一种高含氮有机废水的处理方法

摘要

本发明公开了一种高含氮有机废水的处理方法，其包括(1)PH值调整：调节废水PH值为8~9；(2)化学氧化处理：废水经化学氧化脱氮；(3)缺氧/好氧生物处理：去除废水中含氮元素污染物；(4)过滤和反渗透处理：废水经过滤和反渗透处理，使得废水中的颗粒物、无机盐、有机物、硬度离子、细菌等与水分离；(5)离子交换处理，经反渗透处理后的产生经离子交换去除残留含氮元素物质后直接回用于生产；(6)三效蒸发处理：经反渗透处理后的浓水经三效蒸发器浓缩。该方法不仅可以实现废水处理零排放，同时进行深度处理实现废水的循环利用，达到节能减排的要求。

权利要求

1.一种高含氮有机废水的处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)、调整pH值：根据废水的水质特点，将所述废水的pH值调整到8~9；

(2)、化学氧化处理：所述废水经步骤(1)处理后，进入化学氧化池进行脱氮处理，其中，所述化学氧化池中的氧化剂采用次氯酸钠水溶液，氮与次氯酸钠的摩尔比为1:2~2.5，反应时间为45min~60min；

(3)、缺氧/好氧生物处理：所述废水经步骤(2)处理后，将所述废水的pH值调整到

7~8，先进入缺氧池反应13h~16h，然后进入好氧池反应8h~10h，在所述缺氧池和所述好氧池内分别通过缺氧生物和好氧生物处理去除所述废水中的含氮有机污染物，同时所述好氧池中的部分所述废水回流到所述缺氧池，在所述缺氧池和所述好氧池间形成一内循环，所述内循环的混合液回流比为150%~200%；

(4)、过滤和反渗透处理：压力驱动下，使得经步骤(3)处理后的出水依次经过机械过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器进行过滤处理，然后进入到反渗透膜系统进行分离，经所述反渗透膜系统后分离出两部分出水，一部分为产水，另一部分为浓水，产水率为68%~70%；

所述反渗透膜系统采用交联芳香族聚酰胺抗污染反渗透膜，其脱盐率大于98%；

(5)、离子交换处理：经步骤(4)处理后产生的所述产水进入到离子交换器中，通过离子交换树脂脱除所述产水中残留的含氮元素污染物后回收利用；

(6)、三效蒸发处理：经步骤(4)处理后产生的所述浓水进入到三效蒸发器中进行处理，处理后所得一部分为结晶浓缩液，所述结晶浓缩液进入高速离心机中经离心分离，离心分离所产生的清液重新进入三效蒸发器中循环蒸发处理，所述三效蒸发器处理所得另一部分为冷凝液，所述冷凝液重新进入到所述缺氧池，随步骤(2)处理后的所述废水一起进行步骤(3)处理。

2.根据权利要求1所述的高含氮有机废水的处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述好氧池产生的一部分污泥回流到所述缺氧池，另一部分污泥进入到污泥浓缩池。

3.根据权利要求1所述的高含氮有机废水的处理方法，其特征在于：步骤(4)中，所述高速离心机离心分离产生的固体废弃物委外处置。

说明书

一种高含氮有机废水的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高含氮有机废水的处理方法。

背景技术

[0002] 化工、屠宰、食品加工、半导体等行业生产过程中产生的废水中含氮和有机物含量非常高、难以生物降解，是目前国内外废水处理的难点和热点之一。长期以来，污水的处理均以去除有机物（COD）和悬浮固体（SS）为目标，未能全面考虑对氮素等营养物质的去除。2007年氮磷富营养化引起的太湖蓝藻事件后，中国当前环境问题的主要矛盾已经开始由有机污染物转向了氮素的问题。氮素污染是造成水体富营养化及缺氧性水质恶化的重要因素，特别是水中含氮对水质的影响最为明显。近年来，含氮污染迅速加剧，含氮成为许多水体和流域的第一超标污染物。在“十二五”阶段，氮素已继COD、二氧化硫之后成为污染物总量减排的重要控制指标。水体氮素的高效控制成为保障水质与水生态安全的重要节点。中国对排入重点流域的污水排放标准趋于严格。在我国最新修改的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中已将排入重点流域的城镇污水处理厂出水的执行标准由原有的一级B标准提升至一级A标准，要求所有排污单位最后出水氮素含量含氮小于5mg／L，总氮小于15mg／L，对我国新建和已建污水厂提出了污水深度脱氮的技术要求。在我国经济发达地区如太湖流域地区对新建项目更是要求实行含氮废水的零排放。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种将化学氧化处理+缺氧/好氧生物处理+过滤处理+反渗透系统处理+离子交换处理+三效蒸发处理应用到高含氮有机废水中的处理方法，该方法处理效果稳定，处理效果好，处理成本低，操作条件简单，实现废水零排放，同时进行深度处理实现废水的循环利用。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种高含氮有机废水的处理方法，包括以下步骤：

