CN104129893B - 醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法 - Google Patents

醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水处理领域,具体涉及醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法。本发明要解决的技术问题是现有处理工艺流程复杂,运行成本高,污泥量大。本发明解决上述技术问题的方案是提供一种醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,包括以下步骤:1)醋酸丁酸纤维素生产废水先进入调节池处理12~16h,再进入固定化光合细菌池处理46~52h;2)固定化光合细菌池的出水进入一沉池沉淀2~3h;3)一沉池沉淀后的上清液流入缺氧池处理20~28h;4)缺氧池处理后的出水进入好氧池处理20~28h;5)好氧池处理后的出水进入二沉池沉淀2~3h,然后上清液进入排放口达标排放或回收利用。本发明的方法处理效果好、运行成本低,能稳定达标排放。

Description

醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域,具体涉及醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法。
技术背景
醋酸丁酸纤维素(Celluloseacetatebutyrate,简称CAB),可制电影片基、油田天然气输送管道、可剥涂料、绝缘漆和人造纤维。在生产过程中会产生大量有机废水,该废水呈酸性pH=3.00~3.20,以醋酸、丁酸等有机酸为主,COD=18000~30000mg/L,硫酸盐=4000~5000mg/L。目前国内外生产该类产品的企业为美国的伊士曼公司和山东淄博隆邦化工有限公司两家,生产工艺和废水处理工艺处于保密阶段,无资料可以借鉴。
按照常规的处理方法,处理类似酸性废水应采用酸碱中和及生化处理技术。中和及生化处理的原理是:用氢氧化钠或石灰中和废水中醋酸、丁酸等酸性物质,将废水的pH调整至中性,之后进生化处理系统,依靠微生物降解废水中的有机物质,实现达标排放。经中试,该CAB生产废水用氢氧化钠中和至pH=6,所需碱量为9.0kg/m3,费用合计=20.7元/m3;如果用石灰中和至pH=6,所需石灰量为8.3kg/m3,费用合计=4.98元/m3,虽然比投加氢氧化钠低,但是污泥量大,后续设备、构筑物结垢严重,运营管理麻烦。高额的中和费用或设施的结垢堵塞,在很大程度上限制了中和工艺的应用。
对于酸性有机废水,常规的生化处理通常需要把废水的pH值用碱性物质调整至中性或者接近于中性才进生化系统,传统的光合细菌(PSB)在处理高浓度有机废水,尤其是含硫酸盐的高浓度有机废水方面具有其它微生物无法替代的优势,但是光合细菌菌体较小,自然沉降性能差,容易在运行过程中流失。为了解决这个问题,需要不断地培养和补充新鲜菌体,固液分离时需要加聚合氯化铝100~200mg/L,因此造成工艺流程复杂,运行成本较高,影响在工程中的推广应用。
醋酸丁酸纤维素生产废水中的醋酸和醋酸钠构成了强有力的缓冲溶液,如果加氢氧化钠中和费用高,若加石灰中和则构筑物及管阀件容易结垢。因醋酸丁酸纤维素生产废水的COD及硫酸盐含量高,如采用厌氧技术处理该废水,系统会产生大量的硫酸盐还原菌,导致生化效果差,单元COD去除率为30%,且要产生硫化氢气体,存在二次污染;如果用普通的好氧微生物生化该废水,因醋酸浓度高会抑制微生物繁殖,导致COD负荷低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有处理工艺流程复杂,运行成本高,污泥量大。
本发明解决上述技术问题的方案是提供一种醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,包括以下步骤:
1)醋酸丁酸纤维素生产废水先进入调节池处理12~16h,再进入固定化光合细菌池处理46~52h;
2)固定化光合细菌池的出水进入一沉池沉淀2~3h;
3)一沉池沉淀后的上清液流入缺氧池处理20~28h;
4)缺氧池处理后的出水进入好氧池处理20~28h;
