申请日2017.09.05
公开(公告)日2017.11.07
IPC分类号C02F9/14; C02F103/34; C02F103/36
摘要
本发明属于化工废水处理领域，具体涉及一种化工废水的微电解处理工艺，包括废水预处理、废水均质、生化处理、沉淀排放、污泥处理五大步骤。本发明在废水进行生化处理之前进行微电解‑混凝沉淀‑光催化氧化等步骤预处理，其中微电解处理脱去废水中发色基团和助色基团，达到去色的目的，并使废水的组分向易于生化的方向转变，可生化性大幅提高。混凝沉淀处理使新生态Fe2+、Fe3+在碱性环境中生成沉淀Fe(OH)2和Fe(OH)3，配合絮凝剂PAM，废水中原有的悬浮物、胶体、油类等及相当一部分水溶性有机物均可被其笼络、吸附凝聚而从废水中分离沉淀。光催化氧化使废水中有机物的去除率达40%以上，B/C提高至0.4以上，为后续的生化处理创造了有利条件。
权利要求书
1.一种化工废水的微电解处理工艺，其特征在于，按照以下步骤进行：
(1)废水预处理：
A.微电解处理：将各车间废水收集后，经泵送至铁碳池内，同时投加浓硫酸调节PH值至3左右，罗茨风机供气，进行铁碳微电解，废水在铁碳池内停留时间约为2h;
B.初级沉淀：铁碳池出水由泵提升至初级沉淀池，在进水中投加石灰乳，调节废水PH至碱性，同时投加絮凝剂PAM，机械搅拌混合，经絮凝沉淀后，初级沉淀池出水至催化氧化装置;
C.催化氧化：向催化氧化装置内投加硫酸，将废水PH值回调至弱酸性，接着投加H2O2和催化剂TiO2进入催化氧化装置，在利用紫外光照射废水，同时进行强曝气，废水在催化氧化装置内停留时间约为2h;
(2)废水均质：
将预处理后的废水和生活污水通入均质调节池内，投加石灰乳调节废水PH至碱性，充分混合均质后，由泵提升至厌氧池内;
(3)生化处理：
A.厌氧处理：厌氧池分为两格，内置循环泵，均质后的废水经泵提升，从厌氧池底布水器出水，均匀上升与悬浮污泥充分接触，使微生物进行无氧呼吸，废水停留时间约为38h;
B.兼氧处理：厌氧池溢流出水至兼氧池内，兼氧池适当曝气，提供微量的溶解氧，并维持污泥呈悬浮状，促进微生物进行有氧呼吸和无氧呼吸，废水停留时间约为38h;
C.好氧处理：兼氧池三格式推流出水至好氧池内，好氧池内进行微孔曝气，维持好氧微生物所需的溶氧量，同时好氧池内回流混合液至兼氧池内，回流比为50%，进行反硝化作用，对废水进行脱氮处理，废水停留时间约为50h;
(4)沉淀排放：
好氧池出水溢流至二级沉淀池内进行污水沉淀，其上清液溢流达标排放，二级沉淀池内的沉淀污泥通过污泥回流泵提升，部分污泥回流至厌氧池内补充悬浮污泥，污泥回流比为60%，剩余污泥送至污泥池内;
(5)污泥处理：
初级沉淀和二次沉淀产生的污泥进入污泥池内，再经泵送至重力污泥浓缩地，污泥经浓缩减容后输送至箱式压滤机脱水，产生的泥饼外运处理;污泥浓缩地的上清液和压滤机滤液回流至均质调节池，与预处理后的废水和生活污水一同混合均质，再次进行生化处理。
2.根据权利要求1所述的一种化工废水的微电解处理工艺，其特征在于，所述铁碳池内设置有PPR穿孔曝气装置、工业在线PH计、浮球式液位控制器和电磁流量计。
3.根据权利要求1所述的一种化工废水的微电解处理工艺，其特征在于，所述初级沉淀池和二级沉淀池内放置有PE材质的斜管填料。
4.根据权利要求1所述的一种化工废水的微电解处理工艺，其特征在于，所述光催化氧化装置内配置有石英紫外光灯、PPR穿孔曝气装置和H2O2加药装置。
5.根据权利要求1所述的一种化工废水的微电解处理工艺，其特征在于，所述均质调节池内设置有两台离心式自吸泵，分别连接着生活污水管和污泥浓缩地的上清液和压滤机滤液回流管，均质调节池内还设置有浮球式液位控制器和碱液加药装置。
6.根据权利要求1所述的一种化工废水的微电解处理工艺，其特征在于，所述厌氧池、厌氧池、好氧池内均设置有组合填料。
说明书
一种化工废水的微电解处理工艺
技术领域
本发明属于化工废水处理领域，具体涉及一种化工废水的微电解处理工艺。
