專利名稱：一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善有機(jī)廢水可生化性的水解酸化處理工藝，尤其是一種適用于 改善稠油采出水或油田聚合物驅(qū)含HPAM采出水等難降解有機(jī)廢水可生化性的水解酸化處 理工藝，屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機(jī)廢水來源廣泛，是水體污染的重要來源。但難生化降解廢水可生化性差，常具 有有機(jī)污染物濃度高，成分復(fù)雜等特點(diǎn)，甚至經(jīng)常會含有氰化物、硫類、酚類、重金屬鹽類等 微生物毒性物質(zhì)，這給難生化降解有機(jī)廢水的處理帶來了極大的困難。目前難生化降解有 機(jī)廢水的處理主要采用物理法、化學(xué)法或物理化學(xué)法等傳統(tǒng)方法進(jìn)行處理。這類傳統(tǒng)處理 方法往往處理成本較高，也容易出現(xiàn)二次污染問題。因此，研究者目前更希望采用廢水微生物處理技術(shù)解決難生化降解廢水的處理問 題，該技術(shù)具有處理成本低，操作簡單等優(yōu)勢，自20世紀(jì)初期被應(yīng)用以來不斷獲得發(fā)展，至 今已經(jīng)成為污水處理領(lǐng)域的主流技術(shù)。因此很多研究者期望通過培育高效新菌種、改進(jìn)生 物處理工藝等手段來解決生物技術(shù)處理難生化降解廢水過程中的難題。水解酸化、好氧處理聯(lián)用的工藝近年來在處理難生化降解有機(jī)廢水及高濃度有機(jī) 廢水方面獲得較為廣泛的應(yīng)用。水解酸化段將廢水厭氧處理過程控制在進(jìn)行較快的水解 階段和酸化階段，雖然去除廢水C0D&的效果不佳，但可將難生物降解大分子物質(zhì)及固體物 質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的低分子脂肪酸類；在廢水可生化性得到明顯改善的基礎(chǔ)上，再利用 CODtt去除效率更高的好氧工藝進(jìn)一步處理，往往可以達(dá)到較好的處理效果。但目前該工藝 的改善廢水的可生化性還有待完善，處理能力有待加強(qiáng)，效果還不太明顯。生物處理工藝的 改進(jìn)在提高工藝的整體抗沖擊性、耐毒性及工藝整體處理效率方面有明顯的作用，所以處 理工藝的改進(jìn)是值得重點(diǎn)研究的方面。

發(fā)明內(nèi)容
由于工藝處理難生化降解廢水時(shí)，水解酸化段的運(yùn)行效果是決定最終處理效果的 關(guān)鍵因素。因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于難生化降解有機(jī)廢水，尤其 是油田三采含聚污水或稠油采出水等污水的預(yù)處理方法，通過有效提高水解酸化反應(yīng)器中 污泥量、利用低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化兼性菌活性、及將兩種手段有機(jī)結(jié)合的方法提高水解酸化 工藝的處理能力，增強(qiáng)其改善廢水可生化性的效果。本發(fā)明的技術(shù)方案是水解酸化技術(shù)可提高廢水可生化性，在采用生物法處理難降解有機(jī)廢水時(shí)通常是 必要的一個技術(shù)環(huán)節(jié)。本發(fā)明改進(jìn)水解酸化技術(shù)的處理效率，提高其對難降解有機(jī)廢水的 適應(yīng)性，擴(kuò)展生化技術(shù)在難降解有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用，從而為難降解有機(jī)廢水的處理提 供一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。
