申请日2018.03.26
公开(公告)日2018.08.17
IPC分类号C02F9/14; C02F101/20; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，所述方法步骤如下：铜、镍废水经过序批式混合反应沉淀池化学沉淀后出水进入中间水箱;含铬废水依次经过破铬池和序批式混合反应沉淀池后出水进入中间水箱;有机废水依次经过微电解‑芬顿反应池、斜板沉淀池后进入中间水箱;三股废水进入AO‑MBR反应器，出水进入出水池然后达标排放。本发明使用微电解‑Fenton联用对有机无机重金属生产废水进行预处理，强化络合重金属的去除并提高废水可生化性，使用抗冲击能力强的AO‑MBR工艺对有机无机复合污染物进行深度处理，此工艺可应对电镀工业园区有机无机重金属生产废水处理的技术需求，确保处理出水稳定达到排放标准。
权利要求书
1.一种以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述方法步骤如下：
一、铜、镍废水经过序批式混合反应沉淀池化学沉淀后出水进入中间水箱;
二、含铬废水依次经过破铬池和序批式混合反应沉淀池后出水进入中间水箱;
三、有机废水依次经过微电解-Fenton反应池、斜板沉淀池后进入中间水箱;
四、三股废水汇聚于中间水箱后进入AO-MBR反应器，出水进入出水池然后达标排放。
2.根据权利要求1所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述步骤一的运行条件如下：
1)将铜、镍废水调节pH至9.5~10.5;
2)搅拌反应30~40分钟;
3)同时投加絮凝剂聚丙烯酰胺及聚合氯化铝辅助沉淀，沉淀30~40分钟;
4)加酸调节pH为中性;
5)排放沉淀污泥及上清液，污泥脱水外运，上清液排放至中间水箱。
3.根据权利要求2所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述聚丙烯酰胺投加量为2~3mg/L，聚合氯化铝投加量为20~30mg/L。
4.根据权利要求1所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述步骤二的运行条件如下：
1)将含铬废水加硫酸调节pH至2.0~3.0;
2)投加焦亚硫酸钠至氧化还原电位200~300mV，反应30~40分钟，直至废水 由黄色变淡绿色，完成铬的还原;
3)加碱调节pH至9.5~10.5，同时投加絮凝剂聚丙烯酰胺及聚合氯化铝辅助沉淀，沉淀30~40分钟;
4)加酸调节pH为中性;
5)排放沉淀污泥及上清液，污泥脱水外运，上清液排放至中间水箱。
5.根据权利要求4所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述聚丙烯酰胺投加量为2~3mg/L，聚合氯化铝投加量为20~30mg/L。
6.根据权利要求1所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述步骤三中，微电解池采用铁炭微电解，微电解反应的运行条件如下：铁炭质量比为1~2:1，曝气量为0.2~0.5 m3/h，反应时间为30 ~60min，初始pH为2~4;芬顿反应运行条件如下：H2O2和Fe2+投加量的摩尔比为2~3:1，反应时间为30~60 min，初始pH值为2~4。
7.根据权利要求4所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述微电解反应优化后的运行条件如下：铁炭质量比为1:1，最佳曝气量为0.2m3/h，最佳反应时间为30 min，最佳初始pH为3;芬顿反应优化后的运行条件如下：H2O2和Fe2+最佳投加量的摩尔比为2.5:1，最佳反应时间为30 min，最佳初始pH值为3。
8.根据权利要求1所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述步骤四中，AO-MBR反应器由缺氧区和好氧区组成，缺氧区和好氧区的容积比为1:3，好氧区选择膜组件过滤作为出水方式。
9.根据权利要求7所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述AO-MBR反应器内水力停留时间为6~10 h，其中缺氧区水力停留时间为1~3 h，好氧水力停留时间为4~8 h;反应器内污泥浓度维持在3000~4000 mg/L，缺氧区和好氧区溶解氧分别保持在0.2~0.5 mg/L和2.0~4.0 mg/L;好氧区污泥龄40~60 d，内回流比100~300%;所述膜组件采用中空纤维膜，平均孔径0.1~0.3 μm，临界压力20~40 kPa，膜组件抽水与暂停的时间比为6~10 min:1~3 min。
10.根据权利要求8所述的以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，其特征在于所述水力停留时间为8 h，其中缺氧区水力停留时间为2 h，好氧水力停留时间为6h;反应器内污泥浓度维持在3500 mg/L;好氧池污泥龄45 d，内回流比200%;所述平均孔径0.2 μm，临界压力30 kPa，膜组件抽水与暂停的时间比为8 min:2 min。
说明书
