申请日2015.12.17
公开(公告)日2017.06.27
IPC分类号C02F3/02; C02F9/14
摘要
本发明为水处理技术领域中一种多介质曝气生物滤池及其处理中药饮片废水的方法，多介质曝气生物滤池包括在垂直于滤池池底方向上，设置反冲洗出水堰板、正常出水堰板，将多介质曝气生物滤池依次分为滤池本体、反冲洗出水室、正常出水室;在平行于滤池池底方向上，沿滤水方向依次设置一级滤网、一级滤板、二级滤板、二级滤网，将滤池本体分为进水室、悬浮填料室、亲生物陶粒滤料室、活性炭填料室和清水层。其中，悬浮填料室提供了活性污泥生长繁殖的空间，保证臭氧氧化杂环及芳香族有机物后的产物能被充分生物降解。本发明的中药饮片废水处理工艺，可有效去除清洗废水中的砂砾和无机盐颗粒，保证废水中污染物的有效去除，且能降低能耗减少成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种多介质曝气生物滤池，其特征在于，包括：在垂直于滤池池底方向上，设置反冲洗出水堰板(23)、正常出水堰板(20)，将多介质曝气生物滤池依次分为滤池本体(22)、反冲洗出水室(11)、正常出水室(12);在平行于滤池池底方向上，沿滤水方向依次设置一级滤网(3)、一级滤板(5)、二级滤板(7)、二级滤网(9)，将滤池本体(22)分为进水室(1)、悬浮填料室(4)、亲生物陶粒滤料室(6)、活性炭填料室(8)和清水层(10);
所述的滤水方向为由池底通向池顶方向;
所述的反冲洗出水室(11)的底板上设有反冲洗出水管(14)，正常出水室(12)的底板上设有正常出水管(13)，反冲洗出水室(11)的底板、正常出水室(12)的底板与二级滤网(9)平齐且相连;
滤池本体(22)靠近反冲洗出水室(11)的外壁与反冲洗出水堰板(23)对齐且相连，且该外壁沿滤水方向依次设置通入进水室(1)的放空管(19)、通入进水室(1)的反冲洗进水管(18)、通入悬浮填料室(4)的反冲洗进气管(17)以及通入亲生物陶粒滤料室(6)的正常曝气管(15)，在滤池本体(22)远离反冲洗出水室(11)的外壁上与反冲洗进水管(18)对称处设置正常进水管(2);在所述的悬浮填料室(4)内设有长柄滤头(16)，所述的长柄滤头(16)设置在一级滤板(5)的滤孔上;
所述的进水室(1)、悬浮填料室(4)、亲生物陶粒滤料室(6)、活性炭填料室(8)及清水层(10)的容积比为10:15:20:15:13。
2.根据权利要求1所述的多介质曝气生物滤池，其特征在于，所述的滤池本体(22)远离反冲洗出水室(11)的外壁高于清水层(10)处设有超高(24)，且超高(24)的顶部与反冲洗出水堰板(23)的顶部高度相差1000mm;所述的出水室外壁(21)与超高(24)顶端平齐;所述的正常出水堰板(20)与清水层(10)同高且上端平齐。
3.根据权利要求1所述的多介质曝气生物滤池，其特征在于，所述正常进水管(2)、反冲洗进水管(18)距离池底500mm，所述的放空管(19)距离池底200mm,所述的正常曝气管(15)距离一级滤板(5)200mm，所述的反冲洗进气管(17)与长柄滤头(16)的顶端对齐，所述的反冲洗出水室(11)的底板与正常出水室(12)的底板的水平距离均为500mm。
4.根据权利要求1所述的多介质曝气生物滤池，其特征在于，所述的一级滤网(3)和二级滤网(9)均为不锈钢滤网，孔径为Φ3mm;所述一级滤板(5)采用混凝土滤板，型号为L×B=960mm×960mm，H=102mm，每块滤板上分布直径为Φ21mm的滤孔36个;所述的二级滤板(7)为混凝土滤板，型号为L×B=960mm×960mm，H=80mm，每块滤板上分布直径为Φ3mm的滤孔72个。