本發(fā)明所述水解酸化處理工藝包括一個水解酸化反應(yīng)器，一個設(shè)有低強(qiáng)度超聲波發(fā)生器的反應(yīng)器及用于轉(zhuǎn)移和回流懸浮填料的氣提泵與回流系統(tǒng)。所述水解酸化反應(yīng)器內(nèi)裝有多孔球形懸浮填料，為便于其隨水流在水解酸化池與 設(shè)有低強(qiáng)度超聲波發(fā)生器的反應(yīng)器之間轉(zhuǎn)移和輸送，其徑向尺寸通常不大于50mm，工程中 也可使用其它大小相近的懸浮填料。填料投加量為池體體積的10%至40%，活性污泥附 著于懸浮填料表面，可顯著增加水解酸化反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，附著型污泥濃度一般可達(dá) 15 30g/L，較普通活性污泥法中污泥濃度可提高近10倍，因此池內(nèi)微生物量大大增加，處 理效率、可承受的有機(jī)負(fù)荷及抗沖擊耐毒物性能都明顯增加。另外傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)中易 孳生的絲狀菌可吸附于載體表面，發(fā)揮其強(qiáng)大的凈化能力，同時(shí)又有效避免了污泥膨脹與 上浮及因此而帶來的污泥流失等嚴(yán)重的副作用。所述設(shè)有低強(qiáng)度超聲波發(fā)生器的反應(yīng)器內(nèi) 設(shè)有攪拌裝置，并與氣提泵及回流系統(tǒng)相連。為了防止懸浮填料表面的微生物大量脫落， 攪拌裝置的轉(zhuǎn)速不宜過高，通常需要控制在100轉(zhuǎn)/分鐘以下。懸浮填料由氣提泵轉(zhuǎn)移至 超聲波發(fā)生器的反應(yīng)器后，采用頻率為20 40kHz、功率輸入為20 40W/L的超聲波處理 5 20min后回流至水解酸化反應(yīng)器進(jìn)水端，與池內(nèi)填料混合，并優(yōu)先接觸水解酸化反應(yīng)器 進(jìn)水，可充分利用其表面微生物的活性。實(shí)際應(yīng)用中種泥由與待處理水質(zhì)相近的現(xiàn)有污水微生物處理設(shè)施內(nèi)的池底活性 污泥培養(yǎng)馴化而來，將種泥、清水、必要的營養(yǎng)物質(zhì)、懸浮填料投入水解酸化反應(yīng)池，然后采 用逐漸加入少量待處理污水的方法進(jìn)行培養(yǎng)和馴化，至懸浮填料表面開始形成微生物薄膜 時(shí)可逐漸加大待處理污水的加入量直至正常運(yùn)行。正常運(yùn)行期間每天數(shù)次提取水解酸化池 中的懸浮填料至設(shè)有低強(qiáng)度超聲波發(fā)生器的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行超聲波輻照處理，增強(qiáng)懸浮填料 表面微生物的活性。每天進(jìn)行輻照處理的污泥量最好不低于總污泥量的20%。處理后懸浮 填料回流至水解酸化器進(jìn)水端，優(yōu)先與進(jìn)入的污水接觸。難生化降解廢水經(jīng)此水解酸化工 藝處理后通?？擅黠@提高廢水的可生化性。本發(fā)明的有益效果是水解酸化反應(yīng)器內(nèi)投入懸浮填料，顯著增加水解酸化反應(yīng) 器內(nèi)的有效污泥濃度，可明顯提高水解酸化單元的處理效率，提高其抗沖擊性能、耐毒物 性能等；同時(shí)引入超聲波強(qiáng)化污泥活性的技術(shù)，采用頻率為20 40kHz、功率輸入為20 40W/L的超聲波對提取的污泥進(jìn)行輻照處理，增加酶活性，提高微生物細(xì)胞壁傳質(zhì)能力，從 而提升了微生物對有機(jī)物的分解能力。兩項(xiàng)技術(shù)協(xié)同作用，共同提高水解酸化反應(yīng)的處理 能力和適應(yīng)能力，從而可以在不更改菌種的情況下大幅度提高處理效率，因此本發(fā)明可用 于處理多種傳統(tǒng)活性污泥法無法處理的難生化降解廢水。另外本發(fā)明工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)， 采用外置式結(jié)構(gòu)對污泥進(jìn)行提取和超聲波輻照處理，污泥輻照時(shí)間、強(qiáng)度等易于調(diào)節(jié)。


圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 某油田稠油采出水水質(zhì)波動較大，其C0D&介于300 500mg/L之間，BOD5介于 40 70mg/L之間，BOD5與C0D&之比不超過0. 15，污水可生化性較差，難以直接采用好氧生物法處理。需要采用水解酸化進(jìn)行預(yù)處理，提高污水可生化性。首先自該油田煉廠污水生 化處理系統(tǒng)缺氧段取兼氧活性污泥，與懸浮填料一起投入水解酸化反應(yīng)池，并用稠油采出 水進(jìn)行馴化培養(yǎng)。污泥經(jīng)過培養(yǎng)與訓(xùn)化15天后，懸浮填料表面的污泥濃度即可達(dá)到16g/ L左右，采用10 20L/h的進(jìn)水流量，停留時(shí)間為4 他時(shí)，每間隔4h提取附有活性污泥 的懸浮填料至安裝了低強(qiáng)度超聲波處理器的反應(yīng)池進(jìn)行輻照，采用頻率為25kHz、功率輸入 為25W/L的超聲波進(jìn)行15min的輻照處理，每天接受輻照的污泥總量為水解酸化反應(yīng)池中 總污泥的25%左右，系統(tǒng)出水CODtt介于220 400mg/L之間，BOD5介于90 190mg/L之 間，BOD5與C0D&之比大幅提高，一般在0. 4左右，后續(xù)一級接觸氧化工藝進(jìn)行處理，停留時(shí) 間為4 8h，出水CODtt通常不高于80mg/L。實(shí)施例2:某油田稠油采出水水質(zhì)波動較大，其C0D&介于300 500mg/L之間，BOD5介于 40 70mg/L之間，BOD5與C0D&之比不超過0. 15，污水可生化性較差，難以直接采用好氧生 物法處理。需要采用水解酸化進(jìn)行預(yù)處理，提高污水可生化性。首先自該油田煉廠污水生 化處理系統(tǒng)缺氧段取兼氧活性污泥，與懸浮填料一起投入水解酸化反應(yīng)池，并用稠油采出 水進(jìn)行馴化培養(yǎng)。污泥經(jīng)過培養(yǎng)與訓(xùn)化15天后，懸浮填料表面的污泥濃度即可達(dá)到16g/L 左右，采用10 20L/h的進(jìn)水流量，停留時(shí)間為4 他時(shí)，每間隔4h提取附有活性污泥的 懸浮填料至安裝了低強(qiáng)度超聲波處理器的反應(yīng)池進(jìn)行輻照，采用頻率為20kHz、功率輸入為 20W/L的超聲波進(jìn)行5min的輻照處理，每天接受輻照的污泥總量為水解酸化反應(yīng)池中總污 泥的15%，系統(tǒng)出水CODcr介于260 450mg/L之間，BOD5介于80 135mg/L之間，BOD5與 CODtt之比有較大提高，一般在0. 3左右，后續(xù)一級接觸氧化工藝進(jìn)行處理，停留時(shí)間為4 8h，出水C0D&通常不高于105mg/L。實(shí)施例3:某油田稠油采出水水質(zhì)波動較大，其C0D&介于300 500mg/L之間，BOD5介于 40 70mg/L之間，BOD5與C0D&之比不超過0. 15，污水可生化性較差，難以直接采用好氧生 物法處理。需要采用水解酸化進(jìn)行預(yù)處理，提高污水可生化性。首先自該油田煉廠污水生 化處理系統(tǒng)缺氧段取兼氧活性污泥，與懸浮填料一起投入水解酸化反應(yīng)池，并用稠油采出 水進(jìn)行馴化培養(yǎng)。污泥經(jīng)過培養(yǎng)與訓(xùn)化15天后，懸浮填料表面的污泥濃度即可達(dá)到16g/L 左右，采用10 20L/h的進(jìn)水流量，停留時(shí)間為4 他時(shí)，每間隔4h提取附有活性污泥的 懸浮填料至安裝了低強(qiáng)度超聲波處理器的反應(yīng)池進(jìn)行輻照，采用頻率為40kHz、功率輸入為 40W/L的超聲波進(jìn)行20min的輻照處理，每天接受輻照的污泥總量為水解酸化反應(yīng)池中總 污泥的30%，系統(tǒng)出水CODcr介于200 380mg/L之間，BOD5介于90 180mg/L之間，BOD5 與C0D&之比有明顯提高，一般在0. 45左右，后續(xù)一級接觸氧化工藝進(jìn)行處理，停留時(shí)間為 4 8h，出水C0D&通常不高于80mg/L。實(shí)施例4 某油田三次采油采出水，C0D&* 600mg/L左右，水體BOD5S 130mg/L左右，油含量 為40mg/L左右，BOD5與C0D&之比約為0. 22，可生化性尚可，但污水中含有部分殘留水解聚 丙烯酰胺(HPAM)約90mg/L左右，HPAM為用于提高采收率的人工合成高分子物質(zhì)，屬難生化 降解物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中首先自該油田煉廠污水生化處理系統(tǒng)缺氧段取兼氧活性污泥，與懸浮填 料一起投入水解酸化反應(yīng)池，并用待處理含HPAM采油廢水進(jìn)行馴化培養(yǎng)。