申請(qǐng)日2013.09.26
公開(公告)日2013.12.18
IPC分類號(hào)C02F9/14
摘要
本發(fā)明為一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法，處理的高鹽高聚廢水為鉆井廢水。其特征在于工藝包括：一級(jí)化學(xué)氧化、過濾、除磷、沉降、過濾、水解、厭氧、二級(jí)化學(xué)氧化、一級(jí)好氧、二級(jí)好氧。首先，由于廢水的B/C比較低，對(duì)其進(jìn)行一級(jí)化學(xué)氧化法處理，提高B/C比;氧化出水過濾后，進(jìn)入除磷反應(yīng)池，再次沉淀過濾;除磷后的水進(jìn)入水解酸化池，然后進(jìn)入中間調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)池;厭氧出水進(jìn)行二級(jí)化學(xué)氧化法處理，提高B/C比，進(jìn)入好氧生化系統(tǒng)，進(jìn)行一級(jí)接觸好氧處理，二級(jí)接觸好氧處理。
權(quán)利要求書
1.一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法，其特征包括 如下操作步驟：
1)一級(jí)化學(xué)氧化：利用芬頓fenton法處理鉆井廢水，提高其B/C比; 要求鉆井廢水進(jìn)水COD為12000 mg/L～15000 mg/L，利用濃硫酸調(diào)節(jié) ，反應(yīng)pH為2.5～3.5，進(jìn)行fenton反應(yīng)，反應(yīng)體系中H2O:C:H2O2：Fe 質(zhì)量比為10000：1:0.5：2，反應(yīng)時(shí)間為2～4h;
2)一級(jí)中間貯水系統(tǒng)：對(duì)于一級(jí)化學(xué)氧化出水，用泵抽到高處中間貯 水池，停留時(shí)間3-5h;
3)絮凝加藥除磷處理：中間貯水池廢水流入絮凝加藥反應(yīng)池，用堿石 灰調(diào)節(jié)pH到9.5～10.5，出水進(jìn)入豎流沉淀池過濾;
4)二級(jí)中間貯水系統(tǒng)：絮凝加藥系統(tǒng)出水進(jìn)入中間貯水系統(tǒng)，水解酸 化池一部分出水回流，pH調(diào)節(jié)到7.5～8.5，停留時(shí)間為3～5h;
5)水解酸化池：二級(jí)中間貯水池出水，進(jìn)入水解池底部;水解池采用 MBR膜生物處理法，要求水解酸化池反應(yīng)器pH為5.5～6.5，停留時(shí)間為 10～15h;
6)三級(jí)中間貯水系統(tǒng)：水解酸化的水進(jìn)入三級(jí)貯水系統(tǒng)，調(diào)節(jié)pH到7 .0～8.0，停留時(shí)間為2～3h;
7)厭氧反應(yīng)池：厭氧反應(yīng)池采用UASB處理裝置，廢水由反應(yīng)器下部進(jìn) 入?yún)捬醴磻?yīng)池后，經(jīng)過污泥床區(qū)、懸浮污泥區(qū)、三相分離器，然后排 水，停留時(shí)間為20～30h，污泥床區(qū)活性顆粒污泥由現(xiàn)成的活性污泥馴 化而來;
8)四級(jí)中間貯水系統(tǒng)：厭氧出水進(jìn)入四級(jí)貯水池，濃硫酸調(diào)節(jié)pH為2 .5～3.5，停留時(shí)間2～4h;
9)二級(jí)化學(xué)氧化：厭氧出水進(jìn)行fenton反應(yīng)，反應(yīng)體系中H2O:C:H2O 2：Fe質(zhì)量比為10000：1:0.5：2，反應(yīng)時(shí)間為3～5h;
10)五級(jí)中間貯水系統(tǒng)：出水進(jìn)入五級(jí)貯水池，堿石灰調(diào)節(jié)pH為7.0～ 8.0，停留時(shí)間為2～5h;
11)一級(jí)接觸好氧生物處理：五級(jí)貯水池水流入一級(jí)接觸好氧池;一 級(jí)好氧采用接觸氧化法，污泥為實(shí)驗(yàn)室馴化污泥，溶氧為3～4mg/L， 加入葡萄糖量為100ppm，停留時(shí)間為15～25h;
12)二級(jí)接觸好氧生物處理：一級(jí)好氧池出水進(jìn)入二級(jí)接觸好氧池， 溶氧為3～4mg/L，停留時(shí)間為15～25h;
13)檢測系統(tǒng)：檢測二級(jí)好氧生物處理池出水COD濃度，若COD低于50 0mg/L，則外排，若高于500mg/L，則回流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：
步驟2)廢水出水S2-<5 mg/L;
步驟2)一級(jí)貯水出水用泵提升高處到達(dá)加藥絮凝池;
