一种脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统的制作方法

文档序号:22849373发布日期:2020-11-06 17:07阅读:157来源:国知局
一种脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统的制作方法
本发明涉及废水处理领域,特别涉及一种脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统。
背景技术
:以煤作为燃料的燃煤电厂,在燃烧过程中会产生二氧化硫等有害物质,石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺广泛应用于燃煤电厂,以脱除烟气中的二氧化硫等污染物。石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置在运行中产生大量脱硫废水,如:2×300mw机组,脱硫废水排放量一般为2.5-14m3/h,平均7.9m3/h;2×600mw机组,脱硫废水排放量一般为6-25m3/h,平均16m3/h;2×1000mw机组,脱硫废水排放量一般为25-30m3/h,平均27.5m3/h;脱硫废水水质因燃煤、脱硫剂石灰石、脱硫工艺水等不同,差异较大;煤电脱硫废水作为经常性废水中水质成分复杂多变、波动频繁、难以处理的一类,具有腐蚀性强、高含盐、高硬度、高悬浮物,含有cod/bod/toc、重金属、氟化物、硫化物、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硅等特点,尤其含有国家及世卫组织严格控制的一类污染物pb、cd、cr、ni、hg等重金属及类金属离子,水温50℃左右,外排对环境的污染很大,需要深度处理才可排放。我国煤电脱硫废水普遍采用“化学沉淀”工艺处理,在预处理环节采用如公开号为cn207294442u,公开日为2018年5月1日,名称为《一种新型脱硫废水高效絮凝处理系统》的专利文件公开的高效絮凝工艺技术,或公开号为cn207619149u,公开日为2018年7月17日,名称为《一种造粒澄清脱硫废水处理系统》的专利文件公开的工艺系统,可使预处理产水主要水质指标可达到dl/t997-2006标准要求;此外,在煤电脱硫废水处理传统的“三联箱”工艺中:一类污染物和重金属主要通过两种方式:一种是投加ca(oh)2或naoh调节ph,生成金属氢氧化物沉淀;另一种是投加有机硫tmt-15,与金属反应生成非常稳定的、不溶性金属-tmt化合物沉淀。氢氧化物沉淀表现出两性行为,通常去除效率常不会达到排放所要求限值,有机硫沉淀作为金属氢氧化物沉淀脱除后的第二步试剂,主要用于沉淀一价和二价重金属(汞、铜、镉、银、铅、镍),包括脱硫废水中不适合氢氧化物沉淀的氯化汞、铬(包括cr(ⅵ))、钒和锑等,其沉淀物不表现出两性行为,溶解度通常比金属氢氧化物低100到1000倍(或更多),能够实现非常低水平的金属残留物。二类污染物中的总悬浮物(tss)、氟化物、硫化物主要通过投加ca(oh)2、铝(铁)盐絮凝剂、pam助凝剂,生成caf2、金属硫化物等可沉淀物,即经过电中和-脱稳-絮凝-卷扫-网捕去除;codcr(包括:bod5、toc)等主要通过投加次氯酸钠,氧化去除。但是对照我国脱硫废水水质及排放标准,现有“化学沉淀”工艺中通过投加次氯酸钠降解codcr(包括:bod5、toc)成本较高;以及某些重金属如:硒、氨氮以及硫酸盐,难以处理达标。技术实现要素:为解决
背景技术
中提到的现有的“化学沉淀”工艺处理燃煤电站脱硫废水存在的问题,本发明提出一种脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统,其中包括预处理单元、生物处理单元、后处理单元和污泥处理单元;所述预处理单元通过絮凝反应耦合软化工艺去除废水中的悬浮物、胶体、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节ph值;所述生物处理单元由生物滤池和澄清池构成,所述生物滤池内部填充有用于固定微生物的多孔微生物载体;所述预处理单元的预处理水,经所述生物滤池处理去除脱硫废水中硒、氨氮、硫酸盐,并降解cod,再经所述澄清池澄清去除固形颗粒物后排至后处理单元进行吸附和截留去除生物处理残留物后排放;所述预处理单元、生物处理单元和后处理单元产生的泥浆均汇集到所述污泥处理单元,所述污泥处理单元包括污泥浓缩池和脱水设备,浓缩泥浆经脱水设备处理产生的泥饼进行固废处置;产生的滤液和产水回流至所述预处理单元循环处理。进一步地,所述预处理单元包括第一反应器、第二反应器和高效絮凝处理系统,废水泵送至所述第一反应器,接着依次自溢流至所述第二反应器和高效絮凝处理系统;在第一反应器中投加氢氧化钙或氢氧化钠,生成金属氢氧化物沉淀物;在第二反应器中投加碳酸钠,生成碳酸盐沉淀物;在高效絮凝处理系统中投加复合高效絮凝药剂,经絮凝反应,悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子转化为可沉淀细微颗粒物、胶体,上述生成的各种胶体、细微颗粒物(包括无机颗粒物、颗粒状cod、颗粒状凯氏氮等,以及惰性颗粒物)通过高效絮凝工艺絮凝、沉淀、澄清。