一种废水的生物处理工艺及利用该工艺的生物处理系统

摘要

本发明公开了一种废水的生物处理工艺，废水经预处理单元后进入好氧单元，在第一吸附剂和活性污泥作用下对废水进行好氧处理；经好氧处理后得到活性污泥和第一吸附剂的混合物，所述混合物回流至所述预处理单元作为预处理单元的吸附剂对废水进行预处理，在好氧单元中所述第一吸附剂的质量浓度为50mg/L至2000mg/L；本发明还提供了一种工业废水的生物处理系统，包括预处理单元和生化处理单元，所述预处理单元包括吸附池，所述生化处理单元包括好氧池，所述好氧池中投加有第一吸附剂，所述第一吸附剂与好氧池中的活性污泥的混合物回用于吸附池。本发明所述工业废水的生物处理工艺及系统吸附剂用量少、处理成本低、工艺流程简单、占地面积小，运行管理简单。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理工艺，具体涉及一种工业废水的生物处理工 艺及利用该工艺的生物处理系统，属于污水处理领域。

背景技术

工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随 水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。 随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋 广泛和严重，威胁人类的健康和安全。因此，对于保护环境来说，工业废 水的处理比城市污水的处理更为重要。

现有技术中，中国专利文献CN1454852A公开了一种沸石生物联合吸 附再生污水处理工艺，该工艺涉及城市污水、生活污水和工业有机废水的 有机物和氨氮的去除与处理；该工艺对废水实现处理的核心单元为吸附池， 其通过在吸附池投加沸石或沸石粉，经过一定时间培养驯化形成沸石或沸 石粉污泥，利用高浓度和高活性沸石或沸石粉污泥的物理、化学、生物的 协同作用，在吸附池内吸附污染物，经吸附处理的废水在沉淀池内实现固 液分离，出水即可达标排放，并且吸附池所投加的吸附剂经再生处理后重 新回用。但是，该污水处理工艺通常用于较低浓度污水的出水保障处理； 而且，根据该文献具体实施方式记载，上述污水处理工艺适用于进水COD 为150mg/L、氨氮为30mg/L左右的低浓度污水的处理，即便是处理如此低 的COD水平的污水，为了实现出水达标排放，其需要投加沸石或沸石粉的 量为5000mg/L。

在实际工业环境中，常见COD浓度高达3000-5000mg/L的高浓度工业 废水，如果采用该专利文献中记载的工艺路线，无法将废水处理到达标排 放；以进水COD为3000mg/L为例，初始COD浓度与温度等条件一定的情 况下，沸石的吸附容量为定值，进水经过一级吸附处理后，假设其出水COD 达到2500mg/L，由于吸附平衡的限制，即使继续向吸附池中投加新的吸附 剂，出水COD也不会再下降；另外，假设采用多级吸附（多个吸附池连用） 进行处理，经过一级吸附后COD由进水时的3000mg/L降低为2500mg/L， 再经二级吸附（第二个吸附池处理）后COD由2500mg/L降为2000mg/L， 依次经过三级、四级等处理后，出水再由2000mg/L依次降为1600mg/L、 1300mg/L，想要达标排放则需要连用多个吸附池，且其他条件相同的情况 下，初始COD浓度越低，吸附剂的吸附容量越低，越往后经过每级处理的 出水COD下降的辐度越小，这不仅占地面积增大，且吸附剂的用量也是不 计其数。

此外，利用微生物对沸石或沸石粉进行生物再生，其运行成本较高， 这是由于经过沉淀池分离出的沸石或沸石粉污泥以无机物沸石为主，对管 道和泵等运输设备磨损较重，因此对泵与管道等运输设备材质要求很高， 易增加设备的投资与维护费用，因此，上述废水处理工艺对污染物浓度高， 毒性大，可生化性差的煤化工废水、制药废水、印染废水等工业废水并不 适用。

一般而言，对污染物浓度高、毒性大、可生化性差的煤化工废水、制 药废水、印染废水等工业废水，常用的处理工艺可分为预处理、生化处理 和后处理三部分，但是工业废水中含有高浓度酚类有机污染物、氰污染物 等有毒污染物，对活性污泥系统有毒性冲击作用，容易造成污泥膨胀等问 题，且一般二级生化出水COD和氨氮很难达标，需要进行深度处理，包括 电化学法、混凝沉淀法，高级氧化法，膜分离法和吸附法等。

