一種高濃度有機廢水的深度處理方法

2023-05-14 02:52:01 2

專利名稱：一種高濃度有機廢水的深度處理方法
技術領域：
本發明涉及一種高濃度有機廢水的深度處理方法，具體地說，本發明涉及一種浙 青質重質原油在儲運過程中所產生的含有多種難降解有機物質的高濃度難降解有機廢水 的處理方法。
背景技術：
浙青質重質原油在儲運過程中需要加入一些乳化劑，降低原油的粘度，便於儲運。 但在原油煉製前要進行脫水，所脫出的含有乳化劑和乳化油的大量廢水，稱為重質原油乳 化廢水。此種廢水含有許多難降解的有機物，化學需氧量(C0D&鉻法COD值)值在3000 5000mg/L的範圍內，氨氮(NH3-N)值在150 350mg/L的範圍內，廢水的溫度在20°C 35°C 之間。由於重質原油脫水後產生的廢水顯著不同於其它石油化工廢水，由於其C0D 、 NH3-N更高、水質更複雜、處理難度更大。常規的生物處理工藝或簡單的常規廢水處理工藝 的組合處理該種廢水很難達到理想效果。目前的高濃度難降解有機廢水去除工藝中，主要以物化處理和生物處理結合的工 藝為主。張敏等在「厭氧降解和生物接觸氧化法處理奧裡油廢水的實驗研究」(《中國沼氣》 2003年21卷第3期第15 21頁)用「厭氧降解一二級接觸氧化一物化處理一沉澱」工藝 處理奧裡油乳化廢水，使CODct濃度由^00mg/L降至150mg/L以下。CN02159346. 9公開了 一種高濃度乳化油廢水處理方法，它依次包括在隔油池中隔除上層浮油並氣浮分離上層廢 油和絮凝物，將上述步驟處理的廢水進電解池電解，再氣浮分離上層廢油和絮凝物，生化處 理電解和氣浮後的廢水，從該方法的實施例可以看出該方法處理的廢水中的油類基本為懸 浮性石油類，在進入生化處理前廢水中的油基本被氣浮出去，進入生化階段的廢水的CODct 也很低(< 700mg/L)，沒有提及NH3-N的處理效果。CN1262231公開了一種乳化油廢水處 理方法及裝置，該方法沒有提及CODra和NH3-N的處理效果，沒有生化處理步驟和最終廢水 處理效果。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種含有較高CODra和NH3-N濃度難降解有機廢 水的處理方法，該方法處理後的廢水中CODra和NH3-N均可以達到排放標準，該方法可以處 理重質原油脫水過程產生的高濃度有機廢水的處理。本發明高濃度有機廢水的深度處理方法依次包括以下步驟(1)首先將高CODra和NH3-N濃度廢水進行絮凝處理；(2)將絮凝處理後的廢水加入投有NaY分子篩粉末的厭氧水解酸化反應器中進行 處理；(3)步驟O)的排放水加入投有活性炭顆粒的高負荷泥法好氧生物處理反應器中 進行處理；3
(4)步驟( 的排放水進行低負荷膜法好氧生化處理，處理出水可以達標排放。步 驟O)、(3)、(4)所述的處理步驟均採用連續式操作。步驟(1)中所述的高CODct和高NH3-N濃度廢水的CODct濃度一般為3000mg/L 5000mg/L，氨氮濃度一般為150mg/L 350mg/L，可以是各種性質類似的廢水，典型的廢水 為重質原油脫水後產生的高濃度乳化廢水。所使用的絮凝劑可以採用本領域常規的絮凝 劑，如可以採用GB-4108型絮凝劑，絮凝劑的添加量為10 30mg/L廢水。絮凝處理可以去 除部分CODct和乳化油，減輕後續廢水處理負擔。所述步驟( 特徵在於針對該種廢水中較高的NH3-N濃度，其厭氧水解酸化生物 處理反應器中投加了 NaY分子篩粉末，所加入的NaY分子篩粉末體積佔反應器體積的5 % 15%。