一种工业废水的提标改造生物处理装置和处理工艺的制作方法

本发明属于污水处理
技术领域：
，具体涉及为一种工业废水的提标改造生物处理装置和处理工艺。
背景技术：
：工业不断发展，废水的种类和数量也迅猛增加，水体污染严重威胁人类的健康和安全。工业废水成分复杂，含有多种不同的污染物质，且各类工业废水中的污染物质和浓度有较大的差别，较难处理。现今环境压力日益严重、各行业适用排放标准不断提高，重复用水率要求愈加严格。如《国家环境保护“十二五”规划》明确指出深入贯彻落实科学发展观，努力提高生态文明水平，深化主要污染物总量减排。同时规划也给我国“十二五”时期定下的主要污染物总量排放的减排目标和任务——与2010年相比，化学需氧量和二氧化硫排放总量下降8％，氨氮和氮氧化物排放总量下降10％。废水经过各企业处理、循环利用及中水回用后，排放水中难降解COD、盐分等富集积累，其中COD虽然不高，但较难生物降解，且高电导率环境影响微生物生长及活动。利用物理化学方法处理成本较大，而常规的生物处理方法又无法有效处理此类废水。生物流动床(biologicalfluidizedbeds,BFBs)是在20世纪70年代初，由美国首先开始进行开发和应用的。该工艺是在生物膜法的原理基础上，利用流态化的概念进行操作，是一种强化生物处理、提高微生物降解有机物能力的高效生物处理工艺，克服了固定床生物膜法中存在的易堵塞缺点。美国JerisJohns等人于1973年，成功开发了厌氧生物流动床技术并申请了专利，该技术用于去除BOD5和NH3-N的硝化处理，在16min的停留时间内BOD去除率达93%。美国Ecolotrol公司在1975年开发的HY-FIO生物流动床工艺首次取得生物流动床处理废水的专利，并被用于废水的二三级处理。日本在70年代中期开始了流化床方面的研究，其着眼于中小型工厂的废水处理，具有代表性的是三菱公司和粟田公司。Anoxkaldnes在20世纪80年代研究开发了移动床生物膜工艺(MBBR/MovingBedBio-filmReactor)的专利技术，1989年，使用该工艺的第一个城市污水处理厂建成使用，此后该工艺及与其他工艺的组合工艺已经成功地在47个国家的500多座城市和工业废水处理厂得到应用。氮素是废水中的一个重要指标，脱氮问题一直是国内外学者关注的主要问题之一，氨氮的生物脱氮主要包括硝化以及反硝化两个过程需要在好氧及厌氧条件下完成。传统的生物脱氮工艺主要有氧化沟(OxidationDitch)工艺、A2/O(AnaerobicAnoxicOxic)工艺、SBR(SequencingBatchReactor)工艺。但传统的工艺普遍存在处理效率低、基建费用高、运行过程复杂等特点。荷兰Delft工业大学在1990年与1997年分别提出并成功开发的厌氧氨氧化(Anammox)工艺以及短程硝化-反硝化(SHARON)工艺。1999年Third等提出了全自养型氮去除(CANON)工艺，这些新涌现的脱氮工艺效率较高，但实际运用条件控制较为严格，废水环境要求较高。因此，有必要针对现有废水处理中降解COD及脱氮的难点，提出一种工业废水的提标改造生物处理装置和处理工艺。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种工业废水的提标改造生物处理装置。本发明的另一目的在于提供一种工业废水的提标改造生物处理工艺本发明实现其目的采用的技术方案如下。一种工业废水的提标改造生物处理装置，包括一段A/O生物处理系统和二段A/O生物处理系统；所述一段A/O生物处理系统由一段厌氧生物流动床水解池和一段微氧同步硝化反硝化池组成；所述二段A/O生物处理系统由二段缺氧生物流动床反硝化池、二段好氧生物流动床池以及泥水分离池组成；所述一段微氧同步硝化反硝化池一端连接一段厌氧生物流动床水解池，另一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池；所述二段好氧生物流动床池一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池，另一端连接泥水分离池。