申请日2021.10.14
公开日期2021.12.31
IPC分类C02F9/14;C02F101/30
摘要
本发明公开了一种基于芬顿的废水处理系统及方法。废水处理系统包括依次相连的预处理系统、生化系统、深度处理系统；预处理系统包括依次相连的沉砂池和均质池或一级气浮池；生化系统包括依次相连的水解酸化池、AO池、一级沉淀池；深度处理系统包括依次相连的接触氧化池、二级沉淀池、二级气浮池、生物活性炭滤池、膜过滤系统、非均相芬顿反应系统；非均相芬顿反应系统与水解酸化池之间设有连接管道。利用本发明提供的基于芬顿的废水处理系统处理废水，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，且废水处理成本低。
权利要求
1.一种基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的废水处理系统包括依次相连的预处理系统、生化系统、深度处理系统；
所述的预处理系统包括依次相连的沉砂池和均质池或一级气浮池；
所述的生化系统包括依次相连的水解酸化池、AO池、一级沉淀池；
所述的深度处理系统包括依次相连的接触氧化池、二级沉淀池、二级气浮池、生物活性炭滤池、膜过滤系统、非均相芬顿反应系统；所述的非均相芬顿反应系统与水解酸化池之间设有连接管道。
2.根据权利要求1所述的基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的预处理系统包括依次相连的沉砂池、均质池、一级气浮池。
3.根据权利要求1所述的基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的AO池满足以下至少一项条件：污泥浓度≥5000mg/L；溶解氧含量≤2mg/L；内回流比为200-300％。
4.根据权利要求1所述的基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的膜过滤系统中的膜截留分子量为100-300Da。
5.根据权利要求1所述的基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的非均相芬顿反应系统包括依次相连的调酸区、非均相芬顿反应区、中间沉淀区、一级调碱区、混凝沉淀区。
6.根据权利要求5所述的基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的非均相芬顿反应区中含有催化剂；所述的催化剂的浓度≥3g/L。
7.根据权利要求5所述的基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的中间沉淀区与非均相芬顿反应区之间设有回流管道。
8.根据权利要求5所述的基于芬顿的废水处理系统，其特征在于，所述的混凝沉淀区与调酸区之间设有回流管道。
9.一种废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的基于芬顿的废水处理系统处理废水。
10.根据权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，所述的废水水质满足以下至少一项条件：COD≤2000mg/L；SS≤800mg/L；TP≤6mg/L；NH3-H≤240mg/L；TN≤300mg/L；可生化性≤0.3。
说明书
一种基于芬顿的废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种基于芬顿的废水处理系统及方法。
背景技术
随着社会经济和化工业的快速发展，工业园区的污水量以及污水种类与日俱增，污水处理工艺设备滞后，随着人们环保意识的提高和环境污染的日趋严重，对工业园区废水处理提出了越来越高的要求，但工业园区内各企业产品种类繁多、废水排放不规律、且生产过程中排放的大多都是结构复杂、有毒有害和生化难以降解的有机物污染物质，处理难度大。
现有技术针对工业园区污水的水处理工艺技术及方法，虽然能够有效的处理大部分的工业污水及排放水，但对于一些难溶于水、难降解的有害物质，原有的处理工艺技术难以完成再利用和净化水质的重要任务。因此，在新的发展环境及要求下，对工业园区污水处理工艺技术和方法进行改造和提高迫在眉睫，使得这些处理工艺方法和技术，能够更好地适应在新时代工业发展过程中产生的工业污水的再利用和净化目的。
发明内容
为了克服现有技术存在当废水成分复杂，含有难降解、毒性大的物质时无法满足处理要求的问题，本发明的目的在于提供一种基于芬顿的废水处理系统及方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种基于芬顿的废水处理系统，废水处理系统包括依次相连的预处理系统、生化系统、深度处理系统；
预处理系统包括依次相连的沉砂池和均质池或一级气浮池；
生化系统包括依次相连的水解酸化池、AO池、一级沉淀池；
深度处理系统包括依次相连的接触氧化池、二级沉淀池、二级气浮池、生物活性炭滤池、膜过滤系统、非均相芬顿反应系统；非均相芬顿反应系统与水解酸化池之间设有连接管道。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统，废水处理系统还包括消毒池，消毒池设置在膜过滤系统之后，膜过滤系统出水经过消毒池后排放；进一步优选的，消毒池为化学消毒池、臭氧消毒池、紫外消毒池中的一种；再进一步优选的，消毒池为臭氧消毒池、紫外消毒池中的一种；更进一步优选的，消毒池为紫外消毒池。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统，预处理系统包括依次相连的沉砂池、均质池、一级气浮池；均质池用于水质的混合、调节。