NaY分子篩粉末對廢水中的NH3-N有很強的吸附作用。廢水進入反應器時，NaY分子 篩粉末很快可以將進水中的NH3-N吸附，而且在活性汙泥顆粒化的進程中有加快「晶核」形 成的速度。NaY分子篩粉末起到吸附、粘附核心的作用。反應器內較佳的活性汙泥濃度為 5 12g/L ；較佳的溶解氧濃度0 0. 5mg/L ；較佳的廢水停留時間為4 8小時。步驟( 的高負荷泥法好氧生物處理反應器採用填料式。填料採用多孔顆粒活性 炭，顆粒活性炭形狀可以為正方形、長方形、圓形或不規則形體中的一種或幾種組合，其加 入體積佔反應器體積的5% 15%。多孔顆粒活性炭載體表面和孔內均聚集了大量菌群， 微生物聚集量大，可提高對大分子有機物的吸附效率。吸附在活性炭顆粒上的大分子有機 物被好氧菌在適當溶解氧濃度條件下氧化分解成二氧化碳和水。其反應器內較佳的活性汙 泥濃度為4 7g/L ；較佳的溶解氧濃度2 5mg/L ；較佳的廢水停留時間為4 8小時。步驟的膜法好氧生物處理反應器中設置活性炭纖維填料作為微生物掛膜填 料，活性炭纖維填料橫向分層固定於不鏽鋼網上或其它耐腐蝕材料結構上。活性炭纖維填 料可以吸附廢水中的有機物和氨氮，使有機物和氨氮的實際反應停留時間增加，提高了微 生物對有機物和氨氮的去除效率。反應器中較佳的溶解氧濃度為2 5mg/L，廢水停留時間 為4 8小時。本方法所處理的廢水進水的pH值為8. 0 10. 0，進水溫度為20°C 35°C。在高負 荷好氧泥法生物處理段和低負荷膜法生物處理段均需要投加一定比例的氮和磷，作為微生 物內源呼吸或降解有機物的營養物質。其COD N P比例按重量計為100 200 5 10 1 2。所述的微生物所需的營養物質氮元素可以來自廢水自身所含的氨氮提供，不 需額外加入，所述的微生物所需的營養物質磷元素通過投加磷鹽(磷酸二氫鈉)實現。經 過第(2)步厭氧水解酸化處理後，由於反應過程生成了酸性物質，廢水的pH值降低。厭氧 水解酸化處理後可以適當調節PH值至中性左右，如6.0 7.5，進入第C3)步的高負荷泥法 好氧生物處理。經第C3)步的高負荷泥法好氧生物處理後的廢水可以直接進行第(4)步膜 生物處理過程。在處理高濃度難降解有機廢水時，需要在加有高濃度難降解有機廢水的生物處理 反應器中接種活性汙泥，對微生物進行馴化，控制進水的PH值及反應溫度。上述的生物處 理反應器包括所提及的厭氧水解酸化生物反應器、高負荷泥法生物反應器、低負荷膜法生 物反應器。由於高濃度難降解有機廢水含有大量對微生物有毒害作用的有機廢物，沒有經 過馴化的微生物難以存活，更無法達到去除汙染物的作用。微生物的馴化採用本領域技術 人員熟知的方法和條件。正式運行階段，厭氧水解酸化生物反應器進水容積負荷控制在3. 0 6. OKgCOD/m3. d，最佳為4. OKgCOD/m3. d左右；高負荷泥法生物反應器進水容積負荷控 制在2. 0 4. OKgCOD/m3. d，最佳為3. OKgCOD/m3. d左右；低負荷好氧生物膜法反應器進水 容積負荷控制在0. 4 0. 8KgC0D/m3. d，最佳為0. 6KgC0D/m3. d左右。該組合工藝耐衝擊，適應水質、水量波動的能力強，運行比較穩定。步驟(4)低負 荷好氧生物反應器中曝氣時氣泡在填料中曲折穿過，產生氣泡切割，縮小氣泡體積，增加氧 的利用率，節約能耗。本發明所述步驟( 、(3)和(4)特徵在於運行時，採用連續操作方式，且生化二級 處理採用低負荷生物膜法處理，微生物附在填料上，不需要沉澱池，降低了投資費用和佔地 面積。