申请日2012.02.26
公开(公告)日2012.08.15
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明属于废水处理领域，公开了一种维生素B12生产废水的处理方法。其步骤为：(1)将维B12生产废水送入调节池进行水质水量调节后，送入UASB(上流式厌氧污泥床)反应器;(2)UASB反应器出水进入水解酸化池;(3)水解酸化池的出水进入MBBR(移动床生物膜反应器)池;(4)MBBR池的出水进入延时曝气池，底部设有曝气装置及布水装置。针对维B12生产废水COD浓度高、可生化性较差且存在氨氮抑制作用等特点，本发明可经济、高效、稳定实现出水COD、氨氮达到相关排放标准，COD浓度低于300mg/L，氨氮浓度低于5mg/L。
权利要求书
1.一种维生素B12生产废水的处理方法，其步骤为：
(1)将维生素B12生产废水送入调节池进行水质水量调节后，送入UASB反应器，通过UASB反应器底部的穿孔布水管均匀分布到UASB反应器横断面并上升，依次通过颗粒污泥床、悬浮污泥区和三相分离器，同时，在三相分离器下部设有回流口，废水通过外循环加压泵从UASB反应器底部进入UASB反应器;
(2)UASB反应器出水进入水解酸化池，水解酸化池为上流式，底部设有穿孔布水管，在池深的上、中、下三处设有搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入;
(3)水解酸化池的出水进入MBBR池，MBBR池中有悬浮填料，投入外来的二沉池污泥对填料进行接种挂膜，池底部有曝气装置;
(4)MBBR池的出水进入延时曝气池，底部设有曝气装置及布水装置。
2.根据权利要求1所述的一种维生素B12生产废水的处理方法，其特征在于，在以上各处理工艺启动阶段，完成以下污泥接种准备工作：
1)将厌氧消化污泥或浓缩污泥与维生素B12生产废水混合搅拌为泥水混合物后，投入UASB反应器和水解酸化池分别进行污泥接种;
2)将活性污泥与维生素B12生产废水混合搅拌后分别投入MBBR池和延时曝气池，进行闷曝接种，MBBR池采用快速排泥法挂膜。
3.根据权利要求2所述的一种维生素B12生产废水的处理方法，其特征在于，在所述污泥接种准备工作过程中，整个工艺连续进水。
4.根据权利要求3所述的一种维生素B12生产废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的UASB反应器启动初期容积负荷0.1～0.5 kgCOD/(m3·d)，当COD去除率达到70-80%且稳定运行时，通过降低水力停留时间或者增加进水COD浓度来提升容积负荷，最高容积负荷可达到15 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为36-72小时。
5.根据权利要求3所述的一种维生素B12生产废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述的水解酸化池稳定运行后污泥浓度为10~15 g/L，水力停留时间为8~16h。
6.根据权利要求3所述的一种维生素B12生产废水的处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述的MBBR池为完全混合式，容积负荷为2～2.5 kgBOD5/(m3·d)，填料填充率以体积比计为40~60%，溶解氧为2~4 mg/L，水力停留时间为8~16h，底部进水，顶部出水，出水口设有锯齿型溢流堰板。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的一种维生素B12生产废水的处理方法，其特征在于，步骤(4)中水力停留时间为48~72 h、污泥浓度为3~5 g/L、污泥负荷为0.05~0.1Kg BOD5/Kg MLSS·d、溶解氧为2~4 mg/L。
说明书
一种维生素B12生产废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，更具体地说，涉及一种维生素B12生产废水的处理方法。
技术背景
维生素B12(以下简称维B12)广泛应用于医药、食品和畜牧业，近几年随着经济的发展和应用范围的扩大，其需求量不断增大。我国作为维B12生产大国，产量约占全球产量的40% 。维B12废水属高浓度有机废水，成分复杂，富含有机酸、蛋白质、多糖及其他分解产物，且含有较高浓度氨氮，水质情况一般为COD(化学需氧量) 12000~22000 mg/L、氨氮 300~400 mg/L，废水可生化性较差，且氨氮对于微生物存在抑制作用。当前常采用“上流式厌氧污泥床-活性污泥法”组合生物工艺处理，但由于废水可生化性较差、氨氮浓度高，导致出水COD、氨氮均难以稳定达标。随着我国维B12产业的发展，如何实现废水稳定达标排放已成为制约其发展的关键问题。
