专利名称：乳化油废水处理方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于废水处理领域，涉及含油废水尤其是高浓度乳化油废水的生物处理方法及处理设备。
背景技术：
乳化油废水是含油废水中较为难处理的一种，其主要成分为机油或矿化油、乳化剂、润滑防腐剂和水。该废水中的乳化油非常稳定，不易破坏，很难处理，这是因为其废水中含有表面活性剂使油成为稳定的乳化液，油滴粒径极微小，其表面形成一层界膜，带有电荷，油珠外围形成双电层，使油珠相互排斥极难接近，在动力学上有一定的稳定性，因此较难处理。另外，乳化液中有机物含量很高，COD在通常为几万毫克每升。目前常使用的含油废水处理方法主要分为化学法、物理法、物化法、生物法等。实际应用中通常是几种方法联合分级使用，使出水水质达到排放标准。常见的乳化油废水处理工艺有，盐析-酸化-沉降法、隔油-微絮凝法、盐析-气浮-吸附法等。现有技术主要存在如下几个问题(1)化学法、物理法仅能实现除油功效，处理程度不够高，其处理出水中仍含有较高的有机污染物，COD浓度达不到排放标准，若要实现达标排放，势必要多种方法、多级串联，造成了流程长、处理工艺复杂等问题。
(2)高浓度乳化油废水的处理往往在破乳、气浮后，需要继续采用活性炭吸附、超滤等三级处理技术强化处理效果，但这些物化方法的运行费用较高。目前含油废水的生物处理法也存在一些问题，目前普遍应用的生物法基于传统活性污泥法和生物膜法原理，反应池中污泥浓度低、微生物活性易受油抑制，对预处理出水即生物反应器进水的水质要求严格，负荷低、处理效率低，为获得较佳出水水质必然导致池容大、占地面积大、基建或运行费用高等问题。
(3)膜过滤方法是目前乳化油废水处理中较有发展前途的一种除油方法，它是利用超滤膜孔径比油珠孔径小的特点，通过滤的方式，实现乳化油水分离的目的。滤膜常被制成空心纤维管过滤器，以增大膜的过滤面积，但过滤器容易堵塞，膜清洗困难，操作费用高，基建、运行成本高。且过滤后的浓缩液仍需处理，一般采用焚烧法，费用过高，且对环境造成二次污染。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型乳化油废水生物处理技术，它能突破由于较高浓度油对微生物的抑制而造成的生物法处理含油废水效率低的瓶颈，该技术对生物反应器进水油浓度、COD浓度要求宽泛，对污染物降解能力强、处理效率高、处理出水可达标，产泥量小、对环境造成的二次污染小。该技术工艺流程简单，节省投资及运行费用。
本发明所采用的工艺流程包括以下五个步骤1)、在分质调节池内调节水量、隔除上层浮油；2)、将隔除上层浮油后的废水泵入破乳池，投加化学药剂破乳；3)、将破乳池后的废水自流进入中间池，向所述中间池中投入易降解有机物，并补充微生物生长所需的氮N、磷P营养盐，短暂停留后，再泵入膜生物反应池；4)、破乳后的废水在膜生物反应池得以进一步除油、降解COD，处理后的水经过膜分离，由膜抽吸泵直接外排。
5)、破乳后的化学污泥、膜生物反应池剩余活性污泥由污泥处理系统进行脱水处理，压滤液回分质调节池，泥饼外运。
作为本发明的一种改进，步骤3)所述易降解有机物为葡萄糖，按1kg废水COD∶0.5～1.0kg葡萄糖的比例投加，所述氮N、磷P营养盐为碳酸氢铵和磷酸二氢铵。
