公布日：2022.09.27
申请日：2021.03.22
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/06(2006.01)I;C02F3/12(2006.01)I;C02F1/78(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N
摘要
一种基于MBR‑臭氧‑BAF的高含盐废水的处理系统及方法，包括如下步骤：废水原水经MBR膜池后，未达标的出水再进入通过第一溶气泵与臭氧混合后进入臭氧塔中进行氧化处理，进入消解池后再进入BAF池进行生化处理后，再经出水储罐监测达标后进入无机盐的提取工序；出水储罐的出水通过反冲洗泵进入BAF池的底部或MBR膜组件进行反冲洗，反冲洗出水通过第二溶气泵与臭氧塔中的剩余臭氧混合后进入消解池；出水储罐未达标的废水返回至相应的工段进一步处理。本发明可有效去除废水中的有机物和悬浮物，使达到排放标准，便于后续无机盐的进一步提取利用，且自动化程度高，提高相应单元的使用寿命和处理效果，真正实现零排放。
权利要求书
1.一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、高含盐废水原水经第一调节池调节pH值、水质和水量后进入MBR膜池，MBR膜池未达标的出水再进入第二调节池，进行水质和水量的均质处理；S2、第一溶气泵将第二调节池中的废水与臭氧混合后输送进臭氧塔中进行氧化处理，再进入消解池进行氧化自由基的淬灭及气体吹脱；S3、废水再进入BAF池进行生化处理后，再经出水储罐监测达标后进入无机盐的提取工序；出水储罐的出水同时通过反冲洗泵进入BAF池的底部，按照程序设定对BAF池进行反冲洗，反冲洗出水通过第二溶气泵与臭氧塔中的剩余臭氧混合后进入消解池进行氧化自由基的淬灭及气体吹脱，再进入BAF池进一步处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，其特征在于，出水储罐未达标的废水根据测得的出水指标返回至相应的工段：当BOD/COD≥设定值a时，未达标废水进入第一调节池调节pH值和水质水量后进行后续的处理；当BOD/COD＜设定值a时，未达标废水进入第二调节池进行后续的处理；若未达标废水仅SS不达标，则未达标废水进入BAF池进行处理；若未达标废水仅色度不达标，则未达标废水进入第二调节池进行后续处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，其特征在于，出水储罐的出水同时通过反冲洗泵与MBR膜池中MBR膜组件上的产水管相连，按照程序设定对MBR膜组件进行反冲洗。
4.根据权利要求1所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，其特征在于，步骤S1中第一调节池中调节废水的pH值在6-9，MBR膜池出水的COD为100-300mg/L，步骤S2中废水在臭氧塔中的氧化时间为2-5h，臭氧投加量为100-300mg/L；臭氧塔中设置有填料层，用于增加水气接触的时间。
5.根据权利要求1所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，其特征在于，步骤S3中BAF池中的气水比为2-5:1，废水停留时间为3-6h。
