申請日2013.09.26
公開(公告)日2013.12.18
IPC分類號C02F9/14
摘要
本發明為一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法，處理的高鹽高聚廢水為鉆井廢水。其特征在于工藝包括：一級化學氧化、過濾、除磷、沉降、過濾、水解、厭氧、二級化學氧化、一級好氧、二級好氧。首先，由于廢水的B/C比較低，對其進行一級化學氧化法處理，提高B/C比;氧化出水過濾后，進入除磷反應池，再次沉淀過濾;除磷后的水進入水解酸化池，然后進入中間調節池，調節pH后進入厭氧反應池;厭氧出水進行二級化學氧化法處理，提高B/C比，進入好氧生化系統，進行一級接觸好氧處理，二級接觸好氧處理。
權利要求書
1.一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法，其特征包括 如下操作步驟：
1)一級化學氧化：利用芬頓fenton法處理鉆井廢水，提高其B/C比; 要求鉆井廢水進水COD為12000 mg/L～15000 mg/L，利用濃硫酸調節 ，反應pH為2.5～3.5，進行fenton反應，反應體系中H2O:C:H2O2：Fe 質量比為10000：1:0.5：2，反應時間為2～4h;
2)一級中間貯水系統：對于一級化學氧化出水，用泵抽到高處中間貯 水池，停留時間3-5h;
3)絮凝加藥除磷處理：中間貯水池廢水流入絮凝加藥反應池，用堿石 灰調節pH到9.5～10.5，出水進入豎流沉淀池過濾;
4)二級中間貯水系統：絮凝加藥系統出水進入中間貯水系統，水解酸 化池一部分出水回流，pH調節到7.5～8.5，停留時間為3～5h;
5)水解酸化池：二級中間貯水池出水，進入水解池底部;水解池采用 MBR膜生物處理法，要求水解酸化池反應器pH為5.5～6.5，停留時間為 10～15h;
6)三級中間貯水系統：水解酸化的水進入三級貯水系統，調節pH到7 .0～8.0，停留時間為2～3h;
7)厭氧反應池：厭氧反應池采用UASB處理裝置，廢水由反應器下部進 入厭氧反應池后，經過污泥床區、懸浮污泥區、三相分離器，然后排 水，停留時間為20～30h，污泥床區活性顆粒污泥由現成的活性污泥馴 化而來;
8)四級中間貯水系統：厭氧出水進入四級貯水池，濃硫酸調節pH為2 .5～3.5，停留時間2～4h;
9)二級化學氧化：厭氧出水進行fenton反應，反應體系中H2O:C:H2O 2：Fe質量比為10000：1:0.5：2，反應時間為3～5h;
10)五級中間貯水系統：出水進入五級貯水池，堿石灰調節pH為7.0～ 8.0，停留時間為2～5h;
11)一級接觸好氧生物處理：五級貯水池水流入一級接觸好氧池;一 級好氧采用接觸氧化法，污泥為實驗室馴化污泥，溶氧為3～4mg/L， 加入葡萄糖量為100ppm，停留時間為15～25h;
12)二級接觸好氧生物處理：一級好氧池出水進入二級接觸好氧池， 溶氧為3～4mg/L，停留時間為15～25h;
13)檢測系統：檢測二級好氧生物處理池出水COD濃度，若COD低于50 0mg/L，則外排，若高于500mg/L，則回流。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：
步驟2)廢水出水S2-<5 mg/L;
步驟2)一級貯水出水用泵提升高處到達加藥絮凝池;
步驟3)廢水出水Fe2-<5 mg/L，總P濃度<20 mg/L;
步驟4)二級貯水池采用豎流沉淀池;
步驟4)廢水出水pH為7.5～8.5，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C>0.2;
步驟5)廢水出水COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟5)廢水出水一部分回流到二級中間貯水池，調節pH到7.5～8.5， 回流量根據二級貯水池pH確定;
步驟6)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C為0.3～0.5;
步驟7)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/ C為0.1～0.5;
步驟7)裝置設有污水回流系統，回流比為40%～80%;
步驟8)廢水出水COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/C為0.1～0.5;
步驟9)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟10)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5， Fe2-<5 mg/L;