进一步地,所述生物滤池包括依次连接的一级兼氧生物滤池、二级兼氧生物滤池、厌氧生物滤池和曝气生物滤池;在生物滤池生物膜驯化培养过程中,所述一级兼氧生物滤池和二级兼氧生物滤池均投加有复合兼氧菌、碳源及营养物,所述二级兼氧生物滤池还投加有fe0/fe3o4/fe2+复合材料,所述厌氧生物滤池投加有复合厌氧菌、碳源及营养物,所述曝气生物滤池投加有复合好氧菌、曝气空气及碱液。进一步地,所述生物滤池的出水经所述澄清池澄清去除固形颗粒物后部分回流与预处理水混合进入所述一级兼氧生物滤池中,其余送入后处理单元处理,回流比例视水质而定。进一步地,所述多孔微生物载体可为轻质陶粒、聚合物载体、沸石、塑料介质、颗粒活性炭等多孔材质。进一步地,所述生物滤池内部微生物载体的填充率为30%-70%。进一步地,所述多孔微生物载体包括以下重量份组分:100份聚醚330、28-36.8份2,4-甲苯二异氰酸酯、7-9.2份2,6-甲苯二异氰酸酯、6-20份吸附剂、10-18份mzl型高分子吸收剂、0.15份三亚乙基二胺、3.6份助剂和2-4.5份水。进一步地,所述2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯的质量比为8:2;所述吸附剂为杏仁壳活性炭、核桃壳活性炭、胡桃壳活性炭、硅藻土中的一种或几种;所述mzl型高分子吸收剂为聚乙烯醇与聚丙烯酸钠互穿聚合物网络(即ipn)型高分子水凝胶;所述助剂为卤代烷基磷酸酯、烷醇胺、辛酸亚锡按质量比20:15:1的混合物。进一步地,所述多孔微生物载体的制备方法包括以下步骤:s110、称重:按配方质量比称取各组分,备用;s120、将聚醚330、吸附剂、三亚乙基二胺、水、助剂投放入反应器中,搅拌10-20min,充分混均;接着将mzl型高分子吸收剂投加至反应器中,并在搅拌下加入2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯,搅拌2-5分钟;s130、将发泡模具内表面均匀涂覆脱模剂,将预制好的混料均匀涂覆于模具内,封闭模具,40℃下放置24小时或常温下放置36小时以上,进行发泡,制得多孔微生物载体成型体;s140、将多孔微生物载体成型体放入反应器中,于10%的碳酸钠溶液浸泡反应6-12小时后水洗至中性;然后用2%的醋酸溶液浸泡6-12小时后水洗至中性,脱水、自然干燥;s150、将自然干燥的多孔微生物载体成型体,在20℃-60℃的条件下,浸泡于交联剂溶液中反应3-12小时后挤压回收溶液,并水洗至中性,脱水、自然干燥,根据需要截切成长度为1-2.5mm的方块,即制得多孔微生物载体;所述交联剂为浓度为2.5%的戊二醛溶液、2.5%的甲醛溶液、2.5%的乙二醛溶液、10%的二环氧辛烷溶液、10%的环氧氯丙烷溶液、10%的氯乙酸溶液、10%的辛二亚胺溶液或10%的碳二亚胺溶液。进一步地,所述多孔微生物载体干密度为30-50g/m3,湿密度为1010-1080kg/m3,孔隙率98%,比表面为250-500m2/g,持水量约2000-3000%,孔径范围:20-700μm,中心孔径范围:100-200μm;该多孔微生物载体具有机械强度高,生物、化学、热力学稳定性好,亲水性、亲生物性,表面粗糙,表面带电性,负载生物量大等特点,其性能优于污废水处理常用微生物载体,使用本发明制备的多孔微生物载体,生物载体间不存在结膜堵塞,反应器无需反冲洗。进一步地,所述fe0/fe3o4/fe2+复合材料中的fe0:fe3o4:fe2+的摩尔比为2:1:1。所述fe0/fe3o4/fe2+复合材料包括以下重量份组分:100份水、4.48份fe0、5.56份feso4·7h2o、4.47份次氯酸钠、0.049份硫酸。所述fe0/fe3o4/fe2+复合材料的制备方法包括以下步骤:s210、将水、fe0、feso4·7h2o、次氯酸钠混入反应容器中,在快速搅拌下充分混合(转速100-2000rpm,保持fe0颗粒处于悬浮状态即可),室温下,滴入硫酸保持ph=7±0.2,直至fe0表面生成一厚层黑色fe3o4涂层或反应终止即液体颜色不变化,反应时间为4-12h;s220、静置沉淀或采用磁铁沉淀,去除上清液,沉淀采用水冲洗至水清;回收fe0/fe3o4复合材料,置于50℃真空干燥箱干燥6h(干透即可),制得fe0/fe3o4复合材料,其中fe0:fe3o4的摩尔比为2:1;s230、在s220制得的fe0/fe3o4复合材料中,再混入feso4·7h2o干粉混均即制得fe0/fe3o4/fe2+复合材料,其中fe0:fe3o4:fe2+的摩尔比为2:1:1。进一步地,所述曝气空气采用微纳米空泡发生器曝气;进一步地,所述后处理单元为砂滤、活性炭过滤器、多介质过滤器、平板或中空纤维超滤膜过滤器中的一种或几种组合。进一步地,所述脱水设备为板框压滤机、离心脱水机或圆盘式真空脱水机。