6.根据权利要求1所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，其特征在于，MBR膜池和BAF池中活性污泥的驯化方法为：培养驯化条件如下：pH值：将废水的pH值调节到6-9；温度：驯化的温度控制在20℃-30℃；营养物质：碳源为红糖，氮源为尿素，磷源为磷酸二氢钠、复合肥，污泥驯化过程中控制各营养成分的质量比COD∶BOD5∶N∶P＝200∶100∶5∶1；溶解氧量：在培养初期将DO控制在1-2mg/L，到达成熟期时，将DO提高至3-4mg/L；混合液悬浮固体浓度：活性污泥的浓度控制在2-4g/L；污泥30分钟沉降比：正常运行时活性污泥30分钟沉降比控制在15％-30％之间；生物种类：以菌胶团存在的细菌和固着型纤毛类原生动物；驯化步骤如下：驯化前期：将活性污泥的含水率控制在80％，质量浓度控制在1500mg/L，生化池中注满生活污水，污泥投加量为污水量的5％-10％，按照比例向水中投加营养物质；进行2-3天只曝气不进水的闷曝，控制DO浓度为1-2mg/L，第一天采取曝气6h停机4h的方式，经过一天的闷曝后每隔4h取一次样，测定水中COD含量、氨氮指标，根据比例补充营养物质，同时补加污泥；驯化中期：共7-10天；先经过2-3天的闷曝后，通过显微镜镜检观察到水中有少量原生动物后，每隔6h取一次样测定进出水水质情况，每天定时补加营养物质，并部分换水，同时继续进行闷曝；驯化后期：继续闷曝至活性污泥呈现淡黄色，污泥30min沉降比达到10％，镜检发现有较多活跃的原生动物钟虫、纤毛虫以及后生动物轮虫、线虫，即进入驯化及增负荷调试阶段；增负荷调试阶段每2天增加设计水量的10％-20％待处理的高含盐废水原水，每隔8h取一次样监测进出水的水质变化情况，并根据测试情况补充碳源，同时随时掌握生化池中pH值与溶解氧的含量；每增加一次高含盐废水原水的进水量，稳定2天后，如发现污染物含量上升则继续维持本次进水量，直至出水指标稳定；如稳定2天后污染物含量仍一直上升，则暂停进水，待指标恢复正常后再进水，进水量少于本次进水量且大于上周期进水量；直至生化池中全部为待处理的高含盐废水原水，而出水指标稳定。
7.一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理系统，其特征在于，用于实现如权利要求1至6任一项所述的基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，包括依次相连通的第一调节池、MBR膜池、第二调节池、臭氧塔、消解池、BAF池、出水储罐、第一溶气泵、第二溶气泵和反冲洗泵，所述第一调节池用于对废水原水进行pH值、水质和水量的调节，所述第二调节池用于对来自于MBR膜池的出水进行水质和水量的均质处理；所述消解池中设置有第一曝气装置，用于对来自于臭氧塔的废水进行氧化自由基的淬灭及气体吹脱；所述BAF池中设置有填料层和第二曝气装置，用于对废水进行生化过滤处理；所述第一溶气泵的进气口与所述臭氧发生器相连，第一溶气泵的进水口与所述第二调节池相连，第一溶气泵的出水口与所述臭氧塔相连，第二调节池中的废水通过第一溶气泵与臭氧混合后输送进臭氧塔中进行氧化处理；所述BAF池的底部设置有反冲洗水入口，所述反冲洗泵一端连接所述出水储罐，另一端与所述反冲洗水入口相连，用于按照设定程序将出水储罐中的水泵入BAF池底部对BAF池进行反冲洗；所述BAF池的顶部设置有反冲洗水出口，所述第二溶气泵的进气口与所述臭氧塔的顶部相连，第二溶气泵的进水口与所述反冲洗水出口相连，第二溶气泵的出水口与所述消解池相连，反冲洗出水通过第二溶气泵与臭氧塔中的剩余臭氧混合后进入消解池进一步进行后续的处理。
8.根据权利要求7所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理系统，其特征在于，所述出水储罐的出水通过水泵分别与所述第一调节池的进水口、第二调节池的进水口、BAF池的进水口相连。
9.根据权利要求7所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理系统，其特征在于，所述MBR膜池中设置有MBR膜组件、管式曝气器、污泥回流管和产水管，所述管式曝气器和污泥回流管设置在MBR膜池的底部，所述MBR膜组件设置在管式曝气器上方，所述产水管与MBR膜组件的出水端相连，产水管连接有自吸泵，所述反冲洗泵通过二位三通阀分别与所述出水储罐、BAF池的反冲洗入口、产水管相连，用于按照设定程序分别对BAF池、MBR膜组件进行反冲洗。
