申請(qǐng)日2021.10.29

公開日期2021.12.28

IPC分類C02F9/14;C02F103/34

摘要

本發(fā)明公開了一種深度去除廢水中COD的方法，向所述水解池中加入污水，經(jīng)過所述水解池水解之后的混合液進(jìn)入到好氧池中，所述好氧池遠(yuǎn)離水解池一端的混合液回流進(jìn)入水解池中，所述好氧池中的混合液流入到二沉池中，所述二沉池中沉淀的污泥回流入水解池中；所述二沉池中的水進(jìn)入到混凝池中，向混凝池中加入硫酸亞鐵和雙氧水，所述混凝池中的水流入到脫泡池中，向所述脫泡池中通入空氣，所述脫泡池中的水流入到絮凝池中，向所述絮凝池中加入絮凝劑，在三沉池進(jìn)行泥水分離，獲得潔凈出水。本方法相對(duì)于常規(guī)Fenton法，氧化耦合‑沉淀技術(shù)的藥劑(特別是過氧化氫與酸堿用量)使用量下降了50％～75％，大大降低了運(yùn)行成本。

權(quán)利要求

1.一種深度去除廢水中COD的方法，其特征在于：包括生化處理系統(tǒng)(1)和加藥耦合沉淀系統(tǒng)(2)；

所述生化處理系統(tǒng)(1)包括：水解池(11)、好氧池(12)和二沉池(13)，水解池(11)和好氧池(12)為循環(huán)水池，所述好氧池(12)中污泥齡維持在60～120天，所述好氧池(12)中的MLSS為8～15g/L，所述好氧池(12)中的污泥負(fù)荷為0.05～0.1gCOD/(gMLSS·d)，在所述水解池(11)內(nèi)通過水力混合或機(jī)械混合的方式維持污泥懸浮狀態(tài)，所述水解池(11)內(nèi)的表面流速在0.3～0.5m/s；

所述加藥耦合沉淀系統(tǒng)(2)包括：混凝池(21)、脫泡池(22)、絮凝池和三沉池(24)，所述混凝池(21)、脫泡池(22)、絮凝池(23)和三沉池(24)依次串聯(lián)布置，所述二沉池(13)與沉凝池連通；

向所述水解池(11)中加入污水，經(jīng)過所述水解池(11)水解之后的混合液進(jìn)入到好氧池(12)中，所述好氧池(12)遠(yuǎn)離水解池(11)一端的混合液回流進(jìn)入水解池(11)中，所述好氧池(12)中的混合液流入到二沉池(13)中，所述二沉池(13)中沉淀的污泥回流入水解池(11)中；

所述二沉池(13)中的水進(jìn)入到混凝池(21)中，向混凝池(21)中加入硫酸亞鐵和雙氧水，所述混凝池(21)中的水流入到脫泡池(22)中，向所述脫泡池(22)中通入空氣，所述脫泡池(22)中的水流入到絮凝池(23)中，向所述絮凝池(23)中加入絮凝劑，在三沉池(24)進(jìn)行泥水分離，獲得潔凈出水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度去除廢水中COD的方法，其特征在于：所述好氧池(12)中的曝氣強(qiáng)度為0.7～1.0m3/h/m3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度去除廢水中COD的方法，其特征在于：所述好氧池(12)末端硝化液回流比為(4～10)：1；所述二沉池(13)的污泥回流比為(1～2):1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度去除廢水中COD的方法，其特征在于：所述雙氧水(H2O2)與COD的摩爾比為(0.5～1):1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度去除廢水中COD的方法，其特征在于：所述雙氧水(H2O2)與亞鐵(Fe2+)的摩爾比為(2～4):1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度去除廢水中COD的方法，其特征在于：所述三沉池(24)的表面負(fù)荷為0.8～1.0m3/(m2·h)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深度去除廢水中COD的方法，其特征在于：所述脫泡池(22)的氣水比為(2～5):1。

說明書

一種深度去除廢水中COD的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及廢水凈化的領(lǐng)域，尤其是涉及一種深度去除廢水中COD的方法。

背景技術(shù)

縱觀現(xiàn)今的工業(yè)水處理技術(shù)領(lǐng)域，市場上現(xiàn)存的、成熟應(yīng)用的工業(yè)水處理技術(shù)還停留在處理達(dá)標(biāo)、納管排放的水平。特別是處理難降解的工業(yè)廢水時(shí)，大部分環(huán)保的精力還集中在如超臨界水氧化技術(shù)、臭氧催化氧化、電子束氧化法等廢水高級(jí)氧化技術(shù)上，而忽視了對(duì)傳統(tǒng)的微生物的處理能力的深度挖潛，更難談污染物的深度降解或者污染物的降解極限問題。

