CN108128974B - 一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的***：包括依次串联的SBR反应器、工业废水吸附池、中间沉淀池、芬顿氧化池、混凝沉淀池；其中，所述SBR反应器的排泥集泥区与所述工业废水吸附池连通；所述SBR反应器的排泥集泥区、所述中间沉淀池和所述混凝沉淀池的底部与集泥池连通。本发明创造利用生活污水剩余污泥改良传统吸附再生法，将之运用于有毒有害工业废水，并进行单次吸附，保证了菌胶团的活性，胶团多糖含量更高，黏性大，吸附效果更好，更重要的，避免了再生不完全及再生污泥自身的消解损失。特别针对于电镀，制药，化工等行业的废水处理。

Description

一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的装置及工艺
技术领域
本发明创造属于工业污水处理领域，尤其是涉及一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的***及工艺。
背景技术
工业废水的水量大、水质波动明显，是重要且难处理的污染源之一，工业废水的排放方式复杂，有间歇排放、连续排放、有规律排放和无规律排放等，给污染的防治造成很大困难。尤其是化工废水的污染物种类繁多，浓度波动大，含难降解有机污染物，重金属含量高，可生化性差，悬浮物含量很高，可达3000mg/L，为生活废水的10倍。
生活污水处理产生大量剩余污泥，污泥中的不少微生物有富集重金属的特征，作为肥料可能产生二次污染。尤其是大中型化工厂及其生活区生活污水处理中产生数量可观的剩余污泥，可能具有危废特性，常用焚烧或填埋需符合标准要求，成本较高。
但是，处理生活污水的污泥中菌胶团却有很强的吸附作用，生活污水菌胶团易形成，粘度大，多糖含量高，比工业剩余污泥更具效能，因此可利用生活污水处理的剩余污泥作为吸附剂。由于大多具有生物毒性，工业废水直接进入生化处理单元会引起污泥消解，而利用剩余污泥吸附并适时排泥的处理流程又可同步实现污泥减量，工业上利用生活污水剩余污泥吸附重金属和菌胶团做缓冲吸附剂并协同污泥减量的流程实例目前尚没有。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种利用生活污水剩余污泥强化吸附的工业废水处理***及工艺，以克服现有技术的不足，利用生活污水剩余污泥改良传统吸附再生法，将之运用于有毒有害工业废水，并进行单次吸附，保证了菌胶团的活性，胶团多糖含量更高，黏性大，吸附效果更好，更重要的，避免了再生不完全及再生污泥自身的消解损失。特别针对于电镀，制药，化工等行业的废水处理。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的***，包括依次串联的SBR反应器、工业废水吸附池、中间沉淀池、芬顿氧化池、混凝沉淀池；
其中，所述SBR反应器的排泥集泥区与所述工业废水吸附池连通；
所述SBR反应器的排泥集泥区、所述中间沉淀池和所述混凝沉淀池的底部与集泥池连通。
进一步的，所述SBR反应器的排泥集泥区通过污泥均布装置与所述工业废水吸附池连通；
进一步的，所述工业废水吸附池底部设有搅拌器；
进一步的，所述工业废水吸附池下部布设曝气管道及曝气头；
进一步的，所述工业废水吸附池中具有菌胶团。
进一步的，所述中间沉淀池采用斜板沉淀池。
进一步的，所述芬顿氧化池的池底设有搅拌混合***。
进一步的，所述集泥池与污泥氧化消解池连通，所述污泥氧化消解池与所述工业废水吸附池连通。
进一步的，所述混凝沉淀池通过联锁回流***与所述SBR反应器连通。
本发明创造的另一目的在于提出一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，利用生活污水剩余污泥改良传统吸附再生法。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，包括如下步骤：
步骤1、生活污水进入SBR反应器中进行处理后将剩余污泥置于所述工业吸附池中；
步骤2、待处理的工业废水通入所述工业废水吸附池中进行处理；
步骤3、经过所述工业废水吸附池处理后的废水进入所述中间沉淀池中进行处理；
步骤4、经过所述中间沉淀池处理后废水进入所述芬顿氧化池中进行处理；
