申请日2020.02.19
公开(公告)日2020.05.12
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
一种基于“EGSB+生物接触氧化+Fenton法”处理有机磷农药废水的装置和方法，它涉及废水处理方法。它是要解决现有的有机磷农药废水处理难度大、投资高、运行成本高的技术问题。本装置包括进水水箱、进水泵、厌氧反应器、加热泵、恒温水浴箱、回流泵、生物接触氧化池、Fenton氧化器;进水水箱经进水泵与厌氧反应器相连;厌氧反应器设有加热夹套和回流管;厌氧反应器的出水口与生物接触氧化池、Fenton氧化器依次连接。方法：一、用模拟有机磷农药废水启动装置，二、稳定运行。有机磷农药废水处理后COD、总磷、有机磷、磷酸盐的去除率分别超过了99.7%、97.6%、99.5%、94.1%。可用于废水处理领域。
权利要求书
1.一种基于“EGSB+生物接触氧化+Fenton法”处理有机磷农药废水的装置，其特征在于该装置包括进水水箱(1)、进水泵(2)、厌氧反应器(3)、加热泵(4)、恒温水浴箱(5)、回流泵(6)、生物接触氧化池(7)、Fenton生氧化器(8);
其中厌氧反应器(3)的底部设置进水口(3-1)，在顶部侧面设置出水口(3-2)，在厌氧反应器(3)的外壁设置夹套(3-3)，夹套设置进口(3-4)与出口(3-5)，在厌氧反应器(3)的中上部设置回流水出口(3-6);
进水水箱(1)经进水泵(2)与厌氧反应器(3)的进水口(3-1)相连;回流水出口(3-6)经回流泵(6)与进水泵(2)的前端水管相连;夹套循环水出口3-4与恒温水浴箱(5)的出水口经加热泵(4)与夹套进口(3-4)连接，夹套出口(3-5)与恒温水浴箱(5)的进水口连接;
生物接触氧化池(7)的内部投加弹性填料(7-1)，曝气泵(7-2)的曝气管接入弹性填料(7-1)层底部;
Fenton生氧化器(8)由第一pH调节池(8-1)、氧化池(8-2)和第二pH调节池(8-3)组成;
厌氧反应器(3)的出水口(3-2)与生物接触氧化池(7)连接，生物接触氧化池(7)与Fenton生氧化器(8)的第一pH调节池(8-1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于“EGSB+生物接触氧化+Fenton法”处理有机磷农药废水的装置，其特征在于厌氧反应器(3)的高径比(6～8)：1。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于“EGSB+生物接触氧化+Fenton法”处理有机磷农药废水的装置，其特征在于生物接触氧化池(7)内弹性填料6-1的填充比为60%～65%。
4.利用权利要求1所述的装置进行有机磷农药废水处理的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、装置启动：
以有机磷农药与高浓度有机废水配制成模拟有机磷农药废水做为进水加入到进水水箱(1)中;
厌氧反应器(3)中接种高浓度有机废水处理站的污泥，污泥中含有厌氧菌;
生物接触氧化池内接种污水处理厂的污泥，污泥中含有异氧菌;
进水水箱(1)中的模拟有机磷农药废水经进水泵(2)输入到厌氧反应器(3)中进行处理，同时启动加热泵(4)将恒温水浴箱(5)中温度为34～36℃的热水输入至厌氧反应器(3)的夹套(3-3)中进行加热循环;并启动回流泵(6)将厌氧反应器(3)中的废水经回流水出口(3-6)以回流比为500%～700%回流至厌氧反应器(3)的进水口(3-1);将厌氧反应器(3)内的废水的水力停留时间控制为22～24h;
经厌氧反应器(3)处理后的废水经厌氧反应器(3)的出水口(3-2)进入生物接触氧化池(7)中进行处理;生物接触氧化池(7)的水温为20～25℃、溶解氧为3～3.5mg/L、水力停留时间为18～24h;
经生物接触氧化池(7)处理后的废水进入Fenton生氧化器(8)的第一pH调节池(8-1)中，调节pH为2～4后进入到氧化池(8-2)中;按H2O2、FeSO3的投加量分别为18～22mL/L、3.5～4.5g/L向氧化池(8-2)中加入H2O2、FeSO3进行Fenton反应，Fenton反应时间为90～120分钟，Fenton反应完毕后进入第二pH调节池(8-3)中，将pH调为6～8，排出;
处理180～200天后，完成启动;
二、稳定运行：
