有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理工艺及反应器，通过采用一种耦合膜生物处理工艺及反应器，污水依次经过生物选择池、悬浮填料氧化池、好氧活性污泥池、缺氧活性污泥池和膜池处理后，得到符合排放标准的出水。本发明专利技术的工艺及反应器具有去除效率高，抗冲击能力强，出水COD、氨氮和总氮均可稳定达标；不使用氧化剂和催化剂，运行成本低，无二次污染；反应器为一体化结构，节省占地以及减少混合液和污泥回流所需的能耗，工程投资低；处理流程简单、操作维护方便等特点，可用于有毒性、高含氮化工污水的工业生产中。

Toxic and high nitrogen chemical wastewater coupled membrane bioreactor

The invention relates to a toxic and high nitrogen chemical sewage coupling membrane biological treatment process and reactor. By adopting a coupling membrane biological treatment process and reactor, the sewage is successively treated by a biological selection pool, a suspended packing oxidation pool, an aerobic activated sludge pool, an anoxic activated sludge pool and a membrane pool, and then the effluent meeting the discharge standard is obtained. The process and reactor of the invention have the advantages of high removal efficiency, strong impact resistance, stable effluent COD, ammonia nitrogen and total nitrogen up to the standard; no oxidant and catalyst, low operation cost and no secondary pollution; the reactor is an integrated structure, which saves land occupation and reduces energy consumption required by mixed liquid and sludge reflux, low engineering investment, simple treatment process, convenient operation and maintenance, etc It can be used in the industrial production of toxic and high nitrogen chemical sewage.

【技术实现步骤摘要】
有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器
本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器。
技术介绍
随着《石油化学工业污染物排放标准》GB31571-2015、《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012等行业标准的发布，对化工污水排放提出了严格的氨氮和总氮控制限值。氮是化工原料或产品中的主要元素之一，绝大多数化工污水中均含有不同形态的氮，所以化工企业都面临着对污水处理设施进行提标改造，提高氨氮的去除率，增加总氮处理设施。提标改造大多是在现有的生化处理设施后面增加具有反硝化脱氮功能的二级生化处理设施。第一轮改造已基本完成，由于污水中BOD5已很低，即使投加碳源，还是存在微生物繁殖缓慢，处理效率很低的问题，总氮超标仍是企业面临的难题。部分企业已考虑第二轮改造，需要处理效率高、运行稳定的新技术；新建的化工企业同样需要新技术。而在大多数化工污水中，含有对微生物有毒性的污染物，如丙烯腈、氰化物、乙腈、酚类和吡啶等。