步骤5、经过所述芬顿氧化池处理后的废水进入所述混凝沉淀池中进行处理。
作为优选，所述SBR反应器中曝气强度1.0-1.5kgO2/Kg BOD,MLSS:1500-5000mg/L，PH＝6-8，T＝25-25℃，污泥负荷0.05-0.08Kg BOD5/Kg MLSS；优选的，所述SBR反应器并联两套连续运行，周期数3-5；更优选的，周期推荐时间：曝气2h,沉淀1h,待机2.5h。
作为优选，所述工业废水吸附池中：T＝25-35℃；HRT＝0.5-1h；MLSS2.5-6.0g/L。
作为优选，所述中间沉淀池采用斜板沉淀池，结构特征如下：
斜板之间间距一般不小于50mm，斜板长为1.0-1.2m；
斜板的上层水深1.0m，底部缓冲层高度为1.0m；斜板下为废水分布区，高度不小于0.5m，布水区下部为污泥区；
池出水采用多排孔管集水，孔眼位于水面以下2cm；流速为0.5-0.7mm/s。
作为优选，所述芬顿氧化池中：污水平均停留时间HRT为20-40min，PH为2-4，Fe2+浓度为150-180mg/L，H2O2浓度为200-280mg/L，H2O2与FeSO4.7H2O摩尔比为1.5-2.5；
更优选的，所述芬顿氧化池中：污水平均停留时间HRT为30min，PH＝3，Fe2+浓度为180mg/L，H2O2浓度为240mg/L，H2O2与FeSO4.7H2O摩尔比为2.2，此时COD去除率约为66％。
作为优选，所述混凝沉淀池中：PH为7-10，PAM投加量为,2.4-4.0mg/L；
更优选的，所述混凝沉淀池中：PH＝8，PAM投加量为3.0mg/L，此时COD、色度、挥发酚去除率分别可达到70％，89％及80％。
作为优选，所述集泥池汇集来自所述SBR反应器部分剩余污泥、所述中间沉淀池沉泥及所述混凝沉淀池沉泥；
更优选的，所述集泥池中：SRT＜3h,池底坡度3％，有效容积及尺寸由污泥负荷确定。
更优选的，所述污泥氧化消解池中加药负荷：Fe2+＝5000-8000mg/L,H2O2＝3000mg/L；
更优选的，所述污泥氧化消解池中加药负荷：Fe2+＝6000mg/L,H2O2＝3000mg/L,上部设有通风防止气体积聚的设施。
本发明的工作过程如下：
(1)SBR反应器
所述SBR反应器中进行的是生活污水的处理：
来自厂区、园区等产生的生活污水首先进入SBR反应器(即活性污泥反应器)中，所述SBR反应器采用进水、曝气反应、沉淀并排泥、出水、待机五个工作周期。两套SBR反应装置工作周期交替互补，保证连续进水，连续均匀供泥。
生活污水可间歇进入，也可边曝气边进水。此反应器集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体，无需设置前段调节池。下设一个排泥集泥区。运行时SVI值较低，污泥易于沉淀，不易产生污泥膨胀。根据进水水质及出水需求，通过对运行方式的调节及***改造，可在SBR反应器内进行脱氮和除磷。应用电动阀、液位计、自动计时器及PLC等自控设备，可使本工艺过程实现自动化，自控设备的安装和设计按照现有技术的教导进行，本发明不再介绍。与其它污水处理***相比较，SBR反应器占地面积较小，耐冲击负荷，具有处理有毒或高浓度有机废水的能力。本工艺采用SBR反应***节省了二沉池，占地少，运行费用低，运行灵活，泥龄短，活性高，沉降性能好。五个运行周期交替进行，可保证连续进水及连续出泥。
(2)工业吸附池
工业废水的中有机物和重金属的吸附：
在所述SBR反应器中，活性污泥的菌体包埋于胶质中，黏液性物质包围在菌体的细胞壁外面，这层物质叫黏液层。黏液层的厚度不一定，其成分主要是多糖和果胶类物质。黏液的形成是细菌代谢作用的正常结果，细菌的黏液层能黏结起来，使许多细菌成团块状生长，称为菌胶团或冻胶菌。菌胶团是SBR活性污泥的重要组成部分，具有很强的吸附能力和分解有机物的能力。经所述SBR反应器排出的剩余活性污。此过程不适应丝状菌生产，所以繁殖受到抑制，因而有利于防止污泥膨胀，有利于在所述中间沉淀池的沉降。
所述SBR反应器排出的剩余污泥中包含大量的菌胶团，此时该剩余污泥泥处于饥饿状态，因而吸附活性高，对含有大量悬浮和胶体颗粒的废水一次性吸附量大。经污泥均布装置将所述SBR反应器重中的剩余污泥均匀散布于所述工业吸附池中，由池底搅拌器保证与进水均匀混合，下部布设曝气管道及曝气头为所述吸附池供气，保持所述剩余污泥中菌胶团降解及吸附活性，并提供一定的微细切向流。
