申请日2012.10.12
公开(公告)日2014.04.16
IPC分类号C02F9/14; C02F1/56; C02F1/52; C02F1/72
摘要
本发明涉及一种丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，属于废水多级处理。其特征在于由预处理单元、污泥吸附单元、好氧生化处理单元，絮凝过滤单元和高级氧化处理单元的多套水处理装置先后彼此顺序连接、复合集成;处理后外排废水COD≤40mg/L、NH3-N≤5mg/L。本发明克服了现有技术处理成本高、处理效果差的缺点，提供了一种操作稳定，安全可靠，污染物去除率高，运行成本低的深度处理方法，实现丁苯橡胶生产装置外排工业废水稳定达标排放。与现有技术相比，高级氧化阶段芬顿试剂的药剂使用量约减少30%，处理深度提高15%，具有工业应用价值。
权利要求书
1.一种丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于待处理工业废水依 次经预处理单元、污泥吸附单元、好氧生化处理单元，絮凝过滤单元和高级氧化处理单元处 理;其中：
①.预处理
在预处理操作单元，调节废水pH后投加絮凝剂并均质，然后流入涡凹气浮系统，去除 水中悬浮物和非溶解性COD;
②.污泥吸附
步骤①出水进入污泥吸附单元，所述污泥吸附单元包括污泥吸附池和沉淀池，吸附池中 大量的微生物将进水中的颗粒物质和部分有机物截留和吸附，混合液自流至沉淀池;沉淀后 的上清液，进入好氧生化处理单元，下层污泥部分回流至污泥吸附池，参与污泥吸附，部分 剩余污泥外排处理;
③.好氧生化处理
a一级载体流化床处理
经步骤②处理后的废水首先流经一级载体流化床，所述一级载体流化床池内设置高强度 复合材料曝气管和悬浮填料;
b活性污泥曝气处理
一级载体流化床处理后的废水，进入活性污泥曝气池进一步去除COD;活性污泥曝气池 混合液经泥水分离后，上清液经气提泵提升至二级载体流化床;下层泥水混合物回流至污泥 吸附单元;
c二级载体流化床
在二级载体流化床中进一步降解水中残留的COD和剩余NH3-N;降解后的泥水混合液 自流至二沉池，沉淀后，上层清液去絮凝过滤单元;污泥层进入污泥井，污泥井中污泥部分 回流至污泥吸附池参与吸附作用;部分回流至活性污泥曝气池参与COD的降解;
④.絮凝过滤
步骤③生化处理单元的出水自流至絮凝过滤单元，投加絮凝剂并进行过滤净化处理。去 除大量悬浮物，确保出水悬浮物浓度≤10mg/L;
⑤.高级氧化深度处理
所述高级氧化深度处理单元包括集水池，芬顿催化氧化反应池、混凝中和池和终沉池装 置：
a.pH调节
向集水池中投加酸调节pH值至酸性，进入氧化反应池;
b.深度氧化
向氧化反应池中投加氧化剂和Fe2+催化剂，通过搅拌进一步催化氧化水中剩余的难生物 降解有机物，提高COD去除率;
c.混凝中和
氧化反应出水进入混凝中和池，加碱回调pH值，并投加絮凝剂，经鼓风搅拌使混凝反 应充分进行;
d.固-液分离
处理后污水自流至终沉池，固-液分离后，上清液达标排放;
底部沉淀污泥由刮泥机泵入集泥池，同系统中其他步骤排放的污泥混合后经过污泥浓缩 池浓缩后，去压滤机房脱水，脱水清液回至生化系统，泥饼外运妥善处置。
2.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于步骤 ①、步骤④和步骤⑤中，所述絮凝剂是聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的任意一种，或者二者组 合物。
3.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于步骤 ⑤中所述高级氧化深度处理，采用的氧化剂是30%工业双氧水，所述Fe2+催化剂是工业硫酸 亚铁。
4.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于步骤 ⑤中所述搅拌，采用鼓风搅拌方式。
5.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于步骤 ⑤中所述终沉池设计为平流式沉淀池。
6.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于步骤 ④中，所述过滤净化处理，依据水质情况可选用叠片过滤器、流砂过滤器、污泥悬浮净化器 (SSF)中的任意一种对废水进行净化。
7.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于步骤 ⑤中所述高级氧化深度处理单元采用芬顿催化氧化系统。