步驟3)廢水出水Fe2-<5 mg/L，總P濃度<20 mg/L;
步驟4)二級(jí)貯水池采用豎流沉淀池;
步驟4)廢水出水pH為7.5～8.5，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C>0.2;
步驟5)廢水出水COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟5)廢水出水一部分回流到二級(jí)中間貯水池，調(diào)節(jié)pH到7.5～8.5， 回流量根據(jù)二級(jí)貯水池pH確定;
步驟6)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C為0.3～0.5;
步驟7)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/ C為0.1～0.5;
步驟7)裝置設(shè)有污水回流系統(tǒng)，回流比為40%～80%;
步驟8)廢水出水COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/C為0.1～0.5;
步驟9)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟10)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5， Fe2-<5 mg/L;
步驟11)廢水出水COD為500 mg/L～1200 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟12)廢水出水COD為300 mg/L～500 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟11)、12) 均采用常規(guī)微孔曝氣池加接觸氧化法，溶氧為3 m g/L～4 mg/L。
說明書
一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及了一種芬頓feton氧化與生物組合工藝 處理高鹽高聚廢水的方法，其中高鹽高聚廢水為鉆井廢水，要求鉆井 廢水進(jìn)水COD為12000 mg/L～15000 mg/L，經(jīng)過處理以后，出水COD 達(dá)到500 mg/L以下。
技術(shù)背景
油田勘探開發(fā)運(yùn)輸過程中將產(chǎn)生大量鉆井廢水，這是石油開采過程中 排放量最大，污染最嚴(yán)重的石油類廢水。廢水來源主要包括：鉆井過 程中起、下鉆作業(yè)時(shí)泥漿的返排流失;泥漿循環(huán)系統(tǒng)的滲漏;沖洗設(shè) 備油污和清洗平臺(tái)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污水。鉆井廢水體系極其穩(wěn)定，含有 大量復(fù)雜高分子聚合物、油、懸浮物、重金屬、氯化物和表面活性劑 等，具有有機(jī)物含量高、鹽度高、色度高、絮凝性差、多變性、復(fù)雜 性和難于生化降解等特點(diǎn)，直接排放會(huì)對(duì)地表水、地下水、土壤、植 物和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，所以對(duì)鉆井廢水的處理是必要的。
鉆井廢水的處理是國內(nèi)外一大難題，目前對(duì)鉆井廢水處理主要有混凝 沉淀、氣浮、催化氧化、吸附等技術(shù)。這些工藝存在化學(xué)藥劑消耗量 大，處理費(fèi)用較高等缺陷。
本工藝主要采用芬頓feton氧化和微生物法等技術(shù)結(jié)合處理鉆井廢水， 優(yōu)化組合工藝，實(shí)現(xiàn)了低能耗、低成本并能有效處理鉆井廢水的目的 。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及了一種生化組合工藝處理鉆井廢水的 方法，處理出水COD達(dá)到國家三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，即<500mg/L。處理工藝采 用fenton氧化、加藥絮凝、水解酸化、厭氧、好氧生物法聯(lián)合處理的 工藝方法。
本發(fā)明為一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法，其 特征包括如下操作步驟：
1)一級(jí)化學(xué)氧化：利用芬頓fenton法處理鉆井廢水，提高其B/C比; 要求鉆井廢水進(jìn)水COD為12000 mg/L～15000 mg/L，利用濃硫酸調(diào)節(jié) ，反應(yīng)pH為2.5～3.5，進(jìn)行fenton反應(yīng)，反應(yīng)體系中H2O:C:H2O2：Fe 質(zhì)量比為10000：1:0.5：2，反應(yīng)時(shí)間為2～4h;
