申请日2014.06.04
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型公开了一种可节约用地及能源的酯化废水处理系统，包括综合废水调节池、酯化废水调节池、预处理槽、厌氧处理池、好氧处理池、混凝沉淀池和集水池，其中，所述综合废水调节池、酯化废水调节池、预处理槽、厌氧处理池设置在具有至少二层的建筑物内，综合废水调节池、酯化废水调节池和厌氧处理池位于所述建筑物的地下结构中，均为地埋式钢筋混凝土结构池体，所述预处理槽设置在池体上方的地面上，所述酯化废水调节池和综合废水调节池分别经泵和水管与预处理槽连接，所述预处理槽的出水口与所述厌氧处理池进水口连接，所述厌氧处理池的出水口连接好氧处理池进水口，所述好氧处理池的出水口与混凝沉淀池的进水口连接，所述混凝沉淀池的出水口与集水池连接，将处理后达标的水存储在集水池中。该系统能有效降低了废水中COD、BOD和SS等等，大大提高出水质量，而且占用土地等资源少。
摘要附图
权利要求书
1.一种可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，包括用于收集COD在中等浓度以下的废水的综合废水调节池、用于收集高浓度COD的酯化废水的酯化废水调节池、用于调节酯化废水COD浓度的预处理槽、厌氧处理池、好氧处理池、混凝沉淀池和集水池，其中，所述综合废水调节池、酯化废水调节池、预处理槽、厌氧处理池设置在具有至少二层的建筑物内，综合废水调节池、酯化废水调节池和厌氧处理池位于所述建筑物的地下结构中，均为地埋式钢筋混凝土结构池体，所述预处理槽设置在池体上方的地面上，所述酯化废水调节池和综合废水调节池分别经泵和水管与预处理槽连接，将酯化废水调节池的酯化废水以及综合废水调节池中部分废水送入预处理槽中进行预处理，所述预处理槽的出水口与所述厌氧处理池进水口连接，所述厌氧处理池的出水口连接好氧处理池进水口，将厌氧处理后的废水送至好氧处理池中，所述好氧处理池的出水口与混凝沉淀池的进水口连接，所述混凝沉淀池的出水口与集水池连接，将处理后达标的水存储在集水池中。
2.根据权利要求1所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，所述建筑物中，一楼分设设备房、处理干药品房、配药房和存放压榨后的干污泥的污泥房，二楼分设电控房、化验室、办公室和压滤机房，所述压滤机房对应设置在一楼的污泥房上方，内部放置污泥压滤机，该污泥压滤机污泥出口与污泥房连通，将处理所得的干污泥直接排放至污泥房中存储。
3.根据权利要求1所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，所述综合废水调节池、酯化废水调节池、厌氧处理池均具有盖板，所述盖板上设有用不锈钢板密封的人孔;所述好氧处理池和混凝沉淀池根据地理地区不同设置在室外或室内。
4.根据权利要求1所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，所述厌氧处理池的出水口还经另一分管路与综合废水调节池连接，将废水送至综合废水调节池中;所述综合废水调节池出水口还设一分管路，该分管路与推流式生物接触氧化池进水口连接，综合废水调节池中的废水可直接送入推流式生物接触氧化池中进行好氧处理。
5.根据权利要求1所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，所述预处理槽内设置上、下隔板而在水流方向形成依次串联的3个隔室，在水流方向的最后一个隔室的槽壁上设出水口，废水从该出水口溢出，然后流入厌氧折流板反应器中。
6.根据权利要求5所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，所述厌氧处理池为厌氧折流板反应器，该厌氧折流板反应器的容积负荷为1～10 kgCOD.(m3.d)-1，有效高度为2～8米，内部设置隔板在水流方向形成至少4个串联的隔室，每个隔室设有折流板，折流板的末端具有40°～45°转角，上流长﹕下流长为3～4﹕1，填料高度0.5～2米;所述好氧处理池为推流式生物接触氧化池，其曝气装置为微孔曝气器，载体填料高度1.5~7米，有效水深2~8米，所述载体填料采用HTZ型高效弹性组合填料。
