申请日2020.11.06
公开（公告）日2021.02.19
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F101/16
摘要
本发明属于环境工程污水治理领域，涉及废水的预处理以及生化处理，特别涉及一种化工园区废水综合处理工艺方法。化工园区废水进行分质处理，将难生化废水首先进行进入絮凝沉淀池进行絮凝处理，处理后废水进入臭氧催化氧化塔，臭氧催化氧化反应生成的羟基自由基可将废水内难降解物质矿化分解；臭氧催化氧化后废水与易生化废水一同进入调节池，混合废水均质后进入生化处理单元，生化处理单元采用OAO工艺，处理后废水进入二沉池，固液分离后排入深度处理单元。本发明工艺安全、可靠，为化工园区废水综合处理提供了一种经济、可行、稳定的组合技术。
权利要求书
1.一种化工园区废水综合处理工艺方法，其特征在于，化工园区废水进行分质处理，将难生化废水首先进行进入絮凝沉淀池进行絮凝处理，处理后废水进入臭氧催化氧化塔，臭氧催化氧化反应生成的羟基自由基可将废水内难降解物质矿化分解；臭氧催化氧化后废水与易生化废水一同进入调节池，混合废水均质后进入生化处理单元，生化处理单元采用OAO工艺，处理后废水进入二沉池，固液分离后排入深度处理单元。
2.按权利要求1所述的化工园区废水综合处理工艺方法，其特征在于，所述化工园区废水中BOD/COD小于0.3的废水即为难生化降解废水，难生化降解废水进入絮凝沉淀处理，反应过程中调节废水pH值为6～9，并向体系内添加活性炭、PAC和PAM，进行絮凝反应30～60min；其中，活性炭投加量为50～100mg/L，PAC投加量为50～100mg/L，PAM投加量为1～5mg/L。
3.按权利要求1所述的化工园区废水综合处理工艺方法，其特征在于，所述絮凝沉淀处理后难生化降解废水同臭氧一并由塔底部进入臭氧催化氧化塔均匀传质，经臭氧催化氧化塔内臭氧催化剂，进行处理废水中难降解物质使其分解成H2O、CO2以及易生化降解的小分子有机物，处理后废水由催化塔顶部进入调节池。
4.按权利要求3所述的化工园区废水综合处理工艺方法，其特征在于，所述废水在臭氧催化氧化塔内的有效停留时间为30～90min，臭氧投加量为30～100mg/L。
5.按权利要求1所述的化工园区废水综合处理工艺方法，其特征在于，所述臭氧催化氧化后废水与易生化废水一同进入调节池内混合，均质后废水首先进入一级好氧池，利用好氧污泥生化作用去除难降解有机物，一级好氧处理后，废水进入缺氧池，在缺氧池微生物的作用下，实现有机物的分解和氨氮的去除；而后废水再进入二级好氧池，进行好氧处理，处理后废水自流进入二沉池进行固液分离，后排入深度处理单元。
6.按权利要求5所述的化工园区废水综合处理工艺方法，其特征在于，所述一级和二级好氧池内污泥浓度为3000～5000mg/L，废水停留时间为8～12h；
所述缺氧池内污泥浓度为3000～5000mg/L，废水停留时间为18～30h，污泥回流比为50％～100％，混合液回流比为200％～400％。
7.按权利要求1所述的化工园区废水综合处理工艺方法，其特征在于，所述絮凝单元产生的沉淀和二沉池回流后的剩余污泥直接排入污泥贮池，混合污泥经污泥板框脱水机浓缩至含水率50～75％，再通过烘干脱水至含水率20～30％后置于污泥堆场，外运处置。
说明书
一种化工园区废水综合处理工艺方法
技术领域
本发明属于环境工程污水治理领域，涉及废水的预处理以及生化处理，特别涉及一种化工园区废水综合处理工艺方法。
背景技术
近些年，化工园区在我国发展中普及较快，分布也越来越广泛，但是化工园区废水综合处理在我国仍不成熟，极易造成污水处理不当、资源浪费、环境污染等问题。而且随着社会的发展，环境问题被高度重视，化工园区污水难度处理越来越大，因此研究开发高效稳定的废水处理技术是化工园区急亟待解决的问题。
化工园区废水主要为化工生产中产生的工业废水，其特点主要包含以下几个方面：
(1)化工园区内企业庞杂且种类繁多，废水排放不规律、水质水量波动大。
(2)化工园区废水成分复杂，含有大量毒性物质，废水可生化性差。
(3)化工园区废水处理难度较大，往往需要增加深度处理单元方能保证废水达标排放，但由于前端工艺对废水处理不够彻底，因此深度处理难度加大，且容易造成运行负荷增加，最终导致废水处理效果下降，吨水处理成本居高不下。