进一步，所述一段厌氧生物流动床水解池连接有调节池；所述泥水分离池设置有污泥回流路；污泥回流路的出口连接一段厌氧生物流动床水解池、一段微氧同步硝化反硝化池、二段缺氧生物流动床反硝化池和二段好氧生物流动床池；所述二段缺氧生物流动床反硝化池和二段好氧生物流动床池之间设置有硝化液回流路。进一步，所述一段厌氧生物流动床水解池、二段缺氧生物流动床反硝化池和二段好氧生物流动床池中均设置有生物流动床；生物流动床设置有生物填料。更进一步，生物流动床中的生物填料比重与水相近，在轻微搅动下能在水中流动，形状为立方体或片状，大小3cm×3cm×3cm~5cm×5cm×5cm，生物填料的材料为聚氨酯海绵，生物填料体积填充率为5%~40%。一种工业废水的提标改造生物处理工艺，包括A1段厌氧水解阶段、O1段微氧同步硝化反硝化阶段、A2段水解和反硝化阶段、以及O2段好氧生物处理阶段；其步骤如下：步骤一.A1段厌氧水解阶段：工业废水经调节池的预处理后进入一段厌氧生物流动床水解池，并与污泥回流路的回流污泥混合，采用厌氧生物流动床工艺，工业废水中的难降解有机物被分解为易降解的小分子有机物；步骤二.O1段微氧同步硝化反硝化阶段：一段厌氧生物流动床水解池的出水流入一段微氧同步硝化反硝化池，并与污泥回流路回流污泥混合，采用活性污泥法或内置生物流动床生物填料工艺，去除工业废水中的部分COD的同时进行同步硝化反硝化作用去除氨氮和总氮，降低工业废水中的NH4+-N、TN含量；步骤三.A2段水解和反硝化阶段：一段微氧同步硝化反硝化池的出水流入二段缺氧生物流动床反硝化池，采用厌氧生物流动床工艺，工业废水中的亚硝氮与硝氮被还原成N2进行反硝化脱氮，同时一段微氧同步硝化反硝化池处理后剩余的难降解COD被进一步水解；步骤四.O2段好氧生物处理阶段：二段缺氧生物流动床反硝化池的出水进入二段好氧生物流动床池，二段好氧生物流动床池的生物填料由内至外形成厌氧-兼氧-好氧微环境，提高COD降解及脱氮的效率，提高系统内生物量，且减少剩余污泥的产生量；充分曝气，去除工业废水中剩余的COD、氨氮以及总氮；步骤五.二段好氧生物流动床池的出水经过泥水分离池后清液达标排放或深度处理回用，污泥回流各池，总回流比为50~200%。进一步，步骤一，水力停留时间为8~12h；步骤二，水力停留时间为4~6h，溶解氧DO控制在0.5~1.5mg/L之间；步骤三中，水力停留时间为5~8h，溶解氧DO在0.5mg/L以下；步骤四中，水力停留时间为8~20h，溶解氧DO控制在2~4mg/L之间。进一步，一段厌氧生物流动床水解池采用上流式水力搅拌装置；所述泥水分离池为沉淀池、气浮池、MBR膜分离系统、生物滤池中的一种。进一步，所述一段厌氧生物流动床水解池中投加水解菌和/或反硝化菌这类功能菌；一段微氧同步硝化反硝化池中投加了氨氧化细菌、反硝化细菌、降COD菌中至少一种功能菌；二段缺氧生物流动床反硝化池中投加了水解菌和/或反硝化细菌这类功能菌；所述二段好氧生物流动床池中投加了氨氧化细菌和/或降COD这类功能菌。进一步，调节池的预处理条件为：pH6~9，温度10~50℃；本技术方案采用了在优化的两段A/O工艺基础上集成生物流动床工艺的一种废水处理工艺，该工艺结合传统脱氮工艺的稳定性以及新型脱氮工艺的高效性，同时又利用生物流动床的高生物量、耐毒物及负荷冲击能力强、适用于低营养物环境的优点，对低负荷、可生化性差、盐度高、处理难度大的工业废水具有较好的处理效果。此外为了提高厌氧生物流动床的流动性，我们提出了一种多样化搅拌系统设计，搅拌可采用以下方式：1利用进水或回流污泥脉冲水力搅拌；2内回流脉冲搅拌；3外加空气辅助水力脉冲搅拌。