里的内循环，然后进入斜板沉淀池;低浓度有机废水处理流程中，应先经过纤维束过滤器后，再经过石英砂过滤器;步骤是：低浓度有机废水需进行生物氧化处理;向斜板沉淀池的进水管中加入絮凝剂;废水在斜板沉淀池中沉淀分离，其上清液经纤维束过滤器、石英砂过滤池两级过滤后;石英砂过滤池出水经保安过滤器，再经高压泵，进入反渗透装置进行进一步分离，系统产水回用于用户，而浓水用作低质用水。优点是COD去除率达96%以上、氨氮去除率达99%以上、运行稳定、操作简单、便于维修，可降低运行费用25%。
权利要求书
1.低浓度有机废水再生回用工艺，包括：生化法物化法和膜法，其特征在 于：
a)低浓度有机废水经集水池调解后，进入装有填料的组合式生物氧化塔，进 行好氧反应—兼氧反应的内循环处理，其出水进入斜板沉淀池;
b)生化处理后的废水经斜板沉淀池沉淀后，进入纤维束过滤器，将未沉淀 的絮体拦截过滤后，仅含有细微沉淀颗粒的废水进入石英砂过滤池;
c)工艺步骤是：
第一步，低浓度有机废水经集水池调解后，进入组合式生物氧化塔，在曝 气的作用下依靠组合式生物氧化塔的内循环导流外筒和内循环导流内筒进行好 氧反应—兼氧反应的内循环，形成气水填料三相流化床;在内循环过程中，废 水中的有机质氮化物与塔内的棱柱型亲水性软性填料和弹性填料上的微生物接 触，进行微生物废水气相的三相物质交换，利用附着于载体上的生物膜内的微 生物将有机物质氧化成小分子物质或完全氧化成二氧化碳和水，使废水获得净 化;
第二步，向由组合式生物氧化塔至斜板沉淀池的进水管中加入含量在20克 /m3～100克/m3之间的絮凝剂，在水流紊流作用下，废水经混合絮凝后，进入斜 板沉淀池，将比重大于1的絮体沉淀去除，使水体得到进一步的净化;
第三步，废水浊度≤20NTU后，进入纤维束过滤器，将未沉淀的絮体拦截 过滤后，仅含有细微絮体或污染物的废水进入石英砂过滤池，对废水进行进一 步的过滤净化，;
第四步，石英砂过滤池出水经清水池被泵入保安过滤器，出水浊度满足< 1NTU，SDI15≤5后，由高压提升泵将废水泵入反渗透装置，其出水回用于工业 循环冷却水或锅炉补给水;其浓水用作低质用水;反渗透装置由高脱盐率抗污 染排列方式为17∶8～8∶4的反渗透膜组件组成。
2.根据权利要求1所述低浓度有机废水再生回用工艺，其特征在于：组合 式生物氧化塔内的填料为棱柱形体积为1×1×1cm3的亲水性软性与弹性两中填 料，其体积比为3∶4～5∶6。
3.根据权利要求1所述的低浓度有机废水再生回用工艺，其特征在于：组 合式生物氧化塔内的工艺步骤：经布水管均匀布出的废水，带动沉降于沉淀区 底部的填料和污泥，进入循环通道，随后进入好氧反应区;空气通过设置于好 氧反应区底部的进气管进入盘式曝气管，通过曝气头将气泡均匀布至好氧反应 区，为微生物的新陈代谢提供溶解氧，并起到对水填料的混合搅拌作用，以及 为好氧反应区与兼氧反应区间内循环提供循环动力;在好氧反应区和厌氧反应 区，在内循环导流外筒和内循环导流内筒的导流作用下，进行气水填料三相流 化床的好氧反应—厌氧反应内循环，在内循环过程中，废水与填料上的生物膜 接触，气废水微生物三项进行物质交换，利用填料上生物膜内的微生物将有机 物质氧化分解，使废水获得净化;设置在内循环导流外筒下方的内循环出水口， 使兼氧反应区内处理后的部分出水进入沉淀区，其中一部分水依靠净水压力进 入过滤区，进行进一步的过滤处理，过滤后的水经过滤区上方的环形穿孔出水 管排出，比重较大的填料和污泥沉降于沉淀区底部，在进水冲力带动下进入循 环通道，继续进行内循环;生物氧化塔底部设有排空管，其内设有滤网，可截 流载体，排出比重较大活性较差的剩余污泥，运至污泥填埋场填埋;生物氧化 塔内产生的尾气，经排气口排出;组合式生物氧化塔里出水进入斜板沉淀池。
4.根据权利要求1所述的低浓度有机废水再生回用工艺，其特征在于：纤 维束过滤器的滤料装填量为过滤器有效容积的2/3～4/5;其滤料是一种自适应滤 料即亲水性合成纤维滤料，过滤精度高，对水中悬浮物的去除率达95%以上， 同时它的截污量大，为15～35kg/m3，是普通砂滤器的4倍以上;过滤速度为 40m/h，最高达60m/h，是普通砂滤器的3倍以上。