污泥經(jīng)過約20天培養(yǎng)與訓(xùn)化后，懸浮填料表面的污泥濃度通?？蛇_(dá)到14g/L左右。取進(jìn)水流量為8 16L/ h，停留時(shí)間為5 10h，每間隔4h提取附有活性污泥的懸浮填料至安裝了低強(qiáng)度超聲波處 理器的反應(yīng)池進(jìn)行輻照，輻照時(shí)間為15min，采用的頻率為25kHz，功率輸入為25W/L，每天 接受輻照的污泥總量為水解酸化反應(yīng)池中總污泥的25%左右，系統(tǒng)出水C0D&介于300 450mg/L之間，BOD5介于110 146mg/L之間，BOD5與C0D&之比大幅提高，一般在0. 33左 右，同時(shí)難降解的HPAM濃度也大幅下降，一般為46 55mg/L，后續(xù)一級接觸氧化工藝進(jìn)行 處理，停留時(shí)間為5 10h，出水C0D&通常不高于80mg/L。實(shí)施例5 某油田三次采油采出水，CODcr為600mg/L左右，水體BOD5為130mg/L左右，油含 量為40mg/L左右，BOD5與C0D&之比約為0. 22，可生化性尚可，但污水中含有部分殘留水解 聚丙烯酰胺(HPAM)約90mg/L左右，HPAM為用于提高采收率的人工合成高分子物質(zhì)，屬難 生化降解物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中首先自該油田煉廠污水生化處理系統(tǒng)缺氧段取兼氧活性污泥，與懸 浮填料一起投入水解酸化反應(yīng)池，并用待處理含HPAM采油廢水進(jìn)行馴化培養(yǎng)。污泥經(jīng)過約 20天培養(yǎng)與訓(xùn)化后，懸浮填料表面的污泥濃度通?？蛇_(dá)到14g/L左右。取進(jìn)水流量為8 16L/h，停留時(shí)間為5 10h，每間隔4h提取附有活性污泥的懸浮填料至安裝了低強(qiáng)度超聲 波處理器的反應(yīng)池進(jìn)行輻照，輻照時(shí)間為5min，采用的頻率為20kHz，功率輸入為20W/L，每 天接受輻照的污泥總量為水解酸化反應(yīng)池中總污泥的15%左右，系統(tǒng)出水C0D&介于330 520mg/L之間，BOD5介于90 125mg/L之間，BOD5與CODtt之比有較大提高，一般在0. 37左 右，同時(shí)難降解的HPAM濃度也下降至一般為52 62mg/L，后續(xù)一級接觸氧化工藝進(jìn)行處 理，停留時(shí)間為5 10h，出水C0D&通常不高于96mg/L。實(shí)施例6 某油田三次采油采出水，C0D&* 600mg/L左右，水體BOD5S 130mg/L左右，油含量 為40mg/L左右，BOD5與C0D&之比約為0. 22，可生化性尚可，但污水中含有部分殘留水解聚 丙烯酰胺(HPAM)約90mg/L左右，HPAM為用于提高采收率的人工合成高分子物質(zhì)，屬難生化 降解物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中首先自該油田煉廠污水生化處理系統(tǒng)缺氧段取兼氧活性污泥，與懸浮填 料一起投入水解酸化反應(yīng)池，并用待處理含HPAM采油廢水進(jìn)行馴化培養(yǎng)。污泥經(jīng)過約20天 培養(yǎng)與訓(xùn)化后，懸浮填料表面的污泥濃度通常可達(dá)到14g/L左右。取進(jìn)水流量為8 16L/ h，停留時(shí)間為5 10h，每間隔4h提取附有活性污泥的懸浮填料至安裝了低強(qiáng)度超聲波處 理器的反應(yīng)池進(jìn)行輻照，輻照時(shí)間為20min，采用的頻率為40kHz，功率輸入為40W/L，每天 接受輻照的污泥總量為水解酸化反應(yīng)池中總污泥的30%左右，系統(tǒng)出水C0D&介于300 480mg/L之間，BOD5介于99 135mg/L之間，BOD5與CODtt之比有較大提高，一般在0. 35左 右，同時(shí)難降解的HPAM濃度也下降至一般為48 56mg/L，后續(xù)一級接觸氧化工藝進(jìn)行處 理，停留時(shí)間為5 10h，出水C0D&通常不高于75mg/L。
