CN102976552B - 一种难降解有机含氮工业废水的深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机含氮工业废水的深度处理方法，属于工业废水处理方法领域，工艺步骤如下：（1）将悬浮填料投入移动床生物膜反应器中并进行生物膜培养，生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水输入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行；（2）将经移动床生物膜反应器处理的废水输入膜生物反应器，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行；（3）将膜生物反应器处理后的废水经保安过滤器后采用反渗透装置进行过滤。可根据回用水需求决定是否采用步骤（3），从而达到分质回用的目的。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理方法领域，特别涉及一种有机含氮工业废水的深度处理方法。
背景技术
工业废水中含有的污染物成分复杂，大部分的工业废水中含有难以生物降解的污染物，这使得常规生化处理工艺的出水中仍含有部分难生物降解有机物及氨氮等污染物，无法满足废水综合排放标准，因此需要通过增设废水深度处理工艺来实现废水的达标排放，从而实现废水的回用。
目前，常采用的废水深度处理工艺主要有：（1）混凝沉淀工艺，该工艺用于废水的深度处理，具有较好的处理效果，出水水质可达到国家排放标准，但需要投加一定量的药剂，且需要后置过滤工艺来去除废水中残存的悬浮微小颗粒，处理成本高；（2）活性炭吸附工艺，该工艺常用于废水的强化深度处理过程中，受进水中的污染物种类影响较小，处理效果好，出水水质优于国家关于废水的综合排放标准，但由于装置运行费用高，活性炭再生难度大，因此在实际废水深度处理中尚未得到推广应用；（3）强化生物处理技术，曝气生物滤池工艺作为常用的强化生物处理技术，通常用于废水的深度生物处理过程中，该工艺对于工业废水中的含氮污染物具有良好的处理效果，但对工业废水中难以生物降解的有机物的去除效果不理想，经过该工艺处理后的出水中仍含有细小的悬浮颗粒，而且处理后的废水难以实现达标排放，亦无法实现工业废水的回用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种难降解有机含氮工业废水的深度处理方法，该方法对废水中残存的含氮污染物和难生物降解有机物去除效果好，可以实现达标排放，并可根据回用水质要求的不同实现废水的分质回用。
本发明所述难降解有机含氮工业废水的深度处理方法，可根据回用水需求，采用如下两种方法进行处理，从而达到分质回用的目的。
方法一的工艺步骤如下：
（1）将悬浮填料投入移动床生物膜反应器中并进行生物膜培养，生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水输入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行；
（2）将经移动床生物膜反应器处理的废水输入膜生物反应器，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，处理后的废水经过膜生物反应器的膜过滤组件后排放，即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理。
经该方法处理的废水可满足对水质要求不高时废水的回用，如喷洒道路、景观用水等用途。
方法二的工艺步骤如下：
（1）将悬浮填料投入移动床生物膜反应器中并进行生物膜培养，生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水输入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行；
（2）将经移动床生物膜反应器处理的废水输入膜生物反应器，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行；
（3）将膜生物反应器处理后的废水经保安过滤器后采用反渗透装置进行过滤即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理。
经该方法处理的废水可满足对水质要求较高时废水的回用，如循环冷却水系统。
上述两种方法中，所述悬浮填料的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的25～45%，所述废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为8～12 h，所述曝气的曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到2～5 mg/L为限。
上述两种方法中，所述膜生物反应器内的活性污泥量控制在每升废水4～6 g，所述废水在膜生物反应器中的水力停留时间为6～10 h，所述曝气的曝气量以膜生物反应器中的溶解氧浓度达到3～6 mg/L为限，所述间歇排水的排水时间与停止排水时间之比为7:1～9:1。
上述两种方法中，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入废水并投加活性污泥，所述废水中COD浓度控制在300~500mg/L、氨氮浓度控制在15~40mg/L，所述废水的加入量为移动床生物膜反应器有效容积的70~90%，所述活性污泥的投加量为每升废水2～3g，然后以曝气6 h、停曝气2 h的方式运行，当废水中COD浓度降至200~300mg/L、氨氮浓度降至5~15mg/L时排出废水；重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养。