膜污染的來源主要有以下兩個(gè)方面：一方面，無機(jī)顆粒物在膜表面的結(jié)晶過程導(dǎo)致的膜污染問題，但隨著陶瓷膜等先進(jìn)的膜組件的研發(fā)而得到的緩解；另一方面，若生化出水為雙膜法進(jìn)水，其含有的殘余有機(jī)物所導(dǎo)致的膜污染問題，因目前研究的不多，市場上并沒有成熟的應(yīng)對(duì)技術(shù)，使得這類膜污染問題凸顯。

通常，將污水中經(jīng)過二級(jí)生化處理后殘余的有機(jī)物統(tǒng)稱為生化處理出水有機(jī)物(EfOM)。EfOM以溶解性有機(jī)物為主，占到出水總有機(jī)物含量的 85％以上，主要包括微生物代謝產(chǎn)物(SMP)、天然有機(jī)物(NOM)、生化不可降解有機(jī)物。其中以SMP與NOM為主，二者的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量分布也表征了EfOM的主要特性。其中主要以類腐殖質(zhì)、類蛋白有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的SMP，因表面電荷與親疏水性的不同，相互結(jié)合，改變自身性狀(如分子量大小與表面電荷)，形成大分子物質(zhì)，在膜過濾時(shí)富集在膜面附近，降低擴(kuò)散速度，增大膜面污染程度，進(jìn)而降低了膜通量與產(chǎn)水效率；絕大部分的NOM 與SMP中的類腐殖質(zhì)物質(zhì)，自身結(jié)構(gòu)中含有豐富的酯鍵、酚羥基、奎寧、羧基、羥基等，這些基團(tuán)極易與金屬氧化物和(或)氫氧化物發(fā)生配位反應(yīng)，形成穩(wěn)定的大分子絡(luò)合物質(zhì)，而金屬離子在整個(gè)絡(luò)合過程中起到了類似架橋作用，絡(luò)合形成的大量有機(jī)物，富集在膜表面，造成膜污染；同時(shí)，類腐殖質(zhì)物質(zhì)本身表現(xiàn)的電負(fù)性，在結(jié)合金屬離子后，自身帶電性降低，有機(jī)物間靜電斥力減弱，聚集程度增加，進(jìn)一步增加了膜面污染層的密實(shí)程度。

針對(duì)上述中的相關(guān)技術(shù)，發(fā)明人認(rèn)為受到污染的膜組件導(dǎo)致產(chǎn)水電耗增加、產(chǎn)水率下降、頻繁進(jìn)行膜組件清洗、膜組件更換費(fèi)用、藥劑費(fèi)用顯著提高等一系列問題，從而導(dǎo)致雙膜法處理污水的方法使用成本高、產(chǎn)水率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了降低污水凈化的成本，提高產(chǎn)水率，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N深度去除廢水中COD的方法。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N深度去除廢水中COD的方法采用如下的技術(shù)方案：

一種深度去除廢水中COD的方法，包括生化處理系統(tǒng)和加藥耦合沉淀系統(tǒng)；

所述生化處理系統(tǒng)包括：水解池、好氧池和二沉池，水解池和好氧池為循環(huán)水池，所述好氧池中污泥齡維持在60～120天，所述好氧池中的MLSS 為8～15g/L，所述好氧池中的污泥負(fù)荷為0.05～0.1gCOD/(gMLSS·d)，在所述水解池內(nèi)通過水力混合或機(jī)械混合的方式維持污泥懸浮狀態(tài)，所述水解池內(nèi)的表面流速在0.3～0.5m/s；

所述加藥耦合沉淀系統(tǒng)包括：混凝池、脫泡池、絮凝池和三沉池，所述混凝池、脫泡池、絮凝池和三沉池依次串聯(lián)布置，所述二沉池與沉凝池連通；

向所述水解池中加入污水，經(jīng)過所述水解池水解之后的混合液進(jìn)入到好氧池中，所述好氧池遠(yuǎn)離水解池一端的混合液回流進(jìn)入水解池中，所述好氧池中的混合液流入到二沉池中，所述二沉池中沉淀的污泥回流入水解池中；

所述二沉池中的水進(jìn)入到混凝池中，向混凝池中加入硫酸亞鐵和雙氧水，所述混凝池中的水流入到脫泡池中，向所述脫泡池中通入空氣，所述脫泡池中的水流入到絮凝池中，向所述絮凝池中加入絮凝劑，在三沉池進(jìn)行泥水分離，獲得潔凈出水。