在所述工业吸附池中，污水与来自所述SBR反应器中的剩余污泥中的污泥微生物充分接触，形成混合液，在很短的时间(5～10min)内，就会出现很高的有机物(BOD)去除率。这种初期高速去除现象是吸附作用所引起的。由于活性污泥表面积很大(介于2000～10000m2/m3混合液)，且表面具有多糖类粘质层，因此，污水中悬浮和胶体物质被絮凝和吸附去除。
同时剩余活性污泥对重金属的吸附能力较强，吸附主要是同构分子力、静电力、离子交换、络合、螯合以及沉淀等物理化学过程实现的，吸附及离子交换是剩余活性污泥吸附污染物的主要作用机理。因此,利用剩余污泥此特征,使其作为污水前处理吸附剂可以实现一定程度上的剩余污泥资源化。
(3)中间沉淀池
所述中间沉淀池采用斜板沉淀池，接收来自工业废水池的混合液，经沉淀作用，将吸附了大量工业溶解质的菌胶团进行浓缩沉淀，沉泥排至所述集泥池。
(4)芬顿氧化池
所述中间沉淀池的出水进入所述芬顿氧化池，下部设置搅拌器。所述吸附池中被污泥去除的有机物量是一定限度的，取决于污水的类型以及与污水接触时的污泥性能。如果进水中呈悬浮的和胶体的有机物多，则所述吸附池中去除的COD负荷大；反之如溶解性有机物多，则所述吸附池的去除率有限。因此为保证出水效果，***设置所述芬顿氧化池。由于铁离子对生化***没有毒害作用，只需控制pH，因此经所述混凝沉淀池的不达标出水亦可回流至所述SBR反应器中生化处理。
投加药剂Fe2+和H2O2之间的链反应催化生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，可氧化各种有毒和难降解的有机化合物，特别是高浓度难生物降解废水处理。
所述芬顿氧化池的构造应该能使废水与加入的试剂充分均匀的混合，因此在池底设置搅拌混合***。强化吸附及两次混凝可以减少药剂的使用量，增强处理效果，耐冲击。
(5)所述混凝沉淀池
为进一步提高出水效果，在所述芬顿氧化池后设置所述混凝沉淀池。本工艺采用经典的高级氧化+PAM(聚丙烯酰胺)混凝沉淀工艺。由于芬顿氧化过程中硫酸亚铁的大量投加，使得硫酸亚铁中铁离子的大量沉淀，产了大量的铁泥,甚至会造成大量的污泥悬浮物在废水中难以沉降。可以通过投加PAM进行强化絮凝沉淀。在水中投加非离子型的聚丙烯酰胺，可以帮助污泥加速沉降，可进一步提高色度、挥发酚及COD处理效果。
(6)所述集泥池
所述集泥池汇集来自所述SBR反应器部分剩余污泥、所述中间沉淀池中沉泥及所述混凝沉淀池沉泥，污泥停留时间不宜过长。
(7)所述污泥消解池
所述污泥消解池接收来自所述集泥池的***剩余污泥，添加适量芬顿试剂持续搅拌进行污泥消解。消解上清液回流至工业废水进水流程进一步处理。消解完成的***剩余污泥经过减量后属于危险废物，定期交由有资质的单位集中处置，运输及贮存应满足相应标准。
相对于现有技术，本发明创造所述的具有以下优势：
(1)利用生活污水剩余污泥改良传统吸附再生法，将之运用于有毒有害工业废水，并进行单次吸附，保证了菌胶团的活性，胶团多糖含量更高，黏性大，吸附效果更好，更重要的，避免了再生不完全及再生污泥自身的消解损失。特别针对于电镀，制药，化工等行业的废水处理。
(2)改良了现有的吸附再生工艺，未利用现使用的原有再生污泥或经生化(或高级氧化)后的二沉污泥进行吸附，改用新鲜的未经吸附的生活污水剩余污泥进行单次吸附(目前工业上污泥吸附循环多次使用)，所述工艺吸附污泥只停留一次，使得其适用于负荷波动大，毒性大，水质复杂的工业废水处理。
(3)改进传统吸附再生工艺，将SBR工艺与现有吸附再生工艺结合为“SBR—吸附”过程，适合工艺小型化，适用间歇及连续运行，可将周边小区/厂区污水纳入该处理工艺，无需另设一体化处理装置，降低成本。
(4)现有工艺的吸附和再生阶段为分离的装置(过程)，现改进为一个过程(即同步吸附再生)，在所述工业废水吸附池中加以曝气，在污泥吸附中同时完成吸附和部分再生。同步再生可进一步提高吸附池的预处理效果，节省占地，节约成本。
(5)上述“同步吸附再生的SBR产泥单次生活污水剩余污泥吸附工艺”适用于可生化性差，具生物毒性，重金属含量高，水质复杂，负荷波动大，剩余污泥(危废)处理成本高的废水。特别针对于电镀，制药，化工等行业的废水处理。