本发明将两段A/O+生物流动床集成处理工艺耦合集成，具有以下优点：1.通过生物流动床工艺强化两段A/O各系统后，适用于处理低营养负荷、可生化性差、盐度高、处理难度大的工业废水，系统耐冲击负荷能力强，运行稳定可靠；2.一段微氧同步硝化反硝化池、好氧生物流动床池的控制溶解氧较低，能有效节约曝气能耗以及投资成本；3.在一段微氧同步硝化反硝化池后设置二段缺氧生物流动床反硝化池，取消了一段A/O脱氮工艺中的硝化液回流，节约了运行成本；4.产泥量较少，且系统可自行消化部分污泥，降低污泥处理的成本；5.实际应用灵活多变，可以选择多种池体结构，搅拌方式，以及调节生物流动床生物填料的填充率，甚至可以不填充生物填料。在原有的工艺上改造提升比较容易方便。附图说明图1是本发明的装置结构示意图；图2是本发明的工艺流程图；图3是上流式水力搅拌装置的一种布置示意图；图4是上流式水力搅拌装置的另一种布置示意图；图5是实施例1的工艺流程图；图6是实施例2的工艺流程图；图7是实施例3的工艺流程图；图8是实施例3的两段A/O强化处理系统处理效果图；图9是实施例4的工艺流程图；图10是实施例4的两段A/O处理效果图；图中：调节池1、一段厌氧生物流动床水解池2、一段微氧同步硝化反硝化池3、二段缺氧生物流动床反硝化池4、二段好氧生物流动床池5、泥水分离池6、污泥回流路7、硝化液回流路8。具体实施方式下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。本发明是在优化的两段A/O工艺基础上集成生物流动床工艺的一种废水处理技术方案。一段A/O生物处理系统由一段厌氧生物流动床水解池2和一段微氧同步硝化反硝化池3组成。二段A/O生物处理系统由二段缺氧生物流动床反硝化池4、二段好氧生物流动床池5以及泥水分离池6组成。所述一段厌氧生物流动床水解池2连接有调节池1。所述一段微氧同步硝化反硝化池3一端连接一段厌氧生物流动床水解池2，另一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池4；所述二段好氧生物流动床池5一端连接二段缺氧生物流动床反硝化池4，另一端连接泥水分离池6。所述泥水分离池6设置有污泥回流路7；污泥回流路7的出口连接一段厌氧生物流动床水解池2、一段微氧同步硝化反硝化池3、二段缺氧生物流动床反硝化池4和二段好氧生物流动床池5；所述二段缺氧生物流动床反硝化池4和二段好氧生物流动床池5之间设置有硝化液回流路8。一段厌氧生物流动床水解池2、二段缺氧生物流动床反硝化池4和二段好氧生物流动床池5中均设置有生物流动床；生物流动床设置有生物填料；生物流动床中的生物填料比重与水相近，在轻微搅动下能在水中流动，形状为立方体或片状，大小3cm×3cm×3cm~5cm×5cm×5cm，材料为聚氨酯海绵，生物填料体积填充率为5%~40%。所述一段厌氧生物流动床水解池2中投加水解菌、反硝化菌等功能菌；一段微氧同步硝化反硝化池3中投加了氨氧化细菌、反硝化细菌、降COD菌等功能菌；二段缺氧生物流动床反硝化池4中投加了水解菌、反硝化细菌等；所述二段好氧生物流动床池5中投加了氨氧化细菌、降COD功能菌。本方法采用优化两段A/O工艺，包括A1段厌氧水解阶段、O1段微氧同步硝化反硝化阶段、A2段水解和反硝化阶段、O2段好氧生物处理阶段；其步骤如下：步骤一.A1段厌氧水解阶段：工业废水经调节池1的预处理后进入一段厌氧生物流动床水解池2，并与污泥回流路7的回流污泥混合，水力停留时间为8~12h，工业废水中的难降解有机物被分解为易降解的小分子有机物；工业废水预处理后pH6~9，温度10~50℃。