本发明各步骤的具体实现如下步骤1)、分质调节池内设隔油板隔油，浮油可由人工定期清除或设置浮子撇油器自动撇除。池内用于提升乳化油废水的潜污泵设置在距池底0.5～1.0m处，用以提升较为纯净的乳化油废水。该池构造简单，设计上巧妙地利用池体构造、高度差等因素去除了浮油、沉渣对后续处理——破乳反应的影响，可最大限度的发挥了破乳剂的功能，以降低破乳剂的用量。分质调节池内水力停留时间根据废水量大小可取HRT＝1～10d。
步骤2)、经步骤1)处理后的乳化油废水在破乳池内与破乳剂发生反应，乳化油珠的界膜被破坏，形成大滴油珠，浮出水面。破乳池的构造为圆形不锈钢或碳钢罐，顶部设搅拌机。与罐体连接的有位于不同高度的四至五种管道，由高至低依次为溢流管、浮渣管、排水管、沉渣管、放空管。其中排水管可在不同高度上再分设2～3根，若分质调节池提升泵有回流管，溢流管可不设。本发明采用化学破乳法，但对破乳剂不作具体明确要求，可根据不同乳化油废水的具体特性、破乳剂的成本、获取的是否便利等因素选择所，因此所使用的破乳剂并不一定是破乳效果最佳的那一种。但其前提是要保证破乳后进入膜生物反应池的含油废水COD＜3000mg/L、油＜600mg/L。根据经验，建议尽量少采用含钙的破乳剂。破乳池运行方式为间歇、分批次运行，批次运行时间为1.5～4.0h，由手动或自动控制。
步骤3)、中间池为钢结构或砼结构，水力停留时间HRT＝0.5～1d，内设提升泵。破乳除油后的出水自流至中间池，经由中间池泵入膜生物反应池。破乳池为间歇方式运行、膜生物反应池为连续方式运行，因此中间池的作用是破乳池与膜生物反应池的连接与转换，以此保证生物反应的连续性。根据共降解理论，向中间池中投加葡萄糖或其他易降解有机物，按1kg废水COD∶0.5～1.0kg葡萄糖的比例投加。并适当补充微生物生长所需的N、P营养盐。另外根据需要，还可在中间池内调节废水的pH值(取决于步骤2)所选用的破乳剂)，以确保步骤4)中微生物的生长要求。
步骤4)、中间池中的废水由泵提升至膜生物反应池。膜生物反应池为钢结构或砼结构，内部分隔但相通，分为膜池和氧化池。膜池内置板式液中膜组件一组，一组为多片，根据水量不同片数不同，膜通量为0.30～0.5m3/片.d。氧化池内敷设多组高效曝气器，为微生物供氧。由于膜具有良好的泥水分离特性，膜生物反应池内污泥浓度为10～20g/L，远高于普通活性污泥氧化池(3～4g/L)。在膜生物反应池内，大量的微生物以葡萄糖等易降解有机物为第一营养基质维持生命代谢，同时将废水中的油作为共降解基质协同去除。又由于板式液中膜特有的交叉流过滤清洗功能，以及其分离的是活性污泥絮体和水，而不是油分子和水分子，大大减轻了膜堵塞的可能性，使得板式液中膜片的寿命可长达7～10年。
步骤5)、破乳后的浮渣、沉渣与膜生物反应池剩余污泥均排入污泥储存池，再由污泥螺杆泵送至板框压滤机或带式污泥脱水机进行脱水，压滤液回至分质调节池重新处理，泥饼外运。化学污泥与活性污泥混合脱水，有利于加强污泥脱水效果、污泥稳定性好，减少了对环境的二次污染。
本发明还提供了一种乳化油废水处理设备，所述设备包括依次连接在一起的分质调节池、破乳池、中间池、膜生物反应池，产生的污泥依次进入储泥池、脱水机，在所述的破乳池外设置破乳剂投加装置、在所述的中间池外设置营养盐投加装置。
作为本发明的一种改进，在所述分质调节池内设隔油板或隔油器，浮油可由人工定期清除或设置浮子撇油器自动撇除。池内用于提升乳化油废水的潜污泵设置在距池底0.5～1.0m处，用以提升较为纯净的乳化油废水。