这些污染物本身是可生化降解的，但采用生物法处理时，这些毒性物质会抑制微生物的生长繁殖，甚至无法生存。乌锡康编著、中国轻工业出版社出版的《难降解废水治理技术》中可查，丙烯腈、苯酚和吡啶等对好氧降解微生物产生毒性的浓度分别为53mg/L、64mg/L和340mg/L。在含氮有机污水的硝化反硝化处理系统中，自养型硝化细菌对这些毒性物质更加敏感，在更低浓度下就产生抑制作用，而且随着毒性物质浓度的增加，硝化速率会迅速下降。如：李娟英2007年3月在《上海水产大学学报》发表“苯酚对废水生物硝化过程的抑制”，实验得出：随着苯酚浓度从0增加到4.72mg/L，苯酚对最大比基质利用速率的抑制率从0增加到65％。王汉宇的博士论文《吡虫啉废水中2-氯-5-氯甲基吡啶对生物硝化抑制的研究》中得出，随着2-氯-5-氯甲基吡啶(CCMP)浓度的增加，对硝化作用的抑制强度也随之加大，在CCMP浓度由2.0mg/L增加至25.0mg/L时，氨氮最快降解速率由7.90mg/(gMLSS·h)降低到0.02mg/(gMLSS·h)，硝化抑制率上升至99.38％。在工业应用中，由于污水排放受生产负荷调整和装置运行工况的影响，水质波动范围很大，生物处理系统实际可承受的毒性物质浓度远比试验研究得出的数值低。所以，对于有有毒性、高含氮化工污水处理的难点之一是如何解除污水的毒性。现有技术一般采用高级氧化法进行预处理，降低毒性污染物浓度后，再进行生物法处理。如：中国专利CN201511005767公开了“一种处理毒性有机废水的电催化氧化反应装置”，采用电催化氧化反应装置处理有毒性的有机废水，解决传统电极反应设备处理效率低、处理效果差的难题，降低了电耗，降低了处理成本(20kWh/m3污水)。中国专利CN201510010373公开了“一种腈纶废水处理系统”，采用的处理流程为：调节池-废水强化气浮池-臭氧催化沉淀池-折流式缺氧厌氧反应池-好氧接触氧化池-二沉池-砂滤池，其中采用臭氧催化沉淀池作为降低腈纶废水中丙烯腈、乙腈和氰化物等毒性物质浓度，然后采用厌氧-好氧生物法处理。中国专利CN201410743068公开了“一种丙烯腈和二步湿法腈纶废水的处理方法”，将湿法腈纶生产废水分为丙烯腈废水、聚合废水、纺丝废水、酸性废水以及其它废水，采用Fenton氧化工艺对聚合废水和丙烯腈废水进行预处理，降低丙烯腈和氰根浓度，然后采用厌氧-好氧或缺氧-好氧生物处理。中国专利CN201110031791公开了“一种高浓度吡啶类废水处理工艺及设备”，处理流程为电催化氧化－微电解－混凝沉淀－厌氧水解－加压接触氧化，其中的电催化氧化－微电解工艺用于降低污水中吡啶类物质的毒性。高级氧化体系产生的羟基自由基(·OH)氧化能力很强，能使许多难生物降解及一般化学氧化法难以氧化的有机物氧化分解，对有毒性、难降解有机物的去除效果较好。但它存在以下缺点：(1)由于高级氧化对有机物的去除没有选择性，作为预处理措施时，废水中大量易生物降解的有机物同时被分解，需消耗大量氧化剂、催化剂或电能，因此运行成本很高；(2)高级氧化反应一般需控制污水的pH值在酸性范围，如Fenton氧化反应适宜pH为2～4，电催化氧化反应适宜pH为3～5。污水进入预处理设施前需要先加酸调节至酸性，预处理后再加碱中和至7.0～8.1，以满足后续生化处理的要求。投加酸碱药剂除了产生额外的费用，对设备和管道的腐蚀性大，需要采用昂贵的材料，投资和维护费用高；(3)高级氧化反应投加的催化剂将产生大量污泥，属于危险废物，增加企业的环保负担；(4)高级氧化反应对条件敏感，控制要求较高。采用生物法处理有机污水具有基建费用低、处理成本低、操作简单等优点，但也存在局限性。对于有毒性、高含氮化工污水采用生物法处理的难点是：(一)如何降低污水的毒性，使生物处理系统能够稳定运行；(二)如何提高脱氮率，使出水的氨氮和总氮均可达标。为了解决提高脱氮率的问题，需要从分析生物脱氮的原理出发。生物法脱氮的原理是：有机氮首先被氨化生成氨氮；在好氧条件下，自养型硝化细菌利用无机碳为碳源，使氨氮发生硝化反应，生成硝态氮；然后在缺氧条件下，异养型反硝化菌利用污水中的有机物作为电子供体，以硝态氮作为电子受体，将硝态氮还原成氮气，最终实现污水脱氮。为了实现高效脱氮，除了控制温度、营养比、毒性物质浓度和泥龄等影响硝化和反硝化过程共同的因素外，必须认识到硝化和反硝化反应所需的条件是不同的：(1)硝化反应要求有充足的溶解氧(DO)，DO越高硝化率越高，一般控制在2mg/L以上。