通過采用上述技術(shù)方案，當(dāng)好氧池中MLSS為8～15g/L，污泥負(fù)荷為 0.05～0.1gCOD/(gMLSS·d)時(shí)，好氧池內(nèi)污泥濃度高，單位污泥的污染物負(fù)荷低，污泥齡長，生物相豐富。對(duì)于含有毒有害物質(zhì)或者難降解物質(zhì)的工業(yè)廢水，使得特征污染物對(duì)應(yīng)的降解菌在污泥系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)增殖與富集，從而實(shí)現(xiàn)污染物的降解。同時(shí)，在此污泥齡的污泥所產(chǎn)生的溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)與胞外聚合物(EPS)較少，而SMP與EPS正是生化出水有機(jī)物的重要組成部分，這同樣證明了污泥齡長、生物相豐富有助于實(shí)現(xiàn)污染物的深度降解。生化出水回流至水解池，在緩沖進(jìn)水污染物濃度的同時(shí)，使得生化過程中產(chǎn)生的SMP與EPS等物質(zhì)經(jīng)過水解作用，進(jìn)一步提高系統(tǒng)降解程度。生化出水回流至水解池，一方面降低了進(jìn)水污染物的濃度，特別是對(duì)于具有生物毒性的物質(zhì)，其濃度的降低，能夠大大減弱其對(duì)生化過程的抑制作用，進(jìn)而有利于豐富生物相的維持；另一方面，生化出水中所含有的大量的大分子的SMP與EPS等難降解物質(zhì)，經(jīng)過缺氧水解過程，有利于大分子物質(zhì)的開環(huán)、斷鍵，促進(jìn)難降解物質(zhì)的代謝，最終實(shí)現(xiàn)污染物的深度降解。

在Fe2+催化作用下，H2O2分解產(chǎn)生羥自由基，其對(duì)生化出水中有機(jī)物具有強(qiáng)氧化作用，從而對(duì)生化出水進(jìn)行深度處理：生化出水中的溶解性有機(jī)物的分子量分布表現(xiàn)出顯著的雙峰分布，即分子量超過10W道爾頓與小于 1K道爾頓的有機(jī)物占據(jù)了生化出水90％以上的比例，氧化耦合反應(yīng)能夠有效去除大分子類腐殖質(zhì)物質(zhì)，但對(duì)于小分子有機(jī)物的去除效果不佳。Fe2+的催化作用下H2O2能夠分解產(chǎn)生羥自由基，并通過電子轉(zhuǎn)移等途徑將出水中的殘留有機(jī)物氧化分解成小分子，最終降解為CO2與H2O，實(shí)現(xiàn)了生化出水中有機(jī)物的深度處理，產(chǎn)水率高。

在絮凝前需要進(jìn)行空氣吹脫，脫泡池通入空氣進(jìn)行吹脫的作用主要有三個(gè)：第一、混合攪拌作用，使得雙氧水、硫酸亞鐵可以和廢水更加充分混合；第二、吹脫作用，將過量和未完全反應(yīng)的雙氧水吹脫出來，避免在沉淀過程中產(chǎn)生氣泡造成污泥上浮，將反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳吹脫出來，使廢水的pH上升，提高絮凝沉淀效果；第三、氧化作用，將廢水的二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，產(chǎn)生更好的氫氧化鐵絮體，降低廢水的色度。

本方法通過深度挖掘活性污泥的處理潛能，真正實(shí)現(xiàn)污染物的降解，而加藥耦合沉淀可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥，操作簡單節(jié)約勞動(dòng)成本。本方法相對(duì)于常規(guī)Fenton法，氧化耦合-沉淀技術(shù)的藥劑(特別是過氧化氫與酸堿用量)使用量下降了50％～75％，大大降低了運(yùn)行成本。

可選的，所述好氧池(12)中的曝氣強(qiáng)度為0.7～1.0m3/h/m3。

通過采用上述技術(shù)方案，在此曝氣強(qiáng)度范圍內(nèi)可滿足污泥呼吸需氧量與污泥懸浮態(tài)的混合能耗需氧量。

可選的，所述好氧池末端硝化液回流比為(4～10)：1；所述二沉池 (13)的污泥回流比為(1～2):1。

通過采用上述技術(shù)方案，較大流量的回流比使得生化系統(tǒng)更耐符合沖擊。

可選的，所述雙氧水(H2O2)與COD的摩爾比為(0.5～1):1。

通過采用上述技術(shù)方案，加藥量明顯小于常規(guī)的芬頓氧化加藥量，并且不用調(diào)整廢水的pH，所以運(yùn)行成本得到大大降低。

可選的，所述雙氧水(H2O2)與亞鐵(Fe2+)的摩爾比為(2～4):1。

通過采用上述技術(shù)方案，加藥量明顯小于常規(guī)的芬頓氧化加藥量，并且不用調(diào)整廢水的pH，所以運(yùn)行成本得到大大降低。

可選的，所述混凝池的停留時(shí)間為0.5～1h，絮凝池的停留時(shí)間為1.5～ 3h。

通過采用上述技術(shù)方案，混凝反應(yīng)與絮凝反應(yīng)分開進(jìn)行，從而適應(yīng)了混凝與絮凝不同的時(shí)間和攪拌強(qiáng)度，提高了去除效率。

