一种盐废水快速处理系统的制作方法

本发明属于水处理技术领域，涉及一种高盐废水生物处理的方法。

背景技术：

含盐废水主要包括含盐工业废水和高盐生活污水两种，其主要来源于海水直接利用于工农业生产生活所排放的废水和各种工业废水，如印染、造纸、化工、皂素、制药和石油天然气的开发等。这些废水中含有的cl^-、so4^2-、na⁺、ca²⁺等离子对常规生物处理有明显的抑制作用，盐度越大微生物生长也就越困难。这就给废水的生物处理带来一定的困难。因此，如何高效、低耗的处理高盐有机废水仍是值得探究的。

目前含盐废水的处理难点：含盐废水的处理方法很多，如电解法、生物法、膜分离法、蒸发、焚烧或深井灌注等。但电解法、蒸发、焚烧法运行费用极高，膜分离法中的悬浮物和有机物易堵塞膜孔，深井灌注法易产生二次污染等，使得这些方法在实际应用中单一使用推广的难度很大。为降低污染负荷、减少运行费用，上述物化方法多数要同生物法协同进行。目前生物法，如mbr、sbr、生物接触氧化法、耐盐细菌法等均受到不同程度的关注。已有研究表明，虽然生物法已经广泛使用，但针对高盐有机废水时仍存在一些不容忽视的问题：①操作复杂，难以管理；②系统处理效果极不稳定；③系统微生物活性受到抑制等。其原因是采用不同的污水处理工艺，微生物的外界环境条件变动不均衡，以及急剧变化的盐浓度使其受到盐度的强烈抑制^[8]。因此寻找简便、稳定、低成本的生物处理工艺成为解决高盐有机废水处理过程的必要环节。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种盐废水快速处理系统，本发明的有益效果是处理效果好、处理效率高，操作简单、运行费用低。

本发明所采用的技术方案是包括第一处理容器和第二处理容器，第一处理容器内从上至下设有第一混合砂层、第一砾石层、第二混合砂层，第二砾石层，第一处理容器底部通过管道连通第二处理容器的底部，第二处理容器由上至下依次设有海绵铁层、第三混合砂层、第三砾石层。

进一步，第一砾石层还设有通气孔，能够将第一次处理进水的多余气体排出。

进一步，第一混合砂层3、第二混合砂层5和第三混合砂层9均由重量百分比为：天然砂90％、大理石砂5％、沸石砂5％组成。

附图说明

图1是本发明废水生物处理系统结构；

图2是sbr与本发明进水和出水cod浓度；

图3是sbr与本发明出水cod去除率；

图4是sbr与本发明进水和出水氨氮浓度；

图5是sbr与本发明出水氨氮去除率；

图6是sbr与本发明进水和出水总磷浓度；

图7是sbr与本发明出水总磷去除率；

图8是sbr与本发明进水和出水cod浓度；

图9是sbr与本发明出水cod去除率；

图10是sbr与本发明进水和出水氨氮浓度；

图11是sbr与本发明出水氨氮去除率。

图中，1.第一处理容器，2.第二处理容器，3.第一混合砂层，4.第一砾石层，5.第二混合砂层，6.第二砾石层，7.管道，8.海绵铁层，9.第三混合砂层，10.第三砾石层，11.通气孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明系统如图1所示，包括第一处理容器1和第二处理容器2，第一处理容器1内从上至下设有第一混合砂层3、第一砾石层4、第二混合砂层5，第二砾石层6，第一处理容器1底部通过管道7连通第二处理容器2的底部，第二处理容器2由上至下依次设有海绵铁层8、第三混合砂层9、第三砾石层10。其中第一砾石层4还设有通气孔11，能够将第一次处理进水的多余气体排出。进水进入第一处理容器1，通过第一混合砂层3、第一砾石层4、第二混合砂层5处理后，通过管道7进入第二处理容器2底部，再依次通过第二处理容器2的第三砾石层10、第三混合砂层9和海绵铁层8的过滤后变为出水。本发明中的第一混合砂层3、第二混合砂层5和第三混合砂层9均由重量百分比为：天然砂90％、大理石砂5％、沸石砂5％组成。

1试验材料与方法

1.1试验水质

试验进水来自成都某畜产品有限公司污水处理工程中的集水井，污水主要来源于公司肠衣车间地坪冲洗水，水质指标分别为：cod浓度407～583.9mg/l、氨氮浓度46.3～77.1mg/l、总磷浓度9.4～19.61mg/l、nacl浓度约3.3g/l。