中国专利文献CN101560045A公开了一种煤化工废水处理工艺，包括 将煤化工废水通过气浮装置进行预处理，将Fenton试剂加入预处理后的废 水进行二次处理，将二次处理后的废水通过活性污泥曝气池，并在池中加 入活性炭末进行深度处理，将深度处理后的废水通过超滤膜进行分离，得 到分离后的回用水，再通过选择性半透膜进行反渗透，得到反渗透后的回 用水进行蒸发结晶后即完成对废水的处理。该技术方案在活性污泥曝气池 中加入活性碳粉末，利用活性炭粉吸附废水中的有机物和溶解氧，但是 Fenton试剂、活性碳、超滤膜、反渗透膜价格高，便换周期短，造成处理 成本大大增加，且工艺流程长、占地面积大，运行管理复杂，预处理的Fenton 氧化工艺操作复杂，深度处理的超滤、反渗透膜组件需要经常清洗与更换， 造成运行管理不便。

发明内容

为解决现有技术中工业废水处理过程中吸附剂用量大不适于高浓度 有机工业废水处理的问题或工业废水处理成本大，工艺流程长、占地面积 大，运行管理复杂的问题，进而提供一种吸附剂用量少、处理成本低、工 艺流程简单、占地面积小，运行管理简单的工业废水的生物处理系统。

为此，本发明采取的技术方案为：

一种废水的生物处理工艺，包括如下步骤：废水经预处理单元后进入 好氧单元，在第一吸附剂和活性污泥作用下对废水进行好氧处理；经好氧 处理后得到活性污泥和第一吸附剂的混合物，所述混合物回流至所述预处 理单元作为预处理单元的吸附剂对废水进行预处理。

上述废水的生物处理工艺中，在好氧单元中所述第一吸附剂的质量浓 度为50mg/L至2000mg/L。

上述废水的生物处理工艺中，所述第一吸附剂为活性焦、半焦和褐煤 中的一种或几种。

上述废水的生物处理工艺中，还包括水解酸化处理，经预处理后的废 水首先进行水解酸化处理，再进入好氧单元进行好氧处理。

上述废水的生物处理工艺中，还包括缺氧处理，经预处理后的废水依 次进行水解酸化处理、缺氧处理，再进入好氧单元进行好氧处理。

上述废水的生物处理工艺中，所述好氧单元包括好氧流动床、普通活 性污泥曝气池、SBR反应池、CASS曝气池或氧化沟等悬浮式活性污泥反应 器。

本发明还提供了一种废水的生物处理系统，包括预处理单元和生化处 理单元，所述预处理单元包括吸附池，所述生化处理单元包括好氧池，所 述好氧池中投加有第一吸附剂，其中所述第一吸附剂与好氧池中的活性污 泥的混合物回用于吸附池作为吸附池的吸附剂对废水进行吸附处理。

上述废水的生物处理系统中，所述第一吸附剂为活性焦、半焦和褐煤 中的一种或几种，在好氧池中所述第一吸附剂的质量浓度为50mg/L至 2000mg/L。

上述废水的生物处理系统还包括水解酸化池，所述吸附池、所述水解 酸化池与所述好氧池沿水流方向依次连接。

上述废水的生物处理系统还包括缺氧池，所述吸附池、所述水解酸化 池、所述缺氧池与所述好氧池沿水流方向依次连接。

上述废水的生物处理系统中，所述好氧池为好氧流动床、普通活性污 泥曝气池、SBR反应池、CASS曝气池或氧化沟等悬浮式活性污泥反应器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明所述废水处理工艺及废水生物处理系统，将好氧单元排 出的剩余污泥与第一吸附剂的混合物回流到预处理阶段作为吸附剂对高浓 度工业原水进行吸附处理。好氧单元排出的混合污泥以第一吸附剂为核心 凝聚形成紧致、密实的高效菌胶团，对原水中的大分子污染物和有毒污染 物进行絮凝沉淀，最大限度地降低工业原水中的毒性物质与大分子难降解 物质对后续生化系统的影响，节省了整个工艺处理过程中第一吸附剂的用 量，降低了运行成本。