上述方法二中，反渗透装置运行过程中会产生部分浓水，每运行一段时间后可将其中的浓水排放并用芬顿试剂处理，以进一步转化其中的不可生物降解污染物，将芬顿试剂处理后的废水通入移动床膜生物反应器中处理，可实现对不可降解有机物的有效处理。
上述两种方法中，所述悬浮填料的材质通常为聚乙烯或其改性材料，密度为0.96～0.98 g/cm3，形状为圆筒体，其内部具有十字支撑结构，其内表面完全由生物膜覆盖后密度与废水的密度相近。
上述两种方法中所使用的移动床生物膜反应器、膜生物反应器、保安过滤器及反渗透装置有市售商品。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明可以克服现有含氮工业废水深度处理技术对废水中含有的难降解有机物去除效果不好，出水难以达标的问题，并可根据不同的工业废水回用要求实现含氮工业废水的分质回用。
2、本发明所述方法的移动床生物膜反应器工艺中的悬浮填料内表面生长有生物膜，该生物膜是微生物的集合体，对有机物和氨氮具有良好的去除能力，且悬浮填料对微生物有良好的固定作用，可降低水力剪切作用对于生物膜的影响，从而保证反应器在不利的运行条件下仍具有较好的污染物去除效果。
3、本发明所述方法采用的移动床生物膜反应器工艺，在曝气作用下，挂膜后的悬浮填料在生物反应器中循环流动，依靠生物膜中微生物菌群的新陈代谢作用去除废水中的污染物，传质效果良好，克服了生物膜工艺容易发生堵塞的不足。
4、本发明所述方法采用的膜生物反应器工艺具有较长的污泥龄，因而其中的微生物群对废水中的难生物降解有机物具有较好的适应性，且经过移动床生物膜反应器处理，废水中的污染物浓度很低，可供膜生物反应器中微生物生长的有机物有限，从而可有效降低生物膜污染对滤膜过滤性能的影响。
5、本发明所述方法采用的膜生物反应器工艺可同时实现废水中污染物的生物降解和细小悬浮固体的过滤功能，经过该工艺处理的出水可满足对水质要求不高时废水的回用，经过反渗透装置处理的出水可满足水质要求较高时废水的回用，可实现废水的分级回用，达到工业废水零排放的目标，从源头上消除工业废水对生态环境的影响，具有良好的社会效益。
附图说明
图1是本发明所述难降解有机含氮工业废水的深度处理方法的第一种工艺流程图；
图2是本发明所述难降解有机含氮工业废水的深度处理方法的第二种工艺流程图。
图中，1—移动床生物膜反应器、2—膜生物反应器、3—进水泵、4—穿孔曝气管、5—曝气泵、6—悬浮填料、7—膜组件、8-1—第一出水泵、8-2—第二出水泵、9—保安过滤器、10—反渗透装置。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述难降解有机含氮工业废水的深度处理方法作进一步说明。下述各实施例中，移动床生物膜反应器1的主体为圆筒体，高径比为2:1，底部设有与其外部的曝气泵5相连通的曝气管4，其有效容积为10L；膜生物反应器2为内循环结构，其内套筒中固定有膜过滤组件7，膜生物反应器的底部设有与其外部的曝气泵5相连通的曝气管4，其有效容积为12L。保安过滤器9根据所处理的实际水量进行选择，反渗透装置的产水量为20L/h。所述悬浮填料的材质为聚乙烯，密度为0.96～0.98 g/cm3，形状为圆筒体、外形尺寸为Φ25mm×10mm，其内部具有十字支撑结构，其内表面完全由生物膜覆盖后密度与废水的密度相近。
实施例1
本实施例中，经过生化处理的难降解有机含氮工业废水的水质情况：COD浓度为300 mg/L，氨氮浓度为20 mg/L，pH值为7.5。
本实施例中，难降解有机含氮工业废水的深度处理工艺如图1所述，步骤如下：
（1）将材质为聚乙烯的悬浮填料6投入移动床生物膜反应器1中并进行生物膜培养，所述悬浮填料6的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的25%，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入COD浓度500mg/L、氨氮浓度40mg/L的废水，所述废水的加入量为反应器有效容积的90%，再投加活性污泥，活性污泥的投加量为每升废水3g，以曝气6 h、停曝气2 h的方式运行，当废水中COD浓度降至300mg/L、氨氮浓度降至15mg/L时排水；然后重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养，
生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水由移动床生物膜反应器1的底部经进水泵3泵入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器1采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行，所述废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为8h，所述曝气的曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到2mg/L为限；
（2）将经移动床生物膜反应器1处理的废水由其上部依靠重力作用流入膜生物反应器2的上部，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，所述膜生物反应器内的活性污泥量控制在每升废水4 g，所述废水在膜生物反应器中的水力停留时间为6 h，所述曝气的曝气量以膜生物反应器2中的溶解氧浓度达到3 mg/L为限，所述间歇排水的排水与停止排水的时间之比为7:1，处理后的废水经过膜生物反应器的膜过滤组件7后由第一出水泵8-1泵出，即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理。