7.根据权利要求6所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，增设pH调节装置，用于调节预处理槽中废水的pH值处于厌氧处理的最佳pH范围;该pH调节装置包括加碱装置和将厌氧折流板反应器中部分水回流预处理槽的回流机构，所述加碱装置往预处理槽添加碱，所述回流机构包括管道和水泵，所述管道的进水端伸入厌氧折流板反应器的最后一个隔室中，其出水端则伸入预处理槽中，将厌氧折流板反应器的最后一个隔室中的水部分回流至预处理槽中，和加碱装置加入的碱一起调整预处理槽中废水的pH值，使pH处于厌氧处理的最佳pH范围。
8.根据权利要求1~7任一项所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，增设过滤器，过滤器放置在设备房中，其出水端连接回用水贮水池，所述过滤器的进水口连接水泵和进水口伸入集水池中的管道，水泵连续抽取集水池中的水输送至过滤器中过滤，经过滤的水成为高质量的回用水储存在回用水贮水池中。
9.根据权利要求8所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，增设污泥处理装置和气体处理装置，所述混凝沉淀池中的污泥通过管路并由泵抽取输送至污泥处理装置中作进一步浓缩处理，所述污泥处理装置的出水端与综合废水调节池进水口连接，将出水回送至综合废水调节池中;所述综合废水调节池、酯化废水调节池和厌氧折流板反应器均经气体管道和风机与气体处理装置连接，将综合废水调节池、酯化废水调节池和厌氧折流板反应器中产生的气体送至气体处理装置处理至达标后排放。
10.根据权利要求9所述的可节约用地及能源的酯化废水处理系统，其特征在于，所述污泥处理装置包括污泥浓缩池和污泥压滤机，所述污泥压滤机设置在压滤房内，所述混凝沉淀池中的污泥通过管路并由泵抽取输送至污泥浓缩池中，所述污泥浓缩池的上部设出水口，该出水口与综合废水调节池进水口连接，将污泥浓缩池中的上清液送至综合废水调节池存储，所述污泥浓缩池下层污泥通过管路由泵抽取输送至污泥压滤机压滤脱水，压滤水从污泥压滤机的出水口流出至综合废水调节池存储。
说明书
一种可节约用地及能源的酯化废水处理系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理系统，尤其涉及一种可节约用地及能源的酯化废水处理系统。
背景技术
粉末涂料以其经济、环保、高效和性能卓越等优点正逐渐替代有机溶剂型涂料，成为涂料行业中的重要发展方向，一直保持着较快的增长速度。粉末涂料广泛应用的领域包括家用电器(冰箱、洗衣机、空调、微波炉等等)、金属家具、五金构件、汽车零部件、天花、灯饰、户外广告等的金属防护涂层中。这种涂层的防护性能、耐候性能都非常优良。在粉末涂料中聚酯树脂占的比例为30%～70%。粉末涂料中树脂占的比例越大涂料的防护性能越高(但成本也会越高)。在树脂的生产过程中必定会产生两种废水，一种是高浓度(COD=1.5～9万mg/L.)的酯化废水(副产物残余液体);另一种是为了提高树脂的性能和加快反应速度采用抽真空方法抽走挥发性的低分子物质而产生的中等浓度抽真空废水(有机废水),这种废水的COD值约为1200～3000mg/L。产生的抽真空废水量一般是酯化废水量的3～5倍。
①酯化废水(或称聚酯废水)特性：生产树脂产生的高浓度废水称之为聚酯(酯化)废水。根据调查了解、水质分析和工艺试验得知聚酯(酯化)废水性质见表一。
②抽真空废水(或喷射泵废水)：为了提高树脂的性能和加快反应速度采用抽真空方法抽走挥发性的低分子物质而产生的抽真空废水(或喷射泵废水)是中等浓度的有机废水。这种废水外观与自来水一样无色透明，但闻起来会有异味，其COD浓度约1200～3000mg/L，是国家一级排放标的12倍～30倍的浓度。产生的抽真空废水量一般是酯化废水量的3～5倍。这种废水必须要经过处理达标后才可排放。