进一步地,还包括控制系统,所述控制系统通过以太网对预处理单元、生物处理单元、后处理单元和污泥处理单元进行通信连接。所述控制系统为分布式控制系统,包括过程控制站、系统网络和人机接口站;采用冗余容错双环快速以太网作为系统的主干实时网络。所述过程控制站设置于预处理单元、生物处理单元、后处理单元、污泥处理单元中,执行监测、监视,以及就地/自动控制;通过100mbps冗余容错以太网连接至以太网交换机,人机接口站与以太网交换机相连。所述人机接口站设置于脱硫废水预处理单元、生物处理单元、后处理单元、污泥处理单元中,以监视预处理单元、生物处理单元、后处理单元、污泥处理单元的运行参数、状态、报警、运行视频,并对所述预处理单元、生物处理单元、后处理单元、污泥处理单元进行调节和控制。所述系统网络为100mbps冗余容错以太网,用于人机接口站与预处理单元、生物处理单元、后处理单元、污泥处理单元以及过程控制站之间的通信。本发明提供的脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统,与现有技术相比,具有以下技术效果:1、预处理单元采用高效絮凝耦合软化工艺,可有效去除脱硫废水中的悬浮物、胶体、氟化物、硫化物、重金属(类金属)离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节ph值,澄清后产水满足生物处理对水质的要求;高效絮凝耦合软化工艺可大幅度缩短工艺流程,降低设备投资和运行费用;2、生物处理单元通过固定化技术有效结合了生物滤池和生物强化两种工艺,有效去除脱硫废水中硒、氨氮、硫酸盐以及降解cod/bod/toc;高效菌固定生长在多孔微生物载体上,减轻了氨氮、重金属(类金属)对生物的抑制作用;承受进水污染物负荷变化、抵抗系统冲击能力强;3、生物处理单元由于采用了固定化技术,并有效控制了各生物滤池的氧化还原电位orp,使反应器内微生物快速繁殖、优势菌种显著,生物量大,生物种类丰富,且有大量菌胶团,世代时间长的硝化菌、反硝化菌等可有效固定在载体上,避免了传统方法中菌的流失。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明提供的脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统的示意图;图2为预处理单元示意图;图3为生物处理单元示意图;图4为污泥处理单元示意图;图5为控制系统示意图。附图标记:100预处理单元200生物处理单元300后处理单元110第一反应器210一级兼氧生物滤池400污泥处理单元120第二反应器220二级兼氧生物滤池410污泥浓缩池130高效絮凝处理系统230厌氧生物滤池420脱水设备250澄清池240曝气生物滤池500控制系统具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”以及类似的词语仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接,而是可以包括电性的连接、光连接等,不管是直接的还是间接的。本发明提出一种脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统,其中包括预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300和污泥处理单元400;所述预处理单元100通过絮凝反应耦合软化工艺去除废水中的悬浮物、胶体、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节ph值;所述生物处理单元200由生物滤池和澄清池250构成,所述生物滤池内部填充有用于固定微生物的多孔微生物载体;所述预处理单元100的预处理水,经所述生物滤池处理去除脱硫废水中硒、氨氮、硫酸盐,并降解cod,再经所述澄清池250澄清去除固形颗粒物后排至后处理单元300进行吸附和截留去除生物处理残留物后排放;所述预处理单元100、生物处理单元200和后处理单元300产生的泥浆均汇集到所述污泥处理单元400,所述污泥处理单元400包括污泥浓缩池410和脱水设备420,浓缩泥浆经脱水设备420处理产生的泥饼进行固废处置;产生的滤液和产水回流至所述预处理单元100循环处理。具体实施时,如图1所示,一种脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统,其中包括预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300和污泥处理单元400;具体地,如图2所示,预处理单元100包括第一反应器110、第二反应器120和高效絮凝处理系统130,废水泵送至所述第一反应器110,接着依次自溢流至所述第二反应器120和高效絮凝处理系统130;在第一反应器110中投加氢氧化钙或氢氧化钠,生成金属氢氧化物沉淀物;在第二反应器120中投加碳酸钠,生成碳酸盐沉淀物;在高效絮凝处理系统130中投加复合高效絮凝药剂,经絮凝反应,悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