申请日2016.10.31
公开(公告)日2017.03.22
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16
摘要
一种工业废水的提标改造生物处理装置和处理工艺，属于污水处理技术领域，处理装置包括一段A/O生物处理系统和二段A/O生物处理系统。处理工艺包括A1段厌氧水解阶段、O1段微氧同步硝化反硝化阶段、A2段水解和反硝化阶段、以及O2段好氧生物处理阶段。本发明通过生物流动床工艺强化两段A/O系统后，适用于处理低营养负荷、可生化性差、盐度高、处理难度大的工业废水，系统耐冲击负荷能力强，运行稳定可靠。
摘要附图
权利要求书
1.一种工业废水的提标改造生物处理装置，其特征在于，包括一段A/O生物处理系统和二段A/O生物处理系统;所述一段A/O生物处理系统由一段厌氧生物流动床水解池(2)和一段微氧同步硝化反硝化池(3)组成;所述二段A/O生物处理系统由二段缺氧生物流动床反硝化池(4)、二段好氧生物流动床池(5)以及泥水分离池(6)组成;所述一段微氧同步硝化反硝化池(3)一端连接一段厌氧生物流动床水解池(2)，另一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池(4);所述二段好氧生物流动床池(5)一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池(4)，另一端连接泥水分离池(6)。
2.如权利要求1所述的一种工业废水的提标改造生物处理装置，其特征在于，所述一段厌氧生物流动床水解池(2)连接有调节池(1);所述泥水分离池(6)设置有污泥回流路(7);污泥回流路(7)的出口连接一段厌氧生物流动床水解池(2)、一段微氧同步硝化反硝化池(3)、二段缺氧生物流动床反硝化池(4)和二段好氧生物流动床池(5);所述二段缺氧生物流动床反硝化池(4)和二段好氧生物流动床池(5)之间设置有硝化液回流路(8)。
3.如权利要求2所述的一种工业废水的提标改造生物处理装置，其特征在于，所述一段厌氧生物流动床水解池(2)、二段缺氧生物流动床反硝化池(4)和二段好氧生物流动床池(5)中均设置有生物流动床;生物流动床设置有生物填料。
4.如权利要求3所述的一种工业废水的提标改造生物处理装置，其特征在于，生物流动床中的生物填料比重与水相近，在轻微搅动下能在水中流动，形状为立方体或片状，大小3cm×3cm×3cm~5cm×5cm×5cm，生物填料的材料为聚氨酯海绵，生物填料体积填充率为5%~40%。
5.一种采用权利要求4所述处理装置的工业废水的提标改造生物处理工艺，包括A1段厌氧水解阶段、O1段微氧同步硝化反硝化阶段、A2段水解和反硝化阶段、以及O2段好氧生物处理阶段;其步骤如下：
步骤一.A1段厌氧水解阶段：工业废水经调节池(1)的预处理后进入一段厌氧生物流动床水解池(2)，并与污泥回流路(7)的回流污泥混合，采用厌氧生物流动床工艺，工业废水中的难降解有机物被分解为易降解的小分子有机物;
步骤二.O1段微氧同步硝化反硝化阶段：一段厌氧生物流动床水解池(2)的出水流入一段微氧同步硝化反硝化池(3)，并与污泥回流路(7)回流污泥混合，采用活性污泥法或内置生物流动床生物填料工艺，去除工业废水中的部分COD的同时进行同步硝化反硝化作用去除氨氮和总氮，降低工业废水中的NH4+-N、TN含量;
步骤三.A2段水解和反硝化阶段：一段微氧同步硝化反硝化池(3)的出水流入二段缺氧生物流动床反硝化池(4)，采用厌氧生物流动床工艺，工业废水中的亚硝氮与硝氮被还原成N2进行反硝化脱氮，同时一段微氧同步硝化反硝化池(3)处理后剩余的难降解COD被进一步水解;
步骤四.O2段好氧生物处理阶段：二段缺氧生物流动床反硝化池(4)的出水进入二段好氧生物流动床池(5)，二段好氧生物流动床池(5)的生物填料由内至外形成厌氧-兼氧-好氧微环境，提高COD降解及脱氮的效率，提高系统内生物量，且减少剩余污泥的产生量;充分曝气，去除工业废水中剩余的COD、氨氮以及总氮;
步骤五.二段好氧生物流动床池(5)的出水经过泥水分离池(6)后清液达标排放或深度处理回用，污泥回流各池，总回流比为50~200%。
6.如权利要求5所述的一种工业废水的提标改造生物处理工艺，其特征在于，步骤一，水力停留时间为8~12h;步骤二，水力停留时间为4~6h，溶解氧DO控制在0.5~1.5mg/L之间;步骤三中，水力停留时间为5~8h，溶解氧DO在0.5mg/L以下;步骤四中，水力停留时间为8~20h，溶解氧DO控制在2~4mg/L之间。
7.如权利要求5所述的一种工业废水的提标改造生物处理工艺，其特征在于，一段厌氧生物流动床水解池(2)采用上流式水力搅拌装置;所述泥水分离池(6)为沉淀池、气浮池、MBR膜分离系统、生物滤池中的一种。