（2）本发明所述的废水生物处理工艺及废水生物处理系统，在好氧 单元中投加吸附剂，强化了普通活性污泥法的去除效果，首先吸附剂作为 微生物的载体，在表面形成生物膜，实现了微生物截留，增加了反应器中 的有效微生物浓度；其次附着的生物膜由内到外依次为厌氧、缺氧、好氧 微生物，可以对吸附剂吸附的普通好氧微生物难降解的大分子物质进行分 级降解，同时也相当于延长了微生物与污染物的接触时间；另外吸附剂作 为菌胶团凝聚的核心，形成紧致、密实的高效菌胶团，增加了微生物活性 与浓度，强化微生物的降解能力；好氧池排出的剩余污泥与吸附剂的混合 液回流到前端吸附池，对高浓度工业原水进行吸附，吸附后废水进入生化 系统进行处理，混合污泥经过混凝沉淀后排出系统。好氧池排出的混合污 泥以菌胶团的形式存在，具有良好的絮凝性，可对原水中的大分子污染物 进行絮凝沉淀，起到生物絮凝剂的作用；将好氧池底排出的吸附剂与活性 污泥的混合物进行回流与直接向吸附池中投加吸附剂相比，大大减少了吸 附剂用量，节约了运行成本，且充分利用混合物的吸附混凝作用最大限度 地降低工业原水中的毒性物质与大分子难降解物质对后续生化系统的影 响。

（3）本发明所述的废水生物处理工艺及废水生物处理系统，好氧单 元内第一吸附剂的质量浓度为50mg/L至2000mg/L，即进入好氧单元的废 水与第一吸附剂的质量比为20000:1至500:1。使好氧池中的吸附剂与活性 污泥能够有效结合，避免发生吸附剂投加量太少使反应器内的活性污泥悬 浮量太多，或吸附剂投加量太多导致吸附剂在反应器内发生沉淀的现象。

（4）活性焦、半焦、褐煤等吸附剂价格低廉、中孔发达，可有效吸 收工业废水中的大分子难降解物质和有毒物质，降低工业废水毒性，提高 废水的可生化性，为后续生物处理创造良好的条件。

（5）本发明所述的废水生物处理工艺及废水生物处理系统，还包括 水解酸化处理，将大分子有机物转化成小分子有机物，提高废水的可生化 性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实 施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明一种工业废水生物处理工艺的具体流程图；

图2为本发明另一种工业废水生物处理工艺的具体流程图；

图3为本发明对比例1水处理工艺的具体流程图；

图4为本发明对比例2水处理工艺的具体流程图；

图5为本发明对比例3水处理工艺的具体流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示为本发明工业废水生物处理系统的一种具体实施方式的流 程图，（1）工业废水首先经过吸附池，去除废水中的大分子难降解有机物 和毒性物质，减少对后续生化系统的冲击和毒性抑制性，采用的吸附剂为 好氧池回流的剩余污泥与活性焦的混合物。（2）经吸附处理后的废水进入 生化系统，在本实施例中所述废水依次经过水解酸化池、缺氧池、好氧池 进行生物处理。向好氧池中投加活性焦，强化好氧微生物对废水中有机物 的降解性能，保证出水水质稳定达标排放，其中好氧池内吸附剂的质量浓 度为100mg/L（即好氧池内废水与吸附剂的质量比为10000：1）。好氧池中 硝化液回流到缺氧池进行反硝化脱氮，其中所述好氧池回流至所述缺氧池 的回流水量与所述缺氧池的进水量之比为2：1，剩余污泥与吸附剂的混合 物全部回流到吸附池对工业原水进行吸附，吸附后的混合污泥混凝沉淀后 排出系统。

在本实施例中好氧池为流动床，所述缺氧池为完全混合式活性污泥池， 进水COD为3000-5000mg/L、氨氮50-200mg/L，总氮100-300mg/L，经处 理后出水COD<80mg/L、氨氮<5mg/L，总氮<30mg/L。其COD去除率≥95%， 氨氮去除率≥97%，总氮去除率≥80%。出水达到《循环冷却水用再生水水 质标准》中的相应要求。

实施例2

本实施例的工艺流程与图1所示的工艺流程相同，（1）工业废水首 先经过吸附池，去除废水中的大分子难降解有机物和毒性物质，减少对后 续生化系统的冲击和毒性抑制性，采用的吸附剂为好氧池回流的活剩余污 泥与活性焦的混合物。（2）经吸附处理后的废水进入生化系统，在本实施 例中所述废水依次经过水解酸化池、缺氧池、好氧池进行生物处理，向好 氧池中投加活性焦，强化好氧微生物对废水中有机物的降解性能，保证出 水水质稳定达标排放，其中好氧池内吸附剂的质量浓度为50mg/L（即相当 于好氧池中废水与吸附剂的质量比为20000：1），工业废水进水COD浓度 为2000-3000mg/L。好氧池中硝化液回流到缺氧池进行反硝化脱氮，其中所 述好氧池回流至所述缺氧池的回流水量与所述缺氧池的进水量之比为2：1 剩余污泥与吸附剂的混合物全部回流到吸附池对工业原水进行吸附，吸附 后的混合污泥混凝沉淀后排出系统。

