申请日2016.03.04
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号C02F9/14; C02F103/36
摘要
本发明涉及含硝基芳香化合物废水的处理技术领域，具体公开了一种甲苯硝化废水的处理方法及系统，包括将甲苯硝化废水依次经过臭氧预氧化处理、厌氧生化处理、好氧生化处理、兼氧生化处理、二级好氧生化处理，再经过臭氧后氧化处理和曝气生物滤池降解和过滤。应用本发明方法或系统对甲苯硝化废水处理后水质能够达到排放要求，处理成本低。
权利要求书
1.一种甲苯硝化废水的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：先将甲苯硝化废水进行预处理，再进行深度处理;
所述预处理包括：将甲苯硝化废水均质、均量后，与臭氧接触进行预氧化处理，提高废水的可生化性;将预氧化处理后的废水进行生化处理，生化处理完后进行固液分离，得预处理后废水，所述生化处理依次包括厌氧生化处理、好氧生化处理、兼氧生化处理、二级好氧生化处理;
所述深度处理包括：将预处理后废水与臭氧接触进行后氧化处理，进一步提高废水的可生化性;将后氧化处理后的废水通入曝气生物滤池进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种甲苯硝化废水的处理方法，其特征在于，所述预氧化处理过程和后氧化处理过程所用臭氧的浓度为140～150mg/L，臭氧加入废水的方法相同，为：将臭氧以曝气的方式分三段投加入废水中，各段之间臭氧投加量之比依次为2︰2︰1，每段中设有三个投加点;所述预氧化处理过程和后氧化处理过程臭氧与废水接触时间均不小于4个小时。
3.根据权利要求1所述的一种甲苯硝化废水的处理方法，其特征在于，所述厌氧生化处理、好氧生化处理、兼氧生化处理和二级好氧生化处理均将废水通入相应的移动床生物膜反应器中进行生化处理，各生化处理单元的水力停留时间不小于25个小时。
4.根据权利要求1所述的一种甲苯硝化废水的处理方法，其特征在于，所述生化处理完后进行固液分离的方法为：将废水通入竖流沉淀池，沉淀生化系统产生的固体悬浮污染物。
5.根据权利要求1所述的一种甲苯硝化废水的处理方法，其特征在于，所述曝气生物滤池的结构从下到上依次为：布水布气层、鹅卵石级承托层、轻质陶粒生物滤料层、清水层;后氧化处理后的废水由布水布气层通入曝气生物滤池，经所述承托层到达所述滤料层，进行生物接触，发生有机物降解和氨氮硝化反应。
6.一种甲苯硝化废水的处理系统，其特征在于：包括依次以管道连通的调节池(1)、臭氧接触预氧化池(2)、厌氧移动床生物膜反应器、一级好氧移动床生物膜反应器、兼氧移动床生物膜反应器、二级好氧移动床生物膜反应器、沉淀池(17)、缓冲水池(19)、臭氧接触后氧化池(20)、曝气生物滤池(23)、清水池(26);甲苯硝化废水依次通过各池处理后到达清水池(26)，再排出所述处理系统;
所述臭氧接触预氧化池(2)和臭氧接触后氧化池(20)内均设有三个臭氧曝气装置，所述臭氧曝气装置与臭氧发生装置连通;
所述曝气生物滤池(23)的结构从下到上依次为：布水布气层、鹅卵石级承托层、轻质陶粒生物滤料层、清水层，所述布水布气层设有进液管和曝气布气管，所述清水层与清水池(26)连通。
7.根据权利要求6所述的一种甲苯硝化废水的处理系统，其特征在于，所述调节池(1)内设有空气预曝气系统。
8.根据权利要求6所述的一种甲苯硝化废水的处理系统，其特征在于，所述臭氧接触预氧化池(2)位三个，依次连通;所述臭氧接触后氧化池(20)为三个，依次连通。
9.根据权利要求6所述的一种甲苯硝化废水的处理系统，其特征在于，所述沉淀池(17)为竖流沉淀池。
10.根据权利要求6所述的一种甲苯硝化废水的处理系统，其特征在于，所述曝气生物滤池(23)的轻质陶粒生物滤料层采用粒径规格为φ3～5mm和φ5～7mm球型轻质陶粒滤料(21),滤层高度2500mm，承托层鹅卵石(22)粒径包括φ4-8mm和φ8-16mm，承托层高度300mm。
