高濃度廢水處理

1、高濃度有機廢水處理技術典型案例 厭氧浮動生物膜反應器處理高濃度有機廢水由上流式厭氧污泥床(UASB)與厭氧過濾器(AF)兩種工藝結合的反應器近年來應用較多，其積累微生物能力強，啟動速度快，運行中填料上附著的生物膜對降解有機物起著相當的作用，同時可避免濾池堵塞，是一種高效、穩(wěn)定、易于管理的厭氧處理系統(tǒng)。一般將保留了UASB三相分離器的污泥床加填料的裝置稱為污泥床過濾器，將不帶三相分離器的污泥床-濾層反應器稱為厭氧復合床反應器。1 試驗材料與方法1.1 懸浮生物膜填料FBM用天津市科林思有限公司的聚丙烯材料制成，其密度為0.92kg/m3，可在水中漂浮或隨水體流動。該填料形似拉西環(huán)，但環(huán)內有十字形

2、支撐，外側沿徑向有許多長約0.5mm的芒刺，環(huán)的直徑為11mm，高度10mm，比表面積約為527m2/m3。1.2 試驗裝置及工藝流程厭氧浮動床生物膜反應器用有機玻璃柱制成，直徑14.7cm，總高度100cm，有效高度79.5cm，總容積17.01L，有效容積13.48L。AFBBR內填料的填充率為50%，即FBM占據了一半的有效容積。AFBBR處理高濃度有機廢水試驗的工藝流程如圖1所示。泵入高位槽的廢水經過計量閥由底部進AFBBR，處理后的水由上部排出，在生物降解過程中產生的氣體從反應器頂部排出，懸浮在上部的填料由于上向水流和氣體的作用而不停地上下浮動或輕微滾動。2 試驗方法2.1 掛膜與啟

3、動厭氧生物膜反應器存在的一個突出問題是掛膜困難，啟動時間長。在本試驗中，首先將填料進行好氧預掛膜，利用好氧微生物繁殖快并生成多糖物質的性能，在較短時間內填料表面形成一層生物膜即膜基，改善了填料的表面性能，有利于厭氧微生物的附著、生長、縮短了反應器的啟動時間。好氧污泥取自邯鄲市東郊污水廠氧化溝。污泥與填料靜態(tài)接觸24h后，將污 泥全部排掉， 投加生活污水連續(xù)運行56d后，填料內外表面形成一層均勻生物膜。經好氧預掛膜后的填料與5 L厭氧污泥靜態(tài)接觸24h，然后將污泥排掉，連續(xù)投加葡萄糖廢水。反應器啟動開始采用的有機負荷為2kgCOD/(m3d)，水力負荷為1m3/(m3d)。23d后，好氧膜脫落，

4、填料表面變黑，1周后發(fā)現填料內表面形成一薄層生物膜。將水力負荷控制在0.5m 3/(m3d)，有機負荷為1kgCOD/(m3d)，經過2周培養(yǎng)，膜生長均勻良好，COD去除率可達到70%以上。此后，水力負荷增到1m3/(m3d)，進水濃度從2000mg/L逐漸升至6000mg/L，經過50d的運行COD去除率可達到90%以上，反應器底部出現大量0.5mm左右顆粒污泥，AFBBR運行穩(wěn)定。2.2 穩(wěn)定運行試驗在此階段考察了進水水質、HRT、水力沖擊負荷對運行狀況的影響，此階段的運行結果見表1。試驗廢水為用葡萄糖合成的污水。在改變進水水質期間，控制HRT基本不變，將進水濃度逐步升高。在HRT變化階段

5、，保持進水濃度不變，數次改變水力停留時間。最后突然降低HRT，考察反應器在水力沖擊負荷下工況的變化。整個試驗在室溫下進行，溫度變化范圍2028。3 容積負荷與COD去除率負荷直接反映了食物與微生物之間的平衡關系，容積負荷的變化可以通過改變進水濃度或水力停留時間來實現。在試驗中，首先保持停留時間基本不變(平均為23.5h)，進水COD濃 度從5327.7mg/L逐漸升高到20140.0mg/L，相應的容積負荷從5.38kgCOD/(m3d)增到20.62kgCOD/(m3d)，COD去除率隨進水濃度增加而緩慢下降，最高達98.5%。之后，將進水濃度控制在14522mg/L，水力 停留時間分別為7

