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中空厭氧膜生物處理系統及其石化廢水處理方法

發布時間:2020-5-22 8:18:09  中國污水處理工程網

  申請日2020.01.08

  公開(公告)日2020.04.28

  IPC分類號C02F3/28; C02F103/36

  摘要

  本發明公開了一種中空厭氧膜生物處理系統及其石化廢水處理方法,其特點是采用內置曝氣裝置的中空厭氧膜生物反應器結構,將厭氧生物處理與膜分離技術進行有效組合,通過中空厭氧膜生物處理對石化廢水進行厭氧處理,系統包含:中空厭氧膜生物反應器、曝氣裝置和循環水浴鍋裝置;處理包括:石化廢水在曝氣裝置的作用下與接種污泥混合,反應器溫度為35~38℃,水力停留時間為18~48 h。本發明與現有技術相比具有結構簡單,處理效率高和運營成本低的特點,將厭氧生物處理和膜分離技術進行有效的結合,其中空纖維膜組件的加入可以最大限度地保留高活性的微生物量,形成最佳的微生物群落,進一步加強生物降解能力。

  權利要求書

  1.一種中空厭氧膜生物處理系統,其特征在于該處理系統由內設中空纖維膜組件的生物反應器與水加熱裝置和曝氣裝置組成,所述生物反應器為圓筒,其下部設有保溫夾層,其內設有中空纖維膜組件;所述中空纖維膜組件為設置在生物反應器圓筒內的中空棉柱體,其材質為0.2微米孔徑的聚四氟乙烯中空纖維;所述曝氣裝置設置在生物反應器底部,并由曝氣管通入中空纖維膜組件;所述生物反應器頂部設有排氣口、集氣口和出水口,下部設有進水口;所述排氣口由設置真空隔膜泵的管路與曝氣裝置連接;所述集氣口連接濕式氣體流量計;所述出水口一端與中空纖維膜組件頂部的出水管連接,另一端由設置壓力傳感器的管路與出水蠕動泵連接;所述進水口由管道與進水蠕動泵連接;所述保溫夾層設置在中空纖維膜組件外側;所述水加熱裝置的進/出水分別與保溫夾層下部的循環水進口和上部的循環水出口連接。

  2.根據權利要求1所述中空厭氧膜生物處理系統,其特征在于所述生物反應器內設有固定中空纖維膜組件的卡槽。

  3.一種權利要求2所述中空厭氧膜生物處理系統的石化廢水處理方法,其特征在于該石化廢水處理包括下述方式:

  a、以精對苯二甲酸廢水、乙二醇廢水、聚乙烯醇廢水、聚酯廢水、一步酸堿廢水、兩步酸堿廢水、一步含腈廢水和兩步含腈廢水混合的石化廢水為進水,在進水蠕動泵的作用下由進水口進入生物反應器,在曝氣裝置的作用下與接種污泥混合,然后啟動循環水加熱裝置,使生物反應器的溫度控制在35~38℃,然后調節水力停留時間為18~48 h,厭氧污泥以及懸浮物質被中空纖維膜組件截留在生物反應器中,處理后的石化廢水在出水蠕動泵的抽吸作用下從中空纖維膜組件的出水管經生物反應器頂部的出水口流出,產生的生物氣一部分在真空隔膜泵的作用下,從生物反應器頂部的排氣口抽出,并注入曝氣裝置以完成氣體循環;同時另一部分的生物氣通過集氣口進入濕式氣體流量計以記錄生物氣產量,并監測石化廢水的甲烷產量以及COD去除率變化;

  b、以精對苯二甲酸廢水、乙二醇廢水、聚乙烯醇廢水和聚酯廢水四種廢水為基礎,或增加一步酸堿廢水、兩步酸堿廢水、一步含腈廢水和兩步含腈廢水中的兩種以上混合石化廢水為進水,在進水蠕動泵的作用下由進水口進入生物反應器,在曝氣裝置的作用下與接種污泥混合,然后啟動循環水加熱裝置,使生物反應器的溫度控制在35~38℃,然后調節水力停留時間為18~48 h,監測甲烷產量以及COD去除率變化。