说明书
一种甲苯硝化废水的处理方法及系统
技术领域
本发明涉及含硝基芳香化合物废水的处理技术领域。
背景技术
硝基甲苯是重要的精细化工中间体，由甲苯硝化制得。甲苯硝化工艺会产生大量的硝化废水，其中含有较多硝基芳香化合物，具有副产物多、毒性大、难以生化等特点，直接排放会对自然水体的水生生态系统和土壤陆地生态系统会产生一系列的生态影响和环境效应。硝基芳烃化合物能够在生物体内积累，在生物链内产生放大效应，甚至会危害生命健康。由于硝基芳香化合物排入生化系统容易导致微生物死亡，因此，甲苯硝化废水不能直接采用生化工艺处理。
目前国内对甲苯硝化废水的处理工艺以化学药剂法为主，即：投加NaClO、Fenton试剂、铁粉;但该方法存在产生大量含有硝基苯及硝基苯酚类物质的含铁污泥，而该类污泥属于危险废弃物，其处理成本高昂，属于国家严格控制的污染物。若采用臭氧氧化法，可达到Fenton试剂相当效果，同时不产生污泥，但由于臭氧处理成本较高限制该技术的推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种甲苯硝化废水的处理方法及系统，能够有效处理甲苯硝化废水，处理效果好、效率高，与单纯使用臭氧处理相比具有较低的处理成本。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种甲苯硝化废水的处理方法，包括以下步骤：先将甲苯硝化废水进行预处理，再进行深度处理;
所述预处理包括：将甲苯硝化废水均质、均量后，与臭氧接触进行预氧化处理，提高废水的可生化性;将预氧化处理后的废水进行生化处理，生化处理完后进行固液分离，得预处理后废水，所述生化处理依次包括厌氧生化处理、好氧生化处理、兼氧生化处理、二级好氧生化处理;
所述深度处理包括：将预处理后废水与臭氧接触进行后氧化处理，进一步提高废水的可生化性;将后氧化处理后的废水通入曝气生物滤池进行处理。
进一步地，所述预氧化处理过程和后氧化处理过程所用臭氧的浓度为140～150mg/L，臭氧加入废水的方法相同，为：将臭氧以曝气的方式分三段投加入废水中，各段之间臭氧投加量之比依次为2︰2︰1，每段中设有三个投加点;所述预氧化处理过程和后氧化处理过程臭氧与废水接触时间均不小于4个小时。
进一步地，所述厌氧生化处理、好氧生化处理、兼氧生化处理和二级好氧生化处理均将废水通入相应的移动床生物膜反应器中进行生化处理，各生化处理单元的水力停留时间不小于25个小时。
进一步地，所述生化处理完后进行固液分离的方法为：将废水通入竖流沉淀池，沉淀生化系统产生的固体悬浮污染物。
进一步地，所述曝气生物滤池的结构从下到上依次为：布水布气层、鹅卵石级承托层、轻质陶粒生物滤料层、清水层;后氧化处理后的废水由布水布气层通入曝气生物滤池，经所述承托层到达所述滤料层，进行生物接触，发生有机物降解和氨氮硝化反应。
一种甲苯硝化废水的处理系统，包括依次以管道连通的调节池、臭氧接触预氧化池、厌氧移动床生物膜反应器、一级好氧移动床生物膜反应器、兼氧移动床生物膜反应器、二级好氧移动床生物膜反应器、沉淀池、缓冲水池、臭氧接触后氧化池、曝气生物滤池、清水池;甲苯硝化废水依次通过各池处理后到达清水池，再排出所述处理系统;
所述臭氧接触预氧化池和臭氧接触后氧化池内均设有三个臭氧曝气装置，所述臭氧曝气装置与臭氧发生装置连通，所述臭氧发生装置为板式臭氧发生器;
所述厌氧移动床生物膜反应器包括厌氧池和位于厌氧池内的悬浮填料及厌氧微生物，所述厌氧池的出水端设有填料拦截网;
所述一级好氧移动床生物膜反应器和二级好氧移动床生物膜反应器结构相同，分别包括一级好氧池和二级好氧池，各好氧池内均设有悬浮填料及好氧微生物，各好氧池的底部均设有空气曝气装置，各好氧池的出水端均设有填料拦截网;
所述兼氧移动床生物膜反应器包括兼氧池和位于兼氧池内的悬浮填料及厌氧微生物和好氧微生物，所述兼氧池的出水端设有填料拦截网;