5)好氧池处理后的出水进入二沉池沉淀2~3h,然后上清液进入排放口达标排放或回收利用。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的调节池是用来均衡醋酸丁酸纤维素生产废水水质、水量的储存池。所述的调节池内设置有空气搅拌装置、废气收集装置、卷板换热器及废水提升装置。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的固定化光合细菌池为封闭池体,池顶设置废气收集装置,池内安装溶解氧、pH、温度在线监测装置。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的废水在进入调节池时的温度为20~45℃。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述固定化光合细菌池内的溶解氧为1~2mg/L,pH值为6~9,温度为20~45℃。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述光合细菌与醋酸丁酸纤维素生产废水的体积比为1︰5。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的固定化光合细菌池中,采用活性炭海绵吸附游离的光合细菌。所述的活性炭海绵中,活性炭的含量为35~45%。所述活性炭海绵的体积用量占固定化光合细菌池容积的50~70%。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤2)所述的一沉池用于沉淀光合细菌池出水的污泥。
作为本发明的优选方案,步骤2)所述的沉淀后,将沉淀分离的污泥回流至固定化光合细菌池,清水溢流至缺氧池,固定化光合细菌池污泥沉降比保持20~30%,剩余的污泥进入污泥浓缩池。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤3)所述缺氧池内的温度为20~45℃,溶解氧为0.1~0.9mg/L。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤3)所述的缺氧池为封闭池体,池顶设置废气收集装置,内部设置缺氧组合填料、微量曝气装置、溶解氧在线连锁控制仪,对溶解氧实时监控。所述的缺氧组合填料由纤维束、塑料环、中心绳组成。其中纤维束为醛化或涤纶丝组成,单片纤维束的重量为2.0g;塑料环由聚乙烯塑料组成,单片塑料环的重量为2.0g;中心绳为增强聚乙烯。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤4)所述的好氧池内部设置有好氧组合填料和曝气装置。所述的好氧填料与曝气装置分层次设置。所述的曝气装置采用旋混曝气器。所述的好氧组合填料由纤维束、塑料环、中心绳组成。其中纤维束为醛化或涤纶丝组成,单片纤维束的重量为2.0g;塑料环由聚乙烯塑料组成,单片塑料环的重量为2.0g;中心绳为增强聚乙烯。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤4)所述好氧池的温度为20~45℃,溶解氧为2~4mg/L。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤5)所述的二沉池用于沉淀好氧池出水的污泥。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤5)所述的二沉池中要投加聚丙烯酰胺,所述聚丙烯酰胺的质量与进入二沉池的出水的体积百分比为0.1%。
作为本发明的优选方案,步骤5)所述的沉淀后,将沉淀分离出的污泥回流至缺氧池或好氧池,使缺氧池或好氧池污泥沉降比保持20~30%,剩余的污泥进入污泥浓缩池,清水溢流至排放口,达标排放。
作为本发明的优选方案,将步骤2)和5)中的剩余污泥进入污泥浓缩池,浓缩池的上清液返回调节池,浓缩后的污泥脱水,滤清水返回调节池。
作为本发明的优选方案,将步骤1)和3)中的收集的废气用管道引往废气吸收装置,废气经净化去除异味后,高空达标排放。