由此可见，化工园区废水要想达标排放，不能完全指望于深度处理，如果指望深度处理，不仅会提高深度处理难度，而且造成投资运行费用增加。所以应该在废水处理的其他环节做好工作，尤其是废水的预处理以及生化处理，做好预处理以及生化处理，才是化工园区废水治理的首要任务。
废水的预处理是指废水在进入生化池之前去除废水中对微生物有抑制、有毒害的物质，以保证生化池中的微生物正常稳定运行，一般来说，废水的预处理是整个污水处理厂的咽喉。
目前常用的废水预处理技术主要有：絮凝沉淀法、铁碳微电解法、湿式氧化法、碱解法、电氧化法、酸碱中和法、Fenton氧化法、萃取法以及蒸馏法等。然而化工园区废水大部分都来自化工企业生化出水，因此通常不采用普适性低、能耗高、工艺复杂的技术进行废水处理，而一般都是将废水统一收集后进行简单絮凝沉淀处理，虽然絮凝沉淀工艺对废水中悬浮物去除效果较好，可是由于化工园区废水成分复杂，难降解物质含量较高，因此废水处理效果较差，而较差的效果也直接影响到了废水的生化处理。
废水的生化处理是废水处理中常用的工艺方法，在处理过程中，废水与微生物混合接触，微生物体内的生物化学作用可以分解废水中的有机物，使有机物转化为无毒物质，生化处理一般作为二级处理，由于其运行费用低，处理效果好，因此在废水处理过程中有着广泛的应用。
废水的生化处理主要分为厌氧生物处理以及好氧生物处理，厌氧生物处理是利用厌氧菌分解废水中的有机物，使之产生甲烷以及二氧化碳等气体，厌氧处理适用于处理高浓度的有机废水，一般用做生化处理的前段；好氧生物处理主要是利用好氧细菌分解废水中的有机物，使废水无害化的处理方法，好氧生物处理主要分为活性污泥、生物膜法以及氧化塘法，好氧生物处理工艺形式灵活多变，需根据废水实际情况进行工艺设计。
综上所述，由于化工园区废水种类繁多，水质复杂，因此废水治理过程不能盲目雷同，而是应该根据废水水质制定与之适应的工艺流程，切实做好废水分类收集、分质处理是确保污水稳定达标排放的关键，也是化工园区废水综合处理的必然选择。
发明内容
本发明的目的就是解决目前化工园区废水处理效果差的问题，提供侧重于废水的预处理以及生化处理的一种化工园区废水综合处理工艺方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种化工园区废水综合处理工艺方法，化工园区废水进行分质处理，将难生化废水首先进行进入絮凝沉淀池进行絮凝处理，处理后废水进入臭氧催化氧化塔，臭氧催化氧化反应生成的羟基自由基可将废水内难降解物质矿化分解；臭氧催化氧化后废水与易生化废水一同进入调节池，混合废水均质后进入生化处理单元，生化处理单元采用OAO工艺，处理后废水进入二沉池，固液分离后排入深度处理单元。
所述化工园区废水中BOD/COD小于0.3的废水即为难生化降解废水，难生化降解废水进入絮凝沉淀处理，反应过程中调节废水pH值为6～9，并向体系内添加活性炭、PAC和PAM，进行絮凝反应30～60min；其中，活性炭投加量为50～100mg/L(优选100mg/L)，PAC投加量为50～100mg/L(优选100mg/L)，PAM投加量为1～5mg/L(优选2mg/L)。
进一步的说，所述化工园区难生化降解废水，首先进行絮凝沉淀处理，在处理过程中，通过向废水中投加活性炭、PAC以及PAM，去除废水中的悬浮物、胶体以及部分难降解物质，从而减轻后续处理单元负荷，保障废水处理效果，反应结束后，废水进入中间水池，絮凝沉渣进入污泥贮池。
所述絮凝沉淀处理后难生化降解废水同臭氧一并由塔底部进入臭氧催化氧化塔均匀传质，经臭氧催化氧化塔内臭氧催化剂，进行处理废水中难降解物质使其分解成H2O、CO2以及易生化降解的小分子有机物，处理后废水由催化塔顶部进入调节池。
所述废水在臭氧催化氧化塔内的有效停留时间为30～90min(优选50min)，臭氧投加量为30～100mg/L(优选50mg/L)。
进一步的说，所述化工园区难降解废水经过絮凝沉淀处理后，会同臭氧由塔底部进入臭氧催化氧化塔，在塔内布水布气系统的作用下，均匀传质，臭氧催化氧化塔内布置有臭氧催化剂，臭氧在臭氧催化剂的作用生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，对污水中的有机污染物进行氧化分解，迫使废水中难降解物质断链、开环，分解成H2O、CO2以及易生化降解的小分子有机物，提高废水可生化性。