子转化为可沉淀细微颗粒物、胶体,上述沉淀物和胶体(包括第一反应器110生成的金属氢氧化物沉淀物、第二反应器120生成的碳酸盐可沉淀物、废水中无机颗粒物、颗粒状cod、颗粒状凯氏氮以及惰性颗粒物等)通过高效絮凝工艺絮凝沉淀、澄清,所产生絮凝泥浆送至污泥处理单元400处置,该环节产水送入生物处理单元200;其中,高效絮凝处理系统130可采用专利201721234076.6公开的一种新型脱硫废水高效絮凝处理系统130,或专利201721240150.5一种造粒澄清脱硫废水处理系统所述的工艺系统;本发明的预处理单元100通过高效絮凝耦合软化工艺可有效去除废水中的悬浮物、胶体、氟化物、硫化物、重金属离子,降低化学耗氧量和氨氮,并有效调节ph值;澄清后产水满足生物处理对水质的要求;高效絮凝耦合软化工艺可大幅度缩短工艺流程,降低设备投资和运行费用。具体地,生物处理单元200由生物滤池和澄清池250构成,生物滤池内部填充有用于固定微生物的多孔微生物载体,具体可为轻质陶粒、聚合物载体、沸石、塑料介质、颗粒活性炭等多孔材质;预处理单元100的预处理水,经生物滤池处理去除脱硫废水中硒、氨氮、硫酸盐,并降解cod,再经所述澄清池250澄清去除固形颗粒物后排至后处理单元300进行吸附和截留去除生物处理残留物后排放;此外,生物滤池的出水经澄清池250沉淀澄清去除固形颗粒物后部分回流与预处理水混合重新进入生物滤池再处理,其余则送入后处理单元300处理,回流比例视水质而定。如图3所示,生物滤池由依次连接的一级兼氧生物滤池210、二级兼氧生物滤池220、厌氧生物滤池230和曝气生物滤池240构成;由于预处理后的脱硫废水属于高盐废水,高tds浓度使其难以维持生物处理活性,因此,当脱硫废水预处理产水tds>35g/l时,通过加水以降低预处理水的盐分浓度至tds≤35g/l,以使其可用于下游的生物处理,稀释用水可以是燃煤电厂生活废水、循环水排污水等含盐较低的废水,此外,脱硫废水的温度较高,稀释用水也可以降低脱硫废水预处理水的温度,比如,从50℃左右降至约40℃以下,以便适于生物处理。在生物滤池生物膜驯化培养过程中,一级兼氧生物滤池210和二级兼氧生物滤池220均投加有复合兼氧菌、碳源及营养物,二级兼氧生物滤池220还投加有fe0/fe3o4/fe2+复合材料,厌氧生物滤池230投加有复合厌氧菌、碳源及营养物,所述曝气生物滤池240投加有复合好氧菌、曝气空气及碱液;其中,所投加碳源及营养物是微生物生长代谢的食物,以促进目标微生物种群的繁殖和生长,营养物包括氮源、磷源、微量元素、维生素;其中:1)碳源,可为糖类(如:果糖、葡萄糖、乳糖、糖蜜、蔗糖等),醇类(如:甲醇、乙醇等),也可以是有机酸类(如:乙酸、乙酸盐、丁酸盐等)。如果在烟气脱硫系统中使用dba(一种复合有机酸)或类似物来增强脱硫效果,这种情况通常发生在燃烧高硫煤的电厂中,则脱硫废水中将残留dba,dba可作为微生物的碳源。如果脱硫废水中含有过量的dba,则可以通过在一级兼氧生物滤池210的上游设置好氧曝气生物滤池240进行氧化来减少过量的dba。通常,脱硫废水中残留dba的浓度不会过量。2)氮源,可以是尿素、硝酸盐、亚硝酸盐、硝酸氨、氨氮等;3)磷源,可以是磷酸、磷酸二氢铵和磷酸钾等磷酸盐;4)微量营养物,如:ca、k、mg、cu、zn、se、fe、mo、b等;5)维生素,如叶酸、生物素以及维生素b1、b12等。应视水质成分选择营养物,以达到碳:氮:磷比率(cnp)约为100:10:1,例如,水体中可能已经含有足够的氮、磷或大部分微量营养物,因此在营养液中可能不需要氮、磷或大部分微量营养物。此外,碳源及营养物的投加量可以通过化学方程计算、试验确定,实际运行通过氧化还原电位orp控制,增加营养物投加量将使氧化还原作用降低;减少营养物投加量会导致氧化还原水平升高:a、一级兼氧生物滤池210氧化还原电位orp应控制在0~-50mv,主要以硝酸盐/亚硝酸盐为电子受体,实现反硝化脱氮;b、二级兼氧生物滤池220氧化还原电位orp控制在-50~-200mv,主要以硒酸盐/亚硒酸盐为电子受体(对其它重金属等污染物也具有还原作用),实现硒等污染物的还原;与此同时,在二级兼氧生物滤池220同步投加的fe0/fe3o4/fe2+复合材料,具有强还原作用,可快速降低二级兼氧生物滤池(220)氧化还原电位orp,并创建一个健康、稳定的水生环境,从而促进微生物群落和微生态系统的生长和维持;c、厌氧生物滤池230氧化还原电位orp控制在-200~-300mv,主要以硫酸盐为电子受体,在硫酸盐还原菌作用下,实现硫酸盐的还原,生成硫化铁及其它金属硫化物,沉淀去除;曝气生物滤池240中的曝气空气的投加量由氧化还原电位orp控制,曝气生物滤池240氧化还原电位orp控制在50~300mv,主要以o2作为电子受体,实现如下作用:d、使氧化废水中cod/bod/toc、可能残留的碳源及营养物(包括可能过量的dba)彻底无机化,生成co2、h2o;e、实现废水中氨氮硝化反应,回流后在一级兼氧生物滤池210中反硝化生成n2脱氮去除;此外,在曝气生物滤池240反应器中,由于曝气生物滤池240中生物载体与高效复合好氧菌的固定化,使生物载体内部同时形成厌氧-缺氧-好氧的微环境,发生同步硝化反硝化,在完全硝化的同时去除一部分总氮;f、氧化废水中残留的硒氰酸盐、烷基化硒等,生成硒酸盐、亚硒酸盐等,回流后,在二级兼氧生物滤池220中还原脱除;g、氧化废水中可能残留的fe2+为fe3+,生成fe(oh)3絮凝沉淀物。