步驟11)廢水出水COD為500 mg/L～1200 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟12)廢水出水COD為300 mg/L～500 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟11)、12) 均采用常規微孔曝氣池加接觸氧化法，溶氧為3 m g/L～4 mg/L。
說明書
一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法
技術領域
本發明屬于廢水處理領域，涉及了一種芬頓feton氧化與生物組合工藝 處理高鹽高聚廢水的方法，其中高鹽高聚廢水為鉆井廢水，要求鉆井 廢水進水COD為12000 mg/L～15000 mg/L，經過處理以后，出水COD 達到500 mg/L以下。
技術背景
油田勘探開發運輸過程中將產生大量鉆井廢水，這是石油開采過程中 排放量最大，污染最嚴重的石油類廢水。廢水來源主要包括：鉆井過 程中起、下鉆作業時泥漿的返排流失;泥漿循環系統的滲漏;沖洗設 備油污和清洗平臺等環節產生的污水。鉆井廢水體系極其穩定，含有 大量復雜高分子聚合物、油、懸浮物、重金屬、氯化物和表面活性劑 等，具有有機物含量高、鹽度高、色度高、絮凝性差、多變性、復雜 性和難于生化降解等特點，直接排放會對地表水、地下水、土壤、植 物和生態環境造成嚴重污染，所以對鉆井廢水的處理是必要的。
鉆井廢水的處理是國內外一大難題，目前對鉆井廢水處理主要有混凝 沉淀、氣浮、催化氧化、吸附等技術。這些工藝存在化學藥劑消耗量 大，處理費用較高等缺陷。
本工藝主要采用芬頓feton氧化和微生物法等技術結合處理鉆井廢水， 優化組合工藝，實現了低能耗、低成本并能有效處理鉆井廢水的目的 。
發明內容
本發明屬于廢水處理領域，涉及了一種生化組合工藝處理鉆井廢水的 方法，處理出水COD達到國家三級排放標準，即<500mg/L。處理工藝采 用fenton氧化、加藥絮凝、水解酸化、厭氧、好氧生物法聯合處理的 工藝方法。
本發明為一種芬頓氧化與生物組合工藝處理高鹽高聚廢水的方法，其 特征包括如下操作步驟：
1)一級化學氧化：利用芬頓fenton法處理鉆井廢水，提高其B/C比; 要求鉆井廢水進水COD為12000 mg/L～15000 mg/L，利用濃硫酸調節 ，反應pH為2.5～3.5，進行fenton反應，反應體系中H2O:C:H2O2：Fe 質量比為10000：1:0.5：2，反應時間為2～4h;
2)一級中間貯水系統：對于一級化學氧化出水，用泵抽到高處中間貯 水池，停留時 間3-5h。
3)絮凝加藥除磷處理：中間貯水池廢水流入絮凝加藥反應池，用堿石 灰調節pH到9.5～10.5，出水進入豎流沉淀池過濾;
4)二級中間貯水系統：絮凝加藥系統出水進入中間貯水系統，水解酸 化池一部分出水回流，pH調節到7.5～8.5，停留時間為3～5h;
5)水解酸化池：二級中間貯水池出水，進入水解池底部。水解池采用 MBR膜生物處理法，要求水解酸化池反應器pH為5.5～6.5，停留時間為 10～15h;
6)三級中間貯水系統：水解酸化的水進入三級貯水系統，調節pH到7 .0～8.0，停留時間為2～3h;
7)厭氧反應池：厭氧反應池采用UASB處理裝置，廢水由反應器下部進 入厭氧反應池后，經過污泥床區、懸浮污泥區、三相分離器，然后排 水，停留時間為20～30h，污泥床區活性顆粒污泥由現成的活性污泥馴 化而來;
8)四級中間貯水系統：厭氧出水進入四級貯水池，濃硫酸調節pH為2 .5～3.5，停留時間2～4h;
9)二級化學氧化：厭氧出水進行fenton反應，反應體系中H2O:C:H2O 2：Fe質量比為10000：1:0.5：2，反應時間為3～5h。
10)五級中間貯水系統：出水進入五級貯水池，堿石灰調節pH為7.0～ 8.0，停留時間為2～5h;
11)一級接觸好氧生物處理：五級貯水池水流入一級接觸好氧池;一 級好氧采用接觸氧化法，污泥為實驗室馴化污泥，溶氧為3～4mg/L， 加入葡萄糖量為100ppm，停留時間為15～25h;
12)二級接觸好氧生物處理：一級好氧池出水進入二級接觸好氧池， 溶氧為3～4mg/L，停留時間為15～25h;
13)檢測系統：檢測二級好氧生物處理池出水COD濃度，若COD低于50 0mg/L，則外排，若高于500mg/L，則回流。
根據本發明所述的方法，其特征在于：
步驟2)廢水出水S2-<5 mg/L;
步驟2)一級貯水出水用泵提升高處到達加藥絮凝池;
步驟3)廢水出水Fe2-<5 mg/L，總P濃度<20 mg/L;
步驟4)二級貯水池采用豎流沉淀池;