5.根据权利要求1所述的多介质曝气生物滤池，其特征在于，所述的悬浮填料室(4)内的悬浮填料为PP悬浮填料球，直径为Φ80mm，比表面积380-800m2/m3，孔隙率大于99%，比重0.93;所述的亲生物陶粒滤料室(6)内的亲生物陶粒滤料直径为Φ3-5mm，比表面积≥4×104cm2/g，表观密度为1.4-1.8g/cm3;所述的活性炭填料室(8)内的柱状活性炭，直径为Ф3mm，孔容积≥0.65cm3/g。
6.一种中药饮片废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤1，将中药饮片废水经格栅除去较大的悬浮固体，出水进入集水池;
步骤2，集水池出水经提升泵提升进入旋流式沉淀池，去除中药饮片废水中比重较大的砂砾及无机盐颗粒，出水进入涡凹气浮池;
步骤3，在涡凹气浮池中将进水的pH值调节为中性，再加入混凝剂PAC和絮凝剂PAM，在涡凹气浮池曝气机的作用下，通过刮渣机清除SS，出水进入水解酸化池;
步骤4，在水解酸化池中，通过胞外酶将较大的有机分子分解为生物可以降解的小分子有机物，出水进入生物接触氧化厌氧池;
步骤5，在生物接触氧化厌氧池中，通过磷的释放使进水中BOD5和CODcr浓度下降，出水进入生物接触氧化缺氧池;
步骤6，在生物接触氧化缺氧池中，通过反硝化菌将进水中的硝酸盐还原为N2释放至空气，使CODcr和BOD5浓度继续下降，出水进入生物接触氧化好氧池;
步骤7，在生物接触氧化好氧池中，通过好氧微生物的作用，CODcr、BOD5、NH3-N及总磷浓度显著下降，硝酸盐浓度增加，出水进入中沉池;
步骤8，在中沉池中进行固液分离，将生化污泥排入污泥浓缩池中，处理后出水进入臭氧氧化装置;
步骤9，在臭氧氧化装置中，将中药饮片废水中无法生化降解的有机物进行氧化分解，出水进入多介质曝气生物滤池中;
步骤10，在权利要求1-5所述的多介质曝气生物滤池中，保持溶解氧在2-4mg/L;采用气水联合反冲洗，依次通过气洗、气水联合洗、清水漂洗后，出水进入清水池;所述的多介质曝气生物滤池中的气水比为3:1-5:1;且为间歇式曝气充氧，多介质曝气生物滤池中的空塔水力停留时间为45-100min;
步骤11，清水池的出水经消毒后，外排或中水回用。
7.根据权利要求6所述的中药饮片废水的处理方法，其特征在于，步骤10中，所述多介质曝气生物滤池内，具体废水处理步骤如下：
步骤10-1，废水通过正常进水管进入进水室，经一级滤网的滤孔均匀布水至悬浮填料室;
步骤10-2，悬浮填料室的废水通过长柄滤头进入亲生物陶粒填料室，正常曝气管按照气水比3:1-5:1，对亲生物陶粒填料室内废水曝气充氧，当溶解氧浓度低于2mg/L时，曝气启动，当溶解氧浓度达到2mg/L时，曝气停止;
步骤10-3，亲生物陶粒填料室的废水通过二级滤板上的滤孔进入活性炭填料室，出水由清水层进入正常出水室由正常出水管排往清水池;废水上升流速控制8-13.71m/s;
步骤10-4，多介质曝气生物滤池运行48小时后，用清水池内水对多介质曝气生物滤池进行反冲洗，经气洗、气水联合洗、清水漂洗后，反冲洗出水进入反冲洗出水室并被排往集水池后，重新进入系统处理;所述的反冲洗的时间包括气洗4min，气水联合洗6min，清水漂洗10min，反冲洗水强度范围为4-6L/m2·s,反冲洗气洗强度为14-16L/m2·s。
8.根据权利要求6所述的中药饮片废水的处理方法，其特征在于，步骤2中，旋流沉淀池水力停留时间不小于30s，进水流速0.6-0.9m/s，出水流速0.3-0.6m/s。
步骤3中，所述涡凹气浮池中加入20-50mg/L的混凝剂PAC;再加入10-20mg/L的絮凝剂PAM;
步骤4中，废水在水解酸化池的停留时间为6-10小时，水温不低于15℃。
