申请日 2020.10.20
公开（公告）日 2021.01.15
IPC分类号 C02F9/14;C02F1/70;C02F1/72;C02F101/10;C02F101/16;C02F101/18;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
摘要
本发明涉及化工废水处理技术领域，特别涉及一种微纳米气泡‑零价铁耦合生物法废水处理系统，其中，所述微纳米气泡‑零价铁耦合生物法废水处理系统，包括依次设置的微纳米气泡‑零价铁单元和生物膜处理单元，所述微纳米气泡‑零价铁单元包括零价铁反应器；所述生物膜处理单元包括依次设置的厌氧生物滤池、兼氧生物滤池和曝气生物滤池。本发明提供的微纳米气泡‑零价铁耦合生物法废水处理系统可有效的将大分子、高分子难生物降解有机物转化为小分子可生物降解有机物、或完全矿化，将氰化物、硫氰化物完全矿化，同时快速的去除废水中COD、酚类、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、有机氮、微量磷、氰化物、硫氰化物，具有极为广泛的市场应用前景。
权利要求书
1.一种微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，包括依次设置的微纳米气泡-零价铁单元(10)和生物膜处理单元(20)，其特征在于：
所述微纳米气泡-零价铁单元(10)包括零价铁反应器(11)；
所述生物膜处理单元(20)包括依次设置的厌氧生物滤池(21)、兼氧生物滤池(22)和曝气生物滤池(23)。
2.根据权利要求1所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述厌氧生物滤池(21)、兼氧生物滤池(22)和曝气生物滤池(23)内设有用于填充固定化微生物的载体。
3.根据权利要求1所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述曝气生物滤池(23)后端设有回流装置(24)，所述回流装置(24)用于将曝气生物滤池(23)处理后的出水回流至厌氧生物滤池(21)和/或兼氧生物滤池(22)。
4.根据权利要求1所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述微纳米气泡-零价铁单元(10)还包括将进入的废水与通入的空气和/或氧气两相混合并使废水中氧气达到超饱和溶解度的预处理装置(12)。
5.根据权利要求4所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述预处理装置(12)包括微纳米气泡发生器。
6.根据权利要求1所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述微纳米气泡-零价铁单元(10)还包括用于截留大分子、高分子有机物、未反应的零价铁中的一种或多种物质的过滤装置(13)。
7.根据权利要求6所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述过滤装置(13)上还设有用于将被截留的浓水输送回零价铁反应器(11)的循环处理装置(14)。
8.根据权利要求6所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述过滤装置(13)为管式超滤膜组。
9.根据权利要求1所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述微纳米气泡-零价铁单元(10)还包括用于将零价铁反应器(11)降解后废水中铁离子去除的分离装置(15)。
10.根据权利要求9所述的微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，其特征在于：所述微纳米气泡-零价铁单元(10)还包括用于收集分离装置(15)处理后得到的可生化性处理废水的产水收集池(16)。
说明书
一种微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统
技术领域
本发明涉及化工废水处理技术领域，特别涉及一种微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统。
背景技术
工业污染催生了环境科学的发展，环境保护正从常规大气污染物(如：粉尘、SO2等)、水体常规污染物(如：COD、BOD、氨氮、磷等)治理和重金属污染控制，向难生物降解有机污染物发展。
我国能源的基本特点是“富煤、贫油、少气”，发展新型煤化工产业是我国的能源战略需要，对于缓解我国石油、天然气等优质资源的供求矛盾，促进化工、钢铁、轻工和农业的发展，具有非常重要的作用。
煤焦化、煤气化、煤液化，以及煤制甲醇、烯烃等煤化工过程需要大量生产用水，但我国煤化工项目开发重点在煤炭资源丰富的西北及华北地区，这些区域水资源匮乏，占有量不到全国总量的20％，富煤少水的地理空间分布，成为我国煤化工发展的瓶颈，寻求投资省、产水水质好、工艺稳定、运行费用低的煤化工废水处理工艺，最大限度地实现节水和回用，已经成为煤制气产业发展的迫切需求。