工业废水、回流污泥和生物填料在搅拌装置作用下混合均匀；A1段采用厌氧生物流动床工艺，在一段厌氧生物流动床水解池2中的水解微生物的作用下，工业废水中的难降解有机物被分解为易降解的小分子有机物，有效提高废水的可生化性，提高水解污泥浓度，强化水解处理效果；一段厌氧生物流动床水解池2的搅拌装置采用上流式水力搅拌装置，使工业废水与一段厌氧生物流动床水解池2内生物填料及水解污泥充分接触混合，提高水解效率。所述上流式水力搅拌是将进水、回流等入口设置在池底，进水、硝化液回流以及污泥回流从池底部进入，采用脉冲式布水，在布水时提供向上的水力冲击，使悬浮于废水中的生物填料上浮，池上部设置挡板，填料在上浮的过程中被上层挡板拦截后，会产生一定的挤压变形，停止布水后，填料在自重以及变形恢复的相互作用力的影响下，大部分填料会下沉。重新布水时填料再次上浮，使填料在池内上下浮动，并与废水中的污染物充分接触，如图3。所述上流式水力搅拌还可以将进水设置在池底部，而内循环、硝化液回流及污泥回流从池侧面下部进入，池上部设置格栅挡板，死角布置挡板，布水时混合液和生物填料在水力作用力下沿逆时针方向做旋流式运动，使污水中的污染物与填料上的生物膜充分接触，提高传质效果，如图4。所述上流式水力搅拌装置在一段微氧同步硝化反硝化池3和二段好氧生物流动床池5还可以通过曝气辅助水力脉冲搅拌。步骤二.O1段微氧同步硝化反硝化阶段：一段厌氧生物流动床水解池2的出水流入一段微氧同步硝化反硝化池3，并与污泥回流路7回流污泥混合，水力停留时间为4~6h，溶解氧DO控制在0.5~1.5mg/L之间，去除工业废水中的部分COD的同时进行同步硝化反硝化作用去除总氮，降低工业废水中的NH4+-N、TN含量；一段微氧同步硝化反硝化池3采用活性污泥法或内置生物流动床生物填料工艺。步骤三.A2段水解和反硝化阶段：一段微氧同步硝化反硝化池3的出水流入二段缺氧生物流动床反硝化池4，水力停留时间为5~8h，溶解氧DO在0.5mg/L以下，形成稳定的厌氧微环境，工业废水中的亚硝氮与硝氮被还原成N2进行反硝化脱氮，同时一段微氧同步硝化反硝化池3处理后剩余的难降解COD被进一步水解；A2段搅拌方式与A1段相同；A2段采用厌氧生物流动床工艺，生物填料为厌氧微生物提供稳定的生长环境，对O1出水反硝化脱氮并进一步水解酸化；在生物填料以及污泥中厌氧微生物的作用下，亚硝氮与硝氮被还原成N2进行反硝化脱氮，同时一段微氧同步硝化反硝化池3处理后剩余的难降解COD被进一步水解，提高工业废水的可生化性；步骤四.O2段好氧生物处理阶段：二段缺氧生物流动床反硝化池4的出水进入二段好氧生物流动床池5，二段好氧生物流动床池5的生物填料由内至外形成厌氧-兼氧-好氧微环境，提高COD降解及脱氮的效率，提高系统内生物量，且减少剩余污泥的产生量；水力停留时间为8~20h，充分曝气，去除工业废水中剩余的COD、氨氮以及总氮；控制系统溶解氧，大部分COD以及剩余氮素在此得以有效处理；步骤五.二段好氧生物流动床池5的出水经过泥水分离池6后清液达标排放或深度处理回用，污泥回流各池，总回流比为50~200%。所述泥水分离池6为沉淀池、气浮池、MBR膜分离系统、生物滤池中的一种。本发明与传统的A/O工艺相比较，其有效特征表现于：1、本发明中一段厌氧生物流动床水解池2、一段微氧同步硝化反硝化池3、二段缺氧生物流动床反硝化池4、二段好氧生物流动床池5均投入不同的具有高效的功能菌和适合功能菌生长的生物填料。2、本发明中一段厌氧生物流动床水解池2、一段微氧同步硝化反硝化池3、二段缺氧生物流动床反硝化池4、二段好氧生物流动床池5通过优化参数，调节DO、HRT和回流比让投加的功能菌更好的生长在生物膜上，减少功能菌的流失，维持反应池内的微生物保有量，增加了抗冲击能力，是维持整个工艺的处理效率的稳定的关键性因素之一。3、本发明所述的生物填料通过挂膜形成从内到外部厌氧、缺氧、微氧和好氧的生态环境，形成内部以厌氧/兼氧微生物为主，外部以兼氧/好氧微生物为主的微生物菌群，形成协同作用，有效提高污水处理效率。