一种高COD高NH3‑N废水的应急处理工艺及装置的制作方法

本发明关于一种高COD废水处理工艺。更具体地说，是关于一种高COD高NH₃-N废水的应急处理工艺及装置。

背景技术：

随着生活水平的提高，环保意识增强，人们对难降解的有机物在环境中的迁移、变化越来越关注，然而高浓度难降解有机污染物的处理，是废水处理的一个难点。几种典型的高浓度有机废水,如焦化废水、造纸废水、制药废水、纺织废水、印染废水、石油/化工废水、垃圾渗滤液等,其主要生产工段的出水COD浓度一般均较高。

且水质复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物，其中含有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化物，磷酸醋，酚类化合物和苯胺类化合物等。垃圾渗滤液中COD、BOD₅浓度最高值可达数千至几万，和城市污水相比，浓度高得多。

部分地区存在下述情况：由于大面积降水、废水处理达标、废水外泄事故等原因，对附近的水库等水体造成污染。因此，有必要对该污染水体进行应急处理，以避免影响下游水质，并对周边生态环境及居民引水安全带来隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高COD高NH₃-N废水的应急处理工艺及装置，以达到排放要求。

本发明提供一种高COD高NH₃-N废水的应急处理工艺，包括以下步骤：

1）高COD高NH₃-N废水从污染水体中抽取以后，对废水进行水质水量调节和pH值的稳定；

2）经水质水量调节以及pH值的稳定后排出的污水进入一级Fenton氧化塔，调节pH值并进行Fenton氧化处理；

3）污水经Fenton氧化处理后进入一级中和反应槽，在一级中和反应槽中调节pH值并加入助凝剂；

4）一级中和反应槽的出污水进入一级沉淀池沉淀并进行泥水分离后，分离后的污水进入二级Fenton氧化塔；

5）二级Fenton氧化塔通过计量泵加入所需的化学药剂，调节污水pH值并进行Fenton氧化处理；出水进入二级中和反应槽，在二级中和反应槽中调节pH值并加入助凝剂；

6）二级中和反应槽的出水进入二级沉淀池并沉淀分离后，进入快滤池过滤掉水中残余的颗粒污染物，污泥进入污泥处理装置；

7）快滤池过滤掉水中残余的颗粒污染物后进入初级脱氨反应装置，去除废水中的NH₃-N，初级脱氨反应装置出水进入深度脱氨反应装置进一步脱氮，并去除部分余氯，出水进入清水池；

8）当深度脱氨反应装置出水未达到出水水质要求时，采用活性炭吸附塔进行应急处理，进一步吸附去除水中的有机物，降低COD和色度。

在所述步骤1）中，取水装置通过浮筒泵从污染水体取水，并于调节池中进行行水质水量调节和pH值的稳定。

在所述步骤2）中，所述调节池的出水进入一级Fenton氧化塔，调整污水pH值在2.00-4.00之间，进水COD含量≥1000mg/L，并加入质量浓度为5-15% 的FeSO₄和质量浓度为15-28%的H₂O₂，通过水力搅拌混合、反应，氧化污水中有机污染物成二氧化碳和水，从而降低COD浓度。

在所述步骤3）中，所述一级Fenton氧化塔出水在中和槽中调节pH在8到9之间，使出水中的Fe³⁺转化为Fe(OH)₃絮体，并加入助凝剂PAM促进快速澄清。

在所述步骤4）中，所述一级沉淀池进行泥水分离后，污水进入二级Fenton氧化塔，污泥进入污泥处理装置。

在所述步骤5）中，所述调节污水pH值在2.00-4.00之间，进水COD在700mg/L左右，并加入质量浓度为15%的FeSO₄和质量浓度为28%的H₂O₂，通过水力搅拌混合、反应，氧化污水中有机污染物为二氧化碳和水，从而降低污水的COD浓度。

所述高COD高NH3-N废水是指COD含量≥1000mg/L、NH₃-N含量≥100mg/L；在所述步骤7）中，所述清水池为污水的暂存使用，该清水池内的水由槽罐车运输至污水厂或排入城镇下水道管网，以进行后续处理。

本发明还提供一种高COD高NH₃-N废水的应急处理装置，包括顺次连接的一级Fenton氧化塔、一级中和反应槽、一级沉淀池、二级Fenton氧化塔、二级中和反应槽、二级沉淀池、快滤池、初级脱氨反应装置、深度脱氨反应装置和清水池，所述深度脱氨反应装置还连接活性炭吸附塔。

