公布日：2023.11.10
申請日：2023.08.31
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/467(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F101
/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
一種高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)及其處理方法，包括順次相接的預處理模塊、脫氮模塊、深度處理模塊及沉淀出水模塊，預處理模塊包括相連通形成循環(huán)回路的調(diào)節(jié)罐和電催化氧化裝置，電催化氧化裝置降解部分CODCr、提高污水的可生化性；脫氮模塊包括硫自養(yǎng)反硝化濾池，內(nèi)部填裝脫氮專用濾料，脫氮專用濾料接種自養(yǎng)反硝化菌，用于去除硝酸鹽；深度處理模塊包括強吸附性載體生物濾池，填裝強吸附性載體，并接種耐鹽工程菌和活性污泥，用于深度降解CODCr和氨氮；沉淀出水模塊包括相連通的混凝沉淀池和出水池，用于混凝沉淀去除懸浮物。本發(fā)明出水水質(zhì)CODCr≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，總氮≤40mg/L。
權(quán)利要求書
1.一種高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，包括順次相接的預處理模塊、脫氮模塊、深度處理模塊及沉淀出水模塊，所述預處理模塊包括相連通形成循環(huán)回路的調(diào)節(jié)罐和電催化氧化裝置，所述調(diào)節(jié)罐設(shè)有濃水進管，主要用于高鹽反滲透濃水的均質(zhì)均量；所述電催化氧化裝置對濃水進行預處理，降解部分CODCr、提高污水的可生化性；所述脫氮模塊包括硫自養(yǎng)反硝化濾池，所述硫自養(yǎng)反硝化濾池為密閉的厭氧生物濾池，內(nèi)部填裝有脫氮專用濾料，所述脫氮專用濾料接種有自養(yǎng)反硝化菌，用于去除硝酸鹽；所述深度處理模塊包括強吸附性載體生物濾池，所述強吸附性載體生物濾池內(nèi)填裝有強吸附性載體，并接種有耐鹽工程菌和活性污泥，用于深度降解CODCr和去除氨氮；所述沉淀出水模塊包括相連通的混凝沉淀池和出水池，用于混凝沉淀去除懸浮物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電催化氧化裝置采用硅基摻硼金剛石薄膜電極為陽極，鈦電極為陰極，兩極板以2～5mm間隙疊加組裝成電極模組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預處理模塊還包括尾氣處理裝置，所述尾氣處理裝置設(shè)有堿液噴淋塔，所述堿液噴淋塔內(nèi)填裝填料，塔頂外接引風機，所述尾氣處理裝置用于去除氯氣，并利用大流量的引風機稀釋尾氣中的氫氣，將氫氣濃度降至爆炸下限以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括反洗模塊，所述反洗模塊由反洗氣裝置和反洗水裝置組成，所述反洗氣裝置設(shè)有反洗風機和反洗氣管；所述反洗水裝置設(shè)有反洗水管、反洗水排水管及反洗廢水池，所述反洗水管連通自所述出水池，所述反洗水排水管與反洗廢水池連通；所述反洗模塊用于硫自養(yǎng)反硝化濾池和強吸附性載體生物濾池內(nèi)濾料的氣水反沖洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述硫自養(yǎng)反硝化濾池內(nèi)設(shè)有濾板，所述濾板下方的池壁連通進水管、反洗氣管及反洗水管，所述反洗水排水管及出水管連通于濾板上方的池壁，所述脫氮專用濾料置于濾板上方，所述濾板上均勻分布有濾帽，用于均布進水、反洗水和反洗氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述強吸附性載體生物濾池內(nèi)自下而上設(shè)置進水混合區(qū)、反應區(qū)及出水區(qū)，所述進水混合區(qū)分別與進水管、所述反洗水管及所述反洗氣管連通，所述進水混合區(qū)與反應區(qū)之間通過橫向布置的分布板進行分隔，所述分布板用于均布進水、反洗水和反洗氣；所