将本实施例处理的难降解含氮有机工业废水进行测试分析，结果结果为：COD浓度为90 mg/L，出水的氨氮浓度低于10 mg/L。
实施例2
本实施例中，经过生化处理的难降解有机含氮工业废水的水质情况：COD浓度为300 mg/L，氨氮浓度为20 mg/L，pH值为7.5。
本实施例中，难降解有机含氮工业废水的深度处理工艺如图1所述，步骤如下：
（1）将材质为聚乙烯的悬浮填料6投入移动床生物膜反应器1中并进行生物膜培养，所述悬浮填料的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的45%，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入COD浓度300mg/L、氨氮浓度15mg/L的废水，所述废水的加入量为反应器有效容积的70%，再投加活性污泥，活性污泥的投加量为每升废水2g，以曝气6 h、停曝气2 h的方式运行，当废水中COD降至200mg/L、氨氮浓度降至5mg/L时排水；然后重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养；
生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水由移动床生物膜反应器1的底部经进水泵3泵入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行，所述废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为12 h，所述曝气的曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到5 mg/L为限；
（2）将经移动床生物膜反应器处理的废水由其上部依靠重力作用流入膜生物反应器2的上部，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，所述膜生物反应器内的活性污泥量控制在每升废水6 g，所述废水在膜生物反应器中的水力停留时间为10 h，所述曝气的曝气量以膜生物反应器中的溶解氧浓度达到6 mg/L为限，所述间歇排水的排水与停止排水的时间之比为9:1；处理后的废水经过膜生物反应器的膜过滤组件7后由第一出水泵8-1泵出，即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理。
将本实施例处理的难降解含氮有机工业废水进行测试分析，结果为：COD浓度为80 mg/L，出水的氨氮浓度低于5 mg/L。
实施例3
本实施例中，经过生化处理的难降解有机含氮工业废水的水质情况：COD浓度为300 mg/L，氨氮浓度为20 mg/L，pH值为7.5。
本实施例中，难降解有机含氮工业废水的深度处理工艺如图2所述，步骤如下：
（1）将材质为聚乙烯的悬浮填料6投入移动床生物膜反应器1中并进行生物膜培养，所述悬浮填料的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的25%，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入COD浓度500mg/L、氨氮浓度40mg/L的废水，所述废水的加入量为反应器有效容积的90%，再投加活性污泥，活性污泥的投加量为每升废水3g，以曝气6 h、停曝气2 h的方式运行，当废水中COD浓度降至300mg/L、氨氮浓度降至15mg/L时排水；然后重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养，
生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水由移动床生物膜反应器1的底部经进水泵3泵入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行，所述废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为8h，所述曝气的曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到2mg/L为限；
（2）将经移动床生物膜反应器处理的废水由其上部依靠重力作用流入膜生物反应器2的上部，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，所述膜生物反应器内的活性污泥量控制在每升废水4 g，所述废水在膜生物反应器中的水力停留时间为6 h，所述曝气的曝气量以膜生物反应器中的溶解氧浓度达到3 mg/L为限，所述间歇排水的排水与停止排水的时间之比为7:1，处理后的废水经过膜生物反应器的膜过滤组件7后由第一出水泵8-1泵出；
（3）将膜生物反应器处理后的废水由第一出水泵8-1泵入保安过滤器9，采用反渗透装置10对保安过滤器9的出水进行过滤后由第二出水泵8-2泵出，即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理。
将本实施例处理的难降解含氮有机工业废水进行测试分析，结果结果为：COD浓度为40 mg/L，出水的氨氮浓度为3 mg/L。
实施例4
本实施例中，经过生化处理的难降解有机含氮工业废水的水质情况：COD浓度为300 mg/L，氨氮浓度为20 mg/L，pH值为7.5。
本实施例中，难降解有机含氮工业废水的深度处理工艺如图2所述，步骤如下：