所述臭氧催化氧化后废水与易生化废水一同进入调节池内混合，均质后废水首先进入一级好氧池，利用好氧污泥生化作用去除难降解有机物，一级好氧处理后，废水进入缺氧池，在缺氧池微生物的作用下，实现有机物的分解和氨氮的去除；而后废水再进入二级好氧池，进行好氧处理，处理后废水自流进入二沉池进行固液分离，后排入深度处理单元。
所述一级和二级好氧池内污泥浓度为3000～5000mg/L(优选5000mg/L)，废水停留时间为8～12h(优选12h)；
所述缺氧池内污泥浓度为3000～5000mg/L(优选5000mg/L)，废水停留时间为18～30h(优选30h)，污泥回流比为50％～100％(优选100％)，混合液回流比为200％～400％(优选200％)。
进一步的说，所述化工园区易降解废水，不进行絮凝沉淀以及臭氧催化氧化处理，而是直接进入调节池，在调节池内与预处理后的难降解废水混合均匀，废水在调节池内的停留时间为1～2小时，在调节池内充分混合，均质后进入生化处理单元，生化处理单元采用OAO工艺，即好氧-缺氧-好氧工艺。废水首先进入一级好氧池，一方面可利用好氧生化作用去除难降解有机物，另一方面也能吹脱废水中残留的臭氧和氧气，确保后续缺氧工段的正常运行；一级好氧处理后，废水陆续进入缺氧池和二级好氧池，在微生物的作用下，实现有机物的分解和氨氮的去除；二级好氧处理后，废水自流进入二沉池进行固液分离，后排入深度处理单元。
所述絮凝单元产生的沉淀和二沉池回流后的剩余污泥直接排入污泥贮池，混合污泥经污泥板框脱水机浓缩至含水率50～75％(优选50％)，再通过烘干脱水至含水率20～30％后置于污泥堆场，外运处置。
更进一步的说，化工园区废水综合处理工艺方法，主要包含四部分，第一部分是絮凝沉淀单元，第二部分是臭氧催化氧化单元，第三部分是生化处理单元，第四部分是污泥处理单元。
(一)絮凝沉淀单元：本单元利用絮凝反应去除悬浮物、无机污染物及部分难降解有机污染物，以减轻为后续臭氧催化氧化单元处理负荷。主要过程为：调节难降解废水pH值为6～9，向废水中投加活性炭、PAC以及PAM，活性炭投加量为50～100mg/L，PAC投加量为50～100mg/L，PAM投加量为1～5mg/L，絮凝反应时间为30～60min，反应后出水进入中间水池，絮凝沉渣进入污泥贮池。
(二)臭氧催化氧化单元：本单元主要靠臭氧催化氧化产生的强氧化性的羟基自由基(·OH)去除废水中难降解有机物，提高废水可生化性。主要过程为：液氧存储在液氧储罐内，液氧经由汽化器汽化成气态纯氧，气态纯氧经减压阀至0.2～0.4Mpa后进入臭氧发生器，在臭氧发生器内进行高压电离，最终生成臭氧；臭氧和经絮凝沉淀后的难降解废水一同由底部进入臭氧催化氧化塔，在塔内布水布气系统的作用下，均匀传质；臭氧催化氧化塔内布置有臭氧催化剂，臭氧在臭氧催化剂的作用下生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，对污水中的有机污染物进行氧化分解，迫使废水中难降解物质断链、开环，分解成H2O、CO2以及易生化降解的小分子有机物，提高废水可生化性。臭氧催化氧化单元，所选催化剂为氧化铝基材质，粒径为Φ3～5mm，吨水臭氧投加量为30～100mg/L，废水在臭氧催化氧化塔内的有效停留时间为30～90min；反应结束后，废水由催化氧化塔顶部排入调节池，残留臭氧由催化氧化塔顶部排出进入臭氧尾气破坏器，经高温破坏后达标排放；本工艺需定期对催化剂床层进行气洗、水洗反洗，用以清除催化剂床层内残留杂质，利用反洗鼓风机曝气对催化剂床层进行气洗反洗，利用清水池清水对催化剂床层进行水洗反洗，反冲排水排入反洗缓冲池，之后排入絮凝沉淀池，进一步将杂质去除。
