申请日2018.01.25
公开(公告)日2018.07.03
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种微电解‑加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺。该工艺包括如下步骤：(1)微电解反应器预处理：将工业废水生化尾水的pH调整到3.5～5.5后送入充填有微电解填料的微电解反应器内进行预处理;(2)加压生物过滤处理：采用加压生物过滤器对步骤(1)中经微电解反应器预处理后的出水进行处理;其中，加压生物过滤器内填微生物磁性填料。本发明中通过改进微电解填料的成分、结构和形状，利用微电解的降解作用、加压生物铁及磁场对微生物的活化作用、微电解与加压生物过滤器的协同作用强化污染物的去除效果。本发明具有占地面积少、运行成本低、出水水质好、污泥量少等优点，适用于各种工业废水生化尾水的深度处理。
权利要求书
1.一种微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)微电解反应器预处理：将工业废水生化尾水的pH调整到3.5～5.5后送入充填有微电解填料的微电解反应器内进行预处理;其中，控制微电解反应器内溶解氧的浓度为1.5～2.5mg/L，水力停留的时间为1～2小时;
(2)加压生物过滤处理：采用加压生物过滤器对步骤(1)中经微电解反应器预处理后的出水进行处理;其中，加压生物过滤器内填微生物磁性填料，充填率50～65%，压力0.2MPa，气水比为(2～4):1，水力停留时间为1.5～3小时。
2.根据权利要求1所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于：
步骤(1)中所述的微电解填料包括铁粉、活性炭、黄铜矿、粉煤灰、膨润土、海泡石、造孔剂和粘接剂;
步骤(2)中所述的微生物磁性填料包括空心塑料球、永久磁铁和浮石。
3.根据权利要求2所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于：
所述的造孔剂为碳粉、锯末屑、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠中的一种以上;
所述的粘接剂为淀粉。
4.根据权利要求2所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于：
步骤(1)中所述的微电解填料包含以下按重量份数计的组分：铁粉35～45、活性炭10～25、黄铜矿7～15、粉煤灰5～10、膨润土8～13、海泡石6～12、造孔剂3～8和粘接剂4～14。
5.根据权利要求1所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的微电解填料通过如下方法获得：
(I)按如下重量比准备原材料：铁粉35～45、活性炭10～25、黄铜矿7～15、粉煤灰5～10、膨润土8～13、海泡石6～12、造孔剂3～8和粘接剂4～14;
(II)将步骤(I)中的原材料混合均匀后造粒成直径为4～6cm的颗粒，干燥，然后在1000℃下隔绝空气焙烧1～2小时，自然冷却，得到微电解填料。
6.根据权利要求1所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于：
步骤(2)中所述的微生物磁性填料由表面开孔直径为35mm～80mm的空心塑料球、直径为6mm球状永久磁铁、以及粒径为3mm～5mm的浮石或沸石颗粒构成。
7.根据权利要求6所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于：
所述的空心塑料球为空心聚苯乙烯塑料球、空心聚乙烯塑料球和空心聚丙烯塑料球中的一种或以上;
所述的永久磁铁和浮石的体积比为3～5：95～97。
8.根据权利要求1所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于：
步骤(2)中所述的微生物磁性填料的磁感应强度为200～450Gs。
9.根据权利要求1所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于，在步骤(1)之后还包括如下步骤：将经微电解反应器预处理后的出水的pH值调节至7.8～8.8，沉淀后的出水再进入加压生物过滤器。
10.根据权利要求1所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，其特征在于，在步骤(2)进行加压生物过滤处理之前还包括微生物驯化的步骤，具体为：
将取自污水厂的接种污泥，进行闷曝24小时，静置，弃上清，然后加入步骤(1)中经微电解反应器预处理后的出水驯化7天，再加入铁污泥驯化10～15天，形成团聚状生物铁污泥后再将其加入到加压生物过滤器内连续驯化20～25天。