(6)在上述吸附工艺中加入所述污泥消解过程，并将消解上清液回流至进水，针对上述产生危险废物(污泥)的行业，可降低危废处理成本，并提高安全性。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1
一种生活污水剩余污泥强化吸附的工业废水协同处理工艺，包括依次串联的SBR反应器、工业废水吸附池、中间沉淀池、芬顿氧化池、混凝沉淀池；
其中，所述SBR反应器的排泥集泥区与所述工业废水吸附池连通；
所述SBR反应器的排泥集泥区、所述中间沉淀池和所述混凝沉淀池的底部与集泥池连通。
所述SBR反应器的排泥集泥区通过污泥均布装置与所述工业废水吸附池连通。
处理含二甲基甲酰胺类的废水，废水水质为CODCr1250mg/L、BOD5/CODCr＝0.012、pH＝3、色度7000倍、水量50m3/d,废水中含有大量毒性物质，可生化性差，若直接采用生化处理，会使生化处理阶段的各类生物菌群大量死亡，造成生化***失效。
采用剩余污泥强化吸附的工业废水协同处理工艺，厂区生活污水由化粪池(调节池)进入SBR反应池。
SBR反应池曝气强度为1.2kg O2/Kg BOD,MLSS:4000mg/L，采用高负荷运行。PH变化氛围在6～8，水温25℃；污泥负荷采用0.06Kg BOD5/Kg MLSS；曝气时间2h,沉淀1h,待机2.5h。
工业废水吸附池中温度T＝30℃；HRT采用1h；MLSS采用5.0g/L；中间沉淀池设计流速为0.5～0.7mm/s，HRT采用30min。
芬顿氧化池中HRT采用1h；PH＝3；Fe2+浓度为180mg/L；双氧水投加量50mmol/L，此时CODCr的去除率达到最高，色度去除效果好。
混凝沉淀池中PH＝8；PAM投加量为3.0mg/L；COD、色度、挥发酚进一步得到去除。
集泥池：SRT采用2h。
污泥氧化消解池中加药负荷采用Fe2+＝6000mg/L,H2O2＝3000mg/L。
二甲基甲酰胺类废水中大量毒性物质得到吸附去除,经1h吸附及1h芬顿氧化处理，出水CODCr达到95.1mg/L，有效去除率92.4％，出水BOD5/CODCr比值为0.35，可生化性大大提高，色度有效去除，主要毒性物质二甲基甲酰胺(DMF)消解率达99％，基本满足处理要求。
减少了污泥消解池的药剂投加量。二甲基甲酰胺类废水含有毒性溶解物，本身对污泥消解具有一定作用，吸附这些具生物毒性工业有机质可促进污泥消解，减少污泥消解池的药剂使用量，同时污泥消解保持厌氧状态，增加“二次剩余污泥”的内源呼吸过程，进一步污泥减量。吸附污泥可采用化工厂、园区及周边小区产生的剩余污泥，和工业污泥汇集协同污泥减量，省去了生活污水剩余污泥单独处理的费用。可实现一定程度的污泥资源化。
实施例2
一种生活污水剩余污泥强化吸附的工业废水协同处理工艺，包括依次串联的SBR反应器、工业废水吸附池、中间沉淀池、芬顿氧化池、混凝沉淀池。
其中，所述SBR反应器的排泥集泥区与所述工业废水吸附池连通；
所述SBR反应器的排泥集泥区、所述中间沉淀池和所述混凝沉淀池的底部与集泥池连通。
所述SBR反应器的排泥集泥区通过污泥均布装置与所述工业废水吸附池连通。
采用剩余污泥强化吸附的工业废水协同处理工艺，厂区生活污水由化粪池(调节池)进入SBR反应池。
采用以上工艺处理溶剂、偶联剂生产废水(车间生产废水水质CODCr：27000mg/L，色度7000倍，pH值3)，推荐参数如下：
SBR反应池曝气强度为1.2kg O2/Kg BOD,MLSS:4000mg/L，采用高负荷运行。PH变化氛围在6～8，水温25℃；污泥负荷采用0.06Kg BOD5/Kg MLSS；曝气时间2h,沉淀1h,待机2.5h。
工业废水吸附池中温度T＝30℃；HRT采用1h；MLSS采用5.0g/L；中间沉淀池设计流速为0.5～0.7mm/s，HRT采用30min。
芬顿氧化池中HRT采用1h；PH＝3；Fe2+浓度为180mg/L；双氧水投加量50mmol/L。集泥池：SRT采用2h。污泥氧化消解池中加药负荷采用Fe2+＝6000mg/L,H2O2＝3000mg/L。
化工溶剂、偶联剂生产废水处理效果：经吸附、芬顿氧化，最终出水水质CODCr：385mg/L、色度50倍、pH值7-8达到国家二级排放标准，处理效果良好。
实施例3
一种生活污水剩余污泥强化吸附的工业废水协同处理工艺，包括依次串联的SBR反应器、工业废水吸附池、中间沉淀池、芬顿氧化池、混凝沉淀池。