目前关于维B12处理工艺的研究报道较少，且均为实验室研究。
邢奕等(邢奕, 谯耕,闫栋华,鲁安怀,石榕.沉矾法处理维生素B12生产废水中氨氮的试验研究. 给水排水增刊, 2011, 37: 288-291)采用沉矾法处理维B12废水中的氨氮，以配制的氯化铵溶液为模拟废水，初始氨氮浓度为300mg/L时氨氮的去除率可达88%。
邢奕等(邢奕, 鲁安怀, 李慧军, 谯耕, 边向征等. 微电解联合物化法处理维生素B12难降解废水的研究. 环境工程学报, 2010, 4(10): 2267-2272)还采用了微电解联合膨润土处理维生素B12废水，在最佳工艺条件下，维生素B12废水色度去除达88.46%，COD去除率达到71.06%。
国洁等(国洁, 罗人明, 杨景亮, 王庆威. 光合细菌处理维生素B12废水影响因素的试验研究. 环境工程学报, 2007, 1(1):55-58)采用光合细菌处理维生素B12废水，结果表明，当pH为7.0、昼夜自然光照、温度为30℃时， COD去除率可达80% ~85%。
上述研究报道均仅停留在实验室研究阶段，且采用的工艺尚存在成本高、二次污染等问题，无法满足工业化应用需求。
发明内容
发明要解决的技术问题
针对维B12生产废水COD浓度高、可生化性较差且存在氨氮抑制作用，出水难以稳定达标的问题，本发明提供了一种维B12生产废水处理方法，可以使得维B12生产废水经过处理后达到相应排放标准。
技术方案
本发明的原理是首先通过上流式厌氧污泥床(UASB)去除大部分有机物，其次通过水解酸化工艺将难降解有机物转化为易生物降解有机物，提高废水的可生化性，然后通过移动床生物膜反应器(MBBR池)去除剩余的大部分有机物及小部分氨氮，最后通过延时曝气法去除残余的部分有机物及几乎全部氨氮。
本发明的技术方案如下：
一种维B12生产废水的处理方法，其步骤为：
(1)将维B12生产废水送入调节池进行水质水量调节后，送入UASB(上流式厌氧污泥床)反应器，通过UASB反应器底部的穿孔布水管均匀分布到UASB反应器横断面并上升，依次通过颗粒污泥床、悬浮污泥区和三相分离器，同时，在三相分离器下部设有回流口，废水通过外循环加压泵从反应器底部进入UASB反应器。
UASB反应器采用外循环回流装置，解决了运行过程中易出现的短流及死角问题，进一步增强了微生物与废水的混和及接触，污泥负荷及处理效率得到提高。废水经UASB反应器处理后，虽然大部分COD被降解，但可生化性也随之降低，剩余COD大多为难降解有机物。
(2)UASB反应器出水进入水解酸化池，水解酸化池为上流式，底部设有穿孔布水管，在池深的上、中、下三处设有搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入。
水解酸化池沿水深设三个搅拌器及专门设置的外循环装置，有利于废水与微生物的充分接触，能够显著提高水解酸化效果。进入水解酸化池后，难降解有机物被水解酸化细菌转化为易生物降解的小分子有机物，可为后续好氧生物处理创造良好条件。
(3)水解酸化池的出水进入MBBR(移动床生物膜反应器)池，MBBR池中有悬浮填料，投入外来的二沉池污泥对填料进行接种挂膜，池底部有曝气装置。
废水进入MBBR反应器，与悬浮填料内外表面上的生物膜充分接触，大部分有机物及小部分氨氮被生物膜降解。在MBBR中，由于可降解有机物较多，且水力停留时间相对较短，有利于异养微生物的生长，自养硝化菌的生长被抑制，因此MBBR中以有机物降解为主。
(4)MBBR池的出水进入延时曝气池，底部设有曝气装置及布水装置。
MBBR池出水进入延时曝气池后，部分残余有机物被微生物进一步降解。同时，由于延时曝气池中可生物降解有机物浓度低，且污泥龄长，因此对硝化细菌生长极为有利，氨氮几乎可全部被硝化细菌转化为硝态氮。
更进一步，在以上各处理工艺启动阶段，完成以下污泥接种准备工作：
1)将厌氧消化污泥或浓缩污泥与维B12生产废水混合搅拌为泥水混合物后，投入UASB反应器和水解酸化池进行污泥接种;
2)将活性污泥与维B12生产废水混合搅拌后投入MBBR池和延时曝气池，进行闷曝接种，MBBR池采用快速排泥法挂膜。
更进一步，在所述污泥接种准备工作过程中，整个工艺连续进水。