还包括连接所述一级沉淀池和二级沉淀池的污泥处理装置，且污泥处理装置的出水连接所述一级Fenton氧化塔。

还包括用于清洗活性炭吸附塔的反洗泵管路系统；还包括分别与取水设备1和清水池12相连的所述应急事故池。

还包括取水装置，通过取水装置于水库水体中将高COD高NH₃-N废水取出至一级Fenton氧化塔进行处理。

本发明具有的优点在于：

采用本发明提供的一种高COD高NH₃-N废水的应急处理工艺及其装置，可以对高盐度有机物污染地表水进行处理，满足生产和环保要求，并且本发明中所采用的各装置均为现有的市售成熟产品，在单独使用时不能满足水的净化要求，只有在组合并按特定的顺序使用后可以使水达到再次使用的要求，具有操作方便，成本低廉的优点。

附图说明

图1为本发明提供的高COD高NH₃-N废水的应急处理装置的结构示意图；

图2为本发明提供的高COD高NH₃-N废水的应急处理工艺的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，本发明中提供一种高COD高NH₃-N废水的应急处理装置，包括有取水装置1、一级Fenton氧化塔2、一级中和反应槽3、一级沉淀池4、二级Fenton氧化塔5、二级中和反应槽6、二级沉淀池7、快滤池8、初级脱氨反应装置9、深度脱氨反应装置10、活性炭吸附塔11、清水池12、污泥处理装置13以及应急事故池14。一级Fenton氧化塔2、一级中和反应槽3、一级沉淀池4、二级Fenton氧化塔5、二级中和反应槽6、二级沉淀池7、快滤池8、初级脱氨反应装置9、深度脱氨反应装置10和清水池12，所述深度脱氨反应装置10还连接活性炭吸附塔11。所述一级沉淀池4和二级沉淀池7还连接污泥处理装置13。所述应急事故池14分别与取水装置1和清水池12相连。活性炭吸附塔11也连接清水池12。

取水装置1通过浮筒泵直接从污染水体取水，并于调节池中进行行水质水量调节和pH值的稳定，没有具体条件要求，只需要满足稳定水质即可。在调节池反应装置的出水口处设有原水提升泵A1，以便将调节池反应装置输出的水直接输送至一级Fenton氧化塔2。

一级Fenton氧化塔2连接有为其加药的H₂O₂加药装置B2、硫酸加药装置以及FeSO₄加药装置。一级Fenton氧化塔2还设有连接两个高级氧化回流泵，高级氧化回流泵分别连接一级Fenton氧化塔2顶部的回流出水口、塔底部的水流进水口以保证内循环，促进药剂和废水的均匀混合，提高氧化效果。硫酸的添加可以调节废水的pH值，达到氧化反应最优条件。FeSO₄可以促进H₂O₂的分解，生成羟基自由基。羟基自由基的氧化电位达到2.8V，是自然界中仅次于氟的强化剂，能对污水中难生化的有机物进行高效的氧化去除，从而达到降低污水COD和色度的目的。且羟基自由基不会产生二次污染，符合环保的要求。经过Fenton氧化塔的处理后，污水中COD总去除率≥65%。

一级Fenton氧化塔2的出水进入一级中和反应槽3，一级中和反应槽3连接NaOH加药装置，使废水在一级中和反应槽3中调节pH在8到9之间。一级中和反应槽3设有助凝剂PAM加药装置B5。一级Fenton氧化塔2出水中的Fe³⁺离子在弱碱性环境下反应生成Fe(OH)₃沉淀。同时反应剩余的H₂O₂在碱性环境下容易分解生成氧气，可以减少出水中双氧水的含量。助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）可以吸附污水中的悬浮粒子，使高分子链互缠交联，形成架桥，从而使絮凝结构增大易于澄清分离，进而可以更有效地去除废水中的Fe(OH)₃沉淀以及其它污染物。

一级中和反应槽3的部分出水进入一级沉淀池4进行泥水分离反应，然后污泥通过污泥提升泵进入污泥处理装置13（污泥脱水间）。在污泥处理装置13中，污泥被分离进行进一步处理，且其出水回流进入一级中和反应槽3。一级沉淀池4的出水进入二级Fenton氧化塔5。

一级中和反应槽3内的另外部分出水通过外回流泵回流至一级Fenton氧化塔2，与原水充分混合后进行高级氧化反应，保证高级氧化所需的水质条件。

二级Fenton氧化塔5设有H₂O₂加药装置、硫酸加药装置、以及FeSO₄加药装置。二级Fenton氧化塔5还设有两个高级氧化回流泵，两个高级氧化回流泵分别连接氧化塔顶部的回流出水口、塔底部的水流进水口，以保证内循环保证内循环，促进药剂和废水的均匀混合，提高氧化效果。硫酸的添加可以调节废水pH值，达到絮体生成的最优条件。FeSO₄可以促进H₂O₂的分解，生成羟基自由基。羟基自由基的氧化电位达到2.8V，是自然界中仅次于氟的强化剂，能对污水中难生化的有机物进行高效的氧化去除，从而达到降低污水COD和色度的目的。且羟基自由基不会产生二次污染，符合环保的要求。经过二级Fenton氧化塔5的处理后，污水中COD总去除率≥60%。