煤化工产生大量的废水，废水中含有高浓度的污染物，水质成分复杂、波动频繁，通常情况下，CODcr约为2500-88000mg/L；酚类约为500-14000mg/L(苯酚类约为300-6800mg/L)；氨氮约为1800-14000mg/L；微量硝态氮约为0.2-2mg/L；有机氮约为4-140mg/L；微量磷约为0.5-29mg/L；氰化物约为0.1-110mg/L；硫氰化物约为8-1500mg/L；硫化物(S2-)约为60-29000mg/L；油类约为50-110000mg/L，TDS约为2000-32000mg/L，PH约为7.5-9.5，并含有一定浓度的悬浮物、胶体、钙镁锶钡等致垢离子、重金属离子、氟化物，以及数百度的色度。高浓度氨氮导致C/N比极不均衡；大量的长链烷烃类、芳香烃类萘、蒽等、杂环类化合物吡啶等、油类等生物难降解有机物，以及高浓度酚类/氰化物/硫氰化物，严重危害微生物的新陈代谢，BOD/COD约为0.18-0.25或更低，有毒和有害物浓度高，具有很强的微生物抑制性，水质可生化性差，是一种典型高浓度难生物降解的工业废水。
我国煤化工废水的处理工艺一般由四部分组成，即：预处理、生化处理、深度处理、零排放；
预处理工艺主要完成除油、脱酚、脱氨，主要除油工艺为隔油池、气浮法；主要脱酚工艺为溶剂萃取法；主要脱氨工艺为蒸汽汽提-蒸氨法。
生化处理是利用微生物新陈代谢对预处理产水中有机物进行分解和无机化，常用的生化处理工艺主要有A/O及A2/O工艺、流动床生物膜反应器、PACT法、厌氧生物处理法、曝气生物滤池等。
例如申请号为202010372989.4的《一种物化生化联合处理焦化废水的方法》公开了一种物化生化联合处理焦化废水的方法，公开日为2020年8月25日，其通过对初步除氯的焦化废水进行微纳米臭氧催化氧化反应，完成预处理后得到的焦化废水进行A2O生化反应，得到生化出水，进行混凝沉淀后，进行一级反渗透处理，得到的清液即为达到排放标准的废水，该方法对焦化废水的处理效果好，处理效率高；
但是，由于煤化工废水水质成分复杂多变，波动频繁，缺乏针对特征污染物及其治理的理论基础和工程设计规范，常规的处理工艺存在严重局限性，工艺无法获得满意的出水水质，工艺复杂、工程造价和运维费用高，研发高效低成本的煤化工废水深度处理技术，实现煤化工废水中污染物的大幅削减和水资源的重复利用，已经成为煤化工企业可持续发展的自身需求和外在环保要求。
发明内容
为解决上述背景技术中提及的煤化工废水有毒和有害物浓度高、可生化性差，而现有常规工艺处理效果不佳的问题，本发明提供一种微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，包括依次设置的微纳米气泡-零价铁单元和生物膜处理单元，所述微纳米气泡-零价铁单元包括零价铁反应器；
所述生物膜处理单元包括依次设置的厌氧生物滤池、兼氧生物滤池和曝气生物滤池。
在上述结构的基础上，进一步地，所述厌氧生物滤池、兼氧生物滤池和曝气生物滤池内设有用于填充固定化微生物的载体。
在上述结构的基础上，进一步地，所述曝气生物滤池后端设有回流装置，所述回流装置用于将曝气生物滤池处理后的出水回流至厌氧生物滤池和/或兼氧生物滤池。
在上述结构的基础上，进一步地，所述微纳米气泡-零价铁单元还包括将进入的废水与通入的空气和/或氧气两相混合并使废水中氧气达到超饱和溶解度的预处理装置。
在上述结构的基础上，进一步地，所述预处理装置包括微纳米气泡发生器。
在上述结构的基础上，进一步地，所述微纳米气泡-零价铁单元还包括用于截留大分子、高分子有机物、未反应的零价铁中的一种或多种物质的过滤装置。
在上述结构的基础上，进一步地，所述过滤装置上还设有用于将被截留的浓水输送回零价铁反应器的循环处理装置。
在上述结构的基础上，进一步地，所述过滤装置为管式超滤膜组。
在上述结构的基础上，进一步地，所述微纳米气泡-零价铁单元还包括用于将零价铁反应器降解后废水中铁离子去除的分离装置。
在上述结构的基础上，进一步地，所述微纳米气泡-零价铁单元还包括用于收集分离装置处理后得到的可生化性处理废水的产水收集池。
本发明提供的一种微纳米气泡-零价铁耦合生物法废水处理系统，与现有技术相比，具有以下优点：
通过零价铁反应器对有机污染物进行氧化降解处理，同时配合内部设置有生物滤池反应器的厌氧生物滤池、兼氧生物滤池和曝气生物滤池，有效去除废水中COD、酚类、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、有机氮、微量磷、氰化物、硫氰化物；
为了进一步提升降解处理效果，通过预处理装置将空气和/或氧气破碎为500nm-1μm的微纳米气泡，在铁的催化作用下激发产生大量羟基自由基，羟基自由基具有超高的氧化还原电位(EOP＝2.8V)，反应速度非常快，其产生的超强氧化作用可将大分子、高分子难生物降解有机物转化为小分子可生物降解有机物、或完全矿化，将氰化物、硫氰化物完全矿化；
不仅如此，还通过固定化技术有效结合了生物滤池和生物强化两种工艺，可同时去除煤化工废水中有机物和氮等污染，同时还可脱色、除臭；由于采用了固定化技术，使反应器内微生物快速繁殖、优势菌种显著，生物量大，生物种类丰富，且有大量菌胶团，世代时间长的硝化菌、反硝化菌等可有效固定在载体上，避免了传统方法中菌的流失；承受进水污染物负荷变化、抵抗系统冲击能力强。
发明人 （李军洋;郝吉明;）