  4.根據權利要求3所述中空厭氧膜生物處理系統的石化廢水處理方法,其特征在于所述聚乙烯醇廢為含有醋酸乙烯、乙酸和醋酸甲酯的石化廢水,其水量為21 m3/h、pH為 6.5~11.5;所述乙二醇廢水為含有乙二醇及其低聚物和醚類的石化廢水,其水量為17~21 m3/h、pH為 6.5~11.5、COD為 1000~2000 mg/L;所述精對苯二甲酸廢水為含有醋酸、苯甲酸和對苯二甲酸的石化廢水,其水量為166 m3/h,pH為5.0~9.0,COD為5500 mg/L;所述聚酯廢水為含有乙二醇、乙醛和硬脂酸的石化廢水,其水量為15 m3/h,pH為 5.5~7.5,COD 為3000~4500 mg/L;所述一步酸堿廢水水量為52.5 m3/h,pH 為7.2,COD為 4528.66 mg/L;所述二步酸堿廢水量為104.46 m3/h,pH為 3.7,COD 為2556 mg/L;所述一步含腈廢水量為41.29m3/h,pH為7.0,COD為3435.38 mg/L;所述二步含腈廢水量為164.33 m3/h,pH為7.2,COD為3815.68 mg/L;所述接種污泥的pH為7.2 ± 0.05,TS為11.4 ± 0.26 g/L,VS為8.70 ±0.07 g/L。

  說明書

  一種中空厭氧膜生物處理系統及其石化廢水處理方法

  技術領域

  本發明廢水處理技術領域,具體地說是一種中空厭氧膜生物處理系統及其石化廢水處理方法。

  背景技術

  石油化工行業是一個基礎行業,在我國國民經濟中起著至關重要的作用,并為其他行業提供支撐,如農業、能源、運輸等。我國石油的生產規模以及消耗量隨著我國經濟的快速發展不斷擴大,產生的石化廢水呈現復雜化,多樣化,處理難度也隨之增大。來自中國石油化工行業的報告顯示,我國石油廢水排放量增加到40億噸,石油廢水主要在以石油原料,經精煉、分餾、裂解和合成等加工過程中產生,其過程中產生的石化廢水水質和水量波動都較大,污染物濃度高,成分復雜,難降解,毒性大,主要包括各種烴類、酚類等多環芳烴化合物、氰化物、酚類、COD和石油類等有毒有害物質等。

  根據現有的研究,對于石化廢水的處理方法主要有物理化學法以及生物處理方法,物理化學處理方法主要有混凝法、吸附法和焚燒法等。盡管物理化學處理法的操作流程簡單,但是這種方法只是將石化廢水中的有機物從廢水中轉移,還需要進行深度處理,不能夠達到排放標準。生物處理主要包括好氧生物處理和厭氧生物處理,常用的好氧生物處理石化廢水主要包括活性污泥法、生物接觸氧化技術和噴射環流技術等。但是該方法處理石化廢水具有能耗高、剩余污泥量,處理速率低和周期長多缺點。厭氧生物處理技術包括升流式厭氧污泥床反應器、厭氧流化床和膨脹顆粒污泥床,這些厭氧反應器在處理石化廢水存在易導致反應器堵塞,污泥厭氧流失和維護管理較難等缺點。厭氧生物處理相對于好氧生物處理處理技術,因其剩余污泥量少、能耗低、有機負荷和產能高等優點又重新成為人們新一輪的研究熱點,但是,現有技術的厭氧反應器在處理石化廢水存在易導致反應器堵塞,污泥厭氧流失和維護管理較難等缺點。

  發明內容

  本發明的目的是針對現有技術的不足而設計的一種中空厭氧膜生物處理系統及其石化廢水處理方法,采用內置曝氣裝置的中空厭氧膜生物反應器結構,將厭氧生物處理與膜分離技術進行有效組合,通過中空厭氧膜生物處理對石化廢水進行厭氧處理,以最大限度地保留高活性的微生物量,形成最佳的微生物群落,進一步加強生物降解能力,同時降低了后續的運營成本。

