高含盐废水处理或回用的方法及用途 【技术领域】
本发明涉及废水处理和回用领域，更具体地说，是涉及一种高含盐废水处理或回用的方法及用途，包括生活或市政污水等水处理工程中膜分离工艺膜前浓缩液的达标排放或回用处理，以及石油、石化、煤化工和制药行业等所产生的废水处理回用以及现有工程改造升级等，也适用于类似高含盐废水的处理与回用。
背景技术
随着膜处理技术在水处理工业上的广泛应用，其产生的膜前浓缩废水的处理和处置日益成为一个新的问题。膜分离属于物理处理工艺，其仅通过物相分离实现水质改变，而不能从根本上消减水中污染物，膜前浓缩液中除含有机物质污染以外，最为严重的是无机盐类的污染，如果处置不当，会产生严重的二次污染。在无机盐去除方面，目前常用的脱盐技术主要有电渗析、电吸附、反渗透和离子交换等方法，但在此类技术的处理过程中，各设备对进水的有机物含量要求严格，超过一定浓度的有机物质易造成设备堵塞，使得运行不稳定，清洗频繁，引起运行费用的增加。因此，运用此类技术进行脱盐之前必须对其中的有机物进行预处理，保证脱盐设备进水的有机物质在一定浓度范围内，以增加脱盐设备的使用寿命，延长冲洗周期，防止设备堵塞，增加水的回收率。
目前有关预处理的方法主要有物理法和生物法两种。物理预处理方法主要包括混凝沉淀(或过滤)法、超滤及其组合方法。混凝沉淀(或过滤)法主要是通过向水中投加化学药剂，利用胶体双电层压缩、吸附-电中和、吸附架桥以及沉析物网捕等一系列反应，水解产物使水中的细分散颗粒和胶体物质脱稳凝聚，形成絮凝体，通过沉淀或过滤方法去除水中的悬浮物和胶体。尽管混凝沉淀(或过滤)方法对水中悬浮物和胶体物质有较好的去除效果，但是对其中的溶解态、低分子有机物去除效果并不明显，致使水体中还含有大量有机物，而且运行过程中需要投加大量药剂，造成运行费用增高、污泥量增加。
超滤是一种介于钠滤和微滤之间的膜分离技术。膜的截留分子范围为500-500000道尔顿左右，相应孔径大小的近似值约为超滤分离过程以筛滤机理为主。通常情况下，可把不同截留分子量的超滤膜看作是不同孔径的系列筛网。在一定的压力下(0.1-0.7Mpa)下，它只允许溶剂和小于膜孔径的溶质透过，而阻止水中的悬浮物、微粒、胶体、大分子有机物和细菌等大于膜孔径的溶质通过，以完成溶液的分离、净化、分级及浓缩的过程。在反渗透脱盐工艺中，超滤作为反渗透工艺的前处理工艺，以保证反渗透装置的稳定运行。超滤装置对预处理要求严格，水中的钙类物质、硅酸盐很容易沉积在膜面，胶体物质、悬浮固体颗粒、有机物质和微生物容易造成膜的污堵，因此，前端预处理的好坏直接影响超滤装置的运行稳定、清洗频率、使用寿命、运行费用和水的回收率。混凝沉淀(或过滤)等方法由于其处理效果较差、运行费用高以及产生大量污泥，其越来越不适合作为超滤工艺的预处理单元，寻找新的预处理工艺势在必行。
废水微生物处理法是一种成熟有效的废水处理技术，但是传统的生物处理方法难以适合膜前浓缩液、采油废水等类似高盐度废水的处理。利用微生物处理废水，能有效降解废水中的有机污染物，其处理成本低、适应性强且运行较为稳定，目前被广泛应用于城市污水和工业废水的二级处理。利用传统的活性污泥法对高含盐废水进行处理时，由于废水中含盐量高，容易导致活性污泥处理系统污泥膨胀、出水SS偏高，其处理效果较差，运行很不稳定。普通的生物膜法处理工艺，如生物滤池、接触氧化法等，尽管较活性污泥法的耐冲击负荷能力有较大的提高，但在处理高含盐废水时，效果并不理想。近几年发展起来的湿地处理技术，具有操作简单、运行费用低等特点，但占地面积大，而且在处理高含盐废水时，长时间运行后容易造成土地盐碱化。因此，在处理高含盐废水方面，目前尚无一种可靠的处理技术，寻求新的生物处理方法势在必行。
生物曝气滤池(Biological Aerated Filter，BAF)是80年代末在欧美发展起来的一种新型污水处理技术。其独特的填料式设计，借鉴了生物滤池和生物接触氧化法的优点，综合了过滤、吸附和生物代谢等多种废水处理工艺，使其具有水力负荷高、抗冲击能力强、污泥产量少、无污泥膨胀等优点。生物曝气滤池主要应用于废水的深度处理，适应于处理低有机负荷废水，不同地填料尺寸对应不同的废水处理要求，并在结合高效微生物技术方面有着良好的应用前景。
采用高效曝气生物滤池作为膜处理系统的预处理工艺，由于其具有较好的耐盐性和耐冲击负荷能力，其同后端的膜处理系统协同处理高含盐废水，可在保证废水处理系统高效、稳定运行的同时，有效降低投资和运行费用。废水经过生化处理后，其中的COD、氨氮、油类以及SS等物质大大减少，生化处理后的出水经适当预处理后进入后端膜处理系统，可有效防止膜面结垢以及胶体物质、悬浮固体颗粒、有机物质和微生物对膜的污堵，延长反冲周期，增加膜的使用寿命，保持膜处理系统稳定的产水量，并降低处理运行费用。