进一步优选的，预处理系统中的沉砂池为曝气沉砂池；再进一步优选的，沉砂池为两座并联的曝气沉砂池；又进一步优选的，曝气沉砂池曝气量为0.05-0.15m3/m3污水，水力停留时间为4-10min；更进一步优选的，曝气沉砂池曝气量为0.1m3/m3污水，水力停留时间为6-8min。
进一步优选的，预处理系统中的沉砂池包含格栅过滤；再进一步优选的，格栅为板式细格栅；更进一步优选，格栅为栅隙3mm的板式细格栅；截留去除工业污水中的毛发纤维和絮状杂物。
进一步优选的，预处理系统中的均质池的长宽比为(3-1):1；再进一步优选的，预处理系统中的均质池的长宽比为2:1；沉砂池出水经计量后流入均质池，污水在均质池内进行水质水量调节，当水质水量波动较大时，可以减轻后继工序的负荷冲击。
进一步优选的，预处理系统中的一级气浮池为涡凹气浮池；再进一步优选的，气浮段负荷为4-8m3/(h·m2)；更进一步优选的，气浮段负荷为6m3/(h·m2)。
进一步优选的，预处理系统中的一级气浮池的水力停留时间为10-30min；再进一步优选的，一级气浮池的水力停留时间为20min。
进一步优选的，预处理系统中的一级气浮池中投加混凝剂、絮凝剂中的至少一种；再进一步优选的，混凝剂为PAC(聚合氯化铝)，絮凝剂为PAM(聚丙烯酰胺)；更进一步优选的，混凝剂为质量浓度10％的PAC(聚合氯化铝)，絮凝剂为质量浓度2‰的PAM(聚丙烯酰胺)。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，水解酸化池中投加脱氯呼吸菌(Dehalococcoides mccartyi)；进一步优选的，菌液的投加量为100g/m3。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，水解酸化池池底设置均匀布水装置。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，水解酸化池内部设有填料；进一步优选的，水解酸化池内部设有纤维绳填料；再进一步优选的，纤维绳的外径为45mm；更进一步优选的，纤维绳填料密度为30m/m3；水解酸化池采用水力搅拌，对废水加强水力切割作用，提高水解酸化能力，使难以生化降解的大分子有机物在水解酸化池被分解成易生化降解的小分子有机物，提高污水的可生化性。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，AO池满足以下至少一项条件：污泥浓度≥5000mg/L；溶解氧含量≤2mg/L；内回流比为200-300％。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，AO池中污泥浓度≥5000mg/L；进一步优选的，AO池中污泥浓度≥6000mg/L；再进一步优选的，AO池中厌氧区的污泥浓度为8000mg/L，AO池中好氧区的污泥浓度为7000mg/L。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，AO池中溶解氧含量≤2mg/L。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，AO池的内回流比为200-300％；进一步优选的，AO池的内回流比为250％。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，AO池中厌氧区的水力停留时间为10-14h；进一步优选的，AO池中厌氧区的水力停留时间为11-13h；再进一步优选的，AO池中厌氧区的水力停留时间为12h。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，AO池中好氧区的水力停留时间为30-40h；进一步优选的，AO池中好氧区的水力停留时间为32-38h；再进一步优选的，AO池中好氧区的水力停留时间为36h。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，一级沉淀池为辐流式沉淀池；进一步优选的，一级沉淀池为中进周出辐流式沉淀池；再进一步优选的，辐流式沉淀池池底中心设泥斗，坡向泥斗的底坡为0.1。
进一步优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，一级沉淀池为辐流式沉淀池，污泥区水力停留时间为0.5-1.5h，澄清区水力停留时间为2-4h；进一步优选的，污泥区水力停留时间为1h，澄清区水力停留时间为3h。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，接触氧化池为分格矩形结构；进一步优选的，接触氧化池内部设有纤维填料；再进一步优选的，纤维填料竖直设置在接触氧化池中；又进一步优选的，纤维填料的高度为2-4m；更进一步优选的，纤维填料的高度为3m。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，接触氧化池中溶解氧含量为2-4mg/L；进一步优选的，溶解氧含量为2.5-3.5mg/L；更进一步优选，溶解氧含量为3mg/L。