背景技术
主导产品为三氯苯胺、羟基甲苯、高吸水性灭火树脂以及异氰酸异丙酯的医药化工厂，其医药化工中间体生产、销售的隔车间原料水解、离心等过程产生了多股工艺废水、水冲泵废水、冷凝冷却水、洗釜水等废水。废水成分复杂、浓度高，含苯酚类、苯胺类物质量高，以及一些原材料、中间产物和产品残留物中的显色有机物，其中苯酚类物质对微生物的代谢具有较强的抑制性。目前对此类医药化工废水处理一般采用生化工艺，难以有效降低废水中苯酚类物质，直接利用含苯酚类物质较高的废水进入生化系统很难保证微生物正常驯化，导致废水可生化性差，从而增加了废水处理费用，出水水质不稳定。
发明内容
为解决以上技术存在的问题，本发明提供一种化工废水的微电解处理工艺，在废水进行生化处理之前进行预处理，使废水中有机物去除率到达40%，B/C提高至0.4以上，为后续生化处理创造条件。
其技术方案为：
一种化工废水的微电解处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)废水预处理：
A.微电解处理：将各车间废水收集后，经泵送至铁碳池内，同时投加浓硫酸调节PH值至3左右，罗茨风机供气，进行铁碳微电解，废水在铁碳池内停留时间约为2h;
铁碳池内投加浓硫酸，利用铁屑和碳作为正负极组成无数微观原电池。在酸性充氧条件下，微电解体系中阴阳两极电势远大于缺氧或中碱性条件，其电化学腐蚀反应速度进行得更快。微电解腐蚀反应生成的新生态Fe2+、Fe3+及其水合物具有较强的吸附-絮凝活性，能与废水中许多组分发生氧化还原反应，使废水中显色有机物的发色基团和助色基团破裂或转化，达到去色作用，并使废水的组分向易于生化的方向转变，可生化性大幅提高。微电解腐蚀反应过程中不断产生的金属离子可以有效地克服阳极的极化作用，金属能持续快速地发生电化学腐蚀。
B.初级沉淀：铁碳池出水由泵提升至初级沉淀池，在进水中投加石灰乳，调节废水PH至碱性，同时投加絮凝剂PAM，机械搅拌混合，经絮凝沉淀后，初级沉淀池出水至催化氧化装置;
铁碳池出水中含有大量Fe2+、Fe3+及其水合物，在碱性环境中生成沉淀Fe(OH)2和Fe(OH)3。废水溶液中的Fe(OH)2胶体带正电荷，它能与带相反电荷的一些物质及溶液中的电解质发生沉聚作用。生成的胶体絮凝剂Fe(OH)3的吸附能力高于一般药剂水解的到的Fe(OH)3吸附能力，配合絮凝剂PAM，废水中原有的悬浮物、胶体、油类等及相当一部分水溶性有机物均可被其笼络、吸附凝聚而从废水中分离沉淀。
C.催化氧化：向催化氧化装置内投加硫酸，将废水PH值回调至弱酸性，接着投加H2O2和催化剂TiO2进入催化氧化装置，在利用紫外光照射废水，同时进行强曝气，废水在催化氧化装置内停留时间约为2h;
废水沉淀后的出水进入催化氧化装置内，在TiO2的催化环境中，双氧水受紫外光照射产生氧化能力极强的羟基自由基，废水内的有机物会被氧化，最终废水中有机物的去除率达40%以上，B/C提高至0.4以上，为后续的生化处理创造了有利条件。
废水预处理系统要根据生化系统进行物化调试，根据微电解出水的水质情况调整废水的进水流量和曝气强度，依据沉淀池出水的情况控制石灰和絮凝剂的投加量，根据光催化氧化出水的水质情况调整氧化剂加量和曝气强度。
(2)废水均质：
将预处理后的废水和生活污水通入均质调节池内，投加石灰乳调节废水PH至碱性，充分混合均质后，由泵提升至厌氧池内。
(3)生化处理：
A.厌氧处理：厌氧池分为两格，内置循环泵，均质后的废水经泵提升，从厌氧池底布水器出水，均匀上升与悬浮污泥充分接触，使微生物进行无氧呼吸，废水停留时间约为38h;
B.兼氧处理：厌氧池溢流出水至兼氧池内，兼氧池适当曝气，提供微量的溶解氧，并维持污泥呈悬浮状，促进微生物进行有氧呼吸和无氧呼吸，废水停留时间约为38h;
C.好氧处理：兼氧池三格式推流出水至好氧池内，好氧池内进行微孔曝气，维持好氧微生物所需的溶氧量，同时好氧池内回流混合液至兼氧池内，回流比为50%，进行反硝化作用，对废水进行脱氮处理，废水停留时间约为50h;