说明书
微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，特别涉及一种微电解-加压生物过滤处理工 业废水生化尾水的耦合工艺。
背景技术
随着我国工业化进程的加速，随之产生的工业废水尾水对水环境造成较大 压力，尽管这些生化尾水已经过物化和二级生化处理，去除了大量的污染物，但由于它仍残余大量难降解污染物，导致二级生化出水不能稳定达标。与此同时，流域水环境质量改善的需求对废水处理厂的排水提出了更加严格的要求。因此，实现工业废水处理厂的稳定达标排放，不仅对区域控源减排具有重要现 实意义，而且对于大量工业废水处理厂和相关工业园区的建设和运行模式具有 重要指导作用。针对含难降解污染物的工业废水生化尾水的深度处理，目前常见的方法有：臭氧氧化、双氧水氧化、树脂吸附、活性炭吸附、膜过滤、紫外 照射、Fenton氧化、MBR(膜生物反应器)、铁碳微电解等。经检索，未见有采 用微电解-生物加压过滤耦合工艺对工业废水生化尾水进行达标处理的相关报 道。
在难降解工业废水的处理技术中，微电解技术正日益受到重视，并已在工 程实际中。废水的微电解处理原理就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成 了无数个细微原电池，这些细微电池是以电位低的铁成为阴极，电位高的碳做 阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生氧化还原电化学反应，反应的结果是 铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。将微电解反应器的出水pH值调节到9 左右，可形成了具有混凝作用的氢氧化铁胶体，它与污染物中带微弱负电荷的 微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。提高电位差可以增强 氧化还原作用，因此目前在微电解填料研制方面，主要从改善微电解填料的板 结问题和提高反应效率为目标。
微电解工艺对难降解物质有独特的降解效应，可以提高废水的可生化性。 微电解用作深度处理技术主要是在二级生化处理之后，废水中可生化性的物质 基本上已完全降解，剩下的是难降解物质，利用微电解的机理，进一步提高有 机污染物的去除效果。
加压生物氧化工艺的特点是在外加压力下将空气或纯氧溶入压力罐中形成 高浓度溶解氧的溶汽水，溶汽水瞬间释放进入活性炭为填料的净化装置中，活 性炭的强吸附和其表面生物膜的生物降解污染物的协同作用，使活性炭的吸附 过程和生物降解过程处于一种动态平衡，从而延长活性炭的使用寿命，并使二 级处理后的出水得到深度净化。
现有技术针对工业废水经常规工艺处理后的生化尾水时常出现COD超标的 状况，专利号为CN201110294649.5“铁炭微电解-动态膜废水深度处理工艺”，提 出了采用铁炭微电解对工业废水中污染物进行预处理，去除部分污染物并提高 废水的可生化性;之后，污染物主要由水解酸化池和好氧动态膜反应池中混合 液微生物降解去除，处理后出水CODcr降至50mg/l以下。但该工艺的缺点在于 ①需要采用添加有硅藻土粉或沸石粉的活性污泥混合液在不锈钢网、尼龙网或 无纺布表面形成预涂动态膜，操作较复杂;②运行过程中存在着泥饼涂层不均 匀、涂层易脱落而造成出水水质不稳定;③涂层再生过程中将会产生过多的污 泥。因此，开发出一套占地运行稳定、污泥量少、地面积小、运行成本低、简 单易行、高效去除水中污染物的深度处理技术具有重要的社会现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种微电解-加压生物 过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺。可应用于工业废水处理厂或工业园区 污水处理厂的升级改造。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种微电解-加压生物过滤处理工业 废水生化尾水的耦合工艺，包括如下步骤：
(1)微电解反应器预处理：将工业废水生化尾水的pH调整到3.5～5.5后 送入充填有微电解填料的微电解反应器内进行预处理;其中，控制微电解反应 器内溶解氧的浓度为1.5～2.5mg/L，水力停留的时间为1～2小时;
(2)加压生物过滤处理：采用加压生物过滤器对步骤(1)中经微电解反 应器预处理后的出水进行处理;其中，加压生物过滤器内填微生物磁性填料， 充填率50～65%，压力0.2MPa，气水比为(2～4):1，水力停留时间为1.5～3小 时。
步骤(1)中所述的工业废水生化尾水为工业废水经生化处理后的出水。