将模拟有机磷农药废水替换成待处理的有机磷农药废水做为进水加入到进水水箱(1)中，再经进水泵(2)输入到厌氧反应器(3)中处理，同时启动加热泵(4)将恒温水浴箱(5)中温度为34～36℃的热水输入至厌氧反应器(3)的夹套(3-3)中进行加热循环;并启动回流泵(6)将厌氧反应器(3)中的废水经回流水出口(3-6)以回流比为500%～700%回流至厌氧反应器(3)的进水口(3-1);厌氧反应器(3)内的废水的水力停留时间控制为16～18h;
经厌氧反应器(3)处理后的废水经厌氧反应器(3)的出水口(3-2)进入生物接触氧化池(7)中;生物接触氧化池(7)的水温为20～25℃、溶解氧为2～3mg/L、水力停留时间为18～24h;
经生物接触氧化池(7)处理后的废水进入Fenton生氧化器(8)的第一pH调节池(8-1)中，调节pH为2～4后进入到氧化池(8-2)中;按H2O2、FeSO3的投加量分别为18～22mL/L、3.5～4.5g/L向氧化池(8-2)中加入H2O2、FeSO3进行Fenton反应，Fenton反应时间为90～120分钟，Fenton反应完毕后进入第二pH调节池(8-3)中，将pH调为6～8，排出，完成有机磷农药废水的处理。
5.根据权利要求4所述的利用权利要求1所述的装置进行有机磷农药废水处理的方法，其特征在于步骤一中，模拟有机磷农药废水的COD、总磷、有机磷、磷酸盐的浓度分别为3500～4100mg/L、42～46mg/L、24～27mg/L、17～20mg/L。
6.根据权利要求4或5所述的利用权利要求1所述的装置进行有机磷农药废水处理的方法，其特征在于步骤一中，厌氧反应器(3)中污泥浓度为9～11g/L。
7.根据权利要求4或5所述的利用权利要求1所述的装置进行有机磷农药废水处理的方法，其特征在于步骤一中，生物接触氧化池中污泥浓度为1～2g/L。
说明书
一种基于“EGSB+生物接触氧化+Fenton法”处理有机磷农药废水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种有机磷农药的处理方法，属于工业废水处理领域。
背景技术
我国是一个农业大国，也是农药生产和使用大国。有机磷农药是目前我国使用量最大、适用范围最广的一种农药，与其它种类的农药相比，因其显著的杀虫效果、杀虫谱广、种类多、价格低廉、易分解、用途广、抗药性不显著等优点广泛应用于农田病虫害防治。有机磷农药属磷酸酯类有机化合物，如甲基对硫磷、伏杀硫磷、敌百草、敌敌畏、乐果、甲胺磷、马拉硫磷等。然而，在有机磷农药生产和使用过程中会产生有机磷农药废水，此类农药废水成分复杂、毒性高、浓度大、难降解有机物成分多、可生化性差。其主要成分有机磷属于神经性毒物，会抑制血液和组织中的乙酰胆碱酯酶的活性，使乙酰胆碱大量蓄积，阻断神经传导，最后导致中枢神经系统中毒。轻者头痛头晕恶心，重者肌肉抽搐，呼吸麻痹死亡。有机磷农药的主要特点是：1)污染物浓度较高，COD最高可达每升数万毫克;2)毒性大，废水中除含有农药和农药中间体外，还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质;3)有恶臭，对人的呼吸道和粘膜有刺激性;4)水质、水量不稳定。因此，有机磷农药废水对环境的污染非常严重。
目前针对有机磷农药废水的主要处理方法有生物法，如厌氧法、好氧法;还有物化法，如膜分离法、蒸发分离、高级氧化、焚烧法等。生物法成本低，但是难以将有机磷废水处理达标;物化法虽然对有机磷废水有很好的处理效果，但是投资费用、运行成本均较高。因此开发处理效果好、投资低、运行成本低的有机磷农药废水处理新技术迫在眉睫。
发明内容
本发明是要解决现有的有机磷农药废水处理难度大、投资高、运行成本高，出水难以达标的技术问题，而提供一种有机磷农药废水处理方法。
本发明的基于“EGSB+生物接触氧化+Fenton法”处理有机磷农药废水的装置包括进水水箱、进水泵、厌氧反应器、加热泵、恒温水浴箱、回流泵、生物接触氧化池、Fenton氧化器;
其中厌氧反应器的底部设置进水口，在顶部侧面设置出水口，在厌氧反应器的外壁设置夹套，夹套设置进口与出口，在厌氧反应器的中上部设置回流水出口;
进水水箱经进水泵与厌氧反应器的进水口相连;回流水出口经回流泵与进水泵的前端水管相连;夹套循环水出口与恒温水浴箱的出水口经加热泵与夹套进口连接，夹套出口与恒温水浴箱的进水口连接;
生物接触氧化池的内部投加弹性填料，曝气泵的曝气管接入弹性填料层底部;
Fenton氧化器由第一pH调节池、氧化池和第二pH调节池组成;
厌氧反应器的出水口与生物接触氧化池连接，生物接触氧化池与Fenton氧化器的第一pH调节池连接。