10.根据权利要求7所述的一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理系统，其特征在于，所述臭氧塔的进水口设置在底部，出水口设置在顶部；臭氧塔的底部和中部分别设置有填料层，填料层中的填料为陶瓷多面球填料。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种可对高高含盐废水中的有机物进行高效去除、维护性高、实现零排放的基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，以及实现该方法的废水处理系统。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，包括如下步骤：
S1、高含盐废水原水经第一调节池调节pH值、水质和水量后进入MBR膜池，MBR膜池未达标的出水再进入第二调节池，进行水质和水量的均质处理。一般废水经过MBR膜池的生物降解、膜分离可去除其中大部分的有机物和固体悬浮物等，但当废水中不可生物降解的有机物较多时，经MBR膜池处理后COD仍会较高，难以达到排放标准，且可生化性差，需要进一步处理。
S2、第一溶气泵将第二调节池中的废水与臭氧混合后输送进臭氧塔中进行氧化处理，再进入消解池进行氧化自由基的淬灭及气体吹脱。臭氧氧化主要用于氧化降解废水中难以生物降解的有机物。
S3、废水再进入BAF池进行生化处理后，再经出水储罐监测达标后进入无机盐的提取工序，进行无机盐的提取回收，提取无机盐后的废水可达标排放。BAF池主要对废水中降解的小分子有机物、残留的有机物及悬浮固体进一步生化和过滤处理。
出水储罐的出水同时通过反冲洗泵进入BAF池的底部，按照程序设定对BAF池进行反冲洗，反冲洗出水通过第二溶气泵与臭氧塔中的剩余臭氧混合后进入消解池进行氧化自由基的淬灭及气体吹脱，再进入BAF池进一步处理。对BAF池进行反冲洗的时间可设置为每24h反冲洗一次，设置程序进行自动冲洗。
进一步地，出水储罐未达标的废水返回至相应的工段：当BOD/COD≥设定值a时，表明废水的可生化性好，未达标废水进入第一调节池调节pH值和水质水量后进行后续的处理，同时去除废水中的可生化有机物和不可生化有机物；当BOD/COD＜设定值a时，表明废水的可生化性差，废水中存在较多不可生化的有机物，未达标废水进入第二调节池后进入后续的氧化、生化等工序进行处理；若出水储罐未达标废水仅SS不达标，则未达标废水进入BAF池进行过滤以除掉固体悬浮物；若出水储罐未达标废水仅色度不达标，则未达标废水进入第二调节池进行氧化、生化、过滤等后续处理。上述过程可设置程序自动进行，以提高处理方法的自动化程度。
进一步地，出水储罐的出水同时通过反冲洗泵与MBR膜池中MBR膜组件上的产水管相连，按照程序设定对MBR膜组件进行反冲洗。反冲洗可设置为8-10h反冲一次，冲洗时间为5-8min，可通过设置程序自动进行。
进一步地，步骤S1中第一调节池中调节废水的pH值在6-9，MBR膜池出水的COD为100-300mg/L，步骤S2中废水在臭氧塔中的氧化时间为2-5h，臭氧投加量为100-300mg/L。
进一步地，步骤S3中BAF池中的气水比为2-5:1，废水停留时间为3-6h。
进一步地，MBR膜池和BAF池中活性污泥的驯化方法为：
培养驯化条件如下：
pH值：将废水的pH值调节在6-9，保证微生物能够正常生长繁殖。
温度：温度是影响活性污泥驯化的环境因素之一，污泥驯化的最适温度范围在20℃-30℃。