步骤5、6、7中，生物接触氧化厌氧池、生物接触氧化缺氧池及生物接触氧化好氧池的体积比为1:1:3;所述的生物接触厌氧池和生物接触缺氧池中填料层污泥浓度为0.5-2.5kg.MLSS/m2，填料层有机负荷2.0-2.5kgBOD5/m3·d，所述的生物接触氧化好氧池中的气水比为7:1-15:1，曝气强度为10-20m3/m2·h。
9.根据权利要求6所述的中药饮片废水的处理方法，其特征在于，步骤9中，在臭氧氧化装置进水中，加入碱液，调节pH值为9.5-11，其中臭氧投加量为30-50mg/L，废水停留时间为30-90min。
10.根据权利要求6所述的中药饮片废水的处理方法，其特征在于，所述的格栅、旋流沉砂池、水解酸化池、涡凹气浮池、中沉池中的污泥进入污泥浓缩池中，板框压滤后，外送进行安全处置。
说明书
一种多介质曝气生物滤池及其处理中药饮片废水的方法
发明名称:
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种多介质曝气生物滤池及其处理中药饮片废水的方法。
背景技术:
在中药饮片生产过程中，净选、洗药、浸润、生片切制、泡煮、炮炙等过程都会产生各种各样的废水。这些废水中主要含有水溶性和不溶性两种物质:水溶性物质主要是糖类、有机酸、苷类、蒽醌、单宁、生物碱、鞣质、蛋白质、淀粉及它们的水解产物，而且由于中药材种植过程中农药的使用，生产废水中还含有有机磷、有机磷、苯酚、吡啶等杂环类化合物;不溶性物质主要为泥沙、植物纤维(如木质素等)、无机盐的微细颗粒及其它悬浮物等。
由于中药生产过程中不同药物品种和生产工艺不同，所产生的废水水质及水量有很大差别，且由于产品更换周期短，废水水质、水量经常波动，极不稳定。
所以中药饮片废水是一种污染物种类多、SS和COD含量较高、色度较大、水质水量不稳定的有机废水，该废水虽对生物微毒但有机物含量高，直接排放会对环境造成严重污染。随着《中药类制药工业水污染排放标准》(GB21906-2008)标准要求的实施，对中药废水进行达标处理是中药饮片企业的必然选择。
CN201310564413.8中公开了一种中药饮片废水的处理工艺，该工艺采用了高效混凝沉淀—UASB—SBR—多介质过滤器—消毒出水的方法，经过该法处理后的一种中药废水出水达到了《中药类制药工业水污染排放标准》(GB21906-2008)中的排放要求。但中药饮片废水中的悬浮物主要为木质素，其比重较小，利用混凝沉淀处理效果不佳;在该工艺中没有反硝化的过程，出水总氮难以达标;UASB和SBR对色度的去除效果不明显，一旦多介质过滤器出现故障，出水色度不降反升;此外在该发明中多介质过滤器对SS的负荷较大，在运行中将会很快产生板结堵塞的问题，设备维护困难。
《曝气生物滤池在中药废水处理中的应用》(谢洁云，广东化工，2013,40(1):93-94)提到了一种处理中药制剂废水的工艺，该工艺采用了絮凝沉淀—UASB-好氧池-曝气生物滤池的方法，该法处理后的COD能达到《中药类制药工业水污染排放标准》(GB21906-2008)要求，但是由于没有反硝化单元，出水总氮很难达标排放，而且由于只有陶粒填料的曝气生物滤池对于色度的去除作用并不强，所以采用该方法后的色度也不达标。
《IC+好氧MBR+BAF组合工艺处理中药废水的应用》(夏雯菁,广东化工,，2015,42(10):128-129)中提到了用“IC+好氧MBR+BAF”组合工艺能有效去除中药提取类废水中的污染物质，出水水质达到《GB21906-2008中药类制药工业水污染物排放标准》表2新建企业水污染物排放限值的要求，但是该工艺中的IC反应器启动需要COD浓度达到6000-8000mg/L，而中药饮片废水中COD大多在3000-5000mg/L;此外MBR工艺由于是膜处理工艺，处理效果虽有保障，但前期投资及膜维护的成本较高，不易推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种多介质曝气生物滤池及其处理中药饮片废水的方法。