權(quán)利要求
1.一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，其特征在于有機(jī)廢水通過在水解酸化 反應(yīng)器內(nèi)裝有的懸浮填料和附著于懸浮填料表面的活性污泥后排出，氣提泵轉(zhuǎn)移至設(shè)有超 聲波發(fā)生器的反應(yīng)器中，采用頻率為20 40kHz、功率輸入為20 40W/L的超聲波處理5 20min后回流至水解酸化反應(yīng)器進(jìn)水端，與水解酸化反應(yīng)器內(nèi)填料混合，接觸水解酸化反應(yīng) 器進(jìn)水，利用其表面微生物的活性提高有機(jī)廢水可生化性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，其特征在于懸浮填 料是多孔球形懸浮填料，其徑向尺寸不大于50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，其特征在于懸浮填 料投加量為水解酸化反應(yīng)器體積的10%至40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，其特征在于附著于 懸浮填料表面的活性污泥系統(tǒng)中孳生的絲狀菌吸附于懸浮填料表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，其特征在于附著于 懸浮填料表面的活性污泥是由與待處理水質(zhì)相近的現(xiàn)有污水微生物處理設(shè)施內(nèi)的池底活 性污泥培養(yǎng)馴化而來，其作為種泥，將種泥、清水、必要的營養(yǎng)物質(zhì)、懸浮填料投入水解酸化 反應(yīng)池，然后采用逐漸加入少量待處理污水的方法進(jìn)行培養(yǎng)和馴化，至懸浮填料表面開始 形成微生物薄膜時(shí)可逐漸加大待處理污水的加入量直至正常運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，其特征在于正常運(yùn) 行期間每天數(shù)次提取水解酸化池中的懸浮填料至設(shè)有低強(qiáng)度超聲波發(fā)生器的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn) 行超聲波輻照處理，增強(qiáng)懸浮填料表面微生物的活性。每天進(jìn)行輻照處理的污泥量不低于 總污泥量的20%。處理后懸浮填料回流至水解酸化器進(jìn)水端，與進(jìn)入的污水接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，其特征在于設(shè)在低 強(qiáng)度超聲波發(fā)生器的反應(yīng)器內(nèi)的攪拌裝置，在100轉(zhuǎn)/分鐘以下轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種在工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的難生化降解有機(jī)廢水的預(yù)處理方法，該方法將有機(jī)廢水通過在水解酸化反應(yīng)器內(nèi)裝有的懸浮填料和附著于懸浮填料表面的活性污泥后排出，懸浮填料由氣提泵轉(zhuǎn)移至超聲波發(fā)生器中，通過輻照后回流至水解酸化反應(yīng)器進(jìn)水端，與水解酸化反應(yīng)器內(nèi)填料混合，優(yōu)先接觸水解酸化反應(yīng)器進(jìn)水，利用其表面微生物的活性進(jìn)行有機(jī)廢水處理。該方法可以達(dá)到提高水解酸化工藝的處理能力，增強(qiáng)其改善廢水可生化性的效果。
文檔編號C02F3/28GK102050547SQ20091020954
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者平春霞, 張英雄, 曹宗侖, 邢琳, 馬友富 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院