6、6.1245.89、32.35、23.11、17.87 h，相應的容積負荷從4.58 kgCOD/(m3d)增到19.50kgCOD/(m3d)。COD去除率隨水力停留時間的變化存在一個分界點 ，低于此值，COD去除率隨水力停留時間減小而迅速下降;高于此值COD去除率基本穩(wěn)定。由表1可以看到，在試驗條件下，當容積負荷增高時，AFBBR的去除kgCOD去除/(m3d)增高，顯示了強大的處理能力。4 結論好氧預掛膜顯著改變了載體表面性能，有利于厭氧菌的附著、生長，縮短反應器的掛膜時間。厭氧浮動床生物膜反應器處理高濃度有機廢水，在常溫下取得了良好效果。在容積負荷為5.3820.62 kgCOD/(m

7、3d)，水力停留時間為0.98d時，COD去除率最高達到98.54%，平均為90.4%。厭氧浮動床生物膜反應器內微生物濃度高，活性強，存在懸浮與附著生長的微生物系統(tǒng)，并有其各自的優(yōu)勢菌種。厭氧浮動床生物膜反應器緩沖能力大，抗沖擊負荷能力強，無堵塞與污泥流失的問題。ALAO系統(tǒng)處理高濃度有機廢水1 簡介厭氧-低氧-厭氧-好氧一體化廢水處理系統(tǒng)(Anarebic-Low oxic- Anareobic system， 簡稱ALAO system)，該系統(tǒng)將厭氧，低氧，厭氧，好氧等操作單元組合在一起，處理效率更高，占地面積更少，投資更省，運行費用更低。2 工藝流程3 主要技術特點(1)ALAO一體化

8、系統(tǒng)是江南大學(原無錫輕工大學)近年來開發(fā)成功的高濃度有機廢水生物治理專利技術。該技術將厭氧處理、低氧處理和好氧處理組合在一起，能為不同微生物降解有機物創(chuàng)造最適環(huán)境。該技術以能耗較低的厭氧處理為主，高濃度有機廢水經兩級厭氧和一級低氧處理，可去除廢水中的絕大部分有機物質，大幅度降低好氧處理負荷，因而運行費用低。(2)采用近年來開發(fā)成功的UASB為第一級厭氧處理反應器，UASB或EGSB為第二級厭氧處理反應器，處理效率高，并可回收大量沼氣用于鍋爐燃燒或民用等。(3)廢水經第一級UASB反應器處理之后，其所含的COD大部分為難厭氧降解的物質，因此，在進行第二級UASB或EGSB厭氧處理之前，廢水先經

9、低氧反應器“新型氣升式反應器”進行初步水解、氧化和部分降解，為UASB或EGSB進行第二級厭氧處理創(chuàng)造條件。新型氣升式反應器為近年來開發(fā)成功的專利技術，占地面積省，處理效率較好，并可與UASB、EGSB建成共壁結構，節(jié)省建筑費用。(4)好氧反應器采用接觸氧化工藝，可將廢水中難降解的物質徹底降解，使廢水達標排放。(5)整個反應系統(tǒng)采用組合式設計，節(jié)省建筑面積40%，節(jié)省建設費用30%，沼氣回收增加20%，總運行費用可下降20%以上。高濃度有機廢水處理新技術-多相催化氧化工藝1 工藝背景多相催化氧化工藝是在石油化工和精細化工中廣泛應用的催化方法，它的出現主要是為了解決均相催化系統(tǒng)的催化劑須定時添加

10、并容易在反應中流失的問題。由于多相催化氧化系統(tǒng)中催化劑是附載在機械強度高和具有化學惰性的多孔材料上，這樣就避免了催化劑的流失，同時多孔材料為催化劑提供了巨大的比表面積，使得催化反應在單位時間內有更高的效率。九年前，日本的科學家就開始把多相催化氧化工藝用于廢水治理中，并產生了意想不到的效果。2 工藝原理在化工行業(yè)中使用的多相催化材料的催化方向是有指向性的，為的是加速某種化學反應，而我們現在應用在廢水處理中的多相催化氧化工藝主要目的是通過催化生成OH羥基自由基的鏈式反應，因為OH羥基自由基是僅次于氟的強氧化劑，可以對范圍很廣的有機物進行無選擇氧化，在必要的條件下將會使有機污染物礦化成二氧化碳和水，

11、還可以使無機物氧化或轉換。為了使該種多相催化材料的性質穩(wěn)定，催化材料的主催化活性組分是適量的Pt等稀貴金屬，輔助組分則是過渡金屬的氧化物和鹽類。主催化Pt組分有著天然的高催化活性，而輔助組分可以幫助Pt組分催化劑恢復活性，同時提供了廣泛的催化方向。3 工藝應用多相催化氧化工藝在高濃度有機廢水處理中是以多相催化氧化反應器的形式出現，并需根據不同水質和環(huán)境添加不同的氧化劑，如空氣，臭氧，雙氧水，二氧化氯等，氧化劑的加入會加快OH羥基自由基的生成和對有機物的氧化。此項工藝近幾年在國外被廣泛應用于印染，制藥，造紙和化工等高難度有機廢水的預處理中。多相催化氧化工藝對CODcr去除，脫色以及提高廢水的可生