一种以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种电镀工业园区有机无机复合污染重金属生产废水的达标处理方法，尤其涉及一种提高废水中有机络合重金属和难降解有机物的去除，使得出水水质达到排放标准的处理方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，作为基础的加工制造产业也飞速发展，大量城镇建立了表面处理工业园区，部分工业园区生产废水处理后直接排放。电镀废水不仅成分复杂，而且随着镀种的不同，水质变化较大，废水中的典型污染物有铬、铜、镍、镉、锌等重金属离子以及矿物油、脂类、表面活性剂等有机物，这些污染物多具有毒性，有的属“三致”物质，对人类健康与环境危害极大。针对电镀废水中的重金属，园区普遍采用化学沉淀法使其形成不溶性的化合物沉淀去除。这种方法需要消耗大量的化学药剂且生成的沉淀会产生大量密度较低的污泥，给后续的污泥脱水和处置带来问题;此外，由于电镀废水中存在络合剂，使得沉淀法难以有效去除络合态重金属。针对电镀废水中的有机物，园区使用活性污泥法进行处理时由于废水可生化性差，络合重金属的存在更是对微生物造成胁迫，使得生化单元处理效果差且系统性能不稳定，出水难以达到排放标准。
针对以上问题，在处理电镀废水时将络合重金属进行解络处理，对难降解有机物采取合适的预处理提高其可生化性，对于园区电镀废水处理是经济高效且十分必要的。一方面需要在有机无机混合废水处增加络合重金属去除单元，这样既提高了重金属的去除也解除了络合重金属对于后续生化处理单元的胁迫。另一方面需要在生化单元前增加预处理工艺，提高废水的可生化性减少对于生化单元的冲击，增强系统的稳定性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法。本发明采用“微电解-芬顿(Fenton)-沉淀-缺氧/好氧膜生物反应器(A/O膜生物反应器)”组合工艺对有机无机复合污染电镀工业园区污水进行处理，使出水达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中表2的排放要求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种以达标排放为核心的有机无机重金属生产废水处理方法，包括如下步骤：
一、铜、镍废水经过序批式混合反应沉淀池化学沉淀后出水进入中间水箱，运行条件为：
1)将铜、镍废水调节pH至9.5~10.5;
2)搅拌反应30~40分钟;
3)同时投加絮凝剂聚丙烯酰胺及聚合氯化铝辅助沉淀，沉淀30~40分钟，控制聚丙烯酰胺投加量为2~3mg/L，聚合氯化铝投加量为20~30mg/L;
4)加酸调节pH为中性;
5)排放沉淀污泥及上清液，污泥脱水外运，上清液排放至中间水箱。
二、含铬废水依次经过破铬池和序批式混合反应沉淀池后出水进入中间水箱，运行条件为：
1)将含铬废水加硫酸调节pH至2.0~3.0;
2)投加焦亚硫酸钠至氧化还原电位200~300mV，反应30~40分钟，直至废水由黄色变淡绿色，完成铬的还原;
3)加碱调节pH至9.5~10.5，同时投加絮凝剂聚丙烯酰胺及聚合氯化铝辅助沉淀，沉淀30~40分钟，控制聚丙烯酰胺投加量为2~3mg/L，聚合氯化铝投加量为20~30mg/L;
4)加酸调节pH为中性;
5)排放沉淀污泥及上清液，污泥脱水外运，上清液排放至中间水箱。
三、有机废水依次经过微电解-Fenton反应池、斜板沉淀池后进入中间水箱，其中：
1)微电解池采用铁炭微电解，微电解反应的运行条件如下：
铁炭质量比为1~2:1，曝气量为0.2~0.5 m3/h，反应时间为30 ~60 min，初始pH为2~4;
2)芬顿反应运行条件如下：H2O2和Fe2+投加量的摩尔比为2~3:1，反应时间为30~60min，初始pH值为2~4;
3)加酸调节pH为中性进入沉淀池，沉淀后的水排放至中间水箱。
四、三股废水汇聚于中间水箱后进入缺氧/好氧膜生物反应器(简称AO-MBR反应器)，出水进入出水池然后达标排放，其中：
所述AO-MBR反应器由缺氧区和好氧区组成，好氧区选择膜组件过滤作为出水方式;水力停留时间为6~10 h，其中缺氧区水力停留时间为1~3 h，好氧水力停留时间为4~8 h;反应池内污泥浓度维持在3000~4000 mg/L，缺氧区和好氧区溶解氧分别保持在0.2~0.5 mg/L和2.0~4.0 mg/L;好氧区污泥龄40~60 d，内回流比100~300%;膜组件采用中空纤维膜，平均孔径0.1~0.3 μm，临界压力20~40 kPa，膜组件抽水与暂停的时间比为6~10 min:1~3 min。
本发明具有如下优点：
1、本发明提出了“微电解-Fenton-沉淀-A/O膜生物反应器”的组合工艺，采用三级强化的思想，实现有机无机复合污染物的去除。首先采用微电解将络合重金属解络，生成金属氧化物并沉淀，同时微电解过程中生成的絮体也能够吸附部分有机物;而后采用Fenton反应释放出的羟基自由基对废水中的难降解有机物进行氧化分解并使部分有机物矿化，从而失去络合能力并提高废水的可生化性，同时也减少了络合态重金属的存在;最后在AO-MBR的生化与膜过滤共同作用下进一步去除废水中的有机物和重金属。
2、本发明的特点是使用微电解-Fenton联用对有机无机重金属生产废水进行预处理，强化络合重金属的去除并提高废水可生化性，使用抗冲击能力强的AO-MBR工艺对有机无机复合污染物进行深度处理，此工艺可应对电镀工业园区有机无机重金属生产废水处理的技术需求，确保处理出水稳定达到排放标准。