其中，所述SBR反应器的排泥集泥区与所述工业废水吸附池连通；
所述SBR反应器的排泥集泥区、所述中间沉淀池和所述混凝沉淀池的底部与集泥池连通。
所述SBR反应器的排泥集泥区通过污泥均布装置与所述工业废水吸附池连通。
处理相关印染废水推荐参数如下：
SBR反应池曝气强度为1.2kg O2/Kg BOD,MLSS:4000mg/L，采用高负荷运行。PH变化氛围在6～8，水温25℃；污泥负荷采用0.06Kg BOD5/Kg MLSS；曝气时间2h,沉淀1h,待机2.5h。
工业废水吸附池中温度T＝30℃；HRT采用1h；MLSS采用5.0g/L；中间沉淀池设计流速为0.5～0.7mm/s，HRT采用30min。
芬顿氧化池中HRT采用1h；PH＝3；双氧水投加量45mmol/L。(Fe2+)：(H2O2)摩尔比为1:10。
某印染废水出水为CODCr1200mg/L、色度1000倍、pH值7，经以上工艺处理，芬顿氧化出水水质达CODCr98mg/L、色度降低为32倍，处理效果良好，可回收再次用作车间生产用水。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的***，其特征在于：包括依次串联的SBR反应器、工业废水吸附池、中间沉淀池、芬顿氧化池、混凝沉淀池；其中，所述SBR反应器的排泥集泥区与所述工业废水吸附池连通；所述SBR反应器的排泥集泥区、所述中间沉淀池和所述混凝沉淀池的底部与集泥池连通；
所述SBR反应器的排泥集泥区通过污泥均布装置与所述工业废水吸附池连通；所述工业废水吸附池底部设有搅拌器；所述工业废水吸附池下部布设曝气管道及曝气头；所述中间沉淀池采用斜板沉淀池；所述芬顿氧化池的池底设有搅拌混合***；所述集泥池与污泥氧化消解池连通，所述污泥氧化消解池与所述工业废水吸附池连通。
2.根据权利要求1所述的一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的***，其特征在于：所述工业废水吸附池中具有菌胶团。
3.一种采用权利要求1的***利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、生活污水进入SBR反应器中进行处理后将剩余污泥置于工业吸附池中；步骤2、待处理的工业废水通入所述工业废水吸附池中进行处理；步骤3、经过所述工业废水吸附池处理后的废水进入中间沉淀池中进行处理；步骤4、经过中间沉淀池处理后废水进入所述芬顿氧化池中进行处理；步骤5、经过所述芬顿氧化池处理后的废水进入混凝沉淀池中进行处理。
4.根据权利要求3所述的一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，其特征在于：所述SBR反应器中：曝气强度1.0-1.5kgO2/KgBOD,MLSS:1500-5000mg/L，pH ＝6-8，T＝25-25℃，污泥负荷0.05-0.08KgBOD5/KgMLSS。
5.根据权利要求3所述的一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，其特征在于：所述工业废水吸附池中：T＝25-35℃；HRT＝0.5-1h；MLSS2.5-6.0g/L。
6.根据权利要求3所述的一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，其特征在于：所述芬顿氧化池中：污水平均停留时间HRT为20-40min，pH 为2-4，Fe2+浓度为150-180mg/L，H2O2浓度为200-280mg/L，H2O2与FeSO4.7H2O摩尔比为1.5-2.5。
7.根据权利要求3所述的一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，其特征在于：所述混凝沉淀池中：pH 为7-10，PAM投加量为2.4-4.0mg/L。
8.根据权利要求3所述的一种利用生活污水剩余污泥强化吸附工业废水的工艺，其特征在于：所述污泥氧化消解池中加药负荷：Fe2+＝5000-8000mg/L,H2O2＝3000mg/L。
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