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，二级沉淀池中投加PAC(聚合氯化铝)作为混凝剂；进一步优选的，PAC的投加量为10-30mg/L；再进一步优选的，PAC的投加量为15-25mg/L；更进一步优选的，PAC的投加量为20mg/L。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，二级沉淀池中投加PAM(聚丙烯酰胺)作为絮凝剂；进一步优选的，PAM的投加量为0.2-0.4mg/L；再进一步优选的；PAM的投加量为0.25-0.35mg/L；更进一步优选的，PAM的投加量为0.3mg/L。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，深度处理系统中的二级气浮池为涡凹气浮池；进一步优选的，气浮段负荷为3-5m3/(h·m2)；再进一步优选的，气浮段负荷为4m3/(h·m2)。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，深度处理系统中的二级气浮池的水力停留时间为10-30min；进一步优选的，二级气浮池的水力停留时间为12-18min；再进一步优选的，二级气浮池的水力停留时间为15min。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，生物活性炭滤池采用柱状活性炭；进一步优选的，活性炭的堆积密度为400-600g/L；再进一步优选的，活性炭的堆积密度为480g/L。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，生物活性炭滤池的炭床高度为2-3m；进一步优选的，生物活性炭滤池的炭床高度为2.5m；再进一步优选的，生物活性炭滤池的空床接触时间为10-20min；更进一步优选，生物活性炭滤池的空床接触时间为15min。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，生物活性炭滤池中的溶解氧浓度为3-9mg/L；进一步优选的，生物活性炭滤池中的溶解氧浓度为4-8mg/L；再进一步优选的，生物活性炭滤池中的溶解氧浓度为5-7mg/L。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，生物活性炭滤池中填料的粒径≤1mm；进一步优选的，生物活性炭滤池中填料的粒径≤0.8mm；再进一步优选的，生物活性炭滤池中填料的粒径＜0.8mm。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，生物活性炭滤池中滤速为3-6m/h；进一步优选的，生物活性炭滤池中滤速为3.5-5.5m/h；再进一步优选的，生物活性炭滤池中滤速为4-5m/h。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，生物活性炭滤池的废水水力停留时间＞10min；进一步优选的，生物活性炭滤池的废水水力停留时间≥15min；再进一步优选的，生物活性炭滤池的废水水力停留时间为15-60min。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，生物活性炭滤池出水浊度小于0.2NTU。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，膜过滤系统中的膜截留分子量为100-300Da；进一步优选的，膜过滤系统中的膜截留分子量为120-250Da；再进一步优选的，膜过滤系统中的膜截留分子量为150-200Da。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，膜过滤系统的最大操作压力为30-50bar；进一步优选的，膜过滤系统的最大操作压力为35-45bar；再进一步优选的，膜过滤系统的最大操作压力为40-42bar；更进一步优选的，膜过滤系统的最大操作压力为41bar。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，膜过滤系统的产水率为80-95％；进一步优选的，膜过滤系统的产水率为83-92％；再进一步优选的，膜过滤系统的产水率为85-90％。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，膜过滤系统的脱盐率＜50％。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，非均相芬顿反应系统包括依次相连的调酸区、非均相芬顿反应区、中间沉淀区、一级调碱区、混凝沉淀区。
优选的，这种基于芬顿的废水处理系统中，非均相芬顿反应系统还包括二级调碱区；混凝沉淀区的出水进入二级调碱区，二级调碱区出水进入水解酸化池中；进一步优选的，二级调碱区出水的pH为6-7。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，调酸区pH为2-4；再进一步优选的，调酸区pH为2.5-3.5；更进一步优选的，调酸区pH为3。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，调酸区的水力停留时间为6-15min；再进一步优选的，调酸池的水力停留时间为8-12min；更进一步优选的，调酸池的水力停留时间为10min。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，非均相芬顿反应区为多折板水平推流式结构。