（1）将材质为聚乙烯的悬浮填料6投入移动床生物膜反应器1中并进行生物膜培养，所述悬浮填料的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的45%，所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入COD浓度300mg/L、氨氮浓度15mg/L的废水，所述废水的加入量为反应器有效容积的70%，再投加活性污泥，活性污泥的投加量为每升废水2g，以曝气6 h、停曝气2 h的方式运行，当废水中COD浓度降至200mg/L、氨氮浓度分别5mg/L时排水；然后重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养，
生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水由移动床生物膜反应器1的底部经进水泵3泵入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行，所述废水在移动床生物膜反应器1中的水力停留时间为12 h，所述曝气的曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到5 mg/L为限；
（2）将经移动床生物膜反应器1处理的废水由其上部依靠重力作用流入膜生物反应器2的上部，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，所述膜生物反应器内的活性污泥量控制在每升废水6 g，所述废水在膜生物反应器中的水力停留时间为10 h，所述曝气的曝气量以膜生物反应器中的溶解氧浓度达到6 mg/L为限，所述间歇排水的排水与停止排水的时间之比为9:1，处理后的废水经过膜生物反应器的膜过滤组件7后由第一出水泵8-1泵出；
（3）将膜生物反应器处理后的废水由第一出水泵8-1泵入保安过滤器9，采用反渗透装置10对保安过滤器9的出水进行过滤后由第二出水泵8-2泵出，即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理。
将本实施例处理的难降解含氮有机工业废水进行测试分析，结果为：COD浓度为30 mg/L，出水的氨氮浓度在1 mg/L。
Claims (4)
1.一种难降解有机含氮工业废水的深度处理方法，其特征在于工艺步骤如下：
（1）将悬浮填料投入移动床生物膜反应器中并进行生物膜培养，生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水输入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行；
（2）将经移动床生物膜反应器处理的废水输入膜生物反应器，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行，处理后的废水经过膜生物反应器的膜过滤组件后排放，即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理；
所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入废水并投加活性污泥，所述废水中COD浓度控制在300～500mg/L、氨氮浓度控制在15～40mg/L，所述废水的加入量为移动床生物膜反应器有效容积的70～90%，所述活性污泥的投加量为每升废水2～3g，然后以曝气6h、停曝气2h的方式运行，当废水中COD浓度降至200～300mg/L、氨氮浓度降至5～15mg/L时排出废水；
重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养。
2.一种难降解有机含氮工业废水的深度处理方法，其特征在于工艺步骤如下：
（1）将悬浮填料投入移动床生物膜反应器中并进行生物膜培养，生物膜培养结束后，将经过生化处理的难降解有机含氮工业废水输入移动床生物膜反应器中进行处理，所述移动床生物膜反应器采用连续进水、连续排水、连续曝气的方式运行；
（2）将经移动床生物膜反应器处理的废水输入膜生物反应器，所述膜生物反应器中投放有活性污泥，采用连续进水、间隙排水、连续曝气的方式运行；
（3）将膜生物反应器处理后的废水经保安过滤器后采用反渗透装置进行过滤即完成难降解有机含氮工业废水的深度处理；
所述生物膜培养方法如下：向移动床生物膜反应器中加入废水并投加活性污泥，所述废水中COD浓度控制在300～500mg/L、氨氮浓度控制在15～40mg/L，所述废水的加入量为移动床生物膜反应器有效容积的70～90%，所述活性污泥的投加量为每升废水2～3g，然后以曝气6h、停曝气2h的方式运行，当废水中COD浓度降至200～300mg/L、氨氮浓度降至5～15mg/L时排出废水；
重复上述向移动床生物膜反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至悬浮填料内表面完全由生物膜覆盖时即结束培养。
3.根据权利要求1或2所述难降解有机含氮工业废水的深度处理方法，其特征在于所述悬浮填料的投放量为移动床生物膜反应器有效容积的25～45%，所述废水在移动床生物膜反应器中的水力停留时间为8～12h，所述曝气的曝气量以移动床生物膜反应器中的溶解氧浓度达到2～5mg/L为限。
4.根据权利要求1或2所述难降解有机含氮工业废水的深度处理方法，其特征在于所述膜生物反应器内的活性污泥量控制在每升废水4～6g，所述废水在膜生物反应器中的水力停留时间为6～10h，所述曝气的曝气量以膜生物反应器中的溶解氧浓度达到3～6mg/L为限，所述间歇排水的排水时间与停止排水时间之比为7:1～9:1。
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