4、本发明以投加功能菌为主，适当补充少许活性污泥，污泥生产少，有效减少了污泥的排放。5、本发明在脱氮工艺上实现同步硝化反硝化，减少曝气，节省能耗，在低C/N比情况下具有较高的脱氮效率。6、本发明通过布水和曝气实现上流式脉冲搅拌，减少机械搅拌对生物填料和生物群落的损伤，减少能耗，同时提高泥水混合，提高生化效率。实施例1：某大型钢帘线企业电镀拉丝工艺中的湿拉工艺，主要有两种润滑剂废水，分别为FP润滑剂废水与ADMU润滑剂废水。两种废水水量较小，但成分复杂，污染物浓度高，处理难度大。废水经过预处理及高级厌氧处理后，进入两级A/O系统处理。两段A/O工艺流程如图5所示。表1两段A/O进出水水质出水工段pHCOD(mg/L)高级厌氧反应器出水6.96±0.472253±485一段A/O生物处理系统出水7.69±0.25501±62二级A/O生物处理系统出水7.56±0.99419±67如上表所示，润滑剂废水在经过预处理、高级厌氧反应器以及两级A/O系统处理后COD低于500mg/L。两段A/O的COD去除效率达到81.4%。实施例2：某印染工业园区废水水质如表2所示：表2进水水质设计两段A/O工艺如图6所示。两段A/O工艺一段厌氧生物流动床水解池2停留时间为12.3h；中沉池表面负荷为0.83m/h；一段微氧同步硝化反硝化池3停留时间为6.1h、溶解氧控制在0.5~1.5mg/L；二段缺氧生物流动床反硝化池4停留时间为7.2h、溶解氧低于0.5mg/L；二段好氧生物流动床池5停留时间为16.2h，溶解氧为3~5mg/L之间；二沉池的表面负荷为0.45m/h。泥水分离池6相对应污泥回流比为50%~100%之间。运行两个月后出水各指标如下表所示：表3.各池体进出水质监测结果本发明对废水的COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、SS等指标均有较好的去除效果，与其对应的去除率分别为67.0%、92.1%、96.2%、86.1%、76.2%、73.5%。其中BOD5、NH3-N、TN、TP四项指标都低于《城镇污水处理厂污染物排放标》，达到研究设计要求。实施例3：某制药公司产业园所产生的不同废水经分类预处理后，高浓度工艺废水集中进入UASB高效厌氧反应器厌氧生物降解，出水进入高负荷好氧池，综合工艺废水与其他低浓度废水直接进入高负荷好氧池。经高负荷好氧池好氧生物处理后出水进入两段A/O强化处理系统。高负荷氧化池出水水质如下表所示：表4高负荷氧化池出水水质高负荷氧化池后工艺如图7所示。两段A/O强化处理系统处理效果如图8所示。从图8可以看出，进入两段A/O强化处理系统的废水COD为4000mg/L左右，电导率为17000μs/cm左右，盐度为1%左右，水质比较恶劣，不利于常规微生物的生长及活动。经过两段A/O强化处理系统后，废水的COD明显降低，在大部分情况下，两段A/O进水的COD＞一段A/O出水的COD＞二段A/O出水的COD，总的COD去除效率达到37%。实施例4：某积体电路制造服务公司在生产过程中产生工业废水及生活污水共360m3/d，其中工业废水小于总水量的20%。工业废水经物理、化学的方法预处理后进入调节池与经过格栅后的生活污水混合处理。经预处理后的工业废水及生活污水的水质如下表所示：表5预处理后工业废水及生活污水水质项目pHCOD/（mg/L）NH3-N/（mg/L）预处理后工业废水6.6~11.343.5~1200.4~10.6生活污水6.38~7.6121.5~31813.6~33.1混合后综合废水处理工艺如图9所示。两段A/O处理效果如图10所示：经过两段A/O强化处理系统后，出水的COD达到25mg/L左右，稳定低于50mg/L，出水氨氮基本低于1mg/L，远低于15mg/L的排放标准，偶尔水质影响出水氨氮升高，但仍然低于排放标准。当前第1页1 2 3