12、化性有著顯著的效果。如在印染廢水處理中，其脫色效率高達75%-95%之間，同時可以去除50%-80%的CODcr，提高B/C比至0.45以上。在對CODcr超過15萬的農藥廢水處理中，多相催化氧化工藝也體現了極高的效率，經過2小時的反應其CODcr去除率可達90%以上，且廢水性狀發(fā)生很大的變化，最明顯的是B/C比由0提高到0.3以上，廢水的可生化性加強，從而使后級生化處理達標排放成為可能。多相催化氧化工藝中的催化氧化材料具有高穩(wěn)定性，所以使用周期可達五年以上，并且安裝操作簡單，運行經濟可靠。該工藝最大的優(yōu)點是可以附加于任何傳統(tǒng)處理工藝，因此對高濃度廢水原處理工藝的改造有著其他工藝無法比擬的獨特

13、優(yōu)勢。以下是加入了多相催化氧化工藝的印染廢水處理工藝流程：4 印染廢水處理印染、紡織作為一個勞動力密集型、耗水量大、污染嚴重的行業(yè)，在發(fā)達國家的發(fā)展空間越來越小，許多發(fā)達國家都把印染廠遷移到象中國這樣的發(fā)展中國家，加上我國原有的、為數眾多的印染廠，印染行業(yè)已成為我國的一個污染大戶。印染廢水中懸浮物含量高，物化處理污泥產量大，污泥處理成本高;印染廢水可溶性、難降解有機物含量高，處理達標難度大;印染廢水排放量大，對接受水體會造成較大影響。處理成本高、處理效果差，絕大多數處理設備均未正常運行。多相催化氧化工藝處理印染廢水技術是針對傳統(tǒng)處理工藝的缺點開發(fā)出的物理吸附化學氧化處理技術。整個系統(tǒng)完全采用融

14、碳離子催化劑處理技術，無須采用混凝氣浮等工藝，因而污泥產量低，大大降低污泥處理成本。融碳離子催化劑把難降解有機物的含量大幅度降低，處理效果好、容積負荷高，脫色效率高可達97%，因而構筑物體積小，占地面積少，一次性投資低。加上高效生化，廢水處理后出水水質達到國家綜合排放標準一級一類。CMBR一體化超聲波振動膜生物反應技術在處理制藥高濃度有機廢水中的應用1、超聲波是物理介質中的一種彈性機械波和電、磁、光等同樣是一種物理高能能量形式。具有聚束、定向及反射、透射引起微粒振動。超聲波作用于廢水中不同的聲強、聲密度、聲功率、頻率下會產生下面七種理化效 應：機械震動效應;熱效應;破碎氣泡增加溶氧及空化清洗效

15、應;超臨界氧化熱解和自由基氧化效應;聲流促使 粒子移動效應;生化反應加速傳質效應;加速污泥絮凝沉淀觸變效應。2、超聲波技術作為一種新的廢水、微污染水源處理技術，在國內還鮮為人知，在國外，日本、美國已有了大量實驗室的基礎研究成果， 并有大規(guī)模進入水處理實際工程應用，被認為是一種有前途的水處理 技術，本司研究了大量國外、國內超聲波技術在水處理方面的研究。3、超聲波是指頻率高于15KHZ-10MHZ的聲波，當一定強度的超聲波通過廢水媒體時，會產生一系列的物理、聲化學效應。早在1929年就有超聲波廢水化學效應的報道。超聲波環(huán)境保護領域的應用也發(fā)展較快，主要有超聲波清洗、固液分離、超聲波超臨界氧化熱解、

16、有毒物消化降解和自由基氧化效應對污泥的降解處理等，其對有機物的處理與有機聲化學是密切相關的，也是國外新近開展的研究課題，目前在制藥廢水已有一些應用成果，如超聲波除酚和降解抗生素酶。4、1995年樊工很早就與超聲研究所-廣州環(huán)保研究所，以及日本本多株式會社和日本千代田公司專家共同研究超聲波水處理技術，還研究了超聲波與膜生物反應器的協(xié)同作用新的廢水處理技術，以及超聲波對膜的清洗抗污技術研究;以前我國此方面的研究很少。(1) 專性復合優(yōu)勢菌LC1循環(huán)載體生物膜法;(2) 微電腦超聲波在線膜清洗及膜節(jié)涌流防堵塞技術;(3) 高效中空纖維漂懸膜分離技術(微濾、超濾、納濾);組合成一體的創(chuàng)新型膜生物反應高