1.2sbr试验参数

试验采用sbr反应器的有效容积为7l，内装有来自成都某畜产品有限公司污水处理工程中1#曝气池污泥3l，底部装有微孔曝气石，采用鼓风曝气方式。一天两个周期，好氧曝气420min，曝气量2.5l/min。每周期进水4l，cod负荷控制在0.23～0.33kg/(m³·d)。

1.3本发明系统试验参数

本实验中，第一处理容器1和第二处理容器2可由透明的有机玻璃柱构成，便于观察。柱总高为160cm，内径为9cm，滤料组成为90％天然砂+5％的大理石砂+5％的沸石砂，厚度为110cm；海绵铁厚度为10cm。本发明系统选择湿干比为1：5，控制cod负荷0.23～0.33kg/(m³·d)，与sbr反应器保持一致。在本发明系统滤料的顶端设置布水管，污水经由水泵抽取后进入布水管对本发明系统进行进水，水量通过流量计来控制，系统内水流方向为垂直向下流，污水由上而下经过滤料而得以净化。

1.4分析项目

分析项目包括cod、氨氮、总磷、cl^-等。其中cod、氨氮、总磷分析项目采用国家标准方法进行检测，cl^-采用离子色谱法进行检测。

2结果与讨论

2.1sbr和本发明系统对污染物去除情况对比

sbr和本发明系统在正式试验前均采用试验用水进行驯化，待出水指标基本稳定后开展正式对比试验，表1为sbr与本发明系统cod、nh3-n、总磷去除率差异的显著性分析。

表1

图2、图3中，试验期间cod平均进水浓度为530.3mg/l，受进水中盐的影响，sbr平均出水浓度为95.5mg/l，平均去除率为82.1％，出水水质大多能满足污水综合排放一级标准要求；本发明平均出水浓度为40.3mg/l，平均去除率为92.4％，出水水质完全满足污水综合排放一级标准要求。而从表1可以发现，本发明系统对cod的去除率显著高于sbr系统，平均去除率提高了10.3％。可见发现本发明系统对cod、bod5、ss有较高的去除率，平均分别为90.2％、96.4％、95.1％。本试验中，水质污染物浓度较城市污水略高，且含盐3.3g/l，但出水cod去除率达92.4％，并未因盐的存在而大幅降低，证实本发明系统对盐具有一定的耐受性。

图4、图5中，氨氮平均进水浓度为63.5mg/l，含量较高，出水浓度sbr平均11.2mg/l，本发明平均4.6mg/l，显著低于sbr系统，平均去除率提高了10.3％。可见本发明在含盐的高氨氮废水中对氨氮的去除仍然具有一定优势。图6、图7中，总磷的平均进水浓度为13.7mg/l。出水浓度sbr平均4.2mg/l，本发明平均0.5mg/l。本发明系统远远优于sbr，是因为系统中填加了海绵铁层，而海绵铁对磷的去除主要靠吸附截留作用。因此，当进水产生波动时，总磷的出水浓度一直比较稳定，平均去除率达96.5％，出水水质能稳定满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级b标准要求。

2.2sbr和本发明系统抗盐冲击对比试验

进水cod负荷维持在0.23～0.33kg/(m³·d)范围，逐步提高进水nacl浓度，观察sbr和本发明系统受到盐度冲击时出水的各种指标变化。

2.2.1系统出水随nacl浓度的变化情况

因驯化期间进水盐度为3.3g/l，因此进行冲击试验时是将盐度分别提高到5、10、20、30g/l，来了解系统对盐的抗冲击能力，表2为盐度冲击试验中cod、nh3-n、tp去除率差异的显著性分析。

表2

图8、图9中，当nacl在5、10g/l的中等浓度时，出水cod平均去除率分别为77.9％、73.0％，本发明分别为89.3％、86.8％，较sbr高11.4％、13.8％；当nacl达到20、30g/l高浓度时，出水cod平均去除率sbr迅速下降到61.7％和43.7％，虽然本发明仍然下降，但却是缓慢降到85.2％和80.6％，相对而言较sbr高23.5％、36.9％，愈加显著的表现出本发明的优越性，也间接证明了本发明对盐的耐受性。

sbr中的活性污泥受到盐度冲击时，没有得到足够的时间来调节对抗外界的渗透压变化，微生物体内的酶也未能迅速调整适应，是造成cod去除率下降的主要原因。这和丁乃春等人的试验结果^[17]致。而改进型本发明柱的40～120cm段始终处于淹水状态，滤料中微生物活性受到盐度升高的影响可能是造成cod去除率下降的原因，但因为本发明中有机物的去除主要由淹水落干交替实现的上层介质中微生物完成，因此虽有下降，但降低幅度很小。