(三)生化处理单元：生化处理单元主要靠微生物的生理代谢作用，去除废水中的污染物质，达到废水净化的目的。经上述反应单元处理后，难生化降解废水中部分有毒物质已经被去除，废水生化性大大提高，处理后废水进入调节池，在与易生化降解废水均匀混合后一同进入生化处理单元；本单元采用OAO工艺，即好氧-厌氧-好氧工艺，废水首先进入一级好氧池，一方面可以降解废水中残留有机物，提高废水处理效果；另一方面，通过好氧曝气，也可吹脱废水中残留的臭氧和氧气，为后续缺氧段的正常工作提供保障；废水经一段好氧处理后，陆续进入缺氧池以及二级好氧池，在缺氧池，异养菌将废水中可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，并可以在池内进行反硝化作用，用将NO3-还原为分子态氮；在二级好氧池，好氧微生物将有机物分解成CO2和H2O，硝化菌可将氧化为NO3-，通过回流控制返回缺氧池，确保氨氮去除效果；二级好氧池出水自流至二沉池进行固液分离后，排入深度处理单元，二沉池污泥回流至一级好氧池，剩余污泥排入污泥贮池。
(四)污泥处理单元：污泥处理单元是对整个化工园区废水处理过程中产生的污泥进行集中统一处理。废水处理过程中产生的污泥主要是絮凝沉渣以及生化剩余污泥。主要过程为：絮凝沉淀单元和生化处理单元产生的污泥直接排入污泥贮池，混合污泥经浓缩后通过污泥泵输送至污泥板框脱水机，经板框脱水机处理到含水率50～75％，再通过烘干深度脱水到含水率20～30％后置于污泥堆场，一定储存量后外运处置。
本发明工艺与其他废水工艺相比具有如下特点：
本发明工艺的能够有效解决化工园区废水处理效果差的问题，并且能有效提高废水可生化性，同时该工艺工程可行、操作简单且运行费用较低，处理效果相对稳定、可靠，具体为：
1.针对化工园区废水有毒物质含量高、可生化性差的特点，本发明工艺对化工园区上游企业废水首先进行分质收集处理，再进行生化处理。对难生化降解废水进行“絮凝沉淀+臭氧催化氧化”预处理，提高废水可生化性；对易生化降解废水，不进行预处理，直接进入调节池与难生化降解废水混合，混合均质后废水进入生化处理单元。
2.本发明针对难生化降解废水，在絮凝过程中同时投加PAC、PAM以及活性炭，其在去除悬浮物、胶体的同时，也能去除部分难降解有机物，进而提高废水处理效果，减轻后续臭氧催化氧化单元处理负荷。
3.本发明将难生化降解废水经絮凝沉淀处理后，进行臭氧催化氧化处理，目的是提高废水可生化性。臭氧催化氧化工艺相比于其他高级氧化工艺，具有明显优势：
1)臭氧催化氧化技术对废水处理效果较好，在催化剂作用下，臭氧可产生强氧化性的羟基自由基(·OH)，羟基自由基(·OH)氧化有机物无选择性，反应能力强，速度快，其反应速率是现有单纯臭氧氧化的102～3倍，可以保证废水中难降解有机物矿化分解为CO2、H2O以及可生物降解的小分子有机物，有利于后续生化处理。
2)本发明催化臭氧氧化技术的核心在于催化剂，臭氧催化剂为铝基材质，复合多种稀有金属烧结而成，具有催化活性高、化学性质稳定以及寿命长的优点，寿命一般长达4～5年。
3)本发明臭氧催化氧化技术中所采用的臭氧气源来源广泛，既能使用液氧也能使用变压吸附制氧，无安全隐患，易于操作管理。
4)臭氧催化氧化反应在常温常压下进行，废水处理无需调节酸碱性，同时臭氧催化氧化技术反应过程中无二次污染，运行费用较低。
5)综上所述，本发明采用臭氧催化氧化技术处理难生化降解废水，具有处理效果好、易于操作管理以及运行费用低的优点，因此适合难生化降解废水处理的应用。
4.本发明工艺生化处理单元采用OAO工艺，即好氧-缺氧-好氧工艺，废水首先进入一级好氧池，一方面可利用好氧生化作用去除难降解有机物，提高废水处理效果；另一方面也能降低废水中残留的臭氧和氧气，确保后续缺氧工段的正常运行。处理后的难生化降解废水与易生化降解废水在调节池内混合均匀后首先进入一级好氧池，之后再陆续进入缺氧池以及二级好氧池。此设计具有以下优点：
1)混合后废水首先进入一级好氧池，一方面可以降解废水中部分残留有机物及其他有毒物质，有利于难好氧降解的有机物在缺氧段开链、开环，减轻后续处理单元负荷；另一方面，通过好氧曝气，也可吹脱废水中残留的臭氧和氧气，便于后续缺氧段溶解氧的控制，确保缺氧段正常运行。
2)废水经一段好氧处理后，陆续进入缺氧池以及二级好氧池，在微生物的作用下，进一步去除废水中残留的难降解有机物，同时微生物的硝化以及反硝化作用也可去除氨氮，保证废水处理效果达到最佳。
5.本发明工艺的实施，能够有效地解决化工园区废水效果差的问题，具有较好的应用前景。
（发明人：杨洪新;马文静;董振海;宋红;吴军亮;姜雪松;胡金玲;张立君）