在本实施例中好氧池为流动床，所述缺氧池为廊道式活性污泥池，进 水COD为2000-3000mg/L、氨氮50-150mg/L，总氮100-200mg/L，经处理 后出水COD<80mg/L、氨氮<5mg/L，总氮<30mg/L。其COD去除率≥95%， 氨氮去除率≥97%，总氮去除率≥80%。出水达到《循环冷却水用再生水水 质标准》中的相应要求。

实施例3

如图2所示，（1）工业废水首先经过吸附池，去除废水中的大分子难 降解有机物和毒性物质，减少对后续生化系统的冲击和毒性抑制性，采用 的吸附剂为好氧池回流的剩余污泥与褐煤的混合物。（2）经吸附处理后的 废水进入AO系统，即废水依次经过缺氧池、好氧池进行生物处理。向好 氧池中投加褐煤，强化好氧微生物对废水中有机物的降解性能，保证出水 水质稳定达标排放，其中好氧池内吸附剂的质量浓度为2000mg/L（即相当 于好氧池中废水与吸附剂的质量比为500：1）。好氧池中硝化液回流到缺氧 池进行反硝化脱氮，其中所述好氧池回流至所述缺氧池的回流水量与所述 缺氧池的进水量之比为2：1，剩余污泥与吸附剂的混合物全部回流到吸附 池对工业原水进行吸附，吸附后的混合污泥混凝沉淀后排出系统。

在本实施例中好氧池为流动床，所述缺氧池为完全混合式活性污泥池， 进水COD为3000-5000mg/L、氨氮50-200mg/L，总氮100-300mg/L，经处 理后出水COD<80mg/L、氨氮<5mg/L，总氮<30mg/L。其COD去除率≥95%， 氨氮去除率≥97%，总氮去除率≥80%。出水达到《循环冷却水用再生水水 质标准》中的相应要求。

实施例4

（1）工业废水首先经过吸附池，去除废水中的大分子难降解有机物和 毒性物质，减少对后续生化系统的冲击和毒性抑制性，采用的吸附剂为好 氧池回流的剩余污泥与半焦的混合物。（2）经吸附处理后的废水进入生化 系统，在本实施例中所述废水依次经过水解酸化池、缺氧池、好氧池进行 生物处理。向好氧池中投加半焦，强化好氧微生物对废水中有机物的降解 性能，保证出水水质稳定达标排放，其中好氧池内吸附剂的质量浓度为1g/L （即好氧池内废水与吸附剂的质量比为1000：1）。好氧池中硝化液回流到 缺氧池进行反硝化脱氮，其中所述好氧池回流至所述缺氧池的回流水量与 所述缺氧池的进水量之比为2：1，剩余污泥与吸附剂的混合物全部回流到 吸附池对工业原水进行吸附，吸附后的混合污泥混凝沉淀后排出系统。

在本实施例中好氧池为氧化沟，所述缺氧池为推流式活性污泥池，进 水COD为3000-5000mg/L、氨氮50-200mg/L，总氮100-300mg/L，经处理 后出水COD<80mg/L、氨氮<5mg/L，总氮<30mg/L，出水达到《循环冷却 水用再生水水质标准》中的相应要求。

实施例5

（1）工业废水首先经过吸附池，去除废水中的大分子难降解有机物和 毒性物质，减少对后续生化系统的冲击和毒性抑制性，采用的吸附剂为好 氧池回流的活性剩余污泥与褐煤的混合物。（2）经吸附处理后的废水进入 生化系统，在本实施例中所述废水依次经过水解酸化池、缺氧池、好氧池 进行生物处理。向好氧池中投加褐煤，强化好氧微生物对废水中有机物的 降解性能，保证出水水质稳定达标排放，其中好氧池内吸附剂的质量浓度 为1.2g/L。好氧池中硝化液回流到缺氧池进行反硝化脱氮，其中所述好氧池 回流至所述缺氧池的回流水量与所述缺氧池的进水量之比为2：1，剩余污 泥与吸附剂的混合物全部回流到吸附池对工业原水进行吸附，吸附后的混 合污泥混凝沉淀后排出系统。