表2中，出水cod平均去除率在sbr中随nacl浓度的升高显著下降；本发明中，则在nacl浓度为5、10g/l和20g/l之间则没有超过5％的显著变化，仅仅略有降低，这证明本发明系统相比于sbr系统在去除cod方面具有很强的抗盐度冲击负荷的能力。

图10、图11中，在nacl浓度稳定到5g/l阶段，sbr系统的氨氮去除率从70.6％缓慢提升到80％左右，说明sbr系统活性污泥对盐度逐渐产生耐受性。在nacl浓度由5g/l稳定在10g/l时，sbr系统的氨氮去除率先降至65.5％，后随时间推移恢复到83％左右，说明sbr系统仍能较好的耐受20g/l的盐度。表2中的统计结果表明nacl浓度为5、10g/l时，sbr系统对氨氮的平均去除率差异并不显著。

但当nacl浓度升至20、30g/l时，sbr系统对氨氮的去除率均迅速下降到较低水平(低于50％)，且在5天的时间内未能恢复到较高水平。尤其是nacl浓度为30g/l时，sbr系统对氨氮的去除率下降至15％左右，之后稍有恢复但只停留在25％左右，可以看出sbr系统在高盐度冲击下难以稳定运行。

相对而言，在整个盐度冲击试验中，本发明系统在对氨氮的去除率虽然也表现出持续下降的态势，但是整体的去除率却维持在较高水平，30g/l盐度时的最低去除率都达到80.4％。说明，本发明系统相比于sbr系统在去除氨氮方面也具有较强的抗盐度冲击负荷能力。

试验结果显示，sbr系统对总磷的平均去除率随着盐度的升高显著下降至59.5％～17.4％，说明sbr系统中的聚磷菌在受到高盐度冲击时，其厌氧阶段释磷和好氧阶段吸磷均会受到明显的抑制^[19]。由于海绵铁对磷的去除主要依靠吸附截留作用，因此本发明系统对总磷的去除效果没有明显差异，出水总磷浓度维持在1mg/l以下，出水水质能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级b标准要求。实验结果充分显示了填加海绵铁层的改进型本发明系统具有良好的抗盐度冲击负荷能力。

2.2.2本发明落干段出水随nacl浓度升高变化情况，表3为本发明落干段出水在盐度冲击中cod、nh3-n、tp去除率差异的显著性分析。

表3

在3.3～30g/lnacl浓度梯度下，本发明落干段出水的cod、氨氮、总磷的平均去除率分别为：71.6％、72.0％、72.2％、69.7％、69.9％；77.2％、79.3％、77.06％、77.8％、76.5％；32.4％、35.1％、36.5％、41.8％、38.5％，变化均不显著。试验结果表明在污水随重力流作用通过本发明系统上段40cm滤料的过程中，其中的cod、氨氮等有机污染物被生物膜中的微生物吸附并同通过微生物作用得以降解，而无机盐离子则随着污水的落干过程向下部迁移，没有积累在本发明系统上段滤料中，才在该段滤料中体现出较强的抗盐度冲击负荷能力。总磷则主要是依靠滤料中大理石和沸石砂中的ca⁺、mg⁺离子的化学吸附作用得以去除，因此盐度升高对其也不造成较为明显的影响。

结论与讨论

1.在处理某厂肠衣车间地坪冲洗水原水时，本发明系统对cod、氨氮、总磷的平均去除率分别为92.4％、92.6％、96.5％，均显著高于sbr系统；

2.本发明系统随着盐度的升高，cod和氨氮的平均去除率虽有显著下降的趋势，但是仍维持在较高的去除水平，说明下段淹水对滤料中的微生物膜活性有一定的影响；总磷则是由于填加了海绵铁层一直保持较好的去除效果。本试验条件下本发明系统具有较强的抗盐度冲击负荷能力。

3.本试验条件下本发明系统落干段对cod、氨氮、总磷的平均去除率都没有明显的下降趋势，保持相对稳定。说明污水中的无机盐离子随重力流作用向下部迁移，没有积累在本发明系统上段滤料中，在该段滤料中体现出明显的抗盐度冲击负荷能力。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。