述反應區(qū)填裝有強吸附性載體，載體下部鋪設(shè)曝氣管；所述出水區(qū)連通出水管和所述反洗水排水管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝沉淀池沿水流方向依次設(shè)置混合區(qū)、混凝區(qū)、絮凝區(qū)和沉淀區(qū)，所述混凝區(qū)設(shè)有混凝劑投加口，所述絮凝區(qū)設(shè)有絮凝劑投加口，所述沉淀區(qū)設(shè)有斜板和刮泥機，所述沉淀區(qū)底部的污泥排放口連通兩支路，一路回連至混凝區(qū)，另一路連通污泥處理裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)罐設(shè)有進氣管，所述進氣管用于平衡調(diào)節(jié)罐內(nèi)外壓差；和/或，所述調(diào)節(jié)罐內(nèi)設(shè)置攪拌器、液位計及pH計；和/或，所述強吸附性載體生物濾池為頂部開口的曝氣生物濾池。
9.一種高鹽反滲透濃水的處理方法，其特征在于，適于權(quán)利要求1-8任一所述的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，包括以下步驟：將高鹽反滲透濃水通入調(diào)節(jié)罐內(nèi)進行均質(zhì)均量，同時將調(diào)節(jié)罐內(nèi)的污水泵入電催化氧化裝置進行預處理，然后回到調(diào)節(jié)罐內(nèi)；調(diào)節(jié)罐出水自流入硫自養(yǎng)反硝化濾池中，自下而上經(jīng)過濾池進行反硝化脫氮；硫自養(yǎng)反硝化濾池出水自流入強吸附性載體生物濾池中，在強吸附性載體生物濾池運行初期投加活性污泥和耐鹽工程菌進行悶曝掛膜，在運行時，通過曝氣風機向濾池填料底部鼓風曝氣，利用生物降解和物理吸附協(xié)同深度脫除CODCr和氨氮；強吸附性載體生物濾池出水流入混凝沉淀池，經(jīng)混合、混凝、絮凝及沉淀后，再進行污泥處理，沉淀后出水進入出水池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高鹽反滲透濃水的處理方法，其特征在于，還包括步驟：在運行一段時間后，當濾池壓力降升高，對其進行氣水反洗；其中，反洗氣由反洗風機提供，反洗水來自系統(tǒng)的出水池，所述濾池為硫自養(yǎng)反硝化濾池和/或強吸附性載體生物濾池；和/或，通過引風機將電催化氧化裝置產(chǎn)生的尾氣引入堿液噴淋塔吸收氯氣，同時將氫氣稀釋至爆炸下限以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高鹽反滲透濃水的處理方法，其特征在于，氣洗強度為40-50m3/m2·h，水洗強度為10-15m3/m2·h，濾池可分多個并聯(lián)運行。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高鹽反滲透濃水的處理方法，其特征在于，所述電催化氧化裝置采用硅基摻硼金剛石薄膜電極，所述硅基摻硼金剛石薄膜電極為采用熱絲化學氣相沉積的方法在多孔硅基底上沉積摻硼金剛石薄膜制備而成，以丙酮為碳源，硼酸三甲酯為液態(tài)硼源，摻硼量為2000-5000ppm；和/或，所述調(diào)節(jié)罐內(nèi)溶液pH為6～9，電催化氧化裝置運行的電流密度為≤70mA/cm2；和/或，所述混凝沉淀池內(nèi)投加的混凝劑為聚合氯化鋁150～250mg/L或者硫酸鋁50～80mg/L，投加的絮凝劑為陰離子PAM1～2mg/L。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高鹽反滲透濃水的處理方法，其特征在于，還包括步驟：所述硫自養(yǎng)反硝化濾池啟動前需先進行掛膜，向濾池內(nèi)投加厭氧污泥，浸泡濾料1～2d，反洗濾料，然后投加一定濃度的硝酸鹽，第2天觀察濾池表面有氣泡產(chǎn)生，且硝酸鹽濃度降低至10mg/L以下；再次投加一定濃度的硝酸鹽，第2天濾池出水硝酸鹽濃度仍能降至10mg/L以下，說明掛膜成功。