营养物质：碳源为红糖，氮源为尿素，磷源为磷酸二氢钠、复合肥，在污泥驯化过程中应将BOD5∶N∶P控制在100∶5∶1左右，按照比例补充碳源、氮源、含磷无机盐，为活性污泥的培养创造良好的营养条件，并将COD∶N∶P控制在200∶5∶1左右。可以按照如下比例进行换算：1g葡萄糖约为1.067gCOD，1g葡萄糖约为0.53gBOD5，1g红糖约为1gCOD，1g尿素＝0.467gN，1g复合肥＝N:P:K2O＝15％:15％:15％。
溶解氧量：在培养初期将DO控制在1-2mg/L，若供养过多使微生物代谢活动增强，营养供应不上而使污泥自身产生氧化，促使污泥的老化；到达成熟期时，将DO提高至3-4mg/L，使污泥絮体内部微生物也能得到充足的DO，具有良好的沉降性能。
混合液悬浮固体浓度(MLSS)：生物是污泥中有活性的部分，也是有机物代谢的主体，在生物处理工艺中起主要作用，而混合液污泥浓度MLSS的数值可以相对地表示生物部分的多少。活性污泥的浓度应控制在2-4g/L。
污泥30分钟沉降比(SV)：正常运行时活性污泥30分钟沉降比控制在15％-30％之间；
生物种类：主要以菌胶团存在的细菌和固着型纤毛类原生动物，如钟虫、盖纤虫和等枝虫等。
监测指标：CODcr、BOD5、氨氮、总磷、总氮、SS、SV30、MLSS、温度、生物相。
驯化步骤如下：
1.驯化前期(2-3天)
(1)调试初始污泥将质量浓度控制在1500mg/L左右，含水量在80％左右，生化池中注满生活污水，污泥投加量为污水量的5％-10％，由水中BOD5、氨氮、总磷的含量按比例投加营养物质，然后搅拌均匀。
(2)开启曝气阀门进行闷曝(即只曝气，不通水)，控制DO浓度为1-2mg/L，第一天采取曝气6h停机4h的方式，经过1天的闷曝后，每隔4h取一次样，测定水中COD含量、氨氮等指标，根据比例补充营养物质，同时补加污泥。
2.驯化中期(7-10天)
先经过2-3天的闷曝后，通过显微镜镜检观察水中微生物的生长情况，此时可能观察到水中有少量原生动物；每隔6h取一次样测定进出水水质情况，每天定时补加营养物质，此阶段为排除生化代谢物，生化池需适量换水，同时继续进行闷曝。
3.驯化后期
继续闷曝至活性污泥呈现淡黄色，污泥30min沉降比达到10％，镜检可发现有较多活跃的原生动物钟虫、纤毛虫以及后生动物轮虫、线虫等，即可进入驯化及增负荷调试阶段；
增负荷调试阶段每2天增加设计水量的10％-20％待处理的高含盐废水原水，每隔8h取一次样监测进出水的水质变化情况，并根据测试情况补充碳源，同时随时掌握生化池中pH值与溶解氧的含量；每增加一次高含盐废水原水的进水量，稳定2天后，如发现污染物含量上升则继续维持本次进水量，直至出水指标稳定；如稳定2天后污染物含量仍一直上升，则暂停进水，待指标恢复正常后再进水，进水量少于本次进水量且大于上周期进水量，如进水量稍微少于本次进水量，或略大于上周期进水量；直至生化池中全部为待处理的高含盐废水原水，而出水指标稳定，当出水水质达到稳定时表明初步挂膜成功。
进一步地，步骤S2中废水由臭氧塔的底部进入，顶部排出，臭氧塔中设置有填料层，增加水气接触的时间。
进一步地，所述填料层有两层，分别设置在臭氧塔的底部和中部，填料层中的填料为陶瓷多面球填料。
一种基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理系统，用于实现上述基于MBR-臭氧-BAF的高含盐废水的处理方法，包括依次相连通的第一调节池、MBR膜池、第二调节池、臭氧塔、消解池、BAF池、出水储罐、第一溶气泵、第二溶气泵和反冲洗泵，所述第一调节池用于对废水原水进行pH值、水质和水量的调节，所述第二调节池用于对来自于MBR膜池的出水进行水质和水量的均质处理；所述臭氧塔连接有臭氧发生器，用于对废水进行氧化处理；所述消解池中设置有第一曝气装置，用于对来自于臭氧塔的废水进行氧化自由基的淬灭及气体吹脱；所述BAF池中设置有填料层和第二曝气装置，用于对废水进行生化过滤处理。
