申请日2020.01.08
公开(公告)日2020.04.28
IPC分类号C02F3/28; C02F103/36
摘要
本发明公开了一种中空厌氧膜生物处理系统及其石化废水处理方法，其特点是采用内置曝气装置的中空厌氧膜生物反应器结构，将厌氧生物处理与膜分离技术进行有效组合，通过中空厌氧膜生物处理对石化废水进行厌氧处理，系统包含：中空厌氧膜生物反应器、曝气装置和循环水浴锅装置;处理包括：石化废水在曝气装置的作用下与接种污泥混合，反应器温度为35~38℃，水力停留时间为18~48 h。本发明与现有技术相比具有结构简单，处理效率高和运营成本低的特点，将厌氧生物处理和膜分离技术进行有效的结合，其中空纤维膜组件的加入可以最大限度地保留高活性的微生物量，形成最佳的微生物群落，进一步加强生物降解能力。
权利要求书
1.一种中空厌氧膜生物处理系统，其特征在于该处理系统由内设中空纤维膜组件的生物反应器与水加热装置和曝气装置组成，所述生物反应器为圆筒，其下部设有保温夹层，其内设有中空纤维膜组件;所述中空纤维膜组件为设置在生物反应器圆筒内的中空棉柱体，其材质为0.2微米孔径的聚四氟乙烯中空纤维;所述曝气装置设置在生物反应器底部，并由曝气管通入中空纤维膜组件;所述生物反应器顶部设有排气口、集气口和出水口，下部设有进水口;所述排气口由设置真空隔膜泵的管路与曝气装置连接;所述集气口连接湿式气体流量计;所述出水口一端与中空纤维膜组件顶部的出水管连接，另一端由设置压力传感器的管路与出水蠕动泵连接;所述进水口由管道与进水蠕动泵连接;所述保温夹层设置在中空纤维膜组件外侧;所述水加热装置的进/出水分别与保温夹层下部的循环水进口和上部的循环水出口连接。
2.根据权利要求1所述中空厌氧膜生物处理系统，其特征在于所述生物反应器内设有固定中空纤维膜组件的卡槽。
3.一种权利要求2所述中空厌氧膜生物处理系统的石化废水处理方法，其特征在于该石化废水处理包括下述方式：
a、以精对苯二甲酸废水、乙二醇废水、聚乙烯醇废水、聚酯废水、一步酸碱废水、两步酸碱废水、一步含腈废水和两步含腈废水混合的石化废水为进水，在进水蠕动泵的作用下由进水口进入生物反应器，在曝气装置的作用下与接种污泥混合，然后启动循环水加热装置，使生物反应器的温度控制在35~38℃，然后调节水力停留时间为18~48 h，厌氧污泥以及悬浮物质被中空纤维膜组件截留在生物反应器中，处理后的石化废水在出水蠕动泵的抽吸作用下从中空纤维膜组件的出水管经生物反应器顶部的出水口流出，产生的生物气一部分在真空隔膜泵的作用下，从生物反应器顶部的排气口抽出，并注入曝气装置以完成气体循环;同时另一部分的生物气通过集气口进入湿式气体流量计以记录生物气产量，并监测石化废水的甲烷产量以及COD去除率变化;
b、以精对苯二甲酸废水、乙二醇废水、聚乙烯醇废水和聚酯废水四种废水为基础，或增加一步酸碱废水、两步酸碱废水、一步含腈废水和两步含腈废水中的两种以上混合石化废水为进水，在进水蠕动泵的作用下由进水口进入生物反应器，在曝气装置的作用下与接种污泥混合，然后启动循环水加热装置，使生物反应器的温度控制在35~38℃，然后调节水力停留时间为18~48 h，监测甲烷产量以及COD去除率变化。