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利提供一種高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)及其處理方法，通過電催化氧化降解部分CODCr、提高污水的可生化性，同時將有機氮轉(zhuǎn)化為無機氮；然后采用硫自養(yǎng)反硝化濾池進行自養(yǎng)反硝化去除硝酸鹽；再進入強吸附性載體生物濾池進一步去除CODCr和氨氮，最后經(jīng)混凝沉淀去除懸浮物，使出水水質(zhì)達到《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》(GB31570-2015)中的污水排放限值(CODCr≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，總氮≤40mg/L)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，包括順次相接的預處理模塊、脫氮模塊、深度處理模塊及沉淀出水模塊，
所述預處理模塊包括相連通形成循環(huán)回路的調(diào)節(jié)罐和電催化氧化裝置，所述調(diào)節(jié)罐設(shè)有濃水進管，主要用于高鹽反滲透濃水的均質(zhì)均量；所述電催化氧化裝置對濃水進行預處理，降解部分CODCr、提高污水的可生化性；
所述脫氮模塊包括硫自養(yǎng)反硝化濾池，所述硫自養(yǎng)反硝化濾池為密閉的厭氧生物濾池，內(nèi)部填裝有脫氮專用濾料，所述脫氮專用濾料接種有自養(yǎng)反硝化菌，用于去除硝酸鹽；
所述深度處理模塊包括強吸附性載體生物濾池，所述強吸附性載體生物濾池內(nèi)填裝有強吸附性載體，并接種有耐鹽工程菌和活性污泥，用于深度降解CODCr和去除氨氮；
所述沉淀出水模塊包括相連通的混凝沉淀池和出水池，用于混凝沉淀去除懸浮物。
一些技術(shù)方案中，所述電催化氧化裝置采用硅基摻硼金剛石薄膜電極為陽極，鈦電極為陰極，兩極板以2～5mm間隙疊加組裝成電極模組。
一些技術(shù)方案中，所述預處理模塊還包括尾氣處理裝置，所述尾氣處理裝置設(shè)有堿液噴淋塔，所述堿液噴淋塔內(nèi)填裝填料，塔頂外接引風機，所述尾氣處理裝置用于去除氯氣，并利用大流量的引風機稀釋尾氣中的氫氣，將氫氣濃度降至爆炸下限以下。
一些技術(shù)方案中，還包括反洗模塊，所述反洗模塊由反洗氣裝置和反洗水裝置組成，
所述反洗氣裝置設(shè)有反洗風機和反洗氣管；
所述反洗水裝置設(shè)有反洗水管、反洗水排水管及反洗廢水池，所述反洗水管連通自所述出水池，所述反洗水排水管與反洗廢水池連通；
所述反洗模塊用于硫自養(yǎng)反硝化濾池和強吸附性載體生物濾池內(nèi)濾料的氣水反沖洗。
一些技術(shù)方案中，所述硫自養(yǎng)反硝化濾池內(nèi)設(shè)有濾板，所述濾板下方的池壁連通進水管、反洗氣管及反洗水管，所述反洗水排水管及出水管連通于濾板上方的池壁，所述脫氮專用濾料置于濾板上方，所述濾板上均勻分布有濾帽，用于均布進水、反洗水和反洗氣。
一些技術(shù)方案中，所述強吸附性載體生物濾池內(nèi)自下而上設(shè)置進水混合區(qū)、反應區(qū)及出水區(qū)，所述進水混合區(qū)分別與進水管、所述反洗水管及所述反洗氣管連通，所述進水混合區(qū)與反應區(qū)之間通過橫向布置的分布板進行分隔，所述分布板用于均布進水、反洗水和反洗氣；所述反應區(qū)填裝有強吸附性載體，載體下部鋪設(shè)曝氣管；所述出水區(qū)連通出水管和所述反洗水排水管。
一些技術(shù)方案中，所述混凝沉淀池沿水流方向依次設(shè)置混合區(qū)、混凝區(qū)、絮凝區(qū)和沉淀區(qū)，所述混凝區(qū)設(shè)有混凝劑投加口，所述絮凝區(qū)設(shè)有絮凝劑投加口，所述沉淀區(qū)設(shè)有斜板和刮泥機，所述沉淀區(qū)底部的污泥排放口連通兩支路，一路回連至混凝區(qū)，另一路連通污泥處理裝置。
一些技術(shù)方案中，所述調(diào)節(jié)罐設(shè)有進氣管，所述進氣管用于平衡調(diào)節(jié)罐內(nèi)外壓差；
和/或，所述調(diào)節(jié)罐內(nèi)設(shè)置攪拌器、液位計及pH計；
和/或，所述強吸附性載體生物濾池為頂部開口的曝氣生物濾池。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明進一步提供一種高鹽反滲透濃水的處理方法，包括以下步驟：