更进一步，步骤(1)中， UASB反应器启动初期容积负荷0.1～0.5 kgCOD/(m3·d)，当COD去除率达到70-80%且稳定运行时，通过逐步降低水力停留时间或者增加进水COD浓度来提升容积负荷，最高容积负荷可达到15 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为36-72小时。
更进一步，在步骤(2)中，将厌氧消化污泥或浓缩污泥与维B12生产废水混合搅拌为泥水混合物，投入水解酸化池进行接种和驯化，稳定运行后污泥浓度为10~15 g/L，水力停留时间为8~16h。
更进一步，在步骤(3)中，移动床生物膜反应器(MBBR)为完全混合式，底部设有布气区，容积负荷为2～2.5 kgBOD5/(m3·d)(BOD5为生化需氧量)，填料填充率以体积比计为40~60%，溶解氧为2~4 mg/L，水力停留时间为8~16h，底部进水，顶部出水，出水口设有锯齿型溢流堰板。
更进一步地，步骤(4)中水力停留时间为48~72 h、污泥负荷为0.05~0.1Kg BOD5/Kg MLSS·d、溶解氧为2~4 mg/L。
有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1) 针对维B12生产废水COD浓度高、可生化性较差且存在氨氮抑制作用等特点，本发明可经济、高效、稳定实现出水COD、氨氮达到相关排放标准，COD浓度低于300 mg/L，氨氮浓度低于5 mg/L;
(2) 本发明的方法也可用于水质相近工业废水的处理。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1
某维B12生产企业排放的废水水质如下：COD 12500 mg/L，氨氮 310 mg/L，pH 2.9。
(1)维B12废水通过调节池进行水质水量调节后pH为6.8~7.2，进入UASB反应器，通过UASB反应器底部的穿孔布水管均匀分布到UASB反应器横断面并上升，依次通过颗粒污泥床、悬浮污泥区和三相分离器，同时，在三相分离器下部设有回流口，废水通过外循环加压泵从UASB反应器底部进入UASB反应器。在步骤(1)进行前对UASB反应器进行污泥接种，所接种的污泥为城市污水处理厂中的厌氧消化污泥和浓缩污泥，污泥接种过程中，连续进水，污泥性状参数为：65～73 gvss/L、75～85 gss/L;UASB反应器启动初期容积负荷0.1 kgCOD/(m3·d)，当COD去除率达到70%且稳定运行时，通过降低水力停留时间来提升容积负荷，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入，回流比为100%，水力停留时间为36 h。
(2)UASB反应器出水进入水解酸化池，水解酸化池为上流式，底部设有穿孔布水管，在池深的上、中、下三处设有搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入。水解酸化池接种污泥为城市污水处理厂中的厌氧消化污泥和浓缩污泥，污泥接种过程中，连续进水，保持水解池污泥浓度为12 g/L，采用上流式布水，沿池深上、中、下设有三个搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入，回流比为200%，水力停留时间为8 h。
(3)经水解酸化池处理后，进入好氧MBBR池。MBBR池接种污泥为其他制药厂废水处理工艺中二沉池回流污泥，污泥浓度为4 g/L，采用快速排泥法挂膜。MBBR池为完全混合式，容积负荷为2kgBOD5/(m3·d)，MBBR中投加聚乙烯轻质移动生物填料，其形状为中心十字支架外部有尾翅的空心圆柱形，填料填充率以体积比计为40%，溶解氧保持在2 mg/L，水力停留时间为12h。
(4)MBBR池出水进入延时曝气池，延时曝气池接种污泥为其他制药厂废水处理工艺中二沉池回流污泥，池内污泥浓度为4 g/L，污泥负荷为0.07Kg BOD5/Kg MLSS·d，溶解氧为2 mg/L，水力停留时间为48 h。
经过处理后，最终出水水质为：COD 280 mg/L，氨氮 4 mg/L，pH 8.2。
实施例2
某维B12生产企业排放的废水水质如下：COD 18000 mg/L，氨氮 350 mg/L，pH 3.2。