2)一級(jí)中間貯水系統(tǒng)：對(duì)于一級(jí)化學(xué)氧化出水，用泵抽到高處中間貯 水池，停留時(shí) 間3-5h。
3)絮凝加藥除磷處理：中間貯水池廢水流入絮凝加藥反應(yīng)池，用堿石 灰調(diào)節(jié)pH到9.5～10.5，出水進(jìn)入豎流沉淀池過濾;
4)二級(jí)中間貯水系統(tǒng)：絮凝加藥系統(tǒng)出水進(jìn)入中間貯水系統(tǒng)，水解酸 化池一部分出水回流，pH調(diào)節(jié)到7.5～8.5，停留時(shí)間為3～5h;
5)水解酸化池：二級(jí)中間貯水池出水，進(jìn)入水解池底部。水解池采用 MBR膜生物處理法，要求水解酸化池反應(yīng)器pH為5.5～6.5，停留時(shí)間為 10～15h;
6)三級(jí)中間貯水系統(tǒng)：水解酸化的水進(jìn)入三級(jí)貯水系統(tǒng)，調(diào)節(jié)pH到7 .0～8.0，停留時(shí)間為2～3h;
7)厭氧反應(yīng)池：厭氧反應(yīng)池采用UASB處理裝置，廢水由反應(yīng)器下部進(jìn) 入?yún)捬醴磻?yīng)池后，經(jīng)過污泥床區(qū)、懸浮污泥區(qū)、三相分離器，然后排 水，停留時(shí)間為20～30h，污泥床區(qū)活性顆粒污泥由現(xiàn)成的活性污泥馴 化而來;
8)四級(jí)中間貯水系統(tǒng)：厭氧出水進(jìn)入四級(jí)貯水池，濃硫酸調(diào)節(jié)pH為2 .5～3.5，停留時(shí)間2～4h;
9)二級(jí)化學(xué)氧化：厭氧出水進(jìn)行fenton反應(yīng)，反應(yīng)體系中H2O:C:H2O 2：Fe質(zhì)量比為10000：1:0.5：2，反應(yīng)時(shí)間為3～5h。
10)五級(jí)中間貯水系統(tǒng)：出水進(jìn)入五級(jí)貯水池，堿石灰調(diào)節(jié)pH為7.0～ 8.0，停留時(shí)間為2～5h;
11)一級(jí)接觸好氧生物處理：五級(jí)貯水池水流入一級(jí)接觸好氧池;一 級(jí)好氧采用接觸氧化法，污泥為實(shí)驗(yàn)室馴化污泥，溶氧為3～4mg/L， 加入葡萄糖量為100ppm，停留時(shí)間為15～25h;
12)二級(jí)接觸好氧生物處理：一級(jí)好氧池出水進(jìn)入二級(jí)接觸好氧池， 溶氧為3～4mg/L，停留時(shí)間為15～25h;
13)檢測系統(tǒng)：檢測二級(jí)好氧生物處理池出水COD濃度，若COD低于50 0mg/L，則外排，若高于500mg/L，則回流。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其特征在于：
步驟2)廢水出水S2-<5 mg/L;
步驟2)一級(jí)貯水出水用泵提升高處到達(dá)加藥絮凝池;
步驟3)廢水出水Fe2-<5 mg/L，總P濃度<20 mg/L;
步驟4)二級(jí)貯水池采用豎流沉淀池;
步驟4)廢水出水pH為7.5～8.5，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C>0.2;
步驟5)廢水出水COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟5)廢水出水一部分回流到二級(jí)中間貯水池，調(diào)節(jié)pH到7.5～8.5， 回流量根據(jù)二級(jí)貯水池pH確定;
步驟6)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C為0.3～0.5;
步驟7)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/ C為0.1～0.5;
步驟7)裝置設(shè)有污水回流系統(tǒng)，回流比為40%～80%;
步驟8)廢水出水COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/C為0.1～0.5;
步驟9)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟10)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5， Fe2-<5 mg/L;