將高鹽反滲透濃水通入調(diào)節(jié)罐內(nèi)進行均質(zhì)均量，同時將調(diào)節(jié)罐內(nèi)的污水泵入電催化氧化裝置進行預處理，然后回到調(diào)節(jié)罐內(nèi)；
調(diào)節(jié)罐出水自流入硫自養(yǎng)反硝化濾池中，自下而上經(jīng)過濾池進行反硝化脫氮；
硫自養(yǎng)反硝化濾池出水自流入強吸附性載體生物濾池中，在強吸附性載體生物濾池運行初期投加活性污泥和耐鹽工程菌進行悶曝掛膜，在運行時，通過曝氣風機向濾池填料底部鼓風曝氣，利用生物降解和物理吸附協(xié)同深度脫除CODCr和氨氮；
強吸附性載體生物濾池出水流入混凝沉淀池，經(jīng)混合、混凝、絮凝及沉淀后，再進行污泥處理，沉淀后出水進入出水池。
一些技術(shù)方案中，還包括步驟：
在運行一段時間后，當濾池壓力降升高，對其進行氣水反洗；
其中，反洗氣由反洗風機提供，反洗水來自系統(tǒng)的出水池，所述濾池為硫自養(yǎng)反硝化濾池和/或強吸附性載體生物濾池；和/或，
通過引風機將電催化氧化裝置產(chǎn)生的尾氣引入堿液噴淋塔吸收氯氣，同時將氫氣稀釋至爆炸下限以下。
一些技術(shù)方案中，氣洗強度為40-50m3/m2·h，水洗強度為10-15m3/m2·h，濾池可分多個并聯(lián)運行。
一些技術(shù)方案中，所述硅基摻硼金剛石薄膜電極為采用熱絲化學氣相沉積的方法在多孔硅基底上沉積摻硼金剛石薄膜制備而成，以丙酮為碳源，硼酸三甲酯為液態(tài)硼源，摻硼量為2000-5000ppm；和/或，
所述調(diào)節(jié)罐內(nèi)溶液pH為6～9，電催化氧化裝置運行的電流密度為≤70mA/cm2；和/或，
所述混凝沉淀池內(nèi)投加的混凝劑為聚合氯化鋁150～250mg/L或者硫酸鋁50～80mg/L，投加的絮凝劑為陰離子PAM1～2mg/L。
一些技術(shù)方案中，還包括步驟：
所述硫自養(yǎng)反硝化濾池啟動前需先進行掛膜，向濾池內(nèi)投加厭氧污泥，浸泡濾料1～2d，反洗濾料，然后投加一定濃度的硝酸鹽，第2天觀察濾池表面有氣泡產(chǎn)生，且硝酸鹽濃度降低至10mg/L以下；再次投加一定濃度的硝酸鹽，第2天濾池出水硝酸鹽濃度仍能降至10mg/L以下，說明掛膜成功。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案至少具有如下的有益效果：
1.本發(fā)明提供的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其電催化氧化裝置的陽極采用硅基摻硼金剛石薄膜電極，析氧電位高、比表面積大，增加了電極表面的活性反應位點，可以產(chǎn)生更多的羥基自由基，從而促進可生化性的提高并降低CODCr；
2.本發(fā)明提供的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其硫自養(yǎng)反硝化濾池脫氮效率高，濾料接種自養(yǎng)反硝化菌，利用無機碳作為碳源進行反硝化，將硝酸鹽氮還原為氮氣，從而起到去除總氮的目的，出水總氮低于40mg/L，操作簡單，無需另外投加碳源，與異養(yǎng)反硝化濾池相比節(jié)省運行成本40-50％；
3.本發(fā)明提供的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，其強吸附性載體生物濾池兼生物降解和物理吸附，且接種高效耐鹽菌，多維度強化高鹽反滲透濃水CODCr的降解，使CODCr降至60mg/L以下，同時氨氮也在高效耐鹽菌的生物降解作用下去除至8mg/L以下；
4.本發(fā)明提供的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，較佳的，在運行一段時間后，當濾池壓力降升高，對其進行氣水反洗，反洗氣由反洗風機提供，反洗水來自系統(tǒng)出水池，濾池可分多個并聯(lián)運行；
5.本發(fā)明提供的高鹽反滲透濃水的處理系統(tǒng)，較佳的，還包括尾氣處理裝置，通過引風機將電催化氧化裝置產(chǎn)生的尾氣引入堿液噴淋塔吸收氯氣，同時將氫氣稀釋至爆炸下限以下；
6.本發(fā)明提供的高鹽反滲透濃水的處理方法，采用電催化氧化裝置進行預處理，硫自養(yǎng)反硝化濾池脫氮，強吸附性載體生物濾池去除CODCr和氨氮，將高鹽反滲透濃水處理至達標排放，整個流程簡單、處理效率高、耐沖擊能力強。
（發(fā)明人：韓媛媛;王日彩;馬洪璽;張文軍）