[0006] (1)、调整PH值：根据废水的水质特点，将所述废水的PH值调整到8~9；

[0007] (2)、化学氧化处理：所述废水经步骤(1)处理后，进入化学氧化池进行脱氮处理；

[0008] (3)、缺氧/好氧生物处理：所述废水经步骤(2)处理后，先进入缺氧池反应13h~16h，然后进入好氧池反应8h~10h，在所述缺氧池和所述好氧池内分别通过缺氧生物和好氧生物处理去除所述废水中的含氮有机污染物，同时所述好氧池中的部分所述废水回流到所述缺氧池，在所述缺氧池和所述好氧池间形成一内循环，所述内循环的混合液回流比为150%~200%；

[0009] (4)、过滤和反渗透处理：压力驱动下，使得经步骤(3)处理后的出水依次经过机械过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器进行过滤处理，然后进入到反渗透膜系统进行分离，经所述反渗透膜系统后分离出两部分出水，一部分为产水，另一部分为浓水，产水率为65%~70%。

[0010] (5)、离子交换处理：经步骤(4)处理后产生的所述产水进入到离子交换器中，通过离子交换树脂脱除所述产水中残留的含氮元素污染物后回收利用；

[0011] (6)、三效蒸发处理：经步骤(4)处理后产生的所述浓水进入到三效蒸发器中进行处理，处理后所得一部分为结晶浓缩液，所述结晶浓缩液进入高速离心机中经离心分离，离心分离所产生的清液重新进入三效蒸发器中循环蒸发处理，所述三效蒸发器处理所得另一部分为冷凝液，所述冷凝液重新进入到所述缺氧池，随步骤(2)处理后的所述废水一起进行步骤(3)处理。

[0012] 优选地，步骤(2)中，所述化学氧化池中的氧化剂采用次氯酸钠水溶液，氮与次氯酸钠的摩尔比为1:2~2.5，反应时间为45min~60min。

[0013] 优选地，将经步骤(2)处理后的废水的PH调整到7~8后再进行步骤(3)的处理。

[0014] 优选地，步骤(3)中，所述好氧池产生的一部分污泥回流到所述缺氧池，另一部分污泥进入到污泥浓缩池。

[0015] 优选地，步骤(4)中，所述反渗透膜系统采用交联芳香族聚酰胺抗污染反渗透膜，其脱盐率大于98%。

[0016] 具体地，步骤(4)中，所述反渗透膜系统的产水率为68%~70%。

[0017] 优选地，步骤(4)中，所述高速离心机离心分离产生的固体废弃物委外处置。

[0018] 本发明适用于化工、屠宰、食品加工、半导体等行业生产的各类高含氮有机废水的处理，能够实现废水零排放，也适用于其他高含氮有机废水的回用处理。

[0019] 由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0020] 本发明将化学氧化处理、缺氧/好氧生物处理、过滤处理、反渗透系统处理、离子交换处理、三效蒸发处理等工艺单元有机整合，发挥各工艺的协同作用，最终将废水中的含氮有机污染物及其他有机污染物大幅度降低，最终实现废水回用于生产中的工艺用水及废水零排放的目的。其中，废水先经过化学氧化预处理脱氮，再进一步通过缺氧/好氧生物处理工艺进行生化脱氮，降低处理成本。本发明通过反渗透系统先将废水中的颗粒物、无机盐、有机物、硬度离子、细菌等物质与水分离，反渗透系统的出水分成产水和浓水两部分：产水经离子交换树脂去除残余含氮元素物质后可直接回用于生产中的回用水；浓水经过高效节能的三效蒸发器进行处理，三效蒸发器具有蒸发速度快，受热时间短，循环度和蒸发能力大，而且物料能在较低的温度蒸发，满足热敏性物料的浓缩要求，并且蒸发结晶一体化，处理工艺不受含盐量高低的影响，经三效蒸发器后的结晶浓缩液进入到高速离心机中，很容易将固液分离且在水中不会引入新的污染物，分离后的清液回到三效蒸发器中，经三效蒸发器后的冷凝液泵入缺氧池中处理，实现废水零排放。本发明实用范围广，工艺简单，操作简单，运行费用较低，厂家容易接受，便于推广应用。