本发明的基于“EGSB+生物接触氧化+Fenton法”处理有机磷农药废水的方法，具体如下：
一、装置启动：
以有机磷农药与高浓度有机废水配制成模拟有机磷农药废水做为进水加入到进水水箱中;
厌氧反应器中接种高浓度有机废水处理站的污泥，污泥中含有厌氧菌;
生物接触氧化池内接种污水处理厂的污泥，污泥中含有异氧菌;
进水水箱中的模拟有机磷农药废水经进水泵输入到厌氧反应器中进行处理，同时启动加热泵将恒温水浴箱中温度为34～36℃的热水输入至厌氧反应器的夹套3-3中进行加热循环;并启动回流泵将厌氧反应器中的废水经回流水出口以回流比为500%～700%回流至厌氧反应器的进水口;将厌氧反应器内的废水的水力停留时间控制为22～24h;
经厌氧反应器处理后的废水经厌氧反应器的出水口进入生物接触氧化池中进行处理;生物接触氧化池的水温为20～25℃、溶解氧为3～3.5mg/L、水力停留时间为18～24h;
经生物接触氧化池处理后的废水进入Fenton氧化器的第一pH调节池中，调节pH为2～4后进入到氧化池中;按H2O2、FeSO3的投加量分别为18～22mL/L、3.5～4.5g/L向氧化池中加入H2O2、FeSO3进行Fenton反应，Fenton反应时间为90～120分钟，Fenton反应完毕后进入第二pH调节池中，将pH调为6～8，排出;
处理180～200天后，完成启动;
二、稳定运行：
将模拟有机磷农药废水替换成待处理的有机磷农药废水做为进水加入到进水水箱中，再经进水泵输入到厌氧反应器中处理，同时启动加热泵将恒温水浴箱中温度为34～36℃的热水输入至厌氧反应器的夹套中进行加热循环;并启动回流泵将厌氧反应器中的废水经回流水出口以回流比为500%～700%回流至厌氧反应器的进水口;厌氧反应器内的废水的水力停留时间控制为16～18h;
经厌氧反应器处理后的废水经厌氧反应器的出水口进入生物接触氧化池中;生物接触氧化池的水温为20～25℃、溶解氧为2～3mg/L、水力停留时间为18～24h;
经生物接触氧化池处理后的废水进入Fenton氧化器的第一pH调节池中，调节pH为2～4后进入到氧化池中;按H2O2、FeSO3的投加量分别为18～22mL/L、3.5～4.5g/L向氧化池中加入H2O2、FeSO3进行Fenton反应，Fenton反应时间为90～120分钟，Fenton反应完毕后进入第二pH调节池中，将pH调为6～8，排出，完成有机磷农药废水的处理。
本发明采用EGSB+生物接触氧化+Fenton法处理有机磷农药废水，在EGSB反应器中采用34～36℃的中温消化，控制高径比，同时增加了回流系统，稀释进水，并使污泥呈悬浮状态，且不留失，能够有效提高COD、有机磷的去除效果，在EGSB反应器内将有机磷农药废水中的难降解有机物、有机磷转化为易降解有机物、磷酸盐。
生物接触氧化池中投加弹性填料，从而促进于世代周期长的降解难降解有机物的微生物和将有机磷转化为无机磷的微生物附着生长，进一步降解有机物并将有机磷转化为磷酸盐。同时生物接触氧化段产生的污泥在该段被分解，在生物接触氧化段无污泥排出。
Fenton法能够进一步降低COD，同时将剩余的有机磷转化为磷酸盐，硫酸亚铁转化成硫酸铁，硫酸铁再与磷酸根反应生成磷酸铁沉淀而被去除，水中的磷和铁离子均被去除。磷酸铁还起絮凝作用将生物接触氧化阶段产生的悬浮物去除掉。
本发明与现有的有机磷农药废水处理方法相比，有如下优点：
1)处理效果好：本发明采用EGSB+生物接触氧化+Fenton法处理有机磷农药废水后，出水中的COD、总磷、有机磷、磷酸盐的浓度分别降到10mg/L、1mg/L、0.1mg/L、1mg/L以下，去除率分别超过了99.7%、97.6%、99.5%、94.1%。实现了有机磷农药废水的高效稳定去除。
2)运行成本低：本发明采用EGSB+生物接触氧化+Fenton法处理有机磷农药废水，其中的EGSB、生物接触氧化法均为生物法，运行费用很低;Fenton法用于处理生物接触氧化法出水，其出水中有机磷、COD浓度均较低，需要的药剂量较少。因此与膜分离法、蒸发分离、高级氧化及焚烧法等相比，运行成本明显降低。
3)投资低：本发明采用EGSB+生物接触氧化+Fenton法处理有机磷农药废水，EGSB、生物接触氧化法、Fenton法均为成熟技术，不需要昂贵设备，同时附属设备少，因此投资明显降低。
本发明有效解决了有机磷农药废水处理难度大，运行费用高，设备投资大的难题，实现了COD、总磷、有机磷等污染物的高效稳定去除，处理后的废水可以循环利用，有利于推广应用。（发明人程庆锋;高雨;王连杰;颜香;杨惜雅;刘宗杨;黄杨;能子礼超）