所投加的碱液可为ca(oh)2、naoh之类的化学药品用于控制ph,调节曝气生物滤池240的ph值>7;较佳地,所投加复合兼氧菌为市售的耐盐兼氧菌产品,所投加复合厌氧菌为市售的耐盐厌氧菌产品,所投加复合好氧菌为市售的耐盐好氧菌产品,也可自高盐废水(如,海水)中接种。投加的复合微生物固定于生物载体上,固定化微生物不易流失、微生物负载量高,反应器内生物量大,生物种类丰富,且有大量菌胶团,世代时间长硝化、反硝化菌种被有效固定在载体上,避免菌种的流失。具有较强的承受进水污染物负荷变化能力和抵抗系统冲击能力。本发明的生物处理单元200的生物处理工艺具有如下优点:1、通过固定化技术有效结合了生物滤池和生物强化两种工艺,有效去除脱硫废水中硒、氨氮、硫酸盐以及降解cod/bod/toc;2、在二级兼氧生物膜反应器中,通过投加fe0/fe3o4/fe2+复合材料,使还原的硒等重金属(类金属)元素,被吸附、包封在化学惰性和物理致密的氧化铁晶体内(以fe3o4为主),便于高效沉淀去除,使硒等重金属(类金属)的脱除效率大大提高;3、高效菌固定生长在多孔微生物载体上,减轻了氨氮、重金属(类金属)对生物的抑制作用;4、由于采用了固定化技术,并有效控制了各生物滤池的氧化还原电位orp,使反应器内微生物快速繁殖、优势菌种显著,生物量大,生物种类丰富,且有大量菌胶团,世代时间长的硝化菌、反硝化菌等可有效固定在载体上,避免了传统方法中微生物的流失;5、承受进水污染物负荷变化、抵抗系统冲击能力强。具体地,如图1和图4所示,预处理单元100、生物处理单元200和后处理单元300产生的泥浆均汇集到污泥浓缩池410浓缩,其中污泥浓缩可采用静置沉淀,也可选择性投加有机高分子聚合物絮凝剂(如聚丙烯酰胺pam等)、无机絮凝剂(如铝、铁絮凝剂)及其组合物。但静置沉淀需要较大体积的污泥浓缩和较长的污泥停留时间,通过投加絮凝剂可大幅度加速污泥沉降、降低污泥浓缩池410体积和污泥停留时间,并且便于沉淀污泥的脱水;污泥浓缩池410所产生的污泥,经污泥泵泵送至脱水设备420进行脱水处理,脱水设备420所产生的滤液、污泥浓缩池410产水回流至预处理单元100废水入口,与脱硫废水来水混合进入预处理单元100循环处理;脱水设备420所产生的泥饼固废处置。较佳地,脱水设备420可选配板框压滤机、离心脱水机或圆盘式真空脱水机。需要说明的是,污泥浓缩池410、脱水设备420,以及污泥处理系统中的废水泵、污泥泵等,均为废水处理系统常规设备,可根据相关规程规范及系统处理能力要求设计、选型、制作。优选地,所述生物滤池内部多孔微生物载体的填充率为30%-70%。具体实施时,采用30%-70%的填充率可使多孔生物载体悬浮在生物滤池内,且呈流化态,载体间不易结膜堵塞,反应器无需反冲洗。优选地,本发明还提供一种多孔微生物载体,包括以下重量份组分:100份聚醚330、28-36.8份2,4-甲苯二异氰酸酯、7-9.2份2,6-甲苯二异氰酸酯、6-20份吸附剂、10-18份mzl型高分子吸收剂、0.15份三亚乙基二胺、3.6份助剂和2-4.5份水;该多孔微生物载体制备方法为包括以下步骤:s110、称重:按配方质量比称取各组分,备用;s120、将聚醚330、吸附剂、三亚乙基二胺、水、助剂投放入反应器中,搅拌10-20min,充分混均;接着将mzl型高分子吸收剂投加至反应器中,并在搅拌下加入2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯,搅拌2-5分钟;s130、将发泡模具内表面均匀涂覆脱模剂,将预制好的混料均匀涂覆于模具内,封闭模具,40℃下放置24小时或常温下放置36小时以上,进行发泡,制得多孔微生物载体成型体;s140、将多孔微生物载体成型体放入反应器中,于10%的碳酸钠溶液浸泡反应6-12小时后水洗至中性;然后用2%的醋酸溶液浸泡6-12小时后水洗至中性,脱水、自然干燥;s150、将自然干燥的多孔微生物载体成型体,在20℃-60℃的条件下,浸泡于交联剂溶液中反应3-12小时后挤压回收溶液,并水洗至中性,脱水、自然干燥,根据需要截切成长度为1-2.5mm的方块,即制得多孔微生物载体;所述交联剂为浓度为2.5%的戊二醛溶液、2.5%的甲醛溶液、2.5%的乙二醛溶液、10%的二环氧辛烷溶液、10%的环氧氯丙烷溶液、10%的氯乙酸溶液、10%的辛二亚胺溶液或10%的碳二亚胺溶液。本发明提供的多孔微生物载体干密度为30-50g/m3,湿密度为1010-1080kg/m3,孔隙率98%,比表面为250-500m2/g,持水量约2000-3000%,孔径范围:20-700μm,中心孔径范围:100-200μm;该多孔微生物载体具有机械强度高,生物、化学、热力学稳定性好,亲水性、亲生物性,表面粗糙,表面带电性,负载生物量大等特点,其性能优于污废水处理常用微生物载体,使用本发明制备的多孔微生物载体,生物载体间不存在结膜堵塞,反应器无需反冲洗。