附图说明

[0021] 图1为根据本发明的高含氮有机废水的处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

[0022] COD可作为水中有机物质相对含量的一项综合指标，COD值越大，表示水体受有机物的污染越严重，COD的测试方法有多种，本实施方式采用重铬酸钾标准法，计算出的COD值记为CODcr。

[0023] 在本发明的工艺流程中，若将缺氧/好氧生物处理工艺置于化学氧化处理之前，脱氮效率下降40%~50%，这是因为原水中的C/N＜7，不能满足反硝化过程对碳源的需求，如果采用补充碳源的方法，又将导致处理成本的大幅提高，所以本发明工艺流程中先化学氧化预处理脱氮，再进一步通过缺氧/好氧生物处理脱氮；若将三效蒸发处理置于反渗透(RO)系统处理之前，将导致处理成本增加3～4倍，这主要是因为如果全部废水直接进入三效蒸发器，热能的大量消耗导致的成本增加，所以本发明工艺流程中先通过反渗透(RO)系统处理将废水中的盐分和有机物等污染物去除，产水经离子交换后直接回用于生产工艺，浓水通过三效蒸发器蒸发浓缩，冷凝液回流至缺氧池，三效蒸发器产生的少量结晶浓缩液经离心脱水后固体废弃物委外处置，清液循环蒸发处理，实现废水零排放。

[0024] 下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。

[0025] 实施例1

[0026] 对某半导体高含氮生产废水进行采样分析，其废水的基本性质为：氨氮：300～350mg/L，总氮：422～473mg/L，CODcr：1000～1500mg/L，PH为8～10，SS：40～60mg/L，
3
电导率：3500～4000us/cm，废水产生量为240m/d。

[0027] 按照以下步骤对该废水进行处理：

[0028] (1)、调整PH值：将废水调节池中的高含氮有机废水用提升泵泵入到PH调整池1中，然后根据废水的水质特点，将所述废水的PH值调节整到8~9；

[0029] (2)、化学氧化处理：所述废水经步骤(1)处理后，进入化学氧化池中进行脱氮处理，化学氧化池中的氧化剂采用次氯酸钠水溶液，氮和次氯酸钠的摩尔比为1:2~2.5，反应时间为45min~60min；

[0030] (3)、缺氧/好氧生物处理：将经步骤(2)处理后的废水的PH调整到7~8后，然后进入缺氧/好氧生物处理，PH调整池2的出水先进入缺氧池反应13h~16h，然后进入好氧池反应8h~10h，在所述缺氧池和所述好氧池内分别通过缺氧生物和好氧生物处理去除所述废水中含氮有机污染物，同时所述好氧池中的部分所述废水回流到所述缺氧池，在所述缺氧池和所述好氧池间形成一内循环，内循环的混合液回流比为150%~200%，在所述好氧池内会产生污泥，所述污泥一部分回流到所述缺氧池，所述污泥另一部分进入到污泥浓缩池；

[0031] (4)、过滤和反渗透处理：压力驱动下，使得经步骤(3)处理后的出水依次经过机械过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器进行过滤处理，然后进入到反渗透膜系统进行分离，所述反渗透膜选择具有高选择性的交联芳香族聚酰胺抗污染反渗透膜，其盐脱率大于98%，经所述反渗透膜系统后分离出两部分出水，一部分为产水，另一部分为浓水，产水率为
68%~70%；

[0032] (5)、离子交换处理：经步骤(4)处理后的所述产水进入到离子交换器中，通过离子交换树脂脱除所述产水中残留的含氮元素污染物后回收利用；

[0033] (6)、三效蒸发处理：经步骤(4)处理后的所述浓水进入到三效蒸发器中进行处理，处理后所得一部分为结晶浓缩液，所述结晶浓缩液进入高速离心机中经离心分离，离心分离所产生的清液重新进入三效蒸发器中循环蒸发处理，离心分离所产生的固体废弃物委外处置；三效蒸发器处理所得另一部分为冷凝液，所述冷凝液重新进入到所述缺氧池，随步骤(2)处理后的废水一起进行步骤(3)处理。