5.根据权利要求1所述的低浓度有机废水再生回用工艺，其特征在于：所 用的絮凝剂有硫酸铝或聚合氯化铝。
说明书
低浓度有机废水再生回用工艺
技术领域
本发明涉及低浓度有机废水再生回用工艺，属于污水深度处理技术领域。
背景技术
随着世界人口的猛增、工农业生产的迅速发展、城市化进程的加快，以及 江、河、湖等自然水体污染日益严重，可利用的淡水量逐渐减少，水资源供需 矛盾日渐突出，据预测21世纪水资源危机将位于世界各种危机之首。因此，人 们将目光投向了城市污水和工业废水。目前，这种污(废)水经过处理达标后 排入自然水体，少数不处理，则直接排入自然水体，不仅加重了水体污染，而 且还浪费了大量的淡水资源。这种现象与当今世界淡水资源紧缺形成了极大的 反差。其实这种污水，尤其是城市污水处理厂二级标准出水就近可得，水质稳 定、数量大、易收集、容易于再生处理，再生处理后的出水可以作为除饮用水 外的低质用水，或经多级深度处理后作为水质要求较高的工业循环冷却水或锅 炉用水，甚至饮用水。所以说大量的城市污水和处理达标的工业废水已成为城 市的第二水源。
为了对低浓度有机废水进行深度处理，目前，国内外正在运用的技术有： ①直接过滤回用法。即向低浓度有机废水中加入絮凝剂搅拌混凝，然后加氯消 毒再经纤维球过滤器直接过滤，出水仅作为生活杂用水及农灌用水;②采用生 物处理和膜技术法：如通过曝气生物滤池、纤维过滤、活性炭吸附、微滤和反 渗透工艺。其生物处理部分能将污水中的大悬浮物及大分子有机物有效去除， 过滤与吸附进一步去除水中的小颗粒物，再经微滤和反渗透处理后的水可以作 为工业循环冷却水系统的补充水。但由于传统生化处理出水水质达不到反渗透 工艺进水要求，需微滤作为反渗透的前处理，因此整个工艺流程长，运行费用 高;③采用双膜法，即机械搅拌、双滤料过滤、超滤、反渗透处理，其产水供 给电厂锅炉补充水。该工艺采用双膜法，其技术核心是超滤和反渗透，超滤与 传统的机械过滤相比，其优点是出水水质好、占地面积小、自动化程度高等。 但因超滤膜的种类、材质、加工工艺不同，在选择、使用方面存在一定难度。 同时污水中的杂质、胶体等会在超滤膜表面富集，致使膜孔很快被堵塞，使出 水率和出水水质下降，增加反渗透膜的负担，因此，在超滤膜前还应增加一套 预处理装置，从而使处理成本上升。这些是双膜法的不足，应引起使用者的重 视。
发明内容
本发明的目的和任务是要克服现有技术存在的：①投资费用高;②工艺流 程长;③出水水质偏低;④不能将低浓度有机废水中的污染物质(COD、BOD5、 SS、石油类)、溶解性无机物(氨氮、NO- 3-N)和病原微生物进一步去除的不足。 并提供一种能够达到工业冷却水或锅炉补充水水质要求，其水质比生活杂用水、 景观用水及农灌用水水质好，且流程简单，便于操作和管理的废水再生回用工 艺及技术，特提出本发明的低浓度有机废水再生回用工艺技术解决方案。
本发明所提出的低浓度有机废水再生回用工艺，包括：生化法、物化法及膜 法，其特征在于：
a)低浓度有机废水经集水池调解后，进入装有填料的组合式生物氧化塔，进 行好氧反应—兼氧反应的内循环处理后，进入斜板沉淀池;
b)生化处理后的废水经斜板沉淀池沉淀后，进入纤维束过滤器，将未沉淀 的絮体拦截过滤后，仅含有细微沉淀颗粒的废水进入石英砂过滤池;
c)工艺步骤是：
第一步，低浓度有机废水经集水池调解后，进入组合式生物氧化塔，在曝 气的作用下依靠组合式生物氧化塔的内循环导流外筒和内循环导流内筒进行好 氧反应—兼氧反应的内循环，形成气、水、填料三相流化床;在内循环过程中， 废水中的有机质、氮化物与塔内的棱柱型亲水性软性填料和弹性填料上的微生 物接触，进行微生物、废水、气相的三相物质交换，利用载体上生物膜上的微 生物将有机物质氧化成小分子物质或完全氧化成二氧化碳和水，使废水获得净 化;
第二步，向由组合式生物氧化塔至斜板沉淀池的进水管中加入含量在20克 /m3～100克/m3之间的絮凝剂，在水流紊流作用下，废水经混合、絮凝后，进入 斜板沉淀池，将比重大于1的絮体沉淀去除，使水体得到进一步的净化;