在本实施例中好氧池为普通活性污泥曝气池，所述缺氧池为推流式活 性污泥池，进水COD为3000-5000mg/L、氨氮50-200mg/L，总氮 100-300mg/L，经处理后出水COD<80mg/L、氨氮<5mg/L，总氮<30mg/L。 出水达到《循环冷却水用再生水水质标准》中的相应要求。

对比例1

如图3所示，（1）工业废水首先经过吸附池，采用的吸附剂为活性焦， 其中吸附池内吸附剂的质量浓度为10g/L（即相当于好氧池中废水与吸附剂 的质量比为100：1），去除废水中的大分子难降解有机物和毒性物质，吸附 后的混合污泥混凝沉淀后排出系统。（2）经吸附处理后的废水进入生化系 统，在本实施例中所述废水依次经过水解酸化池、缺氧池、好氧池进行生 物处理。好氧池中硝化液回流到缺氧池进行反硝化脱氮，其中所述好氧池 回流至所述缺氧池的回流水量与所述缺氧池的进水量之比为2：1，好氧池 内活性污泥由好氧池池底排出。

在本实施例中好氧池为流动床，所述缺氧池为完全混合式活性污泥池， 进水COD为3000-5000mg/L、氨氮50-200mg/L，总氮100-300mg/L，经处 理后出水COD>200mg/L、氨氮>30mg/L，总氮>60mg/L。

对比例2

如图4所示，（1）工业废水首先经过吸附池，去除废水中的大分子难 降解有机物和毒性物质，减少对后续生化系统的冲击和毒性抑制性，采用 的吸附剂为活性焦，其中吸附池内吸附剂的质量浓度为8g/L（（即吸附池内 废水与吸附剂的质量比为125：1）），吸附后的混合污泥混凝沉淀后排出系 统。（2）经吸附处理后的废水进入生化系统，在本实施例中所述废水依次 经过水解酸化池、缺氧池、好氧池进行生物处理。向好氧池中投加活性焦， 强化好氧微生物对废水中有机物的降解性能，其中好氧池内吸附剂的质量 浓度为100mg/L（即好氧池内废水与吸附剂的质量比为10000：1）。好氧池 中硝化液回流到缺氧池进行反硝化脱氮，其中所述好氧池回流至所述缺氧 池的回流水量与所述缺氧池的进水量之比为2：1。

在本实施例中好氧池为流动床，所述缺氧池为完全混合式活性污泥池， 进水COD为3000-5000mg/L、氨氮50-200mg/L，总氮100-300mg/L，经处 理后出水COD<80mg/L、氨氮<5mg/L，总氮<30mg/L。出水达到《循环冷 却水用再生水水质标准》中的相应要求。

对比例3

如图5所示，（1）工业废水首先经过水解酸化池、将大分子有机物转 化成小分子有机物，提高废水的可生化性，经水解酸化的废水再依次进入 缺氧池、好氧池进行生物处理。其中向好氧池中投加活性焦，强化好氧微 生物对废水中有机物的降解性能，保证出水水质稳定达标排放，其中好氧 池内吸附剂的质量浓度为100mg/L（即好氧池内废水与吸附剂的质量比为 10000：1）。好氧池内混合污泥混凝沉淀后由好氧池池底排出系统。好氧池 中硝化液回流到缺氧池进行反硝化脱氮，其中所述好氧池回流至所述缺氧 池的回流水量与所述缺氧池的进水量之比为2：1。

在本实施例中好氧池为流动床，所述缺氧池为完全混合式活性污泥池， 进水COD为3000-5000mg/L、氨氮50-200mg/L，总氮100-300mg/L，在本 实施例中进水指标同实施例1，经处理后出水COD>150mg/L、氨氮>5mg/L， 总氮>30mg/L。

通过实施例1与对比例1和对比例2的对比可以后出，在相同的主工 艺下，投加吸附剂的位置不同，且排泥的方式不同，在相同的进水条件下 吸附剂的用量完全不同。采用向所述好氧池投加有吸附剂，从好氧池排出 的吸附剂与活性污泥的混合物回流至吸附池，吸附池沉淀产生的吸附剂与 活性污泥的混合物由吸附池池底排出，大大节省了吸附剂的用量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方 式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予 以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保 护范围之中。