优选地,所述2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯的质量比为8:2;所述吸附剂为杏仁壳活性炭、核桃壳活性炭、胡桃壳活性炭、硅藻土中的一种或几种;所述mzl型高分子吸收剂为聚乙烯醇与聚丙烯酸钠互穿聚合物网络(即ipn)型高分子水凝胶;所述助剂为卤代烷基磷酸酯、烷醇胺、辛酸亚锡按质量比20:15:1的混合物。优选地,所述fe0/fe3o4/fe2+复合材料中的fe0:fe3o4:fe2+的摩尔比为2:1:1。具体实施时,fe0/fe3o4/fe2+复合材料包括以下重量份组分:100份水、4.48份fe0、5.56份feso4·7h2o、4.47份次氯酸钠和0.049份硫酸;该fe0/fe3o4/fe2+复合材料其制备方法包括以下步骤:s210、将水、fe0、feso4·7h2o、次氯酸钠混入反应容器中,在快速搅拌下充分混合(转速100-2000rpm,保持fe0颗粒处于悬浮状态即可),室温下,滴入硫酸保持ph=7±0.2,直至fe0表面生成一厚层黑色fe3o4涂层或反应终止即液体颜色不变化,反应时间为4-12h;s220、静置沉淀或采用磁铁沉淀,去除上清液,沉淀采用水冲洗至水清;回收fe0/fe3o4复合材料,置于50℃真空干燥箱干燥6h(干透即可),制得fe0/fe3o4复合材料,其中fe0:fe3o4的摩尔比为2:1;s230、在s220制得的fe0/fe3o4复合材料中,混入feso4·7h2o干粉混均即制得fe0/fe3o4/fe2+复合材料,其中fe0:fe3o4:fe2+的摩尔比为2:1:1。优选地,所述曝气空气采用微纳米空泡发生器曝气。具体实施时,曝气空气采用微纳米空泡发生器曝气,曝气空气经微纳米空泡发生器,产生500nm-1μm的微纳米气泡,大幅提高气液传质的比表面积和氧气在水体中的停留时间,微纳米气泡在废水中的溶解是一个气泡逐渐缩小的过程,压力的上升会增加气体的溶解速度,伴随着比表面积的增加,气泡缩小的速度会变的越来越快,并最终溶于水中,理论上气泡即将消失时的所受压力为无穷大,这种巨大压力使微气泡爆裂瞬间,由于气液界面消失的剧烈改变,界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来,可激发产生大量强氧化性羟基自由基,从而大幅提高废水中氧气的溶解度和利用率、强化氧气氧化反应。优选地,所述后处理单元300为砂滤、活性炭过滤器、多介质过滤器、平板或中空纤维超滤膜过滤器中的一种或几种组合。具体实施时,后处理单元300为砂滤、活性炭过滤器、多介质过滤器、平板或中空纤维超滤膜过滤器中的一种或几种组合,如一级砂滤+两级活性炭过滤器等,吸附和截留生物处理的残留物,并形成污泥排至污泥处理单元400进行处置。需要说明的是,砂滤、活性炭过滤器、多介质过滤器、平板或中空纤维超滤膜过滤器等,均为废水处理系统常规设备,可根据相关规程规范及系统处理能力要求选型、设计。优选地,还包括控制系统500,所述控制系统500通过以太网对预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300和污泥处理单元400进行通信连接。具体实施时,如图5所示,控制系统500为分布式控制系统500,包括过程控制站、系统网络和人机接口站;采用冗余容错双环快速以太网作为系统的主干实时网络;过程控制站设置于预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300、污泥处理单元400中,执行监测、监视,以及就地/自动控制;通过100mbps冗余容错以太网连接至以太网交换机,人机接口站与以太网交换机相连;人机接口站,运行操作人员通过人机接口界面,可监视预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300、污泥处理单元400的运行参数、状态、报警、运行视频,分析各种参数的变化趋势,追忆各种参数的历史记录等;运行操作人员通过人机接口界面,可调节预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300、污泥处理单元400的参数、状态设置,运行方式、控制逻辑;运行操作人员通过人机接口界面,控制操作预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300、污泥处理单元400的运行方式、设备启停等。系统网络为100mbps冗余容错以太网,用于人机接口站与预处理单元100、生物处理单元200、后处理单元300、污泥处理单元400过程控制站之间、以及各过程控制站之间的通信用于实现测量数据的采集、过程参数的控制及操作、设备故障的报警和联锁、各种就地控制功能。