二级Fenton氧化塔5出水通过NaOH加药装置，在二级中和反应槽6中调节pH≈9.00（pH可以为8-10之间）。二级中和反应槽6设有助凝剂加药装置。二级Fenton氧化塔5出水中的Fe³⁺离子在弱碱性环境下反应生成Fe(OH)₃沉淀。同时反应剩余的H₂O₂在碱性环境下容易分解生成氧气，可以减少出水中双氧水的含量。助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）可以吸附污水中的悬浮粒子，使高分子链互缠交联，形成架桥，从而使絮凝结构增大易于澄清分离，进而可以更有效地去除废水中的Fe(OH)₃沉淀以及其它污染物。

二级中和反应槽6的出水部分通过外回流至二级Fenton氧化塔5，与原水充分混合后进行高级氧化反应，保证高级氧化所需的水质条件。二级中和反应槽6另一部分出水进入二级沉淀池7进行泥水分离，污泥进入污泥处理装置13，二级沉淀池7的出水进入快滤池8，快滤池8的出水顺次进入初级脱氨反应装置以及深度除氨装置，深度脱氨反应装置的出水进入清水池12。

当深度脱氨反应装置的出水不达标，还需要采用活性炭吸附塔11用于进行应急，即将深度脱氨反应装置的出水进入活性炭吸附塔11进一步吸附去除水中的有机物，降低COD和色度。

清水池12内的水为达标水，该池内水由车运至污水处理厂，或排入城镇下水道管网，做后续处理。

本发明中设置的污泥脱水装置13为污泥脱水间，由于污泥处理技术较为成熟，为现有技术，在此不再另行说明。

本发明中还包括应急事故池14与取水装置1和清水池12相连，用于事故应急，用于处理设施出现故障或处理出水不达标的情况对废水进行临时存储，或超高浓度的污水暂时存储。

本发明提供一种高COD高NH₃-N废水的应急处理工艺，如图2所示，包含以下步骤：

1）高COD高NH₃-N废水从污染水体（如水库）中抽取以后，对废水进行水质水量调节和pH值的稳定；

2）浮筒取水装置排出的污水通过提升泵进入一级Fenton氧化塔，并通过计量泵加入所需的化学药剂，调节pH值并进行Fenton氧化处理；

3）污水经氧化处理后进入一级中和反应槽，在一级中和反应槽中调节pH值至弱碱性并加入PAM助凝剂；

4）一级中和反应槽污水部分回流至一级Fenton氧化塔，剩余部分进入一级沉淀池沉淀后进行泥水分离后，污水进入二级Fenton氧化塔，污泥进入污泥处理系统；

5）二级Fenton氧化塔通过计量泵加入所需的化学药剂，调节pH值并进行Fenton氧化处理；出水进入二级中和反应槽，在二级中和反应槽中调节pH值至弱碱性并加入PAM助凝剂；

6）二级中和反应槽的水部分通过外回流泵回流到二级Fenton氧化塔，对高COD的原水进行混合稀释，保证氧化塔内COD处于稳定和完全混合状态；

7）二级中和反应槽剩余部分污水进入二级沉淀池沉淀分离后，进入快滤池过滤掉水中残余的颗粒污染物，污泥进入污泥处理系统；

8）快滤池过滤掉水中残余的颗粒污染物后进入初级脱氨反应装置，去除废水中的NH₃-N，保证出水NH₃-N达标。初级脱氨反应装置出水进入深度脱氨反应装置进一步脱氮，并去除部分余氯，出水进入清水池；

9）当深度脱氨反应装置出水未达到出水水质要求时，采用活性炭吸附塔进行应急，进一步吸附去除水中的有机物，降低COD和色度；

10）清水池对污水进行暂存，该池内水由车运至污水处理厂做后续处理。

11）应急事故池事故应急，用于处理设施出现故障或处理出水不达标的情况对废水进行临时存储，或超高浓度的污水暂时存储。

为了进一步保证各装置的正常运行及确保输出的水质，如图2所示，本发明中更具体的工艺过程如下：

1）高COD高NH₃-N废水从污染水体（如水库）中抽取以后，直接进入浮筒取水装置1，通过0.5-2.0h的调节，使调节池出水COD≈3000mg/L， pH=7～8，调节池出水经由原水提升泵A1输入所述一级Fenton氧化装置2。