4.根据权利要求3所述中空厌氧膜生物处理系统的石化废水处理方法，其特征在于所述聚乙烯醇废为含有醋酸乙烯、乙酸和醋酸甲酯的石化废水，其水量为21 m3/h、pH为 6.5~11.5;所述乙二醇废水为含有乙二醇及其低聚物和醚类的石化废水，其水量为17~21 m3/h、pH为 6.5~11.5、COD为 1000~2000 mg/L;所述精对苯二甲酸废水为含有醋酸、苯甲酸和对苯二甲酸的石化废水，其水量为166 m3/h，pH为5.0~9.0，COD为5500 mg/L;所述聚酯废水为含有乙二醇、乙醛和硬脂酸的石化废水，其水量为15 m3/h，pH为 5.5~7.5，COD 为3000~4500 mg/L;所述一步酸碱废水水量为52.5 m3/h，pH 为7.2，COD为 4528.66 mg/L;所述二步酸碱废水量为104.46 m3/h，pH为 3.7，COD 为2556 mg/L;所述一步含腈废水量为41.29m3/h，pH为7.0，COD为3435.38 mg/L;所述二步含腈废水量为164.33 m3/h，pH为7.2，COD为3815.68 mg/L;所述接种污泥的pH为7.2 ± 0.05，TS为11.4 ± 0.26 g/L，VS为8.70 ±0.07 g/L。
说明书
一种中空厌氧膜生物处理系统及其石化废水处理方法
技术领域
本发明废水处理技术领域，具体地说是一种中空厌氧膜生物处理系统及其石化废水处理方法。
背景技术
石油化工行业是一个基础行业，在我国国民经济中起着至关重要的作用，并为其他行业提供支撑，如农业、能源、运输等。我国石油的生产规模以及消耗量随着我国经济的快速发展不断扩大，产生的石化废水呈现复杂化，多样化，处理难度也随之增大。来自中国石油化工行业的报告显示，我国石油废水排放量增加到40亿吨，石油废水主要在以石油原料，经精炼、分馏、裂解和合成等加工过程中产生，其过程中产生的石化废水水质和水量波动都较大，污染物浓度高，成分复杂，难降解，毒性大，主要包括各种烃类、酚类等多环芳烃化合物、氰化物、酚类、COD和石油类等有毒有害物质等。
根据现有的研究，对于石化废水的处理方法主要有物理化学法以及生物处理方法，物理化学处理方法主要有混凝法、吸附法和焚烧法等。尽管物理化学处理法的操作流程简单，但是这种方法只是将石化废水中的有机物从废水中转移，还需要进行深度处理，不能够达到排放标准。生物处理主要包括好氧生物处理和厌氧生物处理，常用的好氧生物处理石化废水主要包括活性污泥法、生物接触氧化技术和喷射环流技术等。但是该方法处理石化废水具有能耗高、剩余污泥量，处理速率低和周期长多缺点。厌氧生物处理技术包括升流式厌氧污泥床反应器、厌氧流化床和膨胀颗粒污泥床，这些厌氧反应器在处理石化废水存在易导致反应器堵塞，污泥厌氧流失和维护管理较难等缺点。厌氧生物处理相对于好氧生物处理处理技术，因其剩余污泥量少、能耗低、有机负荷和产能高等优点又重新成为人们新一轮的研究热点，但是，现有技术的厌氧反应器在处理石化废水存在易导致反应器堵塞，污泥厌氧流失和维护管理较难等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种中空厌氧膜生物处理系统及其石化废水处理方法，采用内置曝气装置的中空厌氧膜生物反应器结构，将厌氧生物处理与膜分离技术进行有效组合，通过中空厌氧膜生物处理对石化废水进行厌氧处理，以最大限度地保留高活性的微生物量，形成最佳的微生物群落，进一步加强生物降解能力，同时降低了后续的运营成本。