以下为采用本发明提供的脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统进行具体工艺处理的实施例并进行测试,其结果如下:本实例所处理的脱硫废水来自某燃煤电厂2×300mw机组采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺,在运行中脱硫废水排放量约9m3/h,脱硫废水主要污染物指标如表1所示:表1预处理单元:预处理单元100采用高效絮凝耦合软化工艺,采用专利201721234076.6一种新型脱硫废水高效絮凝处理系统130,并在上述专利处理工艺中嵌入了废水软化工艺。所述软化工艺为废水处理常用的“氢氧化钙+碳酸钠”软化工艺。在第一反应器110中投加氢氧化钙,生成金属氢氧化物沉淀物,废水自溢流至第二反应器120;在第二反应器120中投加碳酸钠,生成碳酸盐沉淀物,废水自溢流至高效絮凝处理系统130;在高效絮凝处理系统130中投加复合高效絮凝药剂,经絮凝反应,悬浮物、氟化物、硫化物、重金属离子转化为可沉淀细微颗粒物、胶体,上述沉淀物和胶体(包括第一反应器110生成的金属氢氧化物沉淀物、第二反应器120生成的碳酸盐可沉淀物、废水中无机颗粒物、颗粒状cod、颗粒状凯氏氮以及惰性颗粒物等)通过高效絮凝工艺絮凝沉淀、澄清,所产生絮凝泥浆送至污泥处理单元400处置,该环节产水送入生物处理单元200。生物处理单元:生物处理单元200由一级兼氧生物滤池210、二级兼氧生物滤池220、厌氧生物滤池230、曝气生物滤池240、澄清池250构成;一级兼氧/二级兼氧/厌氧/好氧生物滤池中的多孔微生物载体填充率为60%;在预处理水箱,注入稀释水配水,稀释水为电厂生活废水澄清水,调节预处理水的盐分浓度至tds≤35g/l,水温至约≤40℃;ph调节药剂为醋酸、氢氧化钙,调ph在6.8-7.2之间;在一级兼氧/二级兼氧/厌氧/好氧生物滤池生物膜反应器驯化培养过程中分别投加耐盐高效复合厌氧/兼氧/好氧菌,使其固定在多孔微生物载体表面及内部;在一级兼氧生物滤池210中投加碳源及营养物;在二级兼氧生物滤池220中投加碳源及营养物、fe0/fe3o4/fe2+复合材料;在厌氧生物滤池230中投加碳源及营养物;在好氧生物滤池中投加曝气空气、碱液;一级兼氧生物滤池210氧化还原电位orp持续稳定在0~-50mv,二级兼氧生物滤池220氧化还原电位orp持续稳定在-50~-200mv;厌氧生物滤池230氧化还原电位orp持续稳定在-200~-300mv;好氧生物滤池氧化还原电位orp持续稳定在50~300mv;生物处理产水水质基本稳定达标,生物膜反应器可正式启动;将调ph值、tds、水温后的预处理水送入生物处理单元200;一级兼氧生物滤池210氧化还原电位orp控制在0~-50mv之间,温度保持在20-38℃之间,水力停留时间为2h,废水原水中的绝大部分硝酸根、亚硝酸根等氮氧化物,以及回流水中含有的、曝气生物滤池240氨氮硝化生成的绝大部分硝酸根、亚硝酸根等氮氧化物,反硝化生成n2去除;二级兼氧生物滤池220氧化还原电位orp控制在-50~-200mv之间,温度保持在20-38℃之间,水力停留时间为1h,废水原水中的绝大部分硒酸盐、亚硒酸盐等重金属(类金属)污染物,以及回流水中的含有的、曝气生物滤池240中硒氰酸盐、烷基化硒氧化生成的绝大部分硒酸盐、亚硒酸盐等污染物,在二级兼氧生物滤池220中还原为硒等重金属(类金属)元素,被吸附、包封在化学惰性和物理致密的氧化铁晶体内(以fe3o4为主),沉淀去除;厌氧生物滤池230氧化还原电位orp控制在-200~-300mv之间,温度保持在20-38℃之间,水力停留时间为2h,废水原水中的绝大部分硫酸盐在二级兼氧生物滤池220和厌氧生物滤池230中,在硫酸盐还原菌作用下,实现硫酸盐的还原,生成硫化铁及其它金属硫化物,沉淀去除,且通过金属硫化物沉淀,同步去除部分重金属(类金属)。曝气生物滤池240,氧化还原电位orp控制在50~300mv之间,温度保持在20-38℃之间,水力停留时间为1h,达到:1)废水中cod/bod/toc、可能残留的碳源及营养物(包括可能过量的dba),氧化生成co2、h2o,使其彻底无机化;2)废水中氨氮彻底硝化,回流后,在一级兼氧生物滤池210中反硝化生成n2脱氮去除;此外,在曝气生物滤池240反应器中,由于曝气生物滤池240中生物载体与高效复合好氧菌的固定化,使生物载体内部同时形成厌氧-缺氧-好氧的微环境,发生同步硝化反硝化,在完全硝化的同时去除一部分总氮;3)氧化废水中残留的硒氰酸盐、烷基化硒等,生成硒酸盐、亚硒酸盐等,回流后,在二级兼氧生物滤池220中还原脱除;4)氧化废水中可能残留的fe2+转成fe3+,生成fe(oh)3絮凝沉淀物。