本发明将固定化光合细菌技术应用在CAB生产废水治理,解决了酸水非中和不能生化的难题,节省了中和费用,避免了补充新鲜PSB菌液,最后通过缺氧和好氧工艺进行把关,保证出水达标排放。固定化光合细菌技术是利用活性炭海绵(海绵基材上加载粉末木质活性炭或椰壳活性炭,活性炭含量35~45%)吸附游离的光合细菌着床,通过光合细菌形成的生物膜快速降解CAB废水中小分子的有机酸,从而保持废水的中性;着床后的光合细菌被吸附在活性炭海绵的表面,脱落后颗粒较大,容易在沉淀池中实现固液分离,因此实现自身回流,不再加药沉淀或补充新鲜菌液。该方法能将大部分的有机酸快速降解为二氧化碳和水,实现了进入固定化光合细菌池之前不用加碱中和,但对大分子的纤维素类物质降解不彻底,可以通过后续的缺氧和好氧处理工艺,实现高浓度的有机酸水达标排放,且运行成本低。本发明采用固定化光合细菌、缺氧和好氧组合工艺处理醋酸丁酸纤维素废水,使得酸性废水不用加碱中和即可直接生化处理,解决了硫酸盐影响问题、细菌补充问题以及COD负荷低的问题。
本发明充分发挥了固定化光合细菌、缺氧和好氧组合工艺处理效果好、运行成本低的优点,在保证处理效果的同时有效降低了运行费用。采用本发明的装置及方法处理CAB生产废水后的各项指标,能稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级排放标准,且COD可降至40mg/L以下。
附图说明
图1本发明提供的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,包括以下步骤:
1)醋酸丁酸纤维素生产废水先进入调节池处理12~16h,再进入固定化光合细菌池处理46~52h;
2)固定化光合细菌池的出水进入一沉池沉淀2~3h;
3)一沉池沉淀后的上清液流入缺氧池处理20~28h;
4)缺氧池处理后的出水进入好氧池处理20~28h;
5)好氧池处理后的出水进入二沉池沉淀2~3h,然后上清液进入排放口达标排放或回收利用。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的调节池用来均衡废水水质水量储存池。所述的调节池内设置有空气搅拌装置、废气收集装置、卷板换热器及废水提升装置。醋酸丁酸纤维素生产废水通过管网自流入调节池,为保证废水快速均匀,设置曝气搅拌,池内产生的醋酸丁酸气体通过管网收集进入吸收塔。若废水温度高于45℃,需降温后流入固定化光合细菌池。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的固定化光合细菌池为封闭池体,池顶设置废气收集装置,池内安装溶解氧、pH、温度在线监测装置。废水从底部进入,经大阻力配水系统确保废水分布均匀。光合细菌池的溶解氧由风机提供,并安装有溶解氧在线连锁控制仪,保证细菌生长所需的氧。同时光合细菌池设置pH在线连锁控制仪,用于控制废水的提升速度,保证正常生化反应所需的pH范围。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的废水在进入调节池时的温度为20~45℃。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述固定化光合细菌池内的溶解氧为1~2mg/L,pH值为6~9,温度为20~45℃。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述光合细菌与醋酸丁酸纤维素生产废水的体积比为1︰5。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤1)所述的固定化光合细菌池中,采用活性炭海绵吸附游离的光合细菌。所述的活性炭海绵中,活性炭的含量为35~45%。所述活性炭海绵的体积用量占固定化光合细菌池容积的50~70%。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤2)所述的一沉池用于沉淀光合细菌池出水的污泥。
作为本发明的优选方案,步骤2)所述的沉淀后,将沉淀分离出的污泥回流至固定化光合细菌池,清水溢流至缺氧池,固定化光合细菌池污泥沉降比保持20~30%,剩余的污泥进入污泥浓缩池。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤3)所述缺氧池内的温度为20~45℃,溶解氧为0.1~0.9mg/L。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤3)所述的缺氧池为封闭池体,池顶设置废气收集装置,内部设置缺氧组合填料、微量曝气装置、溶解氧在线连锁控制仪,对溶解氧实时监控。