实现本发明的一种多介质曝气生物滤池及其处理中药饮片废水的方法的技术方案为：
一种多介质曝气生物滤池，包括：在垂直于滤池池底方向上，设置反冲洗出水堰板、正常出水堰板，将多介质曝气生物滤池依次分为滤池本体、反冲洗出水室、正常出水室;在平行于滤池池底方向上，设置一级滤网、一级滤板、二级滤板、二级滤网，将滤池本体沿滤水方向依次分为进水室、悬浮填料室、亲生物陶粒滤料室、活性炭填料室、清水层;
反冲洗出水室的底板上设有反冲洗出水管，正常出水室的底板上设有正常出水管，反冲洗出水室的底板、正常出水室的底板与二级滤网平齐且相连;
滤池本体靠近反冲洗出水室的外壁与反冲洗出水堰板对齐且相连，且该外壁沿滤水方向依次设置通入进水室的放空管、通入进水室的反冲洗进水管、通入悬浮填料室的反冲洗进气管以及通入亲生物陶粒滤料室的正常曝气管，在滤池本体远离反冲洗出水室的外壁上与反冲洗进水管对称处设置正常进水管;在悬浮填料室内设有长柄滤头，长柄滤头设置在一级滤板的滤孔上;
滤水方向为由池底通向池顶方向;
进水室、悬浮填料室、亲生物陶粒滤料室、活性炭填料室及清水层的容积比为10:15:20:15:13。
进一步的，滤池本体远离反冲洗出水室的外壁高于清水层处设有超高，且超高的顶部与反冲洗出水堰板的顶部高度相差1000mm;出水室外壁与超高顶端平齐;正常出水堰板与清水层同高且上端平齐。
进一步的，所述正常进水管、反冲洗进水管距离池底500mm，放空管距离池底200mm,正常曝气管距离一级滤板200mm，反冲洗进气管与长柄滤头的顶端对齐，反冲洗出水室的底板与正常出水室的底板的水平距离均为500mm。
进一步的，一级滤网和二级滤网均为不锈钢滤网，孔径为Φ3mm;所述一级滤板采用混凝土滤板，型号为L×B=960mm×960mm，H=102mm，每块滤板上分布直径为Φ21mm的滤孔36个;二级滤板为混凝土滤板，型号为L×B=960mm×960mm，H=80mm，每块滤板上分布直径为Φ3mm的滤孔72个。
进一步的，悬浮填料室内的悬浮填料为PP悬浮填料球，直径为Φ80mm，比表面积380-800m2/m3，孔隙率大于99%，比重0.93;亲生物陶粒滤料室内的亲生物陶粒滤料直径为Φ3-5mm，比表面积≥4×104cm2/g，表观密度为1.4-1.8g/cm3;活性炭填料室内的柱状活性炭，直径为Ф3mm，孔容积≥0.65cm3/g。
一种中药饮片废水的处理方法，包括以下步骤:
步骤1，将中药饮片废水经格栅除去较大的悬浮固体，出水进入集水池;
步骤2，集水池出水经提升泵提升进入旋流式沉淀池，去除中药饮片废水中比重较大的砂砾及无机盐颗粒，出水进入涡凹气浮池;
步骤3，在涡凹气浮池中将进水的pH值调节为中性，再加入混凝剂PAC(聚合氯化铝)和絮凝剂PAM(聚丙烯酰胺)，在涡凹气浮池曝气机的作用下，通过刮渣机清除SS(悬浮固体)，出水进入水解酸化池;
步骤4，在水解酸化池中，通过胞外酶将较大的有机分子分解为生物可以降解的小分子有机物，出水进入生物接触氧化厌氧池;
步骤5，在生物接触氧化厌氧池中，通过磷的释放使进水中BOD5和CODcr浓度下降，出水进入生物接触氧化缺氧池;
步骤6，在生物接触氧化缺氧池中，通过反硝化菌将进水中的硝酸盐还原为N2释放至空气，使CODcr和BOD5浓度继续下降，出水进入生物接触氧化好氧池;
步骤7，在生物接触氧化好氧池中，通过好氧微生物的作用，CODcr、BOD5、NH3-N及总磷浓度显著下降，硝酸盐浓度增加，出水进入中沉池;
步骤8，在中沉池中，将进水进行固液分离，将生化污泥排入污泥浓缩池中，处理后出水进入臭氧氧化装置;