生化系统内需要独立进行调试，先进行厌氧系统的污泥培养和驯化，污泥采用城市污水处理厂的消化污泥，并投加部分牛粪水，开启内部循环系统，初期控制污泥负荷小于0.1kg/(kg·d)。利用厂内蒸汽将水温每天升高2℃，一星期后升至35℃。根据微生物细胞对N、P的吸收规律，补充该类营养素，同时控制进水PH为6.5-7.5，并缓慢提高进水浓度。经过四个月调试运行，厌氧系统COD的容积负荷提高到3.0kg/(m3·d)，COD去除率升至79.5%以上，且出水挥发性酸控制在500mg/L左右，达到了预期效果。
厌氧系统的污泥培养和驯化进行一个月后，开始对兼氧系统的微生物进行培养，启动底部微孔曝气装置，控制溶氧量小于0.5mg/L，同时起到搅动底部污泥的作用，使之呈悬浮状，大大增加固、液接触棉结，有利于微生物培养驯化。
在兼氧系统的微生物培养一个月后，开始对好氧系统的微生物进行培养，启动初期“闷曝”3-7d，停止曝气，待污泥沉淀后，排出上清液，在进水曝气。经过一段时间，观察到处理效果良好后提高进水浓度，控制曝气池内溶解氧为2-4mg/L，以便于好氧微生物的生长代谢，加速污泥附着在填料上，缩短挂膜周期。
整个生化系统培养驯化过程中，跟踪监测水质情况，根据变化调整进水负荷、控制曝气量等，在处理效果良好的情况下，按设计水量5%-10%的比例逐步加大工业废水量，使微生物逐步适应新的环境。以上工业废水为医药化工厂排放废水经过微电解-混凝沉淀-光催化氧化等步骤预处理后的废水。
(4)沉淀排放：
好氧池出水溢流至二级沉淀池内进行污水沉淀，其上清液溢流达标排放，二级沉淀池内的沉淀污泥通过污泥回流泵提升，部分污泥回流至厌氧池内补充悬浮污泥，进行反硝化作用，污泥回流比为60%，对污水进行脱氮除磷作业，剩余污泥送至污泥池内。
(5)污泥处理：
初级沉淀和二次沉淀产生的污泥进入污泥池内，再经泵送至重力污泥浓缩地，污泥经浓缩减容后输送至箱式压滤机脱水，产生的泥饼外运处理;污泥浓缩地的上清液和压滤机滤液回流至均质调节池，与预处理后的废水和生活污水一同混合均质，再次进行生化处理。
进一步，所述铁碳池内设置有PPR穿孔曝气装置、工业在线PH计、浮球式液位控制器和电磁流量计。
进一步，所述初级沉淀池和二级沉淀池内放置有PE材质的斜管填料。
进一步，所述光催化氧化装置内配置有石英紫外光灯、PPR穿孔曝气装置和H2O2加药装置。
进一步，所述均质调节池内设置有两台离心式自吸泵，分别连接着生活污水管和污泥浓缩地的上清液和压滤机滤液回流管，均质调节池内还设置有浮球式液位控制器和碱液加药装置。
进一步，所述厌氧池、厌氧池、好氧池内均设置有组合填料。
本发明的有益效果：
(1)本发明在废水进行生化处理之前进行微电解-混凝沉淀-光催化氧化等步骤预处理，其中，微电解处理脱去废水中发色基团和助色基团，达到去色的目的，并使废水的组分向易于生化的方向转变，可生化性大幅提高，同时进行了金属腐化反应，生成的新生态Fe2+、Fe3+及其水合物;混凝沉淀处理使新生态Fe2+、Fe3+在碱性环境中生成沉淀Fe(OH)2和Fe(OH)3，配合絮凝剂PAM，废水中原有的悬浮物、胶体、油类等及相当一部分水溶性有机物均可被其笼络、吸附凝聚而从废水中分离沉淀;光催化氧化使废水中有机物的去除率达40%以上，B/C提高至0.4以上，为后续的生化处理创造了有利条件;
(2)本发明废水预处理将医药化工厂工艺废水中的大部分苯酚类、苯胺类有机物氧化分解，降低了废水对微生物的代谢的抑制性，使生化系统中的微生物正常驯化，提高废水可生化性，出水水质不稳定;
(3)本发明中的废水预处理系统配合生化系统进行调试，调整废水的进水流量和曝气强度、控制石灰和絮凝剂的投加量和调整氧化剂加量和曝气强度，从而实现废水处理良好的经济效益，降低处理成本。
(4)本发明中的生化系统调试进水为预处理后的废水，使微生物逐步适应预处理后的废水形成的新环境，提高生化处理的效果，稳定出水水质。