水环境的有机污染是一个全球性的问题，其严重程度、性质和危害是随着工业的发展而不断发展和变化。有的地区因有机废水污染，造成鱼虾绝迹、土地荒芜、人民健康受损的现象。废水中的有机物始终是造成水污染最重要的污染物，它是水质变坏、发黑、发臭的主要罪魁祸首。因此，有机废水治理是迫切需要解决的重要问题。有效、经济地解决有机废水的处理问题是当今环境工程最迫切、最需要研究的重要课题。目前，有以下几种处理有机废水的方法：①活性炭吸附法：处理成本会很高，并且它不是一种稳定的无害化处理工艺，处理高浓度酯化废水不可行。②化学混凝沉淀法：化学混凝沉淀预处理COD去除率很低，小于7%，对于酯化废水没有处理效果。③燃烧法：燃烧法处理成本会很高，用于处理酯化废水不可行。燃烧法处理的废水一般要求COD (mg/L)≥30×104。根据聚酯(酯化)废水特性，酯化废水COD浓度远远未达到燃烧法所要求的浓度，如果采用燃烧法，就必须要先将废水加热汽化后再用大量的燃料助燃烧，这样的处理费用必定很高。即使采用燃烧法也只能处理了高浓度的酯化废水，而不可能处理废水量较大、中等浓度的抽真空废水(COD≈1200～3000mg/L)，并且还必须要考虑处理抽真空废水。抽真空废水量一般比较大，大约是酯化废水量的3～5倍。因此用燃烧法处理废水也是不可行。④生物法：有机废水经过厌氧处理后可去除部分COD，并且能分解大分子为易生化的小分子，提高废水的BOD5/ COD比值，也即能提高废水的可生化性。但是，酯化废水BOD5 /COD≈0.25～0.26，较难生化。因此，酯化(聚酯)废水是一种高浓度难处理的有机废水，研究开发经济、合理、有效实用的酯化(聚酯)废水处理技术具有深远重大的意义。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种可节约用地及能源的酯化废水处理系统，该系统能有效降低了废水中COD、BOD和SS等等，大大提高出水质量，而且占用土地等资源少。
本发明的目的之二在于提供应用上述系统的酯化废水处理方法。
本发明的第一个目的通过以下技术措施来实现：一种可节约用地及能源的酯化废水处理系统，包括用于收集COD在中等浓度以下的废水的综合废水调节池、用于收集高浓度COD的酯化废水的酯化废水调节池、用于调节酯化废水COD浓度的预处理槽、厌氧处理池、好氧处理池、混凝沉淀池和集水池，其中，所述综合废水调节池、酯化废水调节池、预处理槽、厌氧处理池设置在具有至少二层的建筑物内，综合废水调节池、酯化废水调节池和厌氧处理池位于所述建筑物的地下结构中，均为地埋式钢筋混凝土结构池体，所述预处理槽设置在池体上方的地面上，所述酯化废水调节池和综合废水调节池分别经泵和水管与预处理槽连接，将酯化废水调节池的酯化废水以及综合废水调节池中部分废水送入预处理槽中进行预处理，所述预处理槽的出水口与所述厌氧处理池进水口连接，所述厌氧处理池的出水口连接好氧处理池进水口，将厌氧处理后的废水送至好氧处理池中，所述好氧处理池的出水口与混凝沉淀池的进水口连接，所述混凝沉淀池的出水口与集水池连接，将处理后达标的水存储在集水池中。
本发明所述好氧处理池和混凝沉淀池可根据地理地区不同设置在室外或室内。中温带和暖温带地区，好氧处理池和混凝沉淀池设置在室内，池周边设计1.2米高的安全护栏;若放置于室外的，池体上方覆盖太阳能温室大棚，其高度要便于人进行观察，有利于生化池的保温，有利于生化处理。热带和亚热带地区，好氧处理池和混凝沉淀池为半地埋式钢筋混凝土结构池体，并放置室外，这样可节省投资费用。
本发明所述建筑物中，一楼分设设备房、处理干药品房、配药房和存放压榨后的干污泥的污泥房，二楼分设电控房、化验室、办公室和压滤机房，所述压滤机房对应设置在一楼的污泥房上方，内部放置污泥压滤机，该污泥压滤机污泥出口与污泥房连通，将处理所得的干污泥直接排放至污泥房中存储。
本发明所述综合废水调节池、酯化废水调节池、厌氧处理池均具有盖板，所述盖板上设有用不锈钢板密封的人孔。
所述预处理槽内设至上、下隔板而在水流方向形成依次串联的3个隔室，在水流方向的最后一个隔室的槽壁上设出水口，废水从该出水口溢出，然后流入厌氧处理池中。
所述厌氧处理池的出水口还可经另一分管路与综合废水调节池连接，将废水送至综合废水调节池中。所述综合废水调节池出水口还设一分管路，该分管路与推流式生物接触氧化池进水口连接，综合废水调节池中的废水可直接送入推流式生物接触氧化池中进行好氧处理。