当外排废水的标准较高或者废水中含有较高浓度的不可生物降解有机物时，可在HABF生物处理工艺后尾置一段臭氧-生物活性炭(O3/BAC)工艺，利用臭氧装置可以选择性地将生物大分子、胶体等分解成溶解性小分子，增加废水的可生物降解性，然后利用生物活性炭中活性炭的吸附作用、微生物对有机物的分解作用降解废水中的有机物，而活性炭通过微生物对有机物的降解作用而得以再生。臭氧-生物活性炭工艺不但可以有效去除废水中溶解性有机物，提高了出水水质，确保废水达标排放，而且提高了生物活性炭的吸附容量，延长活性炭的使用寿命，同时减少了后端反渗透膜的污堵。
【发明内容】
本发明的目的在于填补目前国内外类似高含盐废水处理技术的空缺，提供一种新型的高含盐废水处理或回用的组合工艺。
本发明目的可以通过如下措施来实现：采用“预处理+高效曝气生物滤池+深度处理组合工艺”(以下简称PID组合工艺)处理高含盐废水。高含盐废水经过隔油调节、沉淀或气浮后，在此去除废水中的大部分悬浮物SS或石油类物质，防止废水中的SS或油类堵塞HABF中的滤料，以保证后续HABF工艺的稳定运行，预处理后的出水进入HABF生物处理工艺单元，在此去除废水中的大部分COD、氨氮或石油类物质，其出水可直接外排或经适当深度处理后回用，HABF生物处理出水可通过反渗透等工艺脱盐后回用。
其中：
在HABF段，采用高效曝气生物滤池可以去除废水中大部分的COD、氨氮或溶解态石油类物质，其出水可直接外排或经深度处理后回用，HABF溶解氧为3-5mg/l，例如，在含盐量小于5％的条件下，其对采油废水中COD、BOD5、TOC、石油类、SS及硫化氢的平均去除率达到85.6％、90.6％、74.4％、90.5％、91.6％和100％。
当外排废水的标准较高或者废水中含有较高浓度的不可生物降解有机物时，可在HABF生物处理工艺后尾置一段臭氧-生物活性炭工艺，不但提高了出水水质，确保废水达标排放，而且减少了后端反渗透膜的污堵。
HABF中使用了一种高效悬浮大孔载体，该载体为改性海绵，采用网泡法生成，主体材质为聚氨酯；其中所接种微生物为工程菌，工程菌群的原始菌种由美国的BIONETIX公司(网址：www.bionetix-international.ca)提供。
HABF生物处理工艺可以与废水回用处理工艺(如反渗透脱盐)实现高效耦合，适合废水回用处理中膜技术的预处理工艺，通过多级多次浓缩，进入HABF生物处理工艺的膜前浓缩液含盐量可达到2％左右，通常市政或生活废水的浓缩倍数可达到15-25倍，有效地实现水资源的循环利用，膜前少量高含盐废水经过蒸发浓缩后，可实现企业污水“零排放”。
本组合工艺不但适用于生活或市政污水等水处理工程中膜分离工艺膜前浓缩水的达标排放或回用处理，而且适用于石油、石化、煤化工和制药行业等所产生的高含盐废水处理回用以及现有工程改造升级等，同时也适用于类似高含盐废水的处理与回用。
与传统工艺相比，本发明优点是：HABF生物处理工艺对废水中污染物降解速度快，耐盐性好并有利于耐盐菌生长繁殖，抗冲击能力强，处理效率高，系统运行稳定并且污泥产生量少，HABF生物处理作为膜处理系统的预处理工艺，可有效防止膜面结垢以及胶体物质及悬浮固体颗粒、有机物质和微生物对膜的污堵，延长反冲周期，增加膜的使用寿命，保持膜处理系统稳定的产水量，并降低处理运行费用；而且，HABF生物处理工艺可以与废水回用处理工艺(如反渗透脱盐)实现高效耦合，特别适合废水回用处理中膜技术的预处理工艺以及膜前高含盐浓缩液中COD、氨氮的消减和达标排放，实现水资源的循环利用和企业污水“零排放”，达到节能减排的目的。
【附图说明】
图1：本发明的工艺流程图
【具体实施方式】
下面列举3个实施例，结合附图，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这3个实施例。
实施例1
