公布日：2023.11.10
申请日：2023.08.31
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/467(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F101
/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
一种高盐反渗透浓水的处理系统及其处理方法，包括顺次相接的预处理模块、脱氮模块、深度处理模块及沉淀出水模块，预处理模块包括相连通形成循环回路的调节罐和电催化氧化装置，电催化氧化装置降解部分CODCr、提高污水的可生化性；脱氮模块包括硫自养反硝化滤池，内部填装脱氮专用滤料，脱氮专用滤料接种自养反硝化菌，用于去除硝酸盐；深度处理模块包括强吸附性载体生物滤池，填装强吸附性载体，并接种耐盐工程菌和活性污泥，用于深度降解CODCr和氨氮；沉淀出水模块包括相连通的混凝沉淀池和出水池，用于混凝沉淀去除悬浮物。本发明出水水质CODCr≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，总氮≤40mg/L。
权利要求书
1.一种高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，包括顺次相接的预处理模块、脱氮模块、深度处理模块及沉淀出水模块，所述预处理模块包括相连通形成循环回路的调节罐和电催化氧化装置，所述调节罐设有浓水进管，主要用于高盐反渗透浓水的均质均量；所述电催化氧化装置对浓水进行预处理，降解部分CODCr、提高污水的可生化性；所述脱氮模块包括硫自养反硝化滤池，所述硫自养反硝化滤池为密闭的厌氧生物滤池，内部填装有脱氮专用滤料，所述脱氮专用滤料接种有自养反硝化菌，用于去除硝酸盐；所述深度处理模块包括强吸附性载体生物滤池，所述强吸附性载体生物滤池内填装有强吸附性载体，并接种有耐盐工程菌和活性污泥，用于深度降解CODCr和去除氨氮；所述沉淀出水模块包括相连通的混凝沉淀池和出水池，用于混凝沉淀去除悬浮物。
2.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，所述电催化氧化装置采用硅基掺硼金刚石薄膜电极为阳极，钛电极为阴极，两极板以2～5mm间隙叠加组装成电极模组。
3.根据权利要求1或2所述的高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，所述预处理模块还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置设有碱液喷淋塔，所述碱液喷淋塔内填装填料，塔顶外接引风机，所述尾气处理装置用于去除氯气，并利用大流量的引风机稀释尾气中的氢气，将氢气浓度降至爆炸下限以下。
4.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，还包括反洗模块，所述反洗模块由反洗气装置和反洗水装置组成，所述反洗气装置设有反洗风机和反洗气管；所述反洗水装置设有反洗水管、反洗水排水管及反洗废水池，所述反洗水管连通自所述出水池，所述反洗水排水管与反洗废水池连通；所述反洗模块用于硫自养反硝化滤池和强吸附性载体生物滤池内滤料的气水反冲洗。
5.根据权利要求4所述的高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，所述硫自养反硝化滤池内设有滤板，所述滤板下方的池壁连通进水管、反洗气管及反洗水管，所述反洗水排水管及出水管连通于滤板上方的池壁，所述脱氮专用滤料置于滤板上方，所述滤板上均匀分布有滤帽，用于均布进水、反洗水和反洗气。
6.根据权利要求4所述的高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，所述强吸附性载体生物滤池内自下而上设置进水混合区、反应区及出水区，所述进水混合区分别与进水管、所述反洗水管及所述反洗气管连通，所述进水混合区与反应区之间通过横向布置的分布板进行分隔，所述分布板用于均布进水、反洗水和反洗气；所述反应区填装有强吸附性载体，载体下部铺设曝气管；所述出水区连通出水管和所述反洗水排水管。
7.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀池沿水流方向依次设置混合区、混凝区、絮凝区和沉淀区，所述混凝区设有混凝剂投加口，所述絮凝区设有絮凝剂投加口，所述沉淀区设有斜板和刮泥机，所述沉淀区底部的污泥排放口连通两支路，一路回连至混凝区，另一路连通污泥处理装置。
8.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的处理系统，其特征在于，所述调节罐设有进气管，所述进气管用于平衡调节罐内外压差；和/或，所述调节罐内设置搅拌器、液位计及pH计；和/或，所述强吸附性载体生物滤池为顶部开口的曝气生物滤池。