所述的缺氧组合填料由纤维束、塑料环、中心绳组成。其中纤维束为醛化或涤纶丝组成,单片纤维束的重量为2.0g;塑料环由聚乙烯塑料组成,单片塑料环的重量为2.0g;中心绳为增强聚乙烯。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤4)所述的好氧池内部设置有好氧组合填料和曝气装置。所述的好氧填料与曝气装置分层次设置,是为了减小曝气对填料的扰动,减少生物膜脱落。所述的曝气装置采用旋混曝气器。所述的好氧组合填料由纤维束、塑料环、中心绳组成。其中纤维束为醛化或涤纶丝组成,单片纤维束的重量为2.0g;塑料环由聚乙烯塑料组成,单片塑料环的重量为2.0g;中心绳为增强聚乙烯。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤4)所述好氧池的温度为20~45℃,溶解氧为2~4mg/L。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤5)所述的二沉池用于沉淀好氧池出水的污泥。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,步骤5)所述聚丙烯酰胺的质量与进入二沉池的出水的体积百分比为0.1%。
作为本发明的优选方案,步骤5)所述的沉淀后,将沉淀分离出的污泥回流至缺氧池或好氧池,使缺氧池或好氧池污泥沉降比保持20~30%,剩余的污泥进入污泥浓缩池,清水溢流至排放口,达标排放。
作为本发明的优选方案,将步骤2)和5)中的剩余污泥进入污泥浓缩池,浓缩池的上清液返回调节池,浓缩后的污泥脱水,滤清水返回调节池,脱水后的污泥外运处理。
作为本发明的优选方案,将步骤1)和3)中的收集的废气用管道引往废气吸收装置,废气经净化去除异味后,高空达标排放。
上述醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法中,调节池、固定化光合细菌池、一沉池、缺氧池、好氧池、二沉池之间的进出水口依次通过管路连接。
本发明使用的光合细菌为紫细菌,来自北京北方节能环保有限公司,该光合细菌用721分光光度计分析,在660nm波长的吸光值大于1.5,活菌含量在50亿/毫升以上。
本发明使用的活性炭海绵复合填料购自南通双安活性炭过滤材料有限公司。
实施例1
以某工厂排出的CAB生产废水为处理对象,处理前其各项参数为:COD=18000~30000mg/L,BOD=14000~16000mg/L,B/C≈0.625,硫酸盐=4000~5000mg/L,pH=3.0~3.2。
采用本发明装置及方法对上述CAB生产废水进行组合处理;具体处理过程如下:
1)来自生产线的废水通过管网自流入调节池,为确保废水均匀,在池内进行曝气搅拌,搅拌的气水比为2:1,池内产生的酸性气体经管网收集后进入吸收塔,吸收液回调节池,净化后的气体已经达标,高空排放。若调节池水温高于45℃,提升入板式换热器降温后自流入固定化光合细菌池;如果废水温度不超过45℃,直接提升入固定化光合细菌池。
经过调节后,CAB废水水质基本稳定,经提升进入固定化光合细菌池底部的大阻力配水系统,光合细菌池降解时间为44~52h。用活性炭海绵吸附与醋酸丁酸纤维素生产废水的体积比为1︰5的光合细菌。控制固定化光合细菌池溶解氧=1~2mg/L,当池内的溶解氧超出该范围时,通过变频器降低或升高风机的转数。池内pH设定值为6~9,在此范围内按照设定流量进水;当pH>9时,加快提升速度;当pH<6时,停止进水。池内产生的酸性气体经管网收集后进入吸收塔,废水中的有机酸在固定光合细菌作用下迅速降解,出水进入一沉池。
2)将经过第1)步固定化光合细菌处理后CAB废水自流入一沉池,完成泥水分离后,上清液自流入缺氧池。沉淀在底部的污泥,在调试初期1-3月内回流至光合细菌池补充菌种,挂膜(是在步骤1)完成后,污泥进入污泥浓缩池。
3)将经过第2)步一沉处理后的CAB生产废水中的上清液自流入缺氧池,在兼性菌的作用下分解大分子的纤维素类物质,出水进好氧池,在缺氧池分解时间20~28h。缺氧池内,控制溶解氧0.1~0.9mg/L,当溶解氧超出此范围时,通过变频器降低或升高风机的转数。缺氧池内产生的废气经管网收集后,进入吸收塔和调节池、光合细菌池的废气合并处理。