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中的非均相芬顿反应区中含有催化剂；催化剂的浓度≥3g/L；再进一步优选的，催化剂的浓度≥4g/L；更进一步优选的，催化剂的浓度为4-10g/L；催化剂为常规芬顿催化剂均可。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，非均相芬顿反应区底部设有曝气管路。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，非均相芬顿反应区顶部设有搅拌机，保障非均相芬顿反应区中催化剂的充分流动状态。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，非均相芬顿反应区的水力停留时间为2-6h；再进一步优选的，非均相芬顿反应区的水力停留时间为3-5h；更进一步优选，非均相芬顿反应区的水力停留时间为4h。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，非均相芬顿反应区中投加H2O2，H2O2投加量与COD的摩尔质量比为(0.8-1.2):1；再进一步优选的，H2O2投加量与COD的摩尔质量比为1:1。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，中间沉淀区与非均相芬顿反应区之间设有回流管道，中间沉淀区将催化剂部分回流至非均相芬顿反应区前段进水处，催化剂的回流量为6-15％；再进一步优选的，催化剂的回流量为8-12％；更进一步优选的，催化剂的回流量为10％。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，中间沉淀区的水力停留时间为0.5-2h；再进一步优选的，中间沉淀区的水力停留时间为1-1.5h；更进一步优选的，中间沉淀区的水力停留时间为1h。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，一级调碱区pH为7-8.5；再进一步优选的，一级调碱区pH为7-8；更进一步优选的，一级调碱区pH为7.5。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，一级调碱区的水力停留时间为3-8min；再进一步优选的，一级调碱区的水力停留时间为4-6min；更进一步优选的，一级调碱区的水力停留时间为5min。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，混凝沉淀区设有搅拌装置；采用质量分数10％的PFS(聚合硫酸铁)作为混凝剂、质量分数2‰的PAM(聚丙烯酰胺)作为絮凝剂。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，混凝沉淀区为多格分级沉淀。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，混凝沉淀区与调酸区之间设有回流管道，混凝沉淀区将催化剂部分回流至调酸区，催化剂的回流量为3-12％；再进一步优选的，催化剂的回流量为4-10％；更进一步优选的，催化剂的回流量为5-10％。
进一步优选的，非均相芬顿反应系统中，混凝沉淀区的水力停留时间为30-50min；再进一步优选的，混凝沉淀区的水力停留时间为35-45min；更进一步优选的，混凝沉淀区的水力停留时间为40min。
一种废水处理方法，采用上述基于芬顿的废水处理系统处理废水，具体包括以下步骤：废水依次经过预处理系统、生化系统后进入深度处理系统，深度处理系统中的膜过滤系统的浓水进入非均相芬顿反应系统，非均相芬顿反应系统出水进入水解酸化池，深度处理中的膜过滤系统的出水外排。
优选的，废水水质满足以下至少一项条件：COD≤2000mg/L；SS≤800mg/L；TP≤6mg/L；NH3-H≤240mg/L；TN≤300mg/L；可生化性≤0.3。
优选的，这种废水处理方法，废水水质中COD≤2000mg/L；进一步优选的，这种基于芬顿的废水处理方法，废水水质中COD≤1500mg/L；再进一步优选的，这种基于芬顿的废水处理方法，废水水质中COD≤1000mg/L。
优选的，这种废水处理方法，废水水质中可生化性≤0.3；进一步优选的，这种基于芬顿的废水处理方法，废水水质中可生化性≤0.25；再进一步优选的，这种基于芬顿的废水处理方法，废水水质中可生化性≤0.2。
优选的，这种废水处理方法，非均相芬顿反应系统出水进入水解酸化池时的pH为6-7。
本发明的有益效果是：
利用本发明提供的基于芬顿的废水处理系统处理废水，处理效果稳定、操作简便、可控性好，易于实现工业应用；出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准；运行成本低。
本发明对传统AO池进行改良，控制曝气溶解氧，减少碳源、减少曝气能耗；本发明采用定向膜分离系统，有选择截留有机物，有效控制膜污染，保证出水稳定达标。
相比处于主工艺段的芬顿系统，将类芬顿反应系统接入膜浓缩液的处理工艺段，可大大减少污水处理量，集中处理工业废水中的难降解有机物，提高处理效率，降低运行成本；相比传统芬顿，采用非均相类芬顿工艺，危废铁泥产生量可减少90％，运行成本较低，H2O2利用率高。
（发明人：刘晓永; 张日亮; 陈铭聪; 王玉; 陈琴）