8.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于所述 处理方法中各步骤的工艺条件如下：
①.预处理操作单元
工艺条件如下：
②.污泥吸附单元
工艺条件如下：
污泥吸附池温度℃ 20～40
污泥吸附池停留时间h 0.5～2
③.生化处理单元
a一级载体流化床反应池工艺条件如下：
b活性污泥曝气池工艺条件如下：
停留时间h 5～15
水中溶解氧DO mg/L 2～10
污泥浓度MLSS g/L 1.5～4.5
c级载体流化床工艺条件如下：
停留时间h 4～10
溶解氧DO mg/L 2～10
污泥浓度MLSS g/L 2～4
④.絮凝过滤单元
工艺条件如下：
聚合氯化铝含量mg/L 30～150
或者聚丙烯酰胺含量mg/L 1～5
出水悬浮物含量mg/L ≤10
⑤.高级氧化处理单元
工艺条件如下：
9.按照权利要求1的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于所述 处理方法中各步骤的工艺条件如下：
①.预处理操作单元
工艺条件如下：
②.污泥吸附单元
工艺条件如下：
污泥吸附池温度℃ 25～35
污泥吸附池停留时间h 0.5～1
③.生化处理单元
a一级载体流化床反应池工艺条件如下：
b活性污泥曝气池工艺条件如下：
停留时间h 8～12
水中溶解氧DO mg/L 4～6
污泥浓度MLSS g/L 2～4
c二级载体流化床工艺条件如下：
停留时间h 5～8
溶解氧DO mg/L 4～8
污泥浓度MLSS g/L 2～4
④.絮凝过滤单元
工艺条件如下：
聚合氯化铝含量mg/L 50～100
或者聚丙烯酰胺含量mg/L 2～4
出水悬浮物含量mg/L ≤5
⑤.高级氧化处理单元
工艺条件如下
说明书
丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法
技术领域
本发明涉及一种丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，属于废水多级处理。
背景技术
合成橡胶作为一种重要的化工原料，其生产过程中产生的废水有机物含量高、成份复杂、 处理难度大，特别是丁苯橡胶生产废水，不仅含有较高浓度的有机物，且含有低分子聚合物 和生产过程中添加的助剂。目前，合成橡胶生产废水的处理方法主要有:混凝沉淀法、混凝气 浮法、电化学法、生物法，以及用于深度处理的高级氧化法、吸附法和反渗透法等。由于处 理的要求和目标不同，采用的处理方法也不相同，单一的处理方法往往难以达到处理要求。
近年来，随着人们环境保护意识的增强，对工业企业提出了更严格的污水达标排放要求， 有些地区甚至要求排水COD控制在50mg/L以下，环境问题成为制约企业发展的瓶颈。因此， 研究高效、经济、节能的处理技术，系统开发组合工艺，是污水处理技术研究的主要内容和 发展方向。
郭青等所著的《O3/H2O2组合工艺处理丁苯橡胶生产废水的研究》(发表于《工业水处理》， Vol.27No.3Mar.2007)以聚合氯化铝(PAC)、阴离子聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂，以H2O2-O3为氧化剂，在装有固体催化剂的柱状玻璃反应器中完成催化氧化反应。采用混凝-催化氧化法 处理丁苯橡胶生产污水可使COD从860mg/L降至145mg/L,去除率达83.1%，出水达到国家二 级排放标准。
中国专利CN101955305A中公开了一种采用预处理+厌氧+好氧+Fenton氧化塔组合工艺处 理造纸污水的方法。其中预处理采用了沉淀和格栅过滤等工艺去除大颗粒物质，污水经水解 酸化后进入高效生物强化池，向其中投加粉末活性炭提高好氧单元的处理效果。使用该组合 工艺可使造纸污水COD由450mg/L以上降至100mg/L，对COD有明显的去除效果。
中国专利CN95116417.1中公开了一种合成橡胶生产污水处理工艺，突破了当前国内外橡 胶废水混合处理的模式，该工艺根据废水性质，按质分别处理。对难处理的丁苯橡胶污水采 用强化处理和新发明的“TAO”法单独进行二级生化处理和复合滤料滤塔过滤;对较易处理的 顺丁橡胶污水，经过一级物化、二级生化、三级强化活性炭吸附塔处理，最终出水COD只达 到100mg/L。
中国专利CN101723541A中公开了一种合成橡胶生产污水的深度处理方法。针对经过二级 生化处理后的合成橡胶生产污水，采用双氧水为氧化剂、硫酸亚铁为催化剂，对污水进行催 化氧化处理。进水COD为80～120mg/L，处理后污水COD去除率达到50%以上。该方法虽可 使最终出水达到满意的处理效果，但因二级生化出水悬浮物浓度较高，导致催化剂、氧化剂 使用量大，出现药剂浪费、运行成本增加等问题。