所述第一溶气泵的进气口与所述臭氧发生器相连，第一溶气泵的进水口与所述第二调节池相连，第一溶气泵的出水口与所述臭氧塔相连，第二调节池中的废水通过第一溶气泵与臭氧混合后输送进臭氧塔中进行氧化处理。
所述BAF池的底部设置有反冲洗水入口，所述反冲洗泵一端连接所述出水储罐，另一端与所述反冲洗入水口相连，用于按照设定程序将出水储罐中的水泵入BAF池底部对BAF池进行反冲洗。
所述BAF池的顶部设置有反冲洗水出口，所述第二溶气泵的进气口与所述臭氧塔的顶部相连，第二溶气泵的进水口与所述反冲洗水出口相连，第二溶气泵的出水口与所述消解池相连，反冲洗出水通过第二溶气泵与臭氧塔中的剩余臭氧混合后进入消解池进一步进行后续的处理，即进行氧化自由基的淬灭及气体吹脱，然后再进入BAF池进一步处理。
进一步地，所述出水储罐的出水通过水泵分别与所述第一调节池的进水口、第二调节池的进水口、BAF池的进水口相连。出水储罐未达标的废水根据其监测指标情况排入相应的处理工序进一步进行处理，如BOD含量较高时，泵入第一调节池调节pH值、水质水量等再进入MBR膜池中进行生化、膜分离处理；当固体悬浮物较多时，直接进入BAF池中进行过滤处理。
进一步地，所述MBR膜池中设置有MBR膜组件、管式曝气器、污泥回流管和产水管，所述管式曝气器和污泥回流管设置在MBR膜池的底部，所述MBR膜组件设置在管式曝气器上方，所述产水管与MBR膜组件的出水端相连，产水管连接有自吸泵，所述反冲洗泵通过二位三通阀分别与所述出水储罐、BAF池的反冲洗入口、产水管相连，用于按照设定程序分别对BAF池、MBR膜组件进行反冲洗。对BAF池和MBR膜组件的反冲洗一般分开进行，当进行BAF池反冲洗时，控制二位三通阀使出水储罐与BAF池相连通，反冲洗泵将出水储罐中的出水泵入BAF池底部；当进行MBR膜池反冲洗时，连通出水储罐与MBR膜组件上产水管，出水储罐中的出水进入MBR膜组件中。
进一步地，所述臭氧塔中设置有填料层，臭氧塔的进水口设置在底部，出水口设置在顶部，增加水气接触的时间。
进一步地，所述填料层有两层，分别通过不锈钢格栅板设置在臭氧塔的底部和中部，所述填料层中的填料为陶瓷多面球填料。
进一步地，所述臭氧塔的底部设置有冲洗水入口，顶部设置有冲洗水出口，用于对臭氧塔中的填料进行冲洗。
进一步地，所述BAF池的顶部设置有回形出水管，所述回形出水管上设置有多个出水孔，所述BAF池的出水口与所述回形出水管相连通。
进一步地，所述出水孔有沿回形出水管均匀分布的若干组，每组有两个，分别孔朝上对称设置在与回形出水管圆形截面竖直轴线呈45°夹角的位置。
本发明通过对高含盐废水依次经过MBR生化及膜分离、臭氧氧化、BAF池生化过滤处理，使废水先后经过有机物生化降解、膜分离、有机物臭氧氧化降解、有机物生化降解、过滤等处理，有效去除废水中的有机物和悬浮物，包括可生化降解和难以生化降解的有机物，降低废水的色度，使达到排放标准，便于对处理后清水中盐的进一步提取利用，提高高含盐废水的利用效率；处理后的出水按照程序设置自动对BAF池、MBR膜进行反冲洗，自动化程度高，可进一步保证BAF池、MBR膜池的处理效果，提高MBR膜、BAF滤池的使用寿命，从而保证整体高盐废水的处理效率；反冲洗水中含有污泥等杂物，将其与臭氧塔中剩余的臭氧混合使污泥减量化后再进入消解池进一步处理，避免反冲洗水外排，真正实现零排放；通过监测出水水质，当出水由于某些原因未达标时，根据未达标废水的具体指标情况使废水回流至系统中的相应单元再次进行处理，有针对性地进行处理，提高废水处理的效率，也避免未达标废水影响后续无机盐的提取利用，以及废水的达标外排；对系统中的生化污泥采取分段驯化的方式，有效提高了微生物的耐盐性并提高了高含盐浓度下可降解污染物的优势菌种的比例。本发明废水处理工艺的有效组合对高含盐废水中有机物有相当高的去除率，并且保证了处理出水水质的排放要求，使出水水质能够稳定达到《城镇污水处理厂排放标准》一级A标准。
（发明人：陈国辉;郭建军;洪清纯;叶伟华;邓国健;王敏）