步驟O)、(3)和生化反應器內使用適宜的具有吸附作用的介質或填料，大大 提高了處理效果。如在步驟( 所述的厭氧水解酸化生物處理過程，其中使用NaY分子篩 可以有效吸附其中的氨氮，附著在分子篩粉末上的活性微生物有充分的時間將吸附在分子 篩上的氨氮進行分解轉化，解決了連續式操作時由於返混作用使部分汙水反應時間短的問 題。步驟C3)所述高負荷泥法生物處理過程，使用活性炭對有機物有較強的吸附作用，吸附 後的難降解有機物可以在微生物較長時間作用下有效降解為二氧化碳和水。步驟(4)所述 低負荷膜法處理過程中也採用具有對有機物和氨氮有吸附作用的活性炭纖維，使得生物膜 對捕獲廢水中的汙染物能力大大增強，淨化處理效果明顯提高。由於採用以上技術方案，可使CODra和NH3-N濃度高、水質更複雜，處理難度更大的 高濃度難降解有機廢水達到理想的處理效果，通過綜合的處理過程，處理出水的各種汙染 物質濃度更低，獲得了更突出的處理效果。
具體實施例方式下面結合實例進一步說明本發明方法的過程及效果。各反應器的操作條件可以根 據廢水的水質及淨化處理要求，按本領域一般知識進行適當調整。實施例1本發明依次包括以下步驟(1)對高濃度難降解有機廢水進行物化處理高濃度難降解有機廢水首先經過管線進入絮凝反應器中，進行初步的絮凝處理， 去除部分懸浮性的CODra和乳化油，絮凝時間可控制在3 6小時，絮凝劑投加量控制在 10 30mg/L。本實施例絮凝時間為4小時，絮凝劑投加量為25mg/L。(2)對初步物化處理後的高濃度難降解有機廢水進行水厭氧水解酸化處理絮凝後的高濃度難降解有機廢水經泵進入厭氧水解酸化處理反應器，在厭氧水解 酸化處理反應器中，加入體積佔反應器有效容積8%的NaY分子篩粉末(天然NaY產品)， 用NaY分子篩粉末對NH3-N的強吸附作用和反應器內的高濃度微生物，達到吸附-降解的 有效結合，利用水解酸化過程的兼氧條件對好氧生化難以降解的大分子有機物進行酸化分 解成易於生化的小分子有機物，提高廢水的B0D5/C0D 。去除大部分CODct和NH3-N。厭氧水 解酸化處理反應器進水容積負荷控制在3. 0 6. OKgCOD/m3. d，本實施例為4. OKgCOD/m3. d。 較佳的廢水停留時間為4 10小時，本實施例為6小時。不需通空氣，廢水中溶解氧濃度 為0. 2mg/L左右。
(3)對厭氧水解酸化後的高濃度難降解有機廢水進行高負荷好氧生化處理厭氧水解酸化後的廢水自流至高負荷好氧生化處理反應器，所投加的多孔顆粒活 性炭(普通市售活性炭產品)體積佔反應器有效體積的15%。好氧生化處理反應器進水 容積負荷控制在2. 0 4. OKgCOD/m3. d，本實施例為3. OKgCOD/m3. d ；較佳的廢水停留時間為 4 12小時，本實施例為6小時。通過曝氣的方式使溶解氧濃度控制在％ig/L左右。(4)將好氧處理的廢水進行低負荷好氧生物膜法處理高負荷好氧生化處理後的廢水自流入低負荷好氧生物膜法處理反應器中。在低負 荷好氧生物反應器中，微生物附著在活性炭纖維填料上，活性炭纖維迅速將廢水中的有機 物和氨氮吸附，微生物再進一步慢慢降解，增加了微生物降解時間。曝氣時氣泡在填料中曲 折穿過，產生氣泡切割，縮小氣泡體積，增加了氧的利用率。經過低負荷好氧生物膜法處理 後的廢水中主要汙染物cod *NH3-N可達到汙水綜合排放標準的一級排放標準。低負荷好 氧生物膜法生物反應器進水容積負荷控制在0. 4 0. 8KgC0D/m3. d，本實施例為0. 6KgC0D/ m3. d ；較佳的廢水停留時間為4 8小時，本實施例為5小時。通過曝氣的方式使溶解氧濃 度控制在％ig/L左右。下表為實施例1廢水處理的結果表