作为本发明的一种改进，所述破乳池的构造为圆形不锈钢或碳钢罐，顶部设搅拌机。与罐体连接的有位于不同高度的四至五种管道，由高至低依次为溢流管、浮渣管、排水管、沉渣管、放空管。其中排水可在不同高度上再分设2～3根。若分质调节池提升泵有回流管，溢流管可不设。破乳池运行方式为间歇、分批次运行，由手动或自动控制。
作为本发明的一种改进，所述膜生物反应池的池体为钢结构或砼结构，内部分隔但相通，分为膜池和氧化池。膜池内设置液中膜组件；氧化池内敷设高效曝气器。
本发明的工艺原理如下油类是一种烃类有机物，原理上可以利用微生物将其分解氧化成为二氧化碳和水。但油类对微生物的有抑制作用，一般认为，流入到生物处理构筑物混合污水的含油浓度，通常不能大于30～50mg/L，否则将影响活性污泥和生物膜的正常代谢过程。因而乳化油废水的生物处理方法负荷低、效率低，所有常规生物法常用于处理溶解油，而不宜用于处理乳化油。研究发现，以葡萄糖、牛肉胨或者酵母提取物作为营养基质的微生物，能够共降解链烃类。因而采用葡萄糖等易氧化基质作为第一基质培养微生物，而将乳化油作为微生物的第二基质，利用共降解原理，将大大提高生物处理负荷及效率，从而改变生物法不宜处理乳化油废水的传统认识。
本发明的技术特点为，隔油-破乳-共降解膜生物法。本发明突破点在于在含油废水的生物处理法上，引入了共降解理论，并将共降解机理与膜生物反应器的应用有机的结合起来，强化了生物处理油污染物的能力，突破了油对微生物的抑制作用。将生物反应器进水油浓度的限制由长期认为的30～50mg/L提升至600mg/L，进水COD浓度的上限可达到2000～3000mg/L。该方法突破了传统生物方法处理乳化油废水负荷低、效果差，对预处理要求严格、微生物易受油抑制等局限，可以满足较为严格的排放要求。该方法采用共降解技术，培养微生物，处理破乳后的含油废水(COD＝1700～3000mg/L、油＜600mg/L)，处理系统出水可实现COD＜100mg/L，油＜10mg/L。
本发明可用于含油废水的处理，尤其适于处理小水量、高浓度、高乳化度的含油废水。
本发明破乳除油方法简单易操作，仅采用化学破乳法破乳，破乳后静置一段时间，油水靠重力自然分离，无需再经气浮分离。
本发明的设备生物反应器进水油浓度、COD浓度要求宽泛，对污染物降解能力强、处理效率高、处理出水可达标，产泥量小、对环境造成的二次污染小，该设备工艺流程简单，节省投资及运行费用。
图1本发明乳化油废水处理方法工艺流程2本发明的膜生物反应池处理效果3本发明的共降解-膜生物法乳化油废水处理设备的构造示意4分质隔油池构造简5分质隔油池构造简6破乳池构造简图
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明提供的乳化油废水处理方法和乳化油废水处理设备的构造。
本发明的共降解-膜生物法乳化油废水处理设备的构造如图1所示，包括依次连接在一起的分质调节池1、破乳池2、中间池3、膜生物反应池4，产生的污泥依次进入储泥池5、脱水机6，所述的破乳池外设置破乳剂投加装置7、所述的中间池外设置营养盐投加装置8。
分质调节池1的结构如图2和图3所示，废液经分质调节池进水管16进入分质调节池1，分质调节池1内设隔油装置10隔油，浮油可由人工定期清除或设置浮子撇油器15自动撇除。池内用于提升乳化油废水的废液提升泵9设置在距池底0.5～1.0m处，用以提升较为纯净的乳化油废水。该池构造简单，设计上巧妙地利用池体构造、高度差等因素去除了浮油、沉渣对后续处理——破乳反应的影响，可最大限度的发挥了破乳剂的功能，以降低破乳剂的用量。分质调节池内水力停留时间根据废水量大小可取HRT＝1～10d。