步驟11)廢水出水COD為500 mg/L～1200 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟12)廢水出水COD為300 mg/L～500 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟11)、12) 均采用常規(guī)微孔曝氣池加接觸氧化法，溶氧為3 m g/L～4 mg/L。
發(fā)明原理在于，鉆井廢水體系較穩(wěn)定，含有大量復(fù)雜高分子聚合物、 重金屬、氯化物和表面活性劑等，COD較高，且B/C較低，不能被微生 物直接利用，需要首先進(jìn)行fenton氧化處理，提高BOD，然后用生物法 降解COD。生物法降解鉆井廢水，首先用水解酸化把高分子難降解聚合 物降解為小分子物質(zhì)，提高污水的可生化性;廢水COD的去除主要在厭 氧階段，UASB主要處理COD為8000～10000mg/L的高濃度廢水，出水再 次經(jīng)過Fenton氧化處理后進(jìn)入接觸好氧生物處理階段。Fenton化學(xué)氧 化法提高廢水可生化性，再應(yīng)用水解酸化、厭氧、好氧等生物法處理 ，節(jié)省了運(yùn)行成本，經(jīng)濟(jì)有效。
Fenton氧化技術(shù)：利用H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應(yīng)活性的 羥基自由基(·OH)，·OH可與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解。從而用少 量Fenton試劑對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理，使廢水中的難降解有機(jī)物發(fā)生 部分氧化，改變它們的可生化性、溶解性和混凝性能,利于后續(xù)處理。
生物水解酸化法：水解酸化過程主要包括水解和酸化兩個(gè)階段。水解 階段有機(jī)物(基質(zhì))在進(jìn)入細(xì)胞前進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。微生物釋放連接在 細(xì)胞外壁上的固定酶和胞外自由酶來完成生物催化氧化反應(yīng)。將大分 子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，把難降解的有機(jī)物分解 成易降解的有機(jī)物，最終生成乙酸、丙酸、丁酸等有機(jī)酸。
生物厭氧法階段，UASB反應(yīng)器中，污水由反應(yīng)器下端的布水系統(tǒng)均勻 配水后，向上與池內(nèi)懸浮的微生物接觸，在厭氧條件下，大部分的有 機(jī)物被分解成甲烷和二氧化碳。厭氧反應(yīng)池出水進(jìn)入?yún)捬醭恋沓剡M(jìn)行 固液分離，厭氧沉淀污泥大部分回流至厭氧反應(yīng)器，剩余污泥送至污 泥濃縮池進(jìn)行濃縮。
好氧生物階段采用兩級(jí)，每一級(jí)均采用常規(guī)微孔曝氣池加接觸氧化法 ，微孔曝氣充氧能力和氧利用率均比較高，活接觸氧化法中，性污泥 附在填料表面，不隨水流動(dòng)，因生物膜直接受到上升氣流的強(qiáng)烈攪動(dòng) ，不斷更新，從而提高了凈化效果。生物接觸氧化法具有處理時(shí)間短 、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹 、耗電小等優(yōu)點(diǎn)。
本方法將Fenton氧化作為一種預(yù)處理工藝，在低劑量內(nèi)，F(xiàn)enton法不 完全礦化污染物,只是降低高分子聚合物濃度，使之分解為可生化降解 的小分子物質(zhì)，提高廢水的B/C(可生化性指標(biāo))，滿足后續(xù)生物處理 的需要，同時(shí)廢水中的S2-等一些對(duì)微生物有毒的物質(zhì)也可以去除。絮 凝加藥除磷處理階段，去除廢水中多余的磷之外，一些重金屬離子也 可以生成沉淀去除，從而減輕對(duì)后續(xù)微生物毒害。水解酸化同樣將難 降解的有機(jī)物分解成易降解的有機(jī)物，提高可生化性，為后期的厭氧 反應(yīng)做準(zhǔn)備。升流式厭氧污泥床UASB中，大部分的有機(jī)物被分解成甲 烷和二氧化碳被去除。將兩級(jí)接觸氧化法生物處理系統(tǒng)用于氧化后的 廢水生物處理單元，微生物活性較高，有利于有機(jī)污染物的降解，接 觸生物處理系統(tǒng)相比較其他的生物處理工藝來說結(jié)構(gòu)簡單、占地節(jié)省 、有機(jī)負(fù)荷與水力負(fù)荷高、投資較少、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好、 抗沖擊能力強(qiáng)。