(1)维B12废水通过调节池进行水质水量调节后pH为6.8~7.2，进入UASB反应器，通过UASB反应器底部的穿孔布水管均匀分布到UASB反应器横断面并上升，依次通过颗粒污泥床、悬浮污泥区和三相分离器，同时，在三相分离器下部设有回流口，废水通过外循环加压泵从UASB反应器底部进入UASB反应器。在步骤(1)进行前对UASB反应器进行污泥接种。所接种污泥为城市污水处理厂中的厌氧消化污泥和浓缩污泥，污泥接种过程中，连续进水，污泥性状参数为：65～73 gvss/L、75～85 gss/L，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入，回流比为150%，UASB反应器启动初期容积负荷0.3 kgCOD/(m3·d)，当COD去除率达到75%且稳定运行时，通过降低水力停留时间来提升容积负荷，水力停留时间为48h。
(2)UASB反应器出水进入水解酸化池，水解酸化池为上流式，底部设有穿孔布水管，在池深的上、中、下三处设有搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入。水解酸化池接种污泥为城市污水处理厂中的厌氧消化污泥和浓缩污泥，污泥接种过程中，连续进水，保持水解池污泥浓度为10 g/L，采用上流式布水，沿池深上、中、下设有三个搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入，回流比为200%，水力停留时间为12 h。
(3)经水解酸化池处理后，进入好氧MBBR池。MBBR池接种污泥为其他制药厂废水处理工艺中二沉池回流污泥，污泥浓度为4 g/L，采用快速排泥法挂膜。所述的MBBR池为完全混合式，容积负荷为2.2kgBOD5/(m3·d)，MBBR中投加聚乙烯轻质移动生物填料，其形状为中心十字支架外部有尾翅的空心圆柱形，填料填充率以体积比计为50%，溶解氧保持在3 mg/L，水力停留时间为8 h。
(4)MBBR池出水进入延时曝气池，延时曝气池接种污泥为其他制药厂废水处理工艺中二沉池回流污泥，池内污泥浓度为3g/L，污泥负荷为0.05Kg BOD5/Kg MLSS·d，溶解氧为3 mg/L，水力停留时间为72 h。
经过处理后，最终出水水质为：COD 265 mg/L，氨氮 3 mg/L，pH 8.1。
实施例3
某维B12生产企业排放的废水水质如下：COD 22000 mg/L，氨氮 390 mg/L，pH 3.6。
(1)废水通过调节池进行水质水量调节后pH为6.8~7.2，进入UASB反应器，通过UASB反应器底部的穿孔布水管均匀分布到UASB反应器横断面并上升，依次通过颗粒污泥床、悬浮污泥区和三相分离器，同时，在三相分离器下部设有回流口，废水通过外循环加压泵从UASB反应器底部进入UASB反应器。在步骤(1)进行前对UASB反应器进行污泥接种，所接种污泥为城市污水处理厂中的厌氧消化污泥和浓缩污泥，污泥接种过程中，连续进水，污泥性状参数为：65～73 gvss/L、75～85 gss/L，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入，UASB反应器启动初期容积负荷0.5 kgCOD/(m3·d)，当COD去除率达到80%且稳定运行时，通过增加进水COD浓度来提升容积负荷，回流比为200%，水力停留时间为72 h。
(2)UASB反应器出水进入水解酸化池，水解酸化池为上流式，底部设有穿孔布水管，在池深的上、中、下三处设有搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入。水解酸化池接种污泥为城市污水处理厂中的厌氧消化污泥和浓缩污泥，保持水解池污泥浓度为15 g/L，采用上流式布水，沿池深上、中、下设有三个搅拌器，池上部设有回流口，池中废水通过外循环加压泵从池底部进入，回流比为300%，水力停留时间为16 h。
(3)经水解酸化池处理后，进入好氧MBBR池。MBBR池接种污泥为其他制药厂废水处理工艺中二沉池回流污泥，污泥浓度为4 g/L，采用快速排泥法挂膜。所述的MBBR池为完全混合式，容积负荷为2.5kgBOD5/(m3·d)，MBBR中投加聚乙烯轻质移动生物填料，其形状为中心十字支架外部有尾翅的空心圆柱形，填料填充率以体积比计为60%，溶解氧保持在4 mg/L，水力停留时间为16 h。
(4)MBBR池出水进入延时曝气池，延时曝气池接种污泥为其他制药厂废水处理工艺中二沉池回流污泥，池内污泥浓度为5g/L，污泥负荷为0.1Kg BOD5/Kg MLSS·d，溶解氧为4 mg/L，水力停留时间为60 h。
经过处理后，最终出水水质为：COD 260 mg/L，氨氮 2 mg/L，pH 8.3。