综上所述，现有技术中的丁苯橡胶生产装置排放的废水处理方法，尚存在运行成本高， 处理后的出水水质差的问题，有待解决。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足，提供一种处理效果稳定、操作简单、安全可 靠，污染物除率高，运行成本低的丁苯橡胶生产装置排放废水的深度处理方法。处理后污水 水质能够达到COD≤40mg/L，NH3-N≤5mg/L的水质标准。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
一种丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于由预处理单元、污泥 吸附单元、好氧生化处理单元，絮凝过滤单元和高级氧化处理单元的多套水处理装置先后彼 此顺序连接、复合集成;处理后外排废水COD≤40mg/L、NH3-N≤5mg/L，所述处理方法包括 如下步骤：
①.预处理
待处理工业废水，进入预处理操作单元，调节pH后投加絮凝剂并均质，然后流入涡凹 气浮系统，去除水中悬浮物和非溶解性COD，出水进入污泥吸附单元;在预处理单元废水中 COD去除率为20%～30%;
②.污泥吸附
步骤①出水进入污泥吸附单元，所述污泥吸附单元包括污泥吸附池和沉淀池。吸附池中 大量的微生物将进水中的颗粒物质和部分有机物截留和吸附，混合液自流至沉淀池;沉淀后 的上清液，进入好氧生化处理单元，下层污泥部分回流至污泥吸附池，参与污泥吸附，部分 剩余污泥外排处理;污泥吸附单元COD去除率为20%～40%;
③.好氧生化处理
好氧生化处理单元包括如下工艺过程：
a一级载体流化床处理
经步骤②处理后的废水首先流经一级载体流化床，所述一级载体流化床池内设置高强度 复合材料曝气管和悬浮填料;经一级载体流化床处理后COD的去除率≥50%;
b活性污泥曝气处理
一级载体流化床处理后的废水，进入活性污泥曝气池进一步去除COD;活性污泥曝气池 混合液经泥水分离后，上清液经气提泵提升至二级载体流化床;下层泥水混合物回流至污泥 吸附单元;
c二级载体流化床
在二级载体流化床中进一步降解水中残留的COD和剩余NH3-N;降解后的泥水混合液 自流至二沉池，沉淀后，上层清液去絮凝过滤单元;污泥层进入污泥井，污泥井中污泥部分 回流至污泥吸附池参与吸附作用;部分回流至活性污泥曝气池参与COD的降解;
好氧生化处理单元COD的去除率≥50%，达到60%～70%;
④.絮凝过滤
步骤③生化处理单元的出水自流至絮凝过滤单元，投加絮凝剂并进行过滤净化处理。去 除大量悬浮物，确保出水悬浮物浓度≤10mg/L;
⑤.高级氧化深度处理
所述高级氧化深度处理单元包括集水池，芬顿催化氧化反应池、混凝中和池和终沉池装 置，步骤④絮凝过滤单元出水，进入高级氧化深度处理单元，处理过程如下：
a.pH调节
向集水池中投加酸调节pH值至酸性，进入氧化反应池;
b.深度氧化
向氧化反应池中投加氧化剂和Fe2+催化剂，通过搅拌进一步催化氧化水中剩余的难生物 降解有机物，提高COD去除率;
c.混凝中和
氧化反应出水进入混凝中和池，加碱回调pH值，并投加絮凝剂，经鼓风搅拌使混凝反 应充分进行;
d.固-液分离
处理后污水自流至终沉池，固-液分离后，上清液达标排放;
底部沉淀污泥由刮泥机泵入集泥池，同系统中其他步骤排放的污泥混合后经过污泥浓缩 池浓缩后，去压滤机房脱水，脱水清液回至生化系统，泥饼外运妥善处置。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，采用涡凹气浮系统进行预处 理，设备简单，操作维修方便，运行费用低，COD去除率达到20%～30%，降低了后续处理的 负荷。
在污泥吸附单元，吸附池中大量微生物首先将进水中的颗粒物质和胶体物质迅速截留和 吸附，避免该物质直接进入生化系统难以被微生物降解，同时提高工艺的抗冲击能力。经污 泥吸附单元处理后废水中悬浮物、胶体物质浓度明星下降。
好氧生化处理单元中，空气由底部向上运动，上升的空气与污水形成气水混合体带动悬 浮式填料在水中搅拌，形成均匀的流化状态。填料内表面作为微生物的载体比表面积大、内 部受到充分保护，非常适合微生物的附着生长，形成具有很高活性的生物膜，去除难生物降 解的污染物，并且提升反应池的处理能力和处理效果，增强系统的抗冲击能力。
一级载体流化床中生物膜上脱落的微生物对后续的活性污泥系统可以作为菌种接入，强 化活性污泥系统的有机物处理效果。
