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(yù)處理模塊、脫氮模塊、深度處理模塊及沉淀出水模塊，預(yù)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(qiáng)吸附性載體生物濾池，填裝強(qiáng)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(yù)處理模塊、脫氮模塊、深度處理模塊及沉淀出水模塊，所述預(yù)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(jìn)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(jìn)行預(yù)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(qiáng)吸附性載體生物濾池，所述強(qiáng)吸附性載體生物濾池內(nèi)填裝有強(qiáng)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(yù)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(fēng)機(jī)，所述尾氣處理裝置用于去除氯氣，并利用大流量的引風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)吸附性載體生物濾池內(nèi)自下而上設(shè)置進(jìn)水混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)及出水區(qū)，所述進(jìn)水混合區(qū)分別與進(jìn)水管、所述反洗水管及所述反洗氣管連通，所述進(jìn)水混合區(qū)與反應(yīng)區(qū)之間通過橫向布置的分布板進(jìn)行分隔，所述分布板用于均布進(jìn)水、反洗水和反洗氣；所述反應(yīng)區(qū)填裝有強(qiáng)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(jī)，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(jìn)氣管，所述進(jìn)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(jì)及pH計(jì)；和/或，所述強(qiáng)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(jìn)行均質(zhì)均量，同時(shí)將調(diào)節(jié)罐內(nèi)的污水泵入電催化氧化裝置進(jìn)行預(yù)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(jìn)行反硝化脫氮；硫自養(yǎng)反硝化濾池出水自流入強(qiáng)吸附性載體生物濾池中，在強(qiáng)吸附性載體生物濾池運(yùn)行初期投加活性污泥和耐鹽工程菌進(jìn)行悶曝掛膜，在運(yùn)行時(shí)，通過曝氣風(fēng)機(jī)向?yàn)V池填料底部鼓風(fēng)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(qiáng)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(jìn)行污泥處理，沉淀后出水進(jìn)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(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)濾池壓力降升高，對其進(jìn)行氣水反洗；其中，反洗氣由反洗風(fēng)機(jī)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(qiáng)吸附性載體生物濾池；和/或，通過引風(fēng)機(jī)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(shí)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(qiáng)度為40-50m3/m2·h，水洗強(qiáng)度為10-15m3/m2·h，濾池可分多個(gè)并聯(lián)運(yùn)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(xué)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(yùn)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(jìn)行掛膜，向?yàn)V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(shí)將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮；然后采用硫自養(yǎng)反硝化濾池進(jìn)行自養(yǎng)反硝化去除硝酸鹽；再進(jìn)入強(qiáng)吸附性載體生物濾池進(jìn)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(dá)到《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31570-2015)中的污水排放限值(CODCr≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，總氮≤40mg/L)。
為了實(shí)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(yù)處理模塊、脫氮模塊、深度處理模塊及沉淀出水模塊，
所述預(yù)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(jìn)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(jìn)行預(yù)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(qiáng)吸附性載體生物濾池，所述強(qiáng)吸附性載體生物濾池內(nèi)填裝有強(qiáng)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(yù)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(fēng)機(jī)，所述尾氣處理裝置用于去除氯氣，并利用大流量的引風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)水、反洗水和反洗氣。
一些技術(shù)方案中，所述強(qiáng)吸附性載體生物濾池內(nèi)自下而上設(shè)置進(jìn)水混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)及出水區(qū)，所述進(jìn)水混合區(qū)分別與進(jìn)水管、所述反洗水管及所述反洗氣管連通，所述進(jìn)水混合區(qū)與反應(yīng)區(qū)之間通過橫向布置的分布板進(jìn)行分隔，所述分布板用于均布進(jìn)水、反洗水和反洗氣；所述反應(yīng)區(qū)填裝有強(qiáng)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(jī)，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(jìn)氣管，所述進(jìn)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(jì)及pH計(jì)；
和/或，所述強(qiáng)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(jìn)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(jìn)行均質(zhì)均量，同時(shí)將調(diào)節(jié)罐內(nèi)的污水泵入電催化氧化裝置進(jìn)行預(yù)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(jìn)行反硝化脫氮；
硫自養(yǎng)反硝化濾池出水自流入強(qiáng)吸附性載體生物濾池中，在強(qiáng)吸附性載體生物濾池運(yùn)行初期投加活性污泥和耐鹽工程菌進(jìn)行悶曝掛膜，在運(yùn)行時(shí)，通過曝氣風(fēng)機(jī)向?yàn)V池填料底部鼓風(fēng)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(qiáng)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(jìn)行污泥處理，沉淀后出水進(jìn)入出水池。
一些技術(shù)方案中，還包括步驟：
在運(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)濾池壓力降升高，對其進(jìn)行氣水反洗；
其中，反洗氣由反洗風(fēng)機(jī)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(qiáng)吸附性載體生物濾池；和/或，
通過引風(fēng)機(jī)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(shí)將氫氣稀釋至爆炸下限以下。
一些技術(shù)方案中，氣洗強(qiáng)度為40-50m3/m2·h，水洗強(qiáng)度為10-15m3/m2·h，濾池可分多個(gè)并聯(lián)運(yùn)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(xué)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(yùn)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(jìn)行掛膜，向?yàn)V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(yīng)位點(diǎn)，可以產(chǎn)生更多的羥基自由基，從而促進(jìn)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(jī)碳作為碳源進(jìn)行反硝化，將硝酸鹽氮還原為氮?dú)猓瑥亩鸬饺コ偟哪康�，出水總氮低�?/span>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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)化高鹽反滲透濃水CODCr的降解，使CODCr降至60mg/L以下，同時(shí)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(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)濾池壓力降升高，對其進(jìn)行氣水反洗，反洗氣由反洗風(fēng)機(jī)提供，反洗水來自系統(tǒng)出水池，濾池可分多個(gè)并聯(lián)運(yùn)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(fēng)機(jī)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(shí)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(jìn)行預(yù)處理，硫自養(yǎng)反硝化濾池脫氮，強(qiáng)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(dá)標(biāo)排放，整個(gè)流程簡單、處理效率高、耐沖擊能力強(qiáng)。
（發(fā)明人：韓媛媛;王日彩;馬洪璽;張文軍）