第三步，废水浊度≤20NTU后，进入纤维束过滤器，将未沉淀的絮体拦截 过滤后，仅含有细微絮体或污染物的废水进入石英砂过滤池，对废水进行进一 步的过滤净化，;
第四步，石英砂过滤池出水经清水池被泵入保安过滤器，出水浊度满足< 1NTU，SDI15≤5后，由高压提升泵将废水泵入反渗透装置，其出水回用于工业 循环冷却水或锅炉补给水;其浓水用作低质用水;反渗透装置由高脱盐率、抗 污染排列方式为17∶8～8∶4的反渗透膜组件组成。
本发明的进一步特征在于：
组合式生物氧化塔中的填料呈棱柱形，其体积为1×1×1cm3，亲水软性填料 与弹性填料的数量比为3∶4～5∶6;
组合式生物氧化塔的内循环，其步骤是：经布水管均匀布出的废水，带动 沉降于沉淀区底部的填料和污泥，进入循环通道，随后进入好氧反应区;空气 通过设置于好氧反应区底部的进气管进入盘式曝气管，通过曝气头将气泡均匀 布至好氧反应区，为微生物的新陈代谢提供溶解氧，并起到对水、填料的混合 搅拌作用，以及为好氧反应区与兼氧反应区间内循环提供循环动力;在好氧反 应区和厌氧反应区，在内循环导流外筒和内循环导流内筒的导流作用下，进行 气、水、填料三相流化床的好氧反应—厌氧反应内循环，在内循环过程中，废 水与填料上的生物膜接触，气、废水、微生物三项进行物质交换，利用填料上 生物膜内的微生物将有机物质氧化分解，使废水获得净化;设置在内循环导流 外筒下方的内循环出水口，使兼氧反应区内处理后的部分出水进入沉淀区，其 中一部分水依靠净水压力进入过滤区，进行进一步的过滤处理，过滤后的水经 过滤区上方的环形穿孔出水管排出，比重较大的填料和污泥沉降于沉淀区底部， 在进水冲力带动下进入循环通道，继续进行内循环;生物氧化塔底部设有排空 管，其内设有滤网，可截流载体，排出比重较大、活性较差的剩余污泥，运至 污泥填埋场填埋;生物氧化塔内产生的尾气，经排气口排出;组合式生物氧化 塔里出水进入斜板沉淀池;
纤维束过滤器的滤料装填量为过滤器有效容积的2/3～4/5，其滤料是一种自 适应滤料即亲水性合成纤维滤料，过滤精度高，截污量大，为15～35kg/m3，是 普通砂滤池的4倍以上;过滤速度为40m/h，最高为60m/h，是普通砂滤池的3 倍以上;所用的絮凝剂有硫酸铝和聚合硫酸铝(PAC)。
使用本发明所提出的低浓度有机废水再生回用工艺处理的出水可以回用于 工业循环冷却水系统。
本发明所谈的低浓度有机废水指的是：城市污水处理厂二级标准出水(以 下简称二级标准出水)和工业企业处理达标排放的低浓度有机废水。
当处理量≤600m3/h，纤维束过滤器的进水浊度近似20NTU，石英砂过滤池 出水的SDI15=5时，各参数的量值范围取上限为佳，系统出水满足用户要求;当 处理量≤150m3/h，纤维束过滤器的进水浊度在15NTU左右，石英砂过滤池出 水的SDI15在4～5之间，各参数的量值范围取下限时，系统出水已能达到设计要 求;当处理量在150m3/h～600m3/h，纤维束过滤器的进水浊度在15～20NTU之间， 石英砂过滤池出水的SDI15<5时，各参数的量值范围取中间值为好，系统出水 各项指标达到用水标准。
采用上述技术方案，本发明所获得的效果是：①在同样规模、同样处理效果 的情况下，组合式生物氧化塔比常规的活性污泥法中活性污泥池占地面积减少 30%，减少了占地面积;②由于组合式生物氧化塔中的填料附着了大量高活性的 微生物，对污水中的污染物质吸附、分解、消化、吸收的过程快，致使剩余污 泥产量低，组合式生物氧化塔中所产剩余污泥量仅为活性污泥法的25%～30%; 同时也致使处理负荷提高10%～15%，BOD5负荷高达3～8kg BOD5/m3·h，可节省 生物氧化塔空间25%～30%;③纤维束过滤器的过滤速度快、易反洗、设备体积 小、纤维束机械强度高、使用寿命长、吨水造价低;④由于前处理效果达到设 计要求，而且运行较平稳，所以反渗透装置运行稳定、纯水产率高为75%以上、 运行成本和维修成本低。