9.一种高盐反渗透浓水的处理方法，其特征在于，适于权利要求1-8任一所述的高盐反渗透浓水的处理系统，包括以下步骤：将高盐反渗透浓水通入调节罐内进行均质均量，同时将调节罐内的污水泵入电催化氧化装置进行预处理，然后回到调节罐内；调节罐出水自流入硫自养反硝化滤池中，自下而上经过滤池进行反硝化脱氮；硫自养反硝化滤池出水自流入强吸附性载体生物滤池中，在强吸附性载体生物滤池运行初期投加活性污泥和耐盐工程菌进行闷曝挂膜，在运行时，通过曝气风机向滤池填料底部鼓风曝气，利用生物降解和物理吸附协同深度脱除CODCr和氨氮；强吸附性载体生物滤池出水流入混凝沉淀池，经混合、混凝、絮凝及沉淀后，再进行污泥处理，沉淀后出水进入出水池。
10.根据权利要求9所述的高盐反渗透浓水的处理方法，其特征在于，还包括步骤：在运行一段时间后，当滤池压力降升高，对其进行气水反洗；其中，反洗气由反洗风机提供，反洗水来自系统的出水池，所述滤池为硫自养反硝化滤池和/或强吸附性载体生物滤池；和/或，通过引风机将电催化氧化装置产生的尾气引入碱液喷淋塔吸收氯气，同时将氢气稀释至爆炸下限以下。
11.根据权利要求10所述的高盐反渗透浓水的处理方法，其特征在于，气洗强度为40-50m3/m2·h，水洗强度为10-15m3/m2·h，滤池可分多个并联运行。
12.根据权利要求9所述的高盐反渗透浓水的处理方法，其特征在于，所述电催化氧化装置采用硅基掺硼金刚石薄膜电极，所述硅基掺硼金刚石薄膜电极为采用热丝化学气相沉积的方法在多孔硅基底上沉积掺硼金刚石薄膜制备而成，以丙酮为碳源，硼酸三甲酯为液态硼源，掺硼量为2000-5000ppm；和/或，所述调节罐内溶液pH为6～9，电催化氧化装置运行的电流密度为≤70mA/cm2；和/或，所述混凝沉淀池内投加的混凝剂为聚合氯化铝150～250mg/L或者硫酸铝50～80mg/L，投加的絮凝剂为阴离子PAM1～2mg/L。
13.根据权利要求9所述的高盐反渗透浓水的处理方法，其特征在于，还包括步骤：所述硫自养反硝化滤池启动前需先进行挂膜，向滤池内投加厌氧污泥，浸泡滤料1～2d，反洗滤料，然后投加一定浓度的硝酸盐，第2天观察滤池表面有气泡产生，且硝酸盐浓度降低至10mg/L以下；再次投加一定浓度的硝酸盐，第2天滤池出水硝酸盐浓度仍能降至10mg/L以下，说明挂膜成功。
发明内容
针对现有技术的不足，本专利提供一种高盐反渗透浓水的处理系统及其处理方法，通过电催化氧化降解部分CODCr、提高污水的可生化性，同时将有机氮转化为无机氮；然后采用硫自养反硝化滤池进行自养反硝化去除硝酸盐；再进入强吸附性载体生物滤池进一步去除CODCr和氨氮，最后经混凝沉淀去除悬浮物，使出水水质达到《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)中的污水排放限值(CODCr≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，总氮≤40mg/L)。
为了实现上述目的，本发明提供一种高盐反渗透浓水的处理系统，包括顺次相接的预处理模块、脱氮模块、深度处理模块及沉淀出水模块，
所述预处理模块包括相连通形成循环回路的调节罐和电催化氧化装置，所述调节罐设有浓水进管，主要用于高盐反渗透浓水的均质均量；所述电催化氧化装置对浓水进行预处理，降解部分CODCr、提高污水的可生化性；
所述脱氮模块包括硫自养反硝化滤池，所述硫自养反硝化滤池为密闭的厌氧生物滤池，内部填装有脱氮专用滤料，所述脱氮专用滤料接种有自养反硝化菌，用于去除硝酸盐；
所述深度处理模块包括强吸附性载体生物滤池，所述强吸附性载体生物滤池内填装有强吸附性载体，并接种有耐盐工程菌和活性污泥，用于深度降解CODCr和去除氨氮；
所述沉淀出水模块包括相连通的混凝沉淀池和出水池，用于混凝沉淀去除悬浮物。
一些技术方案中，所述电催化氧化装置采用硅基掺硼金刚石薄膜电极为阳极，钛电极为阴极，两极板以2～5mm间隙叠加组装成电极模组。
一些技术方案中，所述预处理模块还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置设有碱液喷淋塔，所述碱液喷淋塔内填装填料，塔顶外接引风机，所述尾气处理装置用于去除氯气，并利用大流量的引风机稀释尾气中的氢气，将氢气浓度降至爆炸下限以下。
一些技术方案中，还包括反洗模块，所述反洗模块由反洗气装置和反洗水装置组成，
所述反洗气装置设有反洗风机和反洗气管；
所述反洗水装置设有反洗水管、反洗水排水管及反洗废水池，所述反洗水管连通自所述出水池，所述反洗水排水管与反洗废水池连通；
所述反洗模块用于硫自养反硝化滤池和强吸附性载体生物滤池内滤料的气水反冲洗。