[0034] 采用上述方法对废水进行处理，废水的含氮去除率在99.9%以上，COD的去除率在98%以上，出水的水质指标达到企业生产用水水质标准。

[0035] 具体的出水回用水的水质情况如下：

[0036] 总氮和氨氮无法检出，CODcr：12～18mg/L，pH为7～8，电导率<10μs/cm，水质满足该企业生产工艺用水和含氮废水的零排放要求；三效蒸发器的固体废弃物产生量≦1.0％。

[0037] 该工程实际运行从2011年至2012年这二年多来，处理废水量为240m3/d，处理成本主要包括：①电费22.5元/吨，②药剂费用4.8元/吨，③燃气锅炉天然气费用35.0元/吨，④人工费2.8元/吨，以上合计吨水处理成本为65.1元/吨。

[0038] 实施例2

[0039] 对某化工企业生产废水进行采样分析，其废水的基本性质为：氨氮：200～260mg/L，总氮：341～385mg/L，CODcr：1140～1480mg/L，PH为4～11，SS：36～80mg/L，电导率：3
4100～4960us/cm，废水产生量为160m/d。

[0040] 按照以下步骤对该废水进行处理：

[0041] (1)、调整PH值：将废水调节池中的高含氮有机废水用提升泵泵入到PH调整池1中，然后根据废水的水质特点，将所述废水的PH值调节整到8~9；

[0042] (2)、化学氧化处理：所述废水经步骤(1)处理后，进入化学氧化池中进行脱氮处理，化学氧化池中的氧化剂采用次氯酸钠水溶液，氮和次氯酸钠的摩尔比为1:2~2.5，反应时间为45min~60min；

[0043] (3)、缺氧/好氧生物处理：将经步骤(2)处理后的废水的PH调整到7~8后，然后进入缺氧/好氧生物处理，PH调整池2的出水先进入缺氧池反应13h~16h，然后进入好氧池反应8h~10h，在所述缺氧池和所述好氧池内分别通过缺氧生物和好氧生物处理去除所述废水中含氮有机污染物，同时所述好氧池中的部分所述废水回流到所述缺氧池，在所述缺氧池和所述好氧池间形成一内循环，内循环的混合液回流比为150%~200%，在所述好氧池内会产生污泥，所述污泥一部分回流到所述缺氧池，所述污泥另一部分进入到污泥浓缩池；

[0044] (4)、过滤和反渗透处理：压力驱动下，使得经步骤(3)处理后的出水依次经过机械过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器进行过滤处理，然后进入到反渗透膜系统进行分离，所述反渗透膜选择具有高选择性的交联芳香族聚酰胺抗污染反渗透膜，其盐脱率大于98%，经所述反渗透膜系统后分离出两部分出水，一部分为产水，另一部分为浓水，产水率为
68%~70%；

[0045] (5)、离子交换处理：经步骤(4)处理后的所述产水进入到离子交换器中，通过离子交换树脂脱除所述产水中残留的含氮元素污染物后回收利用；

[0046] (6)、三效蒸发处理：经步骤(4)处理后的所述浓水进入到三效蒸发器中进行处理，处理后所得一部分为结晶浓缩液，所述结晶浓缩液进入高速离心机中经离心分离，离心分离所产生的清液重新进入三效蒸发器中循环蒸发处理，离心分离所产生的固体废弃物委外处置；三效蒸发器处理所得另一部分为冷凝液，所述冷凝液重新进入到所述缺氧池，随步骤(2)处理后的废水一起进行步骤(3)处理。

[0047] 采用上述方法对废水进行处理，废水的含氮去除率在99.8%以上，COD的去除率在96%以上，出水的水质指标达到企业生产用水水质标准。

[0048] 具体的出水回用水的水质情况如下：

[0049] 总氮和氨氮无法检出，CODcr：16～22mg/L，PH为7～9，电导率<30μs/cm，水质满足该企业生产工艺用水和含氮废水的零排放要求；三效蒸发器的固体废弃物产生量≦1.2％。

[0050] 该工程实际运行2012年这一年多来，处理废水量为160m3/d，处理成本主要包括：①电费26.1元/吨，②药剂费用5.5元/吨，③燃气锅炉天然气费用37.2元/吨，④人工费3.1元/吨，以上合计吨水处理成本为71.9元/吨。

[0051] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。