其中,多孔微生物载体包括以下重量份原料:100份聚醚330、30.4份2,4-甲苯二异氰酸酯、7.6份2,6-甲苯二异氰酸酯、14份核桃壳活性炭、14份mzl型高分子吸收剂、0.15份三亚乙基二胺、3.6份助剂和3.5份水;其制备方法包括如下步骤:s110、按配方质量比称取聚醚330、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、核桃壳活性炭、mzl型高分子吸收剂、三亚乙基二胺、助剂和水备用,其中:核桃壳活性炭过250目筛,mlz型高分子吸水剂为聚乙烯醇与聚丙烯酸钠互穿聚合物网络(即ipn)型高分子水凝胶;助剂为卤代烷基磷酸酯、烷醇胺、辛酸亚锡按质量比20:15:1的混合物;s120、将聚醚330、吸附剂、三亚乙基二胺、水、助剂投放入反应器中,搅拌10min,充分混均;接着将mzl型高分子吸收剂投加至反应器中,并在搅拌下加入2,4-甲苯二异氰酸酯与2,6-甲苯二异氰酸酯,搅拌4分钟;s130、将发泡模具内表面均匀涂覆脱模剂,将预制好的混料均匀涂覆于模具内,封闭模具,40℃下放置24小时进行发泡,制得多孔微生物载体成型体;s140、将多孔微生物载体成型体放入反应器中,于浓度为10%的碳酸钠溶液浸泡反应8小时后水洗至中性;然后用2%的醋酸溶液浸泡12小时后水洗至中性,脱水、自然干燥;s150、将自然干燥的多孔微生物载体成型体,在60℃的条件下,浸泡于2.5%的戊二醛溶液中反应4小时后挤压回收戊二醛溶液,并水洗至中性,脱水、自然干燥,根据需要截切成长度为1-2.5mm的方块,即制得多孔微生物载体;所制得多孔微生物载体干密度为35g/m3,湿密度为1030kg/m3,孔隙率98%,比表面为350m2/g,持水量约3000%,孔径范围为40-390μm,中心约在135μm;具有机械强度高,生物、化学、热力学稳定性好,亲水性、亲生物性,表面粗糙,表面带电性,负载生物量大等特点。fe0/fe3o4/fe2+复合材料包括以下重量份组分:100份水、4.48份fe0、5.56份feso4·7h2o、4.47份次氯酸钠和0.049份硫酸;该fe0/fe3o4/fe2+复合材料其制备方法包括以下步骤:s210、将水、fe0、feso4·7h2o、次氯酸钠混入反应容器中,在快速搅拌下充分混合(转速1200rpm,保持fe0颗粒处于悬浮状态即可),室温下,滴入硫酸保持ph=7±0.2,直至fe0表面生成一厚层黑色fe3o4涂层或反应终止即液体颜色不变化,反应时间为8h;s220、静置沉淀或采用磁铁沉淀,去除上清液,沉淀采用水冲洗至水清;回收fe0/fe3o4复合材料,置于50℃真空干燥箱干燥6h,制得fe0/fe3o4复合材料,其中fe0:fe3o4的摩尔比为2:1;s230、在s220制得的fe0/fe3o4复合材料中,混入feso4·7h2o干粉混均即制得fe0/fe3o4/fe2+复合材料,其中fe0:fe3o4:fe2+的摩尔比为2:1:1。后处理单元:后处理单元300由一级砂滤+两级活性炭过滤器组成,通过活性炭吸附和截留去除生物处理残留物,并形成污泥排至污泥处理单元400进行处置。后处理单元300出水水质如表2所示:表2从测试结果可以看出,采用本发明提供的脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统对脱硫废水进行处理,其出水指标优于《gb8978-1996污水综合排放标准》的要求,直接达标排放。污泥处理单元:污泥处理单元400主要由污泥浓缩池410、圆盘式真空脱水机构成,预处理单元100、生物处理单元200,以及后处理单元300产生的泥浆,全部排至污泥浓缩池410,在污泥浓缩池410投加聚丙烯酰胺pam,加速污泥沉降,且便于沉淀污泥的脱水;污泥浓缩池410所产生的污泥,经污泥泵泵送至圆盘式真空脱水机进行脱水处理,圆盘式真空脱水机所产生的滤液、污泥浓缩池410产水回流至预处理单元100废水入口,与脱硫废水来水混合进入预处理单元100循环处理;圆盘式真空脱水机所产生的泥饼主要污染物指标如表3和表4所示:表3泥饼含水率污泥含水率最大值最小值平均值标准限值单位%39.0530.6132.9445表4泥饼饼毒性浸出指标砷铜锌铅镉单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l标准限值510010051测定值范围0.290.385.390.790.14指标铬铍钡镍汞单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l标准限值150.0210050.1测定值0.71nd6.132.390.057从测试结果可以看出,其泥饼含水率优于gb/t23485-2009标准要求;其泥饼毒性浸出均小于gb5085.3—2007规定的限值,可固废处置。本发明提供一种脱除烟气脱硫废水中污染物的生物处理系统,在高效絮凝预处理的基础上,通过生物处理可有效脱除烟气脱硫废水中硒、氨氮、硫酸盐和降解cod,使废水达标排放,不会对环境造成污染。尽管本文中较多的使用了诸如预处理单元、生物处理单元、后处理单元、反应器、高效絮凝处理系统、兼氧生物滤池、厌氧生物滤池、曝气生物滤池、污泥处理单元、污泥浓缩池、脱水设备、控制系统等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12
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