步驟4)廢水出水pH為7.5～8.5，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C>0.2;
步驟5)廢水出水COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟5)廢水出水一部分回流到二級中間貯水池，調節pH到7.5～8.5， 回流量根據二級貯水池pH確定;
步驟6)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為8000 mg/L～10000 mg/L，B /C為0.3～0.5;
步驟7)廢水出水pH到7.0～8.0，COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/ C為0.1～0.5;
步驟7)裝置設有污水回流系統，回流比為40%～80%;
步驟8)廢水出水COD為2000 mg/L～4000 mg/L，B/C為0.1～0.5;
步驟9)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟10)廢水出水COD為1000 mg/L～3000 mg/L，B/C為0.3～0.5， Fe2-<5 mg/L;
步驟11)廢水出水COD為500 mg/L～1200 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟12)廢水出水COD為300 mg/L～500 mg/L，B/C為0.3～0.5;
步驟11)、12) 均采用常規微孔曝氣池加接觸氧化法，溶氧為3 m g/L～4 mg/L。
發明原理在于，鉆井廢水體系較穩定，含有大量復雜高分子聚合物、 重金屬、氯化物和表面活性劑等，COD較高，且B/C較低，不能被微生 物直接利用，需要首先進行fenton氧化處理，提高BOD，然后用生物法 降解COD。生物法降解鉆井廢水，首先用水解酸化把高分子難降解聚合 物降解為小分子物質，提高污水的可生化性;廢水COD的去除主要在厭 氧階段，UASB主要處理COD為8000～10000mg/L的高濃度廢水，出水再 次經過Fenton氧化處理后進入接觸好氧生物處理階段。Fenton化學氧 化法提高廢水可生化性，再應用水解酸化、厭氧、好氧等生物法處理 ，節省了運行成本，經濟有效。
Fenton氧化技術：利用H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應活性的 羥基自由基(·OH)，·OH可與大多數有機物作用使其降解。從而用少 量Fenton試劑對工業廢水進行預處理，使廢水中的難降解有機物發生 部分氧化，改變它們的可生化性、溶解性和混凝性能,利于后續處理。
生物水解酸化法：水解酸化過程主要包括水解和酸化兩個階段。水解 階段有機物(基質)在進入細胞前進行的化學反應。微生物釋放連接在 細胞外壁上的固定酶和胞外自由酶來完成生物催化氧化反應。將大分 子物質分解為小分子物質，把難降解的有機物分解 成易降解的有機物，最終生成乙酸、丙酸、丁酸等有機酸。
生物厭氧法階段，UASB反應器中，污水由反應器下端的布水系統均勻 配水后，向上與池內懸浮的微生物接觸，在厭氧條件下，大部分的有 機物被分解成甲烷和二氧化碳。厭氧反應池出水進入厭氧沉淀池進行 固液分離，厭氧沉淀污泥大部分回流至厭氧反應器，剩余污泥送至污 泥濃縮池進行濃縮。
好氧生物階段采用兩級，每一級均采用常規微孔曝氣池加接觸氧化法 ，微孔曝氣充氧能力和氧利用率均比較高，活接觸氧化法中，性污泥 附在填料表面，不隨水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動 ，不斷更新，從而提高了凈化效果。生物接觸氧化法具有處理時間短 、體積小、凈化效果好、出水水質好而穩定、污泥不需回流也不膨脹 、耗電小等優點。
本方法將Fenton氧化作為一種預處理工藝，在低劑量內，Fenton法不 完全礦化污染物,只是降低高分子聚合物濃度，使之分解為可生化降解 的小分子物質，提高廢水的B/C(可生化性指標)，滿足后續生物處理 的需要，同時廢水中的S2-等一些對微生物有毒的物質也可以去除。絮 凝加藥除磷處理階段，去除廢水中多余的磷之外，一些重金屬離子也 可以生成沉淀去除，從而減輕對后續微生物毒害。水解酸化同樣將難 降解的有機物分解成易降解的有機物，提高可生化性，為后期的厭氧 反應做準備。升流式厭氧污泥床UASB中，大部分的有機物被分解成甲 烷和二氧化碳被去除。將兩級接觸氧化法生物處理系統用于氧化后的 廢水生物處理單元，微生物活性較高，有利于有機污染物的降解，接 觸生物處理系統相比較其他的生物處理工藝來說結構簡單、占地節省 、有機負荷與水力負荷高、投資較少、自動化程度高、出水水質好、 抗沖擊能力強。