步骤9，在臭氧氧化装置中，将中药饮片废水中无法生化降解的有机物进行氧化分解，出水进入多介质曝气生物滤池中;
步骤10，在权利要求1-5所述的多介质曝气生物滤池中，保持溶解氧在2-4mg/L;采用气水联合反冲洗，依次通过气洗、气水联合洗、清水漂洗后，出水进入清水池;所述的多介质曝气生物滤池中的气水比为3:1-5:1;且为间歇式曝气充氧，多介质曝气生物滤池中的池空塔水力停留时间为45-100min;
步骤11，清水池的出水经消毒后，外排或中水回用。
进一步的，步骤10中，在多介质曝气生物滤池内，具体废水处理步骤如下：
步骤10-1，废水通过正常进水管进入进水室，经一级滤网的滤孔均匀布水至悬浮填料室;
步骤10-2，悬浮填料室的废水通过长柄滤头进入亲生物陶粒填料室，正常曝气管按照气水比3：1-5：1，对亲生物陶粒填料室内废水曝气充氧，当溶解氧浓度低于2mg/L时，曝气启动，当溶解氧浓度达到2mg/L时，曝气停止;
步骤10-3，亲生物陶粒填料室的废水通过二级滤板上的滤孔进入活性炭填料室，出水由清水层进入正常出水室由正常出水管排往清水池;废水上升流速控制8-13.71m/s;
步骤10-4，多介质曝气生物滤池运行48小时后，用清水池内水对多介质曝气生物滤池进行反冲洗，经气洗、气水联合洗、清水漂洗后，反冲洗出水进入反冲洗出水室并被排往集水池后，重新进入系统处理;所述的反冲洗的时间包括气洗4min，气水联合洗6min，清水漂洗10min，反冲洗水强度范围为4-6L/m2·s,反冲洗气洗强度为14-16L/m2·s。
进一步的，步骤2中，旋流沉淀池水力停留时间不小于30s，进水流速0.6-0.9m/s，出水流速0.3-0.6m/s。
进一步的，步骤3中，所述涡凹气浮池中加入20-50mg/L的混凝剂PAC;再加入10-20mg/L的絮凝剂PAM;
进一步的，步骤4中，废水在水解酸化池的停留时间为6-10小时，水温不低于15℃。
进一步的，步骤5、6、7中，生物接触氧化厌氧池、生物接触氧化缺氧池及生物接触氧化好氧池的体积比为1:1:3;所述的生物接触厌氧池和生物接触缺氧池中填料层污泥浓度为0.5-2.5kg.MLSS/m2，填料层有机负荷2.0-2.5kgBOD5/m3·d，所述的生物接触氧化好氧池中的气水比为7:1-15:1，曝气强度为10-20m3/m2·h。
进一步的，步骤9中，在臭氧氧化装置进水中，加入碱液，调节pH值为9.5-11，其中臭氧投加量为30-50mg/L，废水停留时间为30-90min。
进一步的，所述的格栅、旋流沉砂池、水解酸化池、涡凹气浮池、中沉池中的污泥进入污泥浓缩池中，板框压滤后，外送进行安全处置。
本发明与现有技术相比，具有如下突出的优点和效果:
(1)本发明中多介质曝气生物滤池内设置了悬浮填料室提供了活性污泥生长繁殖的空间，使得曝气生物滤池内有较高的微生物数量，保证臭氧氧化杂环及芳香族有机物后的产物能被充分生物降解，同时也降低了亲生物陶粒滤料层和活性炭层的污染物负荷，从而减缓活性炭和亲生物陶粒滤料的更换频率，降低运行成本。
(2)本发明的中药饮片废水处理工艺，可有效去除清洗废水中的砂砾和无机盐颗粒，避免了对设备及管道阀门的损伤;其中，涡凹气浮池可大大提高对中药饮片废水中的木质素等悬浮物的去除效率;此外臭氧的加入能有效氧化了吡啶、苯酚等难降解有机物，提高了废水的可生化性，为废水进入多介质曝气生物滤池的深度处理提供了保证。
(3)本发明的中药饮片废水处理工艺，多介质曝气生物滤池的停留时间和气水比既能保证废水中污染物的有效去除，又能降低能耗减少成本;通过相应的反冲洗强度及时间，一方面能冲洗掉老化的生物膜和悬浮物，防止填料堵塞导致的水头损失过大，发生溢流或者滤板翻板情况，另一方面又能保留填料上的生物膜不被冲刷流失，保证多介质曝气生物滤池的生化处理效果。