本发明的目的是这样实现的：一种中空厌氧膜生物器的石化废水处理系统，其特点是该处理系统由内设中空纤维膜组件的生物反应器与曝气装置、水加热装置，以及出水蠕动泵、压力传感器、进水蠕动泵、真空隔膜泵和湿式气体流量计组成，所述生物反应器为圆筒，其下部设有保温夹层;所述中空纤维膜组件为设置在生物反应器圆筒内的中空棉柱体，其材质为0.2微米孔径的聚四氟乙烯中空纤维;所述曝气装置设置在生物反应器底部，并由曝气管进入中空纤维膜组件;所述生物反应器顶部设有排气口、集气口和出水口，下部设有进水口;所述排气口由设置真空隔膜泵的管路与曝气装置连接，用于促进内部的泥水混合均匀以及对中空纤维膜组件的冲刷;所述集气口连接湿式气体流量计;所述出水口一端与中空纤维膜组件顶部的出水管连接，另一端由设置压力传感器的管路与出水蠕动泵连接;所述进水口由管道与进水蠕动泵连接;所述保温夹层设置在中空纤维膜组件外侧，使反应器内部的温度设置在35~38℃;所述水加热装置的进/出水分别与保温夹层下部的循环水进口和上部的循环水出口连接。
所述出水口和出水蠕动泵之间的管路上设有监测中空纤维膜组件的跨膜压差变化的压力传感器;所述生物反应器内设有固定中空纤维膜组件的卡槽。
一种中空厌氧膜生物处理系统的石化废水处理方法，其特点是该石化废水处理包括下述处理方式：
a、以精对苯二甲酸废水、乙二醇废水、聚乙烯醇废水、聚酯废水、一步酸碱废水、两步酸碱废水、一步含腈废水和两步含腈废水混合的石化废水为进水，在进水蠕动泵的作用下由进水口进入生物反应器，在曝气装置的作用下与接种污泥混合，然后启动循环水加热装置，使得生物反应器的温度控制在35~38℃，调节水力停留时间为18~48 h，厌氧污泥以及悬浮物质被中空纤维膜组件截留在生物反应器中，处理后的石化废水在出水蠕动泵的抽吸作用下从中空纤维膜组件的出水管经生物反应器顶部的出水口流出，产生的生物气一部分在真空隔膜泵的作用下，从生物反应器顶部的排气口抽出并注入曝气装置以完成气体循环;同时另一部分的生物气通过集气口进入湿式气体流量计以记录生物气产量，并监测石化废水的甲烷产量以及COD去除率变化;
b、以精对苯二甲酸废水、乙二醇废水、聚乙烯醇废水和聚酯废水四种废水为基础，或通过逐渐增加一步酸碱废水、两步酸碱废水、一步含腈废水和两步含腈废水中的两种以上混合石化废水为进水，在进水蠕动泵的作用下由进水口进入生物反应器，在曝气装置的作用下与接种污泥混合，然后启动循环水加热装置，使得生物反应器的温度控制在35~38℃，调节水力停留时间为18~48 h，监测甲烷产量以及COD去除率变化。
所述聚乙烯醇废为含有醋酸乙烯、乙酸和醋酸甲酯的石化废水，其水量为21 m3/h、pH为 6.5~11.5;所述乙二醇废水为含有乙二醇及其低聚物和醚类的石化废水，其水量为17~21 m3/h、pH为 6.5~11.5、COD为 1000~2000 mg/L;所述精对苯二甲酸废水为含有醋酸、苯甲酸和对苯二甲酸的石化废水，其水量为166 m3/h，pH为5.0~9.0，COD为5500 mg/L;所述聚酯废水为含有乙二醇、乙醛和硬脂酸的石化废水，其水量为15 m3/h，pH为 5.5~7.5，COD为3000~4500 mg/L;所述一步酸碱废水水量为52.5 m3/h，pH 为7.2，COD为 4528.66 mg/L;所述二步酸碱废水量为104.46 m3/h，pH为 3.7，COD 为2556 mg/L;所述一步含腈废水量为41.29 m3/h，pH为7.0，COD为3435.38 mg/L;所述二步含腈废水量为164.33 m3/h，pH为7.2，COD为3815.68 mg/L;所述接种污泥的pH为7.2 ± 0.05，TS为11.4 ± 0.26 g/L，VS为8.70± 0.07 g/L。
本发明与现有技术相比具有结构简单，处理效率高和运营成本低的特点，将厌氧生物处理和膜分离技术进行有效的结合，其中空纤维膜组件的加入可以最大限度地保留高活性的微生物量，形成最佳的微生物群落，进一步加强生物降解能力。（发明人陆雪琴;郑朝婷;甄广印;王越;谭宇杰;李万江;周昱晗）