8.如权利要求5所述的一种工业废水的提标改造生物处理工艺，其特征在于，所述一段厌氧生物流动床水解池(2)中投加水解菌和/或反硝化菌这类功能菌;一段微氧同步硝化反硝化池(3)中投加了氨氧化细菌、反硝化细菌、降COD菌中至少一种功能菌;二段缺氧生物流动床反硝化池(4)中投加了水解菌和/或反硝化细菌这类功能菌;所述二段好氧生物流动床池(5)中投加了氨氧化细菌和/或降COD这类功能菌。
9.如权利要求5所述的一种工业废水的提标改造生物处理工艺，其特征在于，调节池(1)的预处理条件为：pH 6~9，温度10~50℃。
说明书
一种工业废水的提标改造生物处理装置和处理工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及为一种工业废水的提标改造生物处理装置和处理工艺。
背景技术
工业不断发展，废水的种类和数量也迅猛增加，水体污染严重威胁人类的健康和安全。工业废水成分复杂，含有多种不同的污染物质，且各类工业废水中的污染物质和浓度有较大的差别，较难处理。
现今环境压力日益严重、各行业适用排放标准不断提高，重复用水率要求愈加严格。如《国家环境保护“十二五”规划》明确指出深入贯彻落实科学发展观，努力提高生态文明水平，深化主要污染物总量减排。同时规划也给我国“十二五”时期定下的主要污染物总量排放的减排目标和任务——与2010年相比，化学需氧量和二氧化硫排放总量下降8%，氨氮和氮氧化物排放总量下降10%。
废水经过各企业处理、循环利用及中水回用后，排放水中难降解COD、盐分等富集积累，其中COD虽然不高，但较难生物降解，且高电导率环境影响微生物生长及活动。利用物理化学方法处理成本较大，而常规的生物处理方法又无法有效处理此类废水。
生物流动床(biological fluidized beds ,BFBs)是在 20 世纪 70 年代初，由美国首先开始进行开发和应用的。该工艺是在生物膜法的原理基础上，利用流态化的概念进行操作，是一种强化生物处理、提高微生物降解有机物能力的高效生物处理工艺，克服了固定床生物膜法中存在的易堵塞缺点。
美国Jeris Johns等人于1973年，成功开发了厌氧生物流动床技术并申请了专利，该技术用于去除BOD5和NH3-N的硝化处理，在16min的停留时间内BOD去除率达93%。美国Ecolotrol公司在1975年开发的HY - FIO生物流动床工艺首次取得生物流动床处理废水的专利，并被用于废水的二三级处理。日本在70年代中期开始了流化床方面的研究，其着眼于中小型工厂的废水处理，具有代表性的是三菱公司和粟田公司。Anoxkaldnes在20世纪80年代研究开发了移动床生物膜工艺 (M BBR/Moving Bed Bio-film Reactor)的专利技术，1989年，使用该工艺的第一个城市污水处理厂建成使用，此后该工艺及与其他工艺的组合工艺已经成功地在 47个国家的500多座城市和工业废水处理厂得到应用。
氮素是废水中的一个重要指标，脱氮问题一直是国内外学者关注的主要问题之一，氨氮的生物脱氮主要包括硝化以及反硝化两个过程需要在好氧及厌氧条件下完成。传统的生物脱氮工艺主要有氧化沟(Oxidation Ditch)工艺、A2/O(Anaerobic Anoxic Oxic)工艺、SBR(Sequencing Batch Reactor)工艺。但传统的工艺普遍存在处理效率低、基建费用高、运行过程复杂等特点。荷兰Delft工业大学在1990年与1997年分别提出并成功开发的厌氧氨氧化(Anammox)工艺以及短程硝化-反硝化(SHARON)工艺。1999年Third等提出了全自养型氮去除(CANON)工艺，这些新涌现的脱氮工艺效率较高，但实际运用条件控制较为严格，废水环境要求较高。
因此，有必要针对现有废水处理中降解COD及脱氮的难点，提出一种工业废水的提标改造生物处理装置和处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种工业废水的提标改造生物处理装置。
本发明的另一目的在于提供一种工业废水的提标改造生物处理工艺
本发明实现其目的采用的技术方案如下。
一种工业废水的提标改造生物处理装置，包括一段A/O生物处理系统和二段A/O生物处理系统;所述一段A/O生物处理系统由一段厌氧生物流动床水解池和一段微氧同步硝化反硝化池组成;所述二段A/O生物处理系统由二段缺氧生物流动床反硝化池、二段好氧生物流动床池以及泥水分离池组成;所述一段微氧同步硝化反硝化池一端连接一段厌氧生物流动床水解池，另一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池;所述二段好氧生物流动床池一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池，另一端连接泥水分离池。