17、效污水處理專利技術：該技術適用于高難度、高濃度制藥有機廢水(如造紙廢水、垃圾滲透液、印染廢水、乳化油污水、餐飲廢水、制藥化工、煉鋼、油田、船舶行業(yè))的處理，該技術能顯著降低COD、BOD、NH3-N、總磷、色度、除臭等污染物指標，全部截留去除懸浮物(SS)、油類、細菌、病毒、芽胞等微生物。1.1實驗部分實驗共分兩個階段，微生物馴化階段和CMBR運行階段。實驗按C：N：P為100：5：1比例人工配制模擬廢水，初期用苯酚和葡萄糖混和溶液培養(yǎng)，在馴化微生物過程中，用苯酚逐漸取代葡萄糖直至成為單一碳源，之后苯酚濃度不斷增加，直至達到2500 mgL-1; 后期加入簾式膜，進行CMBR運行實驗。1.2

18、結果與討論微生物的馴化開始馴化的污泥呈黃褐色，顆粒細碎，鏡檢發(fā)現其主要微生物為太陽蟲、漫游蟲和鐘蟲等 ，污泥濃度2200-4000mg/l;培養(yǎng)中期， 廢水中葡萄糖和苯酚按比例加入，鐘蟲和累枝蟲 較多，污泥濃度800015000mg/l;培養(yǎng)后期，廢水中只加苯酚， (苯酚濃度10002500mgL-1)，原生動物變得很少， 污泥濃度為1500018000mg/l。污泥濃度隨時間的變化圖不同初始濃度酚的降解圖為相同的MLSS=3500mgL-1，pH=7.2，T=25C，不同初始濃度下苯酚濃度與時間的關系圖，從圖中看出，酚初始濃度為550 mgL-1時，經過8h時，酚初始濃度為855 mgL-1

19、時，經過12h，酚初始濃度為1500 mgL-1時，苯酚經過26h，苯酚降解完全，降解率達到99%以上。不同溫度下酚的降解1.3 小結實驗結果表明：采用苯酚濃度遞增方式培養(yǎng)馴化適應高濃度苯酚的微生物，前期加入適量葡萄糖輔助馴化，最后以苯酚作為唯一碳源，微生物培養(yǎng)效果良好;污泥濃度在3500 mgL-1，苯酚濃度550 mgL-1時，7h酚降解率能達到99.9%;苯酚濃度855 mgL-1時，苯酚完全降解時間增長到12h;酚濃度接近2500 mgL-1時，經過26h酚濃度降到3.35 mgL-1，COD濃度降到42 mgL-1。溫度在2036條件下，酚降解效果較好。深圳市衛(wèi)生處理廠高濃度有機廢水

20、處理深圳市衛(wèi)生處理廠采用高溫殺菌工藝對進出口檢疫不合格的動物類產品進行無害化處理，其主要處理設備為蒸煮罐。檢疫不合格的動物類產品裝入蒸煮罐，向蒸煮罐內通入1 MPa的蒸汽，加熱至145-150，然后保溫16-24 h，以徹底殺滅動物類產品所攜帶的各類細菌、病毒。動物類產品經高溫處理后形成的渣水混合物首先進行油水分離，然后進行固液分離，分離出的廢水中懸浮物、氨氮、有機物濃度很高。該廠擬對此廢水進行處理，但國內目前還沒有類似廢水的處理工程實例，因此有必要對該廢水的處理進行中試研究，為實際生產提供設計依據。1中試處理系統(tǒng)設計簡介1.1 廢水來源深圳市衛(wèi)生處理廠廢水的主要來源為：(1)高溫殺菌過程中向

21、蒸煮罐內通入蒸汽冷凝后產生的冷凝水。(2)從動物類產品中溶出的油脂、蛋白質、體液等。由于加熱后保溫時間長，動物類產品大部分溶于水中，蒸煮后的廢渣為動物類產品原重量的1/5左右。(3)放料完畢后加入的少量清洗水。1.2廢水水質廢水水質見表1。廢水的水質取決于動物類產品的成分、腐敗程度、加熱時間、保溫時間等多種因素。經調查、取樣、分析，廢水具有如下特點：(1)有機物濃度高，氨氮含量高，對于某些動物類產品，廢水的COD高達289 000mg/L。(2)廢水的色度高，且有時會有惡臭。(3)水質、水量變化很大，廢水的產生量取決于動物類產品的處理量，而動物類產品的處理量變化極大。(4)廢水的BOD/COD為0.5：0.6，具有較好的可生化性。衛(wèi)生處理廠的廢水最終排入深圳市濱河污水處理廠，廢水經處理后，出水執(zhí)行污水綜合排放標準(GB8978-96)三級標準(參照皮革、酒精行業(yè))，主要水