所述厌氧处理池为厌氧折流板反应器，该厌氧折流板反应器的容积负荷为1～10 kgCOD.(m3.d)-1，有效高度为2～8米，内部设置隔板在水流方向形成至少4个串联的隔室，每个隔室设有折流板，折流板的末端具有40°～45°转角，上流长﹕下流长为3～4﹕1，填料高度0.5～2米，COD去除率为30%~70%。
所述好氧处理池为推流式生物接触氧化池，其曝气装置为微孔曝气器，载体填料高度1.5~7米，有效水深2~8米，所述载体填料优选采用HTZ型高效弹性组合填料。
本发明还可做以下改进：增设pH调节装置，用于调节预处理槽中废水的pH值处于厌氧处理的最佳pH范围。
作为本发明的一个实施例，所述pH调节装置包括加碱装置和将厌氧折流板反应器中部分水回流预处理槽的回流机构，所述加碱装置往预处理槽添加碱，所述回流机构包括管道和水泵，所述管道的进水端伸入厌氧折流板反应器的最后一个隔室中，其出水端则伸入预处理槽中，将厌氧折流板反应器的最后一个隔室中的水部分回流至预处理槽中，和加碱装置加入的碱一起调整预处理槽中废水的pH值，使pH处于厌氧处理的最佳pH范围。
本发明可做以下改进：增设过滤器，过滤器放置在设备房中，其出水端连接回用水贮水池，所述过滤器的进水口连接水泵和进水口伸入集水池中的管道，水泵连续抽取集水池中的水输送至过滤器中过滤，经过滤的水成为高质量的回用水储存在回用水贮水池中。
所述过滤器可选择的种类很多，如活性炭过滤器，石英砂过滤器，微孔过滤器、叠片式过滤器等等。
本发明还可做以下改进：增设污泥处理装置，所述混凝沉淀池中的污泥通过管路并由泵抽取输送至污泥处理装置中作进一步浓缩处理，所述污泥处理装置的出水端与综合废水调节池进水口连接，将出水回送至综合废水调节池中。
所述污泥处理装置包括污泥浓缩池和污泥压滤机，所述污泥压滤机设置在压滤房内，所述混凝沉淀池中的污泥通过管路并由泵抽取输送至污泥浓缩池中，所述污泥浓缩池的上部设出水口，该出水口与综合废水调节池进水口连接，将污泥浓缩池中的上清液送至综合废水调节池存储，所述污泥浓缩池下层污泥通过管路并由泵抽取输送至污泥压滤机压滤脱水，压滤水从污泥压滤机的出水口流出至综合废水调节池存储。
本发明还包括气体处理装置，所述综合废水调节池、酯化废水调节和厌氧折流板反应器均经气体管道和风机与气体处理装置连接，将综合废水调节池、酯化废水调节和厌氧折流板反应器中产生的气体送至气体处理装置处理至达标后排放。所述气体处理装置为生物滤池、生物洗涤塔、燃烧塔或其他气体回收装置。
本发明的第二个目的可以通过以下的技术措施来实现：一种可节约用地及能源的酯化废水处理废水的方法，包括：
(1) 废水预处理：抽取酯化废水调节池中的酯化废水至预处理槽中，同时，抽取部分综合废水调节池中的废水至预处理槽中与酯化废水混合，降低酯化废水的COD浓度;
(2) 废水的厌氧处理：将预处理槽中废水送入厌氧处理中，进行厌氧处理，
(3) 废水好氧处理：经过厌氧处理后的废水进入好氧处理池中进行好氧处理;
(4) 混凝沉淀处理：经好氧处理后的废水进入混凝沉淀池中进行沉淀处理，混凝沉淀池中上层清水流入集水池中储存。
本发明提供的酯化废水处理方法有四步处理工艺：生化前预处理—厌氧生化处理—好氧生化处理—生化后续的混凝沉淀处理。酯化废水的COD高达几万mg/L，pH值约等于3~4，呈弱酸性，又缺乏生物所需要的营养物质，这都导致无法直接用生物法处理废水，所以生化处理前要对酯化废水进行必要的预处理，以降低酯化废水中的COD浓度，厌氧处理可去除废水中部分COD，并将大分子化合物分解成易生化处理的小分子，提高废水的BOD5/CODCr比值，进一步提高废水的可生化性。而经好氧生化处理后出水中的COD、BOD、SS、氮、磷等都还是会超出排放标准，所以好氧生化处理的出水要进行生化后续的混凝沉淀处理，使出水达到排放标准。
本发明所述步骤(1)中，经预处理后的酯化废水的COD浓度为3～18g/L，那么相应地，步骤(2)中，进水COD浓度为3～18g/L。
pH值是影响生化处理的重要因素，在废水处理过程中，需要及时调整废水pH值，以使进入厌氧处理池的废水的pH值处于厌氧处理要求的最佳pH范围内，提高废水的厌氧处理效果。在本发明所述步骤(2)中，应当控制进入厌氧处理池中废水的pH值处于厌氧所需要的最佳pH范围，具体地，利用加碱装置向预处理槽中添加碱试剂，同时回流部分厌氧处理池中的出水，从而将预处理槽内废水的pH值调整至厌氧处理要求的最佳pH范围6.5～7.5。