而DO对反硝化有抑制作用，主要是因为氧会与硝酸盐竞争电子供体，分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。所以，DO越低，反硝化率越高；当溶解氧为0时，如果碳源充足，理论上硝态氮去除率可达100％。由于污泥絮体内部仍可呈现缺氧或厌氧状态，工业应用中控制缺氧池的DO小于0.5mg/L。(2)硝化过程利用无机碳作为碳源，需要在弱碱性条件下反应，适宜的pH为7.5～8.5；而反硝化过程可释放少量碱度，适宜的pH为7.0～7.5；(3)硝化细菌在好氧反应系统中存在的比率取决于污水中含碳物质及凯氏氮的比值。碳氮比愈高，异养型氧化菌的活性较大，大量繁殖消耗溶氧速率快，使硝化细菌无法生存竞争；反之，如果碳氮比愈低，则有利于硝化细菌的增殖。夏至红在硕士论文《碳氮比对硝化污泥胞外聚合物及污泥特性的影响研究》中记载，碳氮比(C/N)对活性污泥的生长有显著影响，在碳源充足情况下，异养微生物大量繁殖与硝化细菌产生竞争，将会造成污泥上浮、污泥膨胀等危害。当碳源不足时，将培养出自养硝化细菌，此时活性污泥生长缓慢。碳源充足系统中，硝化污泥的硝化性能与泥水分离效果明显受到高C/N的影响，即使降低进水C/N，也很难恢复。当C/N达到10时污泥出现了非丝状菌引起的粘性膨胀，反应器对于氨氮的去除效果变差。另据资料记载，如果系统内BOD5大于20mg/l，就会对硝化细菌产生抑制。所以，当进水COD较高时，需要先去除有机物，使COD处于较低水平，继续曝气，给予硝化细菌足够的生长时间和溶解氧。(4)反硝化过程需要有充足的碳源才能完成，但并非所有COD都可作为反硝化的碳源。章非娟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器，其特征在于，包括依次串联的：生物选择池，用于对污水处理过程的微生物进行适应性筛选并对污水进行初级处理；悬浮填料氧化池，使有益微生物着床并繁殖，降解经生物选择池处理后污水中特征污染物；好氧活性污泥池，使经悬浮填料氧化池处理后污水中有机物降解及氨氮的硝化；缺氧活性污泥池，使反硝化细菌快速将硝态氮转化为N2逸出；膜池，用于将污泥及水分离，将污泥及水分别排出，并起到降解反硝化剩余碳源的作用；所述生物选择池与悬浮填料氧化池、好氧活性污泥池、缺氧活性污泥池连通，所述生物选择池与悬浮填料氧化池、好氧活性污泥池、缺氧活性污泥池和膜池耦合成为一体化膜生物反应器。

【技术特征摘要】
1.一种有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器，其特征在于，包括依次串联的：生物选择池，用于对污水处理过程的微生物进行适应性筛选并对污水进行初级处理；悬浮填料氧化池，使有益微生物着床并繁殖，降解经生物选择池处理后污水中特征污染物；好氧活性污泥池，使经悬浮填料氧化池处理后污水中有机物降解及氨氮的硝化；缺氧活性污泥池，使反硝化细菌快速将硝态氮转化为N2逸出；膜池，用于将污泥及水分离，将污泥及水分别排出，并起到降解反硝化剩余碳源的作用；所述生物选择池与悬浮填料氧化池、好氧活性污泥池、缺氧活性污泥池连通，所述生物选择池与悬浮填料氧化池、好氧活性污泥池、缺氧活性污泥池和膜池耦合成为一体化膜生物反应器。2.如权利要求1所述的有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器，其特征在于，所述有毒性、高含氮化工污水首先进入所述的生物选择池，与所述的好氧活性污泥池或缺氧活性污泥池末端回流的悬浮液、以及根据需要投加的药剂充分混合；其中，污水与悬浮液回流比为2～10。3.如权利要求1所述的有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器，其特征在于，所述的经生物选择池处理的污水进入悬浮填料氧化池：该悬浮填料氧化池内填充大比表面积的悬浮填料，悬浮填料氧化池池底安装中孔曝气器，控制溶解氧量大于4mg/L，悬浮填料氧化池出口设置填料拦截栅网。4.如权利要求1所述的有毒性、高含氮化工污水耦合膜生物处理反应器，其特征在于，所述的悬浮填料氧化池流出的污水与从膜池回流的活性污泥按比(0.5～1)：1在安装有微孔曝气器的好氧活性污泥池...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建新，何小娟，何立，
申请(专利权)人：上海水合环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31