絮凝过滤单元在本处理方法中起到重要作用，因为经过二级生化处理后污水中通常含有 较高浓度的悬浮物，导致出水水质浑浊，COD偏高，给后续高级氧化处理带来不利影响。过 滤是去除悬浮物，特别是去除浓度较低的悬浊液中微小颗粒的一种有效方法。
高级氧化处理单元是本发明的丁苯橡胶生产装置排放废水深度处理方法中的关键操作单 元，采用双氧水氧化剂和Fe2+催化剂，两者在的酸性条件下反应生成·OH，可无选择氧化水 中大多数有机物，进而降解水中剩余的难生物降解有机物，提高COD去除率。
本发明的预处理单元、污泥吸附单元、好氧生化处理单元，絮凝过滤单元和高级氧化处 理单元，相互协同、相互补充。优势互补，效果叠加，共同完成了本发明的任务。
本发明的目的还可以通过如下措施来达到：
下面公开本发明的优选的技术方案：
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，步骤①、步骤④和步骤⑤中， 所述絮凝剂是聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的任意一种，或者二者组合物。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，步骤⑤中所述高级氧化深度 处理，采用的氧化剂是30%工业双氧水，所述Fe2+催化剂是工业硫酸亚铁。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，步骤⑤中所述搅拌，采用鼓 风搅拌方式。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，步骤⑤中所述终沉池设计为 平流式沉淀池。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，步骤④中，所述过滤净化处 理，依据水质情况可选用叠片过滤器、流砂过滤器、污泥悬浮净化器(SSF)中的任意一种 对废水进行净化。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，步骤⑤中所述高级氧化深度 处理单元采用芬顿催化氧化系统。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于所述处理方法中 各步骤的工艺参数如下：
①.预处理操作单元
工艺条件如下：
②.污泥吸附单元
工艺条件如下：
污泥吸附池温度℃ 20～40
污泥吸附池停留时间h 0.5～2
③.生化处理单元
a一级载体流化床反应池工艺条件如下：
b活性污泥曝气池工艺条件如下：
停留时间h 5～15
水中溶解氧DO mg/L 2～10
污泥浓度MLSS g/L 1.5～4.5
c级载体流化床工艺条件如下：
停留时间h 4～10
溶解氧DO mg/L 2～10
污泥浓度MLSS g/L 2～4
④.絮凝过滤单元
工艺条件如下：
聚合氯化铝含量mg/L 30～150
或者聚丙烯酰胺含量mg/L 1～5
出水悬浮物含量mg/L ≤10
⑤.高级氧化处理单元
工艺条件如下：
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，其特征在于所述处理方法中 各步骤的工艺条件如下：
①.预处理操作单元
工艺条件如下：
②.污泥吸附单元
工艺条件如下：
污泥吸附池温度℃ 25～35
污泥吸附池停留时间h 0.5～1
③.生化处理单元
a一级载体流化床反应池工艺条件如下：
b活性污泥曝气池工艺条件如下：
停留时间h 8～12
水中溶解氧DO mg/L 4～6
污泥浓度MLSS g/L 2～4
c二级载体流化床工艺条件如下：
停留时间h 5～8
溶解氧DO mg/L 4～8
污泥浓度MLSS g/L 2～4
④.絮凝过滤单元
工艺条件如下：
聚合氯化铝含量mg/L 50～100
或者聚丙烯酰胺含量mg/L 2～4
出水悬浮物含量mg/L ≤5
⑤.高级氧化处理单元
工艺条件如下
是优选的技术方案。
本发明的丁苯橡胶生产装置排放的废水处理方法，相比现有技术有如下积极效果：
1、本发明在强化生化单元处理效果的同时采用芬顿氧化工艺对废水进行深度处理，克服 了现有技术处理效果差的缺点，可同时对废水进行脱碳和脱氮处理，处理后丁苯橡胶生产装 置排放的工业废水能够达到COD≤40mg/L，NH3-N≤5mg/L的水质标准，实现稳定达标排放， 处理深度提高15%。
2、本发明因加入混凝过滤单元降低生化出水中的悬浮物浓度，减少了高级氧化阶段芬顿 试剂的药剂使用量，提高了COD去除率，满足较高的深度处理要求。与现有处理技术相比， 药剂使用成本相对减少约30%。
3.整套工艺具有安全可靠、处理效率高、投资运行费用低、处理效果稳定，具有工业应 用价值。