一些技术方案中，所述硫自养反硝化滤池内设有滤板，所述滤板下方的池壁连通进水管、反洗气管及反洗水管，所述反洗水排水管及出水管连通于滤板上方的池壁，所述脱氮专用滤料置于滤板上方，所述滤板上均匀分布有滤帽，用于均布进水、反洗水和反洗气。
一些技术方案中，所述强吸附性载体生物滤池内自下而上设置进水混合区、反应区及出水区，所述进水混合区分别与进水管、所述反洗水管及所述反洗气管连通，所述进水混合区与反应区之间通过横向布置的分布板进行分隔，所述分布板用于均布进水、反洗水和反洗气；所述反应区填装有强吸附性载体，载体下部铺设曝气管；所述出水区连通出水管和所述反洗水排水管。
一些技术方案中，所述混凝沉淀池沿水流方向依次设置混合区、混凝区、絮凝区和沉淀区，所述混凝区设有混凝剂投加口，所述絮凝区设有絮凝剂投加口，所述沉淀区设有斜板和刮泥机，所述沉淀区底部的污泥排放口连通两支路，一路回连至混凝区，另一路连通污泥处理装置。
一些技术方案中，所述调节罐设有进气管，所述进气管用于平衡调节罐内外压差；
和/或，所述调节罐内设置搅拌器、液位计及pH计；
和/或，所述强吸附性载体生物滤池为顶部开口的曝气生物滤池。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种高盐反渗透浓水的处理方法，包括以下步骤：
将高盐反渗透浓水通入调节罐内进行均质均量，同时将调节罐内的污水泵入电催化氧化装置进行预处理，然后回到调节罐内；
调节罐出水自流入硫自养反硝化滤池中，自下而上经过滤池进行反硝化脱氮；
硫自养反硝化滤池出水自流入强吸附性载体生物滤池中，在强吸附性载体生物滤池运行初期投加活性污泥和耐盐工程菌进行闷曝挂膜，在运行时，通过曝气风机向滤池填料底部鼓风曝气，利用生物降解和物理吸附协同深度脱除CODCr和氨氮；
强吸附性载体生物滤池出水流入混凝沉淀池，经混合、混凝、絮凝及沉淀后，再进行污泥处理，沉淀后出水进入出水池。
一些技术方案中，还包括步骤：
在运行一段时间后，当滤池压力降升高，对其进行气水反洗；
其中，反洗气由反洗风机提供，反洗水来自系统的出水池，所述滤池为硫自养反硝化滤池和/或强吸附性载体生物滤池；和/或，
通过引风机将电催化氧化装置产生的尾气引入碱液喷淋塔吸收氯气，同时将氢气稀释至爆炸下限以下。
一些技术方案中，气洗强度为40-50m3/m2·h，水洗强度为10-15m3/m2·h，滤池可分多个并联运行。
一些技术方案中，所述硅基掺硼金刚石薄膜电极为采用热丝化学气相沉积的方法在多孔硅基底上沉积掺硼金刚石薄膜制备而成，以丙酮为碳源，硼酸三甲酯为液态硼源，掺硼量为2000-5000ppm；和/或，
所述调节罐内溶液pH为6～9，电催化氧化装置运行的电流密度为≤70mA/cm2；和/或，
所述混凝沉淀池内投加的混凝剂为聚合氯化铝150～250mg/L或者硫酸铝50～80mg/L，投加的絮凝剂为阴离子PAM1～2mg/L。
一些技术方案中，还包括步骤：
所述硫自养反硝化滤池启动前需先进行挂膜，向滤池内投加厌氧污泥，浸泡滤料1～2d，反洗滤料，然后投加一定浓度的硝酸盐，第2天观察滤池表面有气泡产生，且硝酸盐浓度降低至10mg/L以下；再次投加一定浓度的硝酸盐，第2天滤池出水硝酸盐浓度仍能降至10mg/L以下，说明挂膜成功。
本发明采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
1.本发明提供的高盐反渗透浓水的处理系统，其电催化氧化装置的阳极采用硅基掺硼金刚石薄膜电极，析氧电位高、比表面积大，增加了电极表面的活性反应位点，可以产生更多的羟基自由基，从而促进可生化性的提高并降低CODCr；
2.本发明提供的高盐反渗透浓水的处理系统，其硫自养反硝化滤池脱氮效率高，滤料接种自养反硝化菌，利用无机碳作为碳源进行反硝化，将硝酸盐氮还原为氮气，从而起到去除总氮的目的，出水总氮低于40mg/L，操作简单，无需另外投加碳源，与异养反硝化滤池相比节省运行成本40-50％；
3.本发明提供的高盐反渗透浓水的处理系统，其强吸附性载体生物滤池兼生物降解和物理吸附，且接种高效耐盐菌，多维度强化高盐反渗透浓水CODCr的降解，使CODCr降至60mg/L以下，同时氨氮也在高效耐盐菌的生物降解作用下去除至8mg/L以下；
4.本发明提供的高盐反渗透浓水的处理系统，较佳的，在运行一段时间后，当滤池压力降升高，对其进行气水反洗，反洗气由反洗风机提供，反洗水来自系统出水池，滤池可分多个并联运行；
5.本发明提供的高盐反渗透浓水的处理系统，较佳的，还包括尾气处理装置，通过引风机将电催化氧化装置产生的尾气引入碱液喷淋塔吸收氯气，同时将氢气稀释至爆炸下限以下；
6.本发明提供的高盐反渗透浓水的处理方法，采用电催化氧化装置进行预处理，硫自养反硝化滤池脱氮，强吸附性载体生物滤池去除CODCr和氨氮，将高盐反渗透浓水处理至达标排放，整个流程简单、处理效率高、耐冲击能力强。
（发明人：韩媛媛;王日彩;马洪玺;张文军）