经分质调节池1处理后的乳化油废水经分质调节池出水管17和破乳池进水管18相连，在破乳池2内与破乳剂发生反应，乳化油珠的界膜被破坏，形成大滴油珠，浮出水面。破乳池2的构造如图4所示，破乳池2为圆形不锈钢或碳钢罐，顶部设搅拌装置12。与罐体连接的有位于不同高度的四至五种管道，由高至低依次为溢流管22、浮渣管19、排水管20、沉渣管21。其中排水管可在不同高度上再分设2～3根。若分质调节池提升泵有回流管，溢流管可不设。本发明采用化学破乳法，要保证破乳后进入膜生物反应池的含油废水COD＜2000mg/L、油＜600mg/L。破乳池2运行方式为间歇、分批次运行，由手动或自动控制。
中间池3为钢结构或砼结构，并设有营养盐投加装置8，水力停留时间HRT＝0.5～1d，内设废液提升泵9。破乳除油后的出水经排水管20自流至中间池3，经由中间池泵入膜生物反应池4。破乳池2为间歇方式运行、膜生物反应池4为连续方式运行，因此中间池3的作用是破乳池2与膜生物反应池4的连接与转换，以此保证生物反应的连续性。根据共降解理论，向中间池3中投加葡萄糖或其他易降解有机物。按质量比废水COD∶葡萄糖＝1∶1～0.5的比例投加，并适当补充微生物生长所需的N、P营养盐，其质量比为COD∶N∶P＝100∶5∶1。另外根据需要，还可在中间池内调节废水的pH值，以确保膜生物反应池4中微生物的生长要求。
中间池3中的废水由废液提升泵9提升至膜生物反应池4。膜生物反应池4为钢结构或砼结构，内部分隔但相通，分为膜池和氧化池。膜池内置板式液中膜组件13一组，一组为多片，根据水量不同片数不同。氧化池内敷设多组高效曝气器23，为微生物供氧。由于膜具有良好的泥水分离特性，膜生物反应池4内污泥浓度为10～20g/L，远高于普通活性污泥氧化池3～4g/L。在膜生物反应池4内，大量的微生物以葡萄糖等易降解有机物为第一营养基质维持生命代谢，同时将废水中的油作为共降解基质协同去除。又由于板式液中膜特有的交叉流过滤清洗功能，以及其分离的是活性污泥絮体和水，而不是油分子和水分子，大大减轻了膜堵塞的可能性，使得板式液中膜片的寿命可长达7～10年。
破乳后的浮渣、沉渣与膜生物反应池剩余污泥均排入污泥储存池5，再由污泥泵11送至脱水机6进行脱水。化学污泥与活性污泥混合脱水，有利于加强污泥脱水效果、污泥稳定性好，减少了对环境的二次污染。
实施例1实施例1处理的含油废水为内燃机厂乳化油废液，COD＜15000mg/L，油浓度＜3000mg/L。日处理量3.2t/d。
按以下步骤实施1)在分质调节池内调节水量、隔除上层浮油；高浓度乳化油废液排入并贮存于分质调节池内待处理，水力停留时间10d，可起到调节水质水量作用。废水中上层浮油被隔油板拦截，再由人工定期清除或设置浮子撇油器自动撇除。除去浮油的乳化油废水由位于距池底1.0m处潜污泵提升至破乳池中，原废水中可能带有的比重较大的杂质，作为沉渣沉于池底，定期清除。
2)将隔除上层浮油后的废水泵入破乳池，投加化学药剂破乳；上述步骤的废水进入破乳池破乳，采用生石灰(CaO)作为破乳剂，投放量为10g/L。破乳池间歇运行，一个周期运行时间为2.5h，其中反应时间控制在0.5h以内、静置时间1.0h，排水时间0.5h。本实施例操作步骤为分质调节池提升泵将含油废水泵入破乳池，至破乳池上液位时停进水，同时由计量泵向池中定量泵入CaO乳浊液。随后，开启破乳池搅拌电机，使废水与破乳剂发生破乳反应。反应时间0.5h，反应结束时，停止搅拌电机，开始静置。静置1.0h后，分别打开浮渣管阀门、沉渣管阀门，靠重力将破乳后的浮渣、沉渣排入污泥储存池；再打开排水管将破乳后的清液排入中间池。