所述厌氧池和兼氧池内均设有搅拌机;
所述曝气生物滤池的结构从下到上依次为：布水布气层、鹅卵石级承托层、轻质陶粒生物滤料层、清水层，所述布水布气层设有进液管和曝气布气管，所述清水层与清水池连通。
进一步地，所述调节池内设有预曝气系统。
进一步地，所述臭氧接触预氧化池和臭氧接触后氧化池均为连续依次连通的三个。
进一步地，所述沉淀池为竖流沉淀池。
进一步地，所述曝气生物滤池的轻质陶粒生物滤料层采用粒径规格为φ3～5mm和φ5～7mm球型轻质陶粒滤料,滤层高度2500mm，承托层鹅卵石粒径包括φ4-8mm和φ8-16mm，承托层高度300mm。
本发明方法的原理为：采用臭氧技术对甲苯硝化废水进行预处理，提高废水的可生化性(B/C比)，之后用成本很低的生化方法进行处理。
兼氧池为缺氧池，其内微生物为兼性微生物，将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源作为电子供体，将好氧池产生的NO2-N、NO3-N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以缺氧池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续二级好氧池的有机生化处理负荷，而且依靠污水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，消除氮的富营养化污染。
经过兼氧池的生化作用，废水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在，为使有机物进一步氧化分解，同时在碳化作用趋于完全的情况下硝化作用能顺利进行，特设置二级好氧池，二级好氧池的处理依靠自养型细菌(硝化菌)完成，它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源，将污水中的氨氮转化为NO2-N、NO3-N，从而达到去除废水中有机物和氨氮的目的。
深度处理中臭氧接触后氧化处理一方面降解废水中的部分有机污染物，降低废水COD;另一方面通过臭氧的强氧化作用，将废水中高分子、大分子的有机污染物分解为低分子、小分子易于生化降解的有机物，从而改善废水的可生化性(提高B/C比)。
经臭氧后氧化后的废水进入BAF内进行处理，进一步地完成污水中有机物的降解和氨氮的硝化，同时实现对各种悬浮物的过滤，确保出水水质达标。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明方法采用臭氧和生化方法处理技术的组合，能够替代甲苯硝化废水传统的芬顿氧化处理技术，避免含铁污泥等危险废物的产生，避免了二次污染及高昂的处理费用。
2)本发明方法臭氧氧化技术采用三段式投放，臭氧的利用率高，能够达到95%以上，臭氧的产生采用板式臭氧发生器，更加节能。
3)本发明方法生化处理中引入厌氧移动床生物膜技术，比单纯仅采用好氧技术的常规工艺更能提高生化系统对该类难降解化工废水的抗冲击力，提高系统稳定性;本发明方法生化处理中使微生物在缺氧、好氧状态下交替运行进行微生物筛选，经筛选的微生物不但可有效地去除废水中的有机物和氨氮等污染物，而且抑制了丝状菌的繁殖，可避免发生污泥膨胀现象;本发明方法生化处理还具有耐冲击负荷高，操控性好，污泥沉降性能好、操作简单方便等优点。
4)本发明方法深度处理采用臭氧处理和曝气生物滤池的工艺，用臭氧技术提高可生化性，曝气生物滤池采用优质陶粒滤料，非常有利于分解污染物的微生物生长，同时该滤料可有效拦截各种悬浮物(SS)，通过协同作用，确保出水水质达到国标一级A的排放标准，使得该类难降解化工废水达到市政污水厂外排水相当的水平，应用本发明方法及系统处理甲苯硝化废水，其COD可从原水中的10000～14000降低至50以下，氨氮可从数千降低到10以下。
5)本发明方法对甲苯硝化废水处理效果好、效率高，与单纯使用臭氧处理相比，处理成本大幅降低