權利要求
1.一種高濃度有機廢水的深度處理方法，包括以下步驟(1)首先將廢水進行絮凝處理；(2)將絮凝處理後的廢水加入投有NaY分子篩粉末的厭氧水解酸化處理反應器中進行 處理；(3)步驟O)的排放水加入投有活性炭顆粒的高負荷泥法好氧生物處理反應器中進行 處理；(4)步驟(3)的排放水進行低負荷膜法好氧生化處理，處理出水可以達標排放。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的高濃度難降解有機廢水中的0 濃 度為 3000mg/L 5000mg/L，NH3-N 濃度為 150mg/L !350mg/L。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(2)所述的NaY分子篩粉末體積佔反 應器體積的5% 15%。
4.按照權利要求1或3所述的方法，其特徵在於步驟(2)所述厭氧水解酸化處理反應 器內活性汙泥濃度為5 12g/L，溶解氧濃度0 0. 5mg/L，廢水停留時間為4 8小時。
5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(3)的高負荷泥法好氧生物處理反應 器內投有多孔顆粒活性炭，顆粒活性炭加入體積佔反應器體積的5% 15%。
6.按照權利要求1或5所述的方法，其特徵在於步驟(3)高負荷泥法好氧生物處理反 應器內活性汙泥濃度為4 7g/L，溶解氧濃度2 5mg/L，廢水停留時間為4 8小時。
7.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所步驟的膜法好氧生物處理反應器中 設置活性炭纖維填料作為微生物掛膜填料。
8.按照權利要求1或7所述的方法，其特徵在於所述步驟(4)膜法好氧生物處理反應 器中溶解氧濃度為2 5mg/L，廢水停留時間為4 8小時。
9.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述，步驟O)、(3)、(4)所述的處理過程 均採用連續式操作。
10.按照權利要求1、3、5或7所述的方法，其特徵在於所述的步驟(2)的水解酸化生物 反應器進水容積負荷控制在3. 0 6. OKgCOD/m3. d ；步驟( 的高負荷泥法生物反應器進水 容積負荷控制在2. 0 4. OKgCOD/m3. d ；步驟(4)的低負荷好氧生物膜法反應器進水容積負 荷控制在 0. 4 0. 8KgC0D/m3. d。
全文摘要
本發明公開了一種高濃度有機廢水的深度處理方法。採用絮凝處理-厭氧水解酸化處理-高負荷好氧生物處理-低負荷好氧生物處理等過程將高COD、NH3-N濃度的廢水深度處理，淨化出水可以達標排放或作為中水回用。其中在厭氧水解酸化處理過程中，添加NaY分子篩，在高負荷好氧生物處理過程中添加活性炭顆粒，在低負荷好氧生物處理過程使用活性炭纖維。與現有技術相比，本發明方法可以將含有高濃度COD和高濃度NH3-N的難降解有機廢水中的汙染物有效去除，適用於各種類似性質廢水的處理，特別是重質原油脫水所產生的高濃度難降解有機廢水的淨化處理過程。
文檔編號C02F9/14GK102050542SQ20091018811
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者王俊英, 許謙 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院