3)将破乳池后的废水泵入中间池作短暂停留，再泵入膜生物反应池；
破乳后的清液靠重力排入中间池，本实施例中间池水力停留时间HRT＝1.0d。中间池是间歇运行的破乳池与连续运行的膜生物反应池之间联系的纽带，并为营养盐的投加提供了适当的场所。根据共降解理论，向中间池中投加葡萄糖，本实施例中，按1kg废水COD∶1kg葡萄糖的比例投加，并适当投加一定量的碳酸氢铵和磷酸二氢铵，以补充微生物生长所需的N、P。
4)破乳后的废水在膜生物反应池得以进一步除油、降解COD，处理后的水经过膜分离，由膜抽吸泵直接外排。
经过隔油、破乳、充分补充营养盐的废水由中间池提升泵送入膜生物反应池中，在极大量活性污泥的新陈代谢作用下，膜生物反应池中发生共降解反应，废水中的油、表面活性剂等污染物在易降解有机物被微生物生长所利用的同时，被协同氧化分解，得以从废水根本去除，油的分解产物二氧化碳。经由膜组件过滤，处理水和活性污泥彻底分离，由抽吸泵直接外排。本实施例中，池内污泥浓度为15g/L，反应池容积负荷为4.5kgCOD/(m3.d)；平均进水COD＝1768mg/L，油≈589mg/L，平均膜出水COD＝78.5mg/L，油＜10mg/L，达到排放标准。膜生物反应池运行结果见图2。
5)破乳后的化学污泥、膜生物反应池剩余活性污泥排至污泥储存池，由污泥泵送至板框压滤机进行脱水，压滤液回分质调节池，泥饼外运。
破乳后的浮渣、沉渣与膜生物反应池剩余污泥均排入污泥储存池。破乳池产生的污泥量约等于药剂的投加量，剩余污泥量约为化学污泥与活性污泥混合脱水，还有利于加强污泥脱水效果、污泥稳定性好，减少了对环境的二次污染。本实施例，产生浮渣约为0.28m3/d，产生剩余污泥约为0.2m3/d，合计0.48m3/d，板框脱水机每日工作一次。
实施例2参考实施例1，实施步骤同实施例1。实施例2处理的含油废水为铸造厂脱膜剂、清洗液含油废水，脱膜剂COD浓度约为20000～40000mg/L，清洗液COD浓度约为2000～4000mg/L。由于生产的间歇性和不确定性，进入处理系统的两股来水(脱膜剂和清洗液)的比例是不确定的且不定时的。
含油废水依次进入分质调节池、破乳池、中间池、膜生物反应池内进行处理，产生的污泥依次进入储泥池、脱水机内进行处理。日处理量为24t/d，分质调节池水力停留时间为1天，破乳剂选用Ca(OH)2和FeCl3。中间池为碳钢结构，顶部设置搅拌装置，池内本实施例中，按1kg废水COD∶0.5～1.0kg葡萄糖的比例投加，并适当投加一定量的碳酸氢铵和磷酸二氢铵，以补充微生物生长所需的N、P。并加酸进行pH调节，使中间池出水pH＝7～9。膜生物反应池设置板式液中膜组件一组，75片，膜通量为0.32m3/片.d。处理效果为破乳后出水COD为3000mg/L左右，膜池最终出水COD＜100mg/L。
权利要求
1.一种乳化油废水处理方法，其特征在于它依次包括以下步骤1)、在分质调节池内调节水量、隔除上层浮油；2)、隔除上层浮油后的废水泵入破乳池，投加化学药剂破乳；3)、破乳池后的废水自流进入中间池，向所述中间池中投入易降解有机物，并补充微生物生长所需的氮N、磷P营养盐，短暂停留后，再泵入膜生物反应池；4)、乳后的废水在膜生物反应池得以进一步除油、降解COD，处理后的水经过膜分离，由膜抽吸泵直接外排。5)、破乳后的化学污泥、膜生物反应池剩余活性污泥由污泥处理系统进行脱水处理，压滤液回分质调节池，泥饼外运。