本发明所述步骤(2)中，所述厌氧处理池为厌氧折流板反应器(ABR)，其容积负荷为1～10 kgCOD.(m3.d)-1，有效高度为2～8米，具有至少分4隔室，上流长﹕下流长为3～4﹕1，各隔室中的折流板(壁)的末端设置40°～45°转角，各隔室的顶部设置0.5～2米高度的填料，进水pH 为6.5～7.5，上流速度为0.5～1.5m/h，回流比为20%～150%，水力停留时间1～5天，COD去除率为30%～70%。
本发明所述步骤(3)的好氧处理池为推流式生物接触氧化池，其曝气装置采用微孔曝气器，池中载体填料选择HTZ型高效弹性组合填料，填料高度=1.5～7米;BOD进水浓度为800～3000(mg/L)，BOD负荷为1.0～5.0kgBOD/(m3.d)，生物接触氧化时间6～35小时，水气比=1﹕10～35，有效水深=2～8米。
本发明所述步骤(4)中，混凝沉淀池进水时，水平流速≤5mm/s，表面负荷为01～2m3/m2.h左右，固体负荷≤150[kg/(m2.d)]，沉淀时间1.5～4.0h，堰口负荷≤1.7[L/(s.m)]。
本发明可做以下改进，以进一步提高出水质量：将集水池中的水经过过滤器过滤处理获得高质量的水，然后集于回用水贮水池中，可作为用于浇花，洗地等杂用水回用水。
本发明可增加以下处理步骤：将厌氧折流板反应器的出水输送至综合废水调节池中储存，再送入好氧处理池中进行处理。由于采用非地埋式的好氧处理池时，好氧处理池的水位会高于厌氧处理池的水位，厌氧处理池出水不能自动流到生物接触氧化池的，因此需要将废水自动流到综合废水调节池，再用一个分管路将综合废水调节池的废水用水泵抽到好氧处理池进行好氧生化处理。
本发明还可做以下改进：将混凝沉淀池中的污泥送至污泥处理装置中作进一步沉淀、脱水处理，将污泥制成干泥排放至污泥房，而污泥处理装置的出水则送往综合废水调节池储存。
本发明于现有技术相比，具有以下的优点：
(1) 节省宝贵土地资源：本发明采用的综合废水调节池、酯化废水调节池、厌氧处理池均设置在具有二层的建筑物内的地下结构中，均为地埋式钢筋混凝土结构池体，可在池体上方的一楼被分区为设备房、处理干药品房、配药房和污泥房，二楼被分区电控房、化验室、办公室和压滤机房，从而节省了用地面积。
(2) 节省加热设备和节省能源：温度和温度波动都是影响厌氧处理效率的重要因素，因此设计所有的废水调节池、厌氧处理池都是地埋式钢筋混凝土结构池体，使得厌氧处理池内的废水自然地常年处于最佳的中温消化温度(30～35℃)并且确保了每天厌氧处理池内废水温度的波动小于±2℃要求，并同时使得厌氧后的好氧生化进水温度也能常年处于中温生化的温度(30～35℃)，具有良好的自然保温恒温效果，有利于厌氧和好氧生化处理的。节省了加热设备又节省了加热所需要的能源。
(3) 本发明结合厌氧折流板反应器和推流式生物接触氧化法两种处理工艺，并将在良好的生化条件下处理酯化废水，不仅处理效果好，出水质量高，而且处理成本低。
ABR投资费用低、灵活、方便、高效、稳定处理高浓度有机废水的厌氧处理工艺。生物接触氧化法的BOD负荷高，污泥生物量大，处理效率高，而且对进水冲击负荷(水力冲击负荷和有机物浓度冲击负荷)的适应力强，处理时间短，在处理水量相同的条件下，所需装置的设备较小，因而占地面积小。能够克服污泥膨胀问题。可以间歇运转。维护管理方便，不需要回流污泥，剩余污泥量少。结合该两种处理工艺，末端处理出水各项指标都能稳定达到国家规定的排放标准。并且很多时候基本上只要经过消毒处理就达到了GB/T18920-2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》标准。理想的处理效果和运行费用之低在国内同类项目中都是首屈一指的。实际处理出水与标准对比于下表。
(4) 利用加碱装置和厌氧处理出水适当回流的办法，实现调整进入厌氧处理池内废水的pH值处于厌氧所需要的最佳pH范围(pH =6.5～7.5)。而pH值是影响生化处理的重要因素，所以实现自动调整厌氧处理池内废水的pH值处理厌氧所需要的最佳pH范围是很重要的。