北方某大型冶金企业日排放含盐污水量500m3/h，该含盐污水为企业内一套二级反渗透膜装置中一级反渗透膜的膜前浓缩水，浓缩前的废水主要为厂区内经过沉淀过滤后的综合废水，浓缩倍数为3-4倍，目前企业拟对浓缩液进行处理，以消减企业外排COD量，达到国家对企业的减排指标要求，并实现废水的资源化。采用以“HABF+O3/BAC+超滤+反渗透”为主体工艺在现场进行小试实验，实验进水流量为40L/h，HABF反应罐的有效体积为240L，分5级串联运行，水力停留时间为6h，载体装填量为60％(高效载体堆积体积为144L)，HABF出水经一级缓冲罐后进入后端的生物活性炭(BAC)，BAC的有效容积为25L，水力停留时间为40min，一级缓冲罐内通入臭氧，投加的臭氧浓度根据HABF出水水质进行适当调整，HABF和BAC罐中接种微生物为工程菌(BCP35M)。实验进水为一级反渗透膜前浓缩液，进水为COD、BOD5、TOC、氨氮、氯离子和全盐量平均浓度在96.7mg/L、36.4mg/L、38.7mg/L、26.4mg/L、686.6mg/L和2756.8mg/L，HABF出水COD、BOD5、TOC、氨氮、氯离子和全盐量平均浓度在36.7mg/L、5.4mg/L、13.7mg/L、1.4mg/L、657.8mg/L和2676.4mg/L，BAC出水COD、BOD5、TOC、氨氮、氯离子和全盐量平均浓度在16.8mg/L、1.4mg/L、6.7mg/L、0.8mg/L、626.7mg/L和2578.6mg/L，膜装置出水COD、BOD5、TOC、氨氮、氯离子和全盐量平均浓度在2.7mg/L、0.2mg/L、0.7mg/L、0.1mg/L、8.6mg/L和57.5mg/L。
实施例2
采用以HABF为主体工艺在华北某油田现场进行小试实验，实验进水流量为4L/h，HABF反应罐的有效体积为16L，水力停留时间为4h，载体装填量为60％(高效载体堆积体积为9.6L)，接种微生物为工程菌(BCP35M)。实验进水为采油厂内经过隔油气浮后的出水，含盐量为5000-10000mg/L，在进水COD、BOD5、TOC、石油类、SS及硫化物平均浓度分别为124.1mg/L、62.5mg/L、37.7mg/L、19.7mg/L、130.0mg/L和19.7mg/L，出水COD、BOD5、TOC、石油类、SS及硫化氢平均浓度分别为17.9mg/L、5.9mg/L、9.7mg/L、1.9mg/L、10.9mg/L和0.002mg/L，COD、BOD5、TOC、石油类、SS及硫化氢的平均去除率达到85.6％、90.6％、74.4％、90.5％、91.6％和100％。
实施例3
北方某石油炼化企业污水处理场采用隔油、浮选、鼓风曝气“老三套”的工艺流程，无水质水量调节措施，并且含硫污水汽提净化水、碱渣污水、含油污水等在处理场采用合流处理，因此经常受到超质超量污水变化的冲击。同时，随着炼油规模的扩大和生产装置改扩建的不断完善，污水排放总量与日俱增，并且随着原油加工量和加工深度的不断提高，装置排出的污水中污染物负荷不断增加，致使现有污水处理场难以适应生产的需要和排放标准的要求。根据生产和环保要求，企业对废水进行分流处理，采用以HABF为核心的生物处理工艺对包括碱渣、含碱污水及电脱盐污水的高浓度含盐污水进行单独预处理后，与部分含油污水合并，进一步处理后，实现达标排放。
高浓度含盐污水(碱渣、含碱污水、电脱盐污水及污泥脱水液)具有以下特性：水质复杂，不仅含有耗氧有机污染物，还含有各类对微生物有毒有害物质(如硫化物、挥发酚、石油类)和植物营养素(氨氮等)，可生化性较差。污水处理的重点是去除COD、硫化物、挥发酚、石油类和氨氮，本工程采用微电解和二级气浮作为物化预处理工艺，生化处理采用HABF工艺，设计处理水量为50m3/h，HABF有效容积为800m3，水力停留时间为15h，载体装填量为60％(高效载体堆积体积为480m3)，接种微生物为工程菌(BCP35M，BCP22，BCP11)。截止2007年12月初已连续稳定运行5个月，含盐量为12000-27000mg/L，在进水CODcr、氨氮和石油类平均浓度分别为1516mg/L、29.6mg/L和57.5mg/L情况下，出水水质中CODcr、氨氮和石油类平均浓度分别为109mg/L、9.43mg/L和8.19mg/L，可连续稳定达到《污水综合排放标准》中的二级排放标准(GB8978-1996，1997年12月31日之前建设的单位)。
由上述实例可以看到，本发明对于冶金行业反渗透膜装置的膜前浓缩液、不同水质的采油废水或炼油厂废水，均具有良好的处理效果，最终出水可达到污水综合排放标准中的一级或二级排放标准(GB8978-1996)；而且，由于HABF生物处理出水中的COD、氨氮、SS和石油类浓度很低，在此基础上组合适当的深度处理工艺，出水完全可以满足相关回用水的水质要求，实现废水资源化，达到企业节能减排的目的。
图1说明
——————水路
------------泥路
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