2.据权利要求1所述的乳化油废水处理方法，其特征在于步骤3)所述易降解有机物为葡萄糖，按1kg废水COD0.5～1.0kg葡萄糖的比例投加，所述氮N、磷P营养盐为碳酸氢铵和磷酸二氢铵。
3.根据权利要求1或2所述的乳化油废水处理方法，其特征在于步骤1)所述分质调节池内水力停留时间根据废水量大小取HRT＝1～10d；步骤2)所述破乳池运行方式为间歇、分批次运行，批次运行时间为1.5～4.0h，由手动或自动控制；步骤3)所述中间池内水力停留时间HRT＝0.5～1d。步骤4)所述的膜生物反应池内，利用共降解原理，大量的微生物以葡萄糖等易降解有机物为第一营养基质维持生命代谢，同时将废水中的油作为共降解基质协同去除，并将活性污泥絮体和水分离。步骤5)破乳后的浮渣、沉渣与膜生物反应池剩余污泥均排入污泥储存池，再由污泥螺杆泵送至板框压滤机或带式污泥脱水机进行脱水，压滤液回至分质调节池重新处理，泥饼外运。
4.一种乳化油废水处理设备，包括依次连接在一起的分质调节池、破乳池、中间池、膜生物反应池，产生的污泥依次进入储泥池、脱水机，其特征在于在所述的破乳池外设置破乳剂投加装置、在所述的中间池外设置营养盐投加装置。
5.根据权利要求4所述的乳化油废水处理设备，其特征在于在所述分质调节池内设隔油板或隔油器，浮油可由人工定期清除或设置浮子撇油器自动撇除。
6.根据权利要求5所述的乳化油废水处理设备，其特征在于在所述分质调节池内用于提升乳化油废水的潜污泵设置在距池底0.5～1.0m处，用以提升较为纯净的乳化油废水。
7.根据权利要求4、5或6所述的任一种废水处理设备，其特征在于所述破乳池的构造为圆形不锈钢或碳钢罐，顶部设搅拌机。与罐体连接的有位于不同高度的四至五种管道，由高至低依次为浮渣管、排水管、沉渣管、放空管；破乳池运行方式为间歇、分批次运行，由手动或自动控制。
8.根据权利要求4、5或6所述的任一种废水处理设备，其特征在于所述膜生物反应池的池体为钢结构或砼结构，内部分隔但相通，分为膜池和氧化池，膜池内设置液中膜组件，氧化池内敷设高效曝气器。
9.根据权利要求7所述的废水处理设备，其特征在于所述膜生物反应池的池体为钢结构或砼结构，内部分隔但相通，分为膜池和氧化池，膜池内设置液中膜组件，氧化池内敷设高效曝气器。
10.根据权利要求9所述的废水处理设备，其特征在于所述液中膜组件为板式液中膜。
全文摘要
本发明公开了一种乳化油废水处理方法，包括隔油、破乳、投加易降解物质、共降解膜生物法除油和污泥处理5个步骤，本发明在含油废水的生物处理法上，将共降解机理与膜生物反应器的应用有机的结合起来，强化了生物处理油污染物的能力，突破了油对微生物的抑制作用。本发明还公开了一种乳化油废水处理设备，包括依次连接在一起的分质调节池、破乳池、中间池、膜生物反应池，产生的污泥依次进入储泥池、脱水机，所述的破乳池外设置破乳剂投加装置，所述的中间池外设置营养盐投加装置。设备对生物反应器进水油浓度、COD浓度要求宽泛，对污染物降解能力强、处理出水可达标，产泥量小、对环境造成的二次污染小，设备工艺流程简单，节省投资及运行费用。
文档编号C02F1/40GK101054254SQ200710105720
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者杜兵, 刘寅, 孙艳玲, 曹建平, 何然 申请人:北京市环境保护科学研究院