进一步，所述一段厌氧生物流动床水解池连接有调节池;所述泥水分离池设置有污泥回流路;污泥回流路的出口连接一段厌氧生物流动床水解池、一段微氧同步硝化反硝化池、二段缺氧生物流动床反硝化池和二段好氧生物流动床池;所述二段缺氧生物流动床反硝化池和二段好氧生物流动床池之间设置有硝化液回流路。
进一步，所述一段厌氧生物流动床水解池、二段缺氧生物流动床反硝化池和二段好氧生物流动床池中均设置有生物流动床;生物流动床设置有生物填料。
更进一步，生物流动床中的生物填料比重与水相近，在轻微搅动下能在水中流动，形状为立方体或片状，大小3cm×3cm×3cm~5cm×5cm×5cm，生物填料的材料为聚氨酯海绵，生物填料体积填充率为5%~40%。
一种工业废水的提标改造生物处理工艺，包括A1段厌氧水解阶段、O1段微氧同步硝化反硝化阶段、A2段水解和反硝化阶段、以及O2段好氧生物处理阶段;其步骤如下：
步骤一.A1段厌氧水解阶段：工业废水经调节池的预处理后进入一段厌氧生物流动床水解池，并与污泥回流路的回流污泥混合，采用厌氧生物流动床工艺，工业废水中的难降解有机物被分解为易降解的小分子有机物;
步骤二.O1段微氧同步硝化反硝化阶段：一段厌氧生物流动床水解池的出水流入一段微氧同步硝化反硝化池，并与污泥回流路回流污泥混合，采用活性污泥法或内置生物流动床生物填料工艺，去除工业废水中的部分COD的同时进行同步硝化反硝化作用去除氨氮和总氮，降低工业废水中的NH4+-N、TN含量;
步骤三.A2段水解和反硝化阶段：一段微氧同步硝化反硝化池的出水流入二段缺氧生物流动床反硝化池，采用厌氧生物流动床工艺，工业废水中的亚硝氮与硝氮被还原成N2进行反硝化脱氮，同时一段微氧同步硝化反硝化池处理后剩余的难降解COD被进一步水解;
步骤四.O2段好氧生物处理阶段：二段缺氧生物流动床反硝化池的出水进入二段好氧生物流动床池，二段好氧生物流动床池的生物填料由内至外形成厌氧-兼氧-好氧微环境，提高COD降解及脱氮的效率，提高系统内生物量，且减少剩余污泥的产生量;充分曝气，去除工业废水中剩余的COD、氨氮以及总氮;
步骤五.二段好氧生物流动床池的出水经过泥水分离池后清液达标排放或深度处理回用，污泥回流各池，总回流比为50~200%。
进一步，步骤一，水力停留时间为8~12h;步骤二，水力停留时间为4~6h，溶解氧DO控制在0.5~1.5mg/L之间;步骤三中，水力停留时间为5~8h，溶解氧DO在0.5mg/L以下;步骤四中，水力停留时间为8~20h，溶解氧DO控制在2~4mg/L之间。
进一步，一段厌氧生物流动床水解池采用上流式水力搅拌装置;所述泥水分离池为沉淀池、气浮池、MBR膜分离系统、生物滤池中的一种。
进一步，所述一段厌氧生物流动床水解池中投加水解菌和/或反硝化菌这类功能菌;一段微氧同步硝化反硝化池中投加了氨氧化细菌、反硝化细菌、降COD菌中至少一种功能菌;二段缺氧生物流动床反硝化池中投加了水解菌和/或反硝化细菌这类功能菌;所述二段好氧生物流动床池中投加了氨氧化细菌和/或降COD这类功能菌。
进一步，调节池的预处理条件为：pH 6~9，温度10~50℃;
本技术方案采用了在优化的两段A /O工艺基础上集成生物流动床工艺的一种废水处理工艺，该工艺结合传统脱氮工艺的稳定性以及新型脱氮工艺的高效性，同时又利用生物流动床的高生物量、耐毒物及负荷冲击能力强、适用于低营养物环境的优点，对低负荷、可生化性差、盐度高、处理难度大的工业废水具有较好的处理效果。此外为了提高厌氧生物流动床的流动性，我们提出了一种多样化搅拌系统设计，搅拌可采用以下方式：1利用进水或回流污泥脉冲水力搅拌;2内回流脉冲搅拌;3外加空气辅助水力脉冲搅拌。
本发明将两段A /O+生物流动床集成处理工艺耦合集成，具有以下优点：
1. 通过生物流动床工艺强化两段A/O各系统后，适用于处理低营养负荷、可生化性差、盐度高、处理难度大的工业废水，系统耐冲击负荷能力强，运行稳定可靠;
2. 一段微氧同步硝化反硝化池、好氧生物流动床池的控制溶解氧较低，能有效节约曝气能耗以及投资成本;
3. 在一段微氧同步硝化反硝化池后设置二段缺氧生物流动床反硝化池，取消了一段A/O脱氮工艺中的硝化液回流，节约了运行成本;
4. 产泥量较少，且系统可自行消化部分污泥，降低污泥处理的成本;
5. 实际应用灵活多变，可以选择多种池体结构，搅拌方式，以及调节生物流动床生物填料的填充率，甚至可以不填充生物填料。在原有的工艺上改造提升比较容易方便。