步骤(1)中所述的微电解填料包括铁粉、活性炭、黄铜矿、粉煤灰、膨润 土、海泡石、造孔剂和粘接剂;优选为包含以下按重量份数计的组分：铁粉35～ 45、活性炭10～25、黄铜矿7～15、粉煤灰5～10、膨润土8～13、海泡石6～ 12、造孔剂3～8和粘接剂4～14;更优选为通过如下方法获得：
(I)按如下重量比准备原材料：铁粉35～45、活性炭10～25、黄铜矿7～ 15、粉煤灰5～10、膨润土8～13、海泡石6～12、造孔剂3～8和粘接剂4～14;
(II)将步骤(I)中的原材料混合均匀后造粒成直径为4～6cm的颗粒， 干燥，然后在1000℃下隔绝空气焙烧1～2小时，自然冷却，得到微电解填料。
所述的颗粒优选为不规则形状的颗粒。
所述的造孔剂优选为碳粉、锯末屑、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠中的一种 以上。
所述的粘结剂优选为淀粉。
所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，在步骤(1) 之后还包括如下步骤：将经微电解反应器预处理后的出水的pH值调节至7.8～ 8.8，沉淀后的出水再进入加压生物过滤器进行处理。
步骤(2)中所述的加压生物过滤器为中国专利ZL 200610132381.4中的加 压生物过滤器。
步骤(2)中所述的微电解填料包括空心塑料球;所述空心塑料球包括空心 塑料外壳;所述空心塑料球内部充填有球状永久磁铁、及天然浮石和/或沸石颗 粒;所述空心塑料外壳上设有表面开孔。
所述的表面开孔的孔径大于球状永久磁铁的直径大小，且大于天然浮石和/ 或沸石颗粒的粒径大小。
所述的空心塑料外壳分为上下两个半球，在上半球和下半球之间设有连接 扣3。
步骤(2)中所述的微生物磁性填料包括空心塑料球、永久磁铁和浮石(或 沸石);优选为由表面开孔直径为35mm～80mm的塑料球外壳、直径为6mm 球状永久磁铁、以及粒径为3mm～5mm的浮石(或沸石)颗粒构成;或由表面 开孔直径为35mm～80mm的塑料球外壳、直径为6mm球状永久磁铁、粒径为 3mm～5mm的浮石颗粒及粒径为3～5mm的沸石颗粒构成，其中，浮石颗粒和 沸石颗粒的体积比为1:1。
所述的空心塑料球为空心聚苯乙烯塑料球、空心聚乙烯塑料球和空心聚丙 烯塑料球中的一种或以上。
所述的永久磁铁和浮石(或沸石)的体积比优选为3～5：95～97。
所述的浮石优选为天然浮石。
步骤(2)中所述的微生物磁性填料的磁感应强度为200～450Gs。
所述的微电解-加压生物过滤处理工业废水生化尾水的耦合工艺，在步骤(2) 进行加压生物过滤处理之前还包括微生物驯化(生物铁加压生物过滤器的启动) 的步骤，具体为：
将取自污水厂的接种污泥，进行闷曝24小时，静置，弃上清，然后加入步 骤(1)中经微电解反应器预处理后的出水驯化7天，再加入铁污泥驯化10～15 天，形成团聚状生物铁污泥后再将其加入到加压生物过滤器内连续驯化20～25 天。
所述的铁污泥为来自微电解反应器的沉淀污泥，其添加量为按铁污泥浓度 占混合液悬浮固体浓度(MLSS)的5～10%计算。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明针对现有技术中工业废水经过常规工艺处理后的生化尾水COD 和色度偏高，常出现超标的现象，采用微电解-加压生物过滤耦合技术对这些生 化尾水进行深度处理，利用微电解的降解作用、加压生物铁及磁场对微生物的 活化作用、微电解与加压生物过滤器的协同作用强化污染物的去除效果。开发 出了一套运行稳定性好、污泥量小、占地面积少、运行成本低、安装简单、能 够操作方便、高效去除水中污染物的深度处理技术，能够有效地对未达标的生 化尾水进行达标处理，适用于各种生化尾水的深度处理。
(2)本发明通过改进微电解填料成分、结构和形状，研制出氧化还原作用 强的抗板结微电解填料。
(3)本发明将微电解产生的铁污泥用于驯化加压生物过滤器内的微生物， 达到改善微生物活性的目的，采用加压生物铁法有效地去除污染物。
(4)与现有的微电解-生物法组合工艺(微电解-电极生物膜法、微电解-BAF 工艺)比较，由于采用了新型微电解填料、含有生物铁及微生物磁性填料的加 压生物过滤器，本发明具有单位处理水量占地面积少、净化效果更好的突出特 点。在含难降解有机物的工业废水生化尾水达标处理领域具有具大的市场应用 前景。
(5)本发明中含特定组分的微电解填料可以有效地去除工业废水中部分污 染物并提高出水的可生化性，有助于提高后续生化处理的有机物污染物去除率; 同时，加压生物过滤器的活性污泥中含微电解反应器的沉淀污泥(铁污泥);利 用生物铁的作用，可以提高有机物污染物去除率;另外，加压生物过滤器中含 有微生物磁性填料，可以提高有机污染物去除率，同时具有污泥原位减量化的 显著特征;
(6)本方法将微电解、生物铁、磁场、压力、微生物降解有机地耦合在一 起，对工业废水生化尾水进行处理，具有出水水质好、剩余污泥量少的显著优 点。