  本發明的目的是這樣實現的:一種中空厭氧膜生物器的石化廢水處理系統,其特點是該處理系統由內設中空纖維膜組件的生物反應器與曝氣裝置、水加熱裝置,以及出水蠕動泵、壓力傳感器、進水蠕動泵、真空隔膜泵和濕式氣體流量計組成,所述生物反應器為圓筒,其下部設有保溫夾層;所述中空纖維膜組件為設置在生物反應器圓筒內的中空棉柱體,其材質為0.2微米孔徑的聚四氟乙烯中空纖維;所述曝氣裝置設置在生物反應器底部,并由曝氣管進入中空纖維膜組件;所述生物反應器頂部設有排氣口、集氣口和出水口,下部設有進水口;所述排氣口由設置真空隔膜泵的管路與曝氣裝置連接,用于促進內部的泥水混合均勻以及對中空纖維膜組件的沖刷;所述集氣口連接濕式氣體流量計;所述出水口一端與中空纖維膜組件頂部的出水管連接,另一端由設置壓力傳感器的管路與出水蠕動泵連接;所述進水口由管道與進水蠕動泵連接;所述保溫夾層設置在中空纖維膜組件外側,使反應器內部的溫度設置在35~38℃;所述水加熱裝置的進/出水分別與保溫夾層下部的循環水進口和上部的循環水出口連接。

  所述出水口和出水蠕動泵之間的管路上設有監測中空纖維膜組件的跨膜壓差變化的壓力傳感器;所述生物反應器內設有固定中空纖維膜組件的卡槽。

  一種中空厭氧膜生物處理系統的石化廢水處理方法,其特點是該石化廢水處理包括下述處理方式:

  a、以精對苯二甲酸廢水、乙二醇廢水、聚乙烯醇廢水、聚酯廢水、一步酸堿廢水、兩步酸堿廢水、一步含腈廢水和兩步含腈廢水混合的石化廢水為進水,在進水蠕動泵的作用下由進水口進入生物反應器,在曝氣裝置的作用下與接種污泥混合,然后啟動循環水加熱裝置,使得生物反應器的溫度控制在35~38℃,調節水力停留時間為18~48 h,厭氧污泥以及懸浮物質被中空纖維膜組件截留在生物反應器中,處理后的石化廢水在出水蠕動泵的抽吸作用下從中空纖維膜組件的出水管經生物反應器頂部的出水口流出,產生的生物氣一部分在真空隔膜泵的作用下,從生物反應器頂部的排氣口抽出并注入曝氣裝置以完成氣體循環;同時另一部分的生物氣通過集氣口進入濕式氣體流量計以記錄生物氣產量,并監測石化廢水的甲烷產量以及COD去除率變化;

  b、以精對苯二甲酸廢水、乙二醇廢水、聚乙烯醇廢水和聚酯廢水四種廢水為基礎,或通過逐漸增加一步酸堿廢水、兩步酸堿廢水、一步含腈廢水和兩步含腈廢水中的兩種以上混合石化廢水為進水,在進水蠕動泵的作用下由進水口進入生物反應器,在曝氣裝置的作用下與接種污泥混合,然后啟動循環水加熱裝置,使得生物反應器的溫度控制在35~38℃,調節水力停留時間為18~48 h,監測甲烷產量以及COD去除率變化。

  所述聚乙烯醇廢為含有醋酸乙烯、乙酸和醋酸甲酯的石化廢水,其水量為21 m3/h、pH為 6.5~11.5;所述乙二醇廢水為含有乙二醇及其低聚物和醚類的石化廢水,其水量為17~21 m3/h、pH為 6.5~11.5、COD為 1000~2000 mg/L;所述精對苯二甲酸廢水為含有醋酸、苯甲酸和對苯二甲酸的石化廢水,其水量為166 m3/h,pH為5.0~9.0,COD為5500 mg/L;所述聚酯廢水為含有乙二醇、乙醛和硬脂酸的石化廢水,其水量為15 m3/h,pH為 5.5~7.5,COD為3000~4500 mg/L;所述一步酸堿廢水水量為52.5 m3/h,pH 為7.2,COD為 4528.66 mg/L;所述二步酸堿廢水量為104.46 m3/h,pH為 3.7,COD 為2556 mg/L;所述一步含腈廢水量為41.29 m3/h,pH為7.0,COD為3435.38 mg/L;所述二步含腈廢水量為164.33 m3/h,pH為7.2,COD為3815.68 mg/L;所述接種污泥的pH為7.2 ± 0.05,TS為11.4 ± 0.26 g/L,VS為8.70± 0.07 g/L。

  本發明與現有技術相比具有結構簡單,處理效率高和運營成本低的特點,將厭氧生物處理和膜分離技術進行有效的結合,其中空纖維膜組件的加入可以最大限度地保留高活性的微生物量,形成最佳的微生物群落,進一步加強生物降解能力。(發明人陸雪琴;鄭朝婷;甄廣印;王越;譚宇杰;李萬江;周昱晗)

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