可選的，所述三沉池的表面負(fù)荷為0.8～1.0m3/(m2·h)。

通過采用上述技術(shù)方案，在此表面負(fù)荷范圍內(nèi)，廢水中COD的去除較高。

可選的，所述脫泡池的氣水比為(2～5):1。

將廢水的二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，產(chǎn)生更好的氫氧化鐵絮體，降低了廢水的色度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中當(dāng)好氧池中MLSS為8～15g/L，污泥負(fù)荷為0.05～0.1gCOD/ (gMLSS·d)時(shí)，好氧池內(nèi)污泥濃度高，單位污泥的污染物負(fù)荷低，污泥齡長，生物相豐富。對(duì)于含有毒有害物質(zhì)或者難降解物質(zhì)的工業(yè)廢水，使得特征污染物對(duì)應(yīng)的降解菌在污泥系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)增殖與富集，從而實(shí)現(xiàn)污染物的降解，同時(shí)，在此污泥齡的污泥所產(chǎn)生的溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)與胞外聚合物(EPS)較少，而SMP與EPS正是生化出水有機(jī)物的重要組成部分，這同樣證明了污泥齡長、生物相豐富有助于實(shí)現(xiàn)污染物的深度降解。生化出水回流至水解池，在緩沖進(jìn)水污染物濃度的同時(shí)，使得生化過程中產(chǎn)生的SMP與EPS等物質(zhì)經(jīng)過水解作用，進(jìn)一步提高系統(tǒng)降解程度，生化出水回流至水解池，一方面降低了進(jìn)水污染物的濃度，特別是對(duì)于具有生物毒性的物質(zhì)，其濃度的降低，能夠大大減弱其對(duì)生化過程的抑制作用，進(jìn)而有利于豐富生物相的維持，另一方面，生化出水中所含有的大量的大分子的SMP與EPS等難降解物質(zhì)，經(jīng)過缺氧水解過程，有利于大分子物質(zhì)的開環(huán)、斷鍵，促進(jìn)難降解物質(zhì)的代謝，最終實(shí)現(xiàn)污染物的深度降解；

本發(fā)明中在Fe2+催化作用下，H2O2分解產(chǎn)生羥自由基，其對(duì)生化出水中有機(jī)物具有強(qiáng)氧化作用，從而對(duì)生化出水進(jìn)行深度處理：生化出水中的溶解性有機(jī)物的分子量分布表現(xiàn)出顯著的雙峰分布，即分子量超過10W道爾頓與小于1K道爾頓的有機(jī)物占據(jù)了生化出水90％以上的比例，氧化耦合反應(yīng)能夠有效去除大分子類腐殖質(zhì)物質(zhì)，但對(duì)于小分子有機(jī)物的去除效果不佳。Fe2+的催化作用下H2O2能夠分解產(chǎn)生羥自由基，并通過電子轉(zhuǎn)移等途徑將出水中的殘留有機(jī)物氧化分解成小分子，最終降解為CO2與H2O，實(shí)現(xiàn)了生化出水中有機(jī)物的深度處理；

本發(fā)明在絮凝前需要進(jìn)行空氣吹脫，脫泡池通入空氣進(jìn)行吹脫的作用主要有三個(gè)：第一、混合攪拌作用，使得雙氧水、硫酸亞鐵可以和廢水更加充分混合；第二、吹脫作用，將過量和未完全反應(yīng)的雙氧水吹脫出來，避免在沉淀過程中產(chǎn)生氣泡造成污泥上浮，將反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳吹脫出來，使廢水的pH上升，提高絮凝沉淀效果；第三、氧化作用，將廢水的二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，產(chǎn)生更好的氫氧化鐵絮體，降低廢水的色度；

本發(fā)明方法污染物去除效率高，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)滿足循環(huán)回用系統(tǒng)的進(jìn)水條件；

本發(fā)明方法運(yùn)行穩(wěn)定，高濃度的污泥量和大流量的回流，使得生化系統(tǒng)更耐負(fù)荷沖擊；

本發(fā)明方法通過深度挖掘活性污泥的處理潛能，真正實(shí)現(xiàn)污染物的降解，而加藥耦合沉淀可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥，操作簡單節(jié)約勞動(dòng)成本；

本發(fā)明運(yùn)行成本低，相對(duì)于常規(guī)Fenton法，氧化耦合-沉淀技術(shù)的藥劑(特別是過氧化氫與酸堿用量)使用量下降了50％～75％，大大降低了運(yùn)行成本；

本發(fā)明適用范圍廣，易于推廣應(yīng)用，適用于難降解和有毒的工業(yè)廢水處理和水質(zhì)復(fù)雜的工業(yè)園區(qū)污水處理。

（發(fā)明人：仇鑫耀; 李春峰; 羅劍; 顧潤宇）