2）一级Fenton氧化塔2的回流管路中设有H₂O₂加药装置B2、硫酸加药装置以及FeSO₄加药装置。通过一级Fenton氧化塔2的内部回流可以让药剂和污水进行充分的混合。通过添加硫酸，调节废水pH≈3.00，保证Fenton氧化的适宜条件。经过Fenton氧化处理后，出水的COD总去除率在50-85%之间，出水COD≤700mg/L。

3）一级Fenton氧化塔2的出水自流进入一级中和反应槽3，一级中和反应槽3配置有NaOH加药装置B1，一级中和反应槽3内水体的pH≈9.00，有利于一级Fenton氧化塔2出水中的Fe³⁺离子在碱性环境下反应生成Fe(OH)₃沉淀，同时也有利于过量的H₂O₂在碱性环境下分解。一级中和反应槽3还配置有PAM加药装置，助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）可以吸附污水中的悬浮粒子，使高分子链互缠交联，形成架桥，从而使絮凝结构增大易于澄清分离，进而可以更有效地去除废水中的Fe(OH)₃沉淀以及其它污染物。助凝剂的加入对污水中的胶体和固体颗粒悬浮物起到了非常好的去除作用。一级Fenton氧化塔2还设有两个高级氧化回流泵。

4）一级中和反应槽3污水进入沉淀池沉淀进行泥水分离后，污水进入二级Fenton氧化塔5，污泥进入污泥处理系统。

5）一级中和反应槽3的出水进入一级沉淀池4进行反应，然后通过污泥提升泵进入污泥处理装置13。在污泥脱水间中，污泥被分离进行进一步处理，出水进入前段处理系统。

一级中和反应槽3内的水部分通过外回流泵回流至一级Fenton氧化塔2，与原水充分混合后进行高级氧化反应，保证高级氧化所需的水质条件。一级中和反应槽3剩余出水进入一级沉淀池4。

污水在一级沉淀池4进行泥水分离，污泥进入污泥处理装置13，一级沉淀池4出水进入二级Fenton氧化塔5。

6）一级中和反应槽3内的水体COD≤700mg/L，90%通过外回流泵回流到一级Fenton氧化塔2，对COD≈3000 mg/L的原水进行混合稀释，保证氧化塔内污水处于稳定和完全混合状态，中间水池剩余10%的水为出水，其量等于原水进水。

7）二级Fenton氧化塔5设有H₂O₂加药装置B5、硫酸加药装置B6、以及FeSO₄加药装置。二级Fenton氧化塔5还设有高级氧化回流泵A6、A7，保证内循环，促进药剂和废水的均匀混合，提高氧化效果。硫酸的添加可以调节废水pH值，达到絮体生成的最优条件。FeSO₄可以促进H₂O₂的分解，生成羟基自由基。羟基自由基的氧化电位达到2.8V，是自然界中仅次于氟的强化剂，能对污水中难生化的有机物进行高效的氧化去除，从而达到降低污水COD和色度的目的。且羟基自由基不会产生二次污染，符合环保的要求。经过Fenton氧化塔的处理后，污水中COD总去除率≥60%。

二级Fenton氧化塔5出水通过NaOH加药装置，在二级中和反应槽6中调节pH≈9.00。二级中和反应槽6设有PAM加药装置。二级Fenton氧化塔5出水中的Fe³⁺离子在弱碱性环境下反应生成Fe(OH)₃沉淀。同时反应剩余的H₂O₂在碱性环境下容易分解生成氧气，可以减少出水中双氧水的含量。助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）可以吸附污水中的悬浮粒子，使高分子链互缠交联，形成架桥，从而使絮凝结构增大易于澄清分离，进而可以更有效地去除废水中的Fe(OH)₃沉淀以及其它污染物。

8）二级中和反应槽6内的水部分通过外回流至二级Fenton氧化塔5，与原水充分混合后进行高级氧化反应，保证高级氧化所需的水质条件。二级中和反应槽6出水进入二级沉淀池7。

9）污水在二级沉淀池7进行泥水分离，污泥进入污泥处理装置13，二级沉淀池7出水进入清水池12。

10）活性炭装置11进行应急，进一步吸附去除水中的有机物，降低COD和色度。

11）清水池12内的水为达标水，该池内水由车运至污水处理厂，或排入城镇下水道管网，做后续处理。

本发明中高COD高NH₃-N废水是指COD含量≥1000mg/L、NH₃-N含量≥100mg/L的污染水。最终达到排放要求的出水指标达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962-2015）三级标准。