4)将经过第3)步后的CAB生产废水进入好氧池,在好氧微生物的作用下进一步降解废水中残存的有机物,好氧池降解时间20~28h。好氧池控制溶解氧=2~4mg/L,当溶解氧超出此范围时,通过变频器降低或升高风机的转数。
5)将经过第4)步处理后CAB废水自流入二沉池,投加0.1%PAM,完成泥水分离后,上清液进入排放口达标排放或回收利用。在调试初期1-3周内,沉淀在底部的污泥回流至缺氧或好氧池补充菌种,剩余的污泥进入污泥浓缩池。
将2)和5)步产生的污泥提升入污泥浓缩池,浓缩后的污泥进带滤机脱水,滤清水回调节池;污泥浓缩池的上清液回调节池。
将1)和3)步产生的废气经管网收集后,引入吸收塔,用二沉池的出水进行喷淋吸收,吸收液回调节池,废气经处理后已达标,高空排放。
采用本发明的方法处理CAB废水的前后对比效果如表1所示:
表1
从表1可以看出:经四天的连续监测,平均进水COD=26267mg/L,出水平均COD=36mg/L,平均去除率=99.86%,稳定达到了《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级排放标准,且COD可降至40mg/L以下;平均进水pH=3.11,出水平均pH=8.70,实现了酸性废水不用中和即可直接生化达标的目的。
常规的处理方法是用氢氧化钠或石灰中和废水中的醋酸、丁酸等酸性物质,将废水的pH调整至中性之后,再进入生化处理系统,依靠微生物降解废水中的有机物质从而实现达标排放。经中试,该CAB生产废水用氢氧化钠中和至中性,所需碱量为9.0kg/m3,费用合计=20.7元/m3。用石灰中和至中性,所需石灰量为8.3kg/m3,费用合计=4.98元/m3。上述方法产生的污泥量大,中试设备、构筑物结垢严重,经常需要疏通。本发明提供的方法比采用氢氧化钠中和法节省运行费用20.7元/m3,比采用石灰中和法节约4.98元/m3,且无结垢风险。

Claims (10)

1.醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,包括以下步骤:
1)醋酸丁酸纤维素生产废水先进入调节池处理12~16h,再进入固定化光合细菌池处理46~52h;所述醋酸丁酸纤维素生产废水的各项参数为:COD=18000~30000mg/L,BOD=14000~16000mg/L,B/C≈0.625,硫酸盐=4000~5000mg/L,pH=3.0~3.2;
2)固定化光合细菌池的出水进入一沉池沉淀2~3h;
3)一沉池沉淀后的上清液流入缺氧池处理20~28h;
4)缺氧池处理后的出水进入好氧池处理20~28h;
5)好氧池处理后的出水进入二沉池沉淀2~3h,然后上清液进入排放口达标排放或回收利用。
2.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤1)所述的废水在进入调节池时的温度为20~45℃。
3.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤1)所述固定化光合细菌池内的溶解氧为1~2mg/L,pH值为6~9,温度为20~45℃。
4.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤1)所述光合细菌与醋酸丁酸纤维素生产废水的体积比为1︰5。
5.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤1)所述的固定化光合细菌池中,采用活性炭海绵吸附游离的光合细菌;所述的活性炭海绵中,活性炭的含量为35~45%。
6.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤2)所述的沉淀后,将沉淀分离的污泥回流至固定化光合细菌池,清水溢流至缺氧池,固定化光合细菌池污泥沉降比保持20~30%,剩余的污泥进入污泥浓缩池。
7.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤3)所述缺氧池内的温度为20~45℃,溶解氧为0.1~0.9mg/L。
8.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤4)所述好氧池的温度为20~45℃,溶解氧为2~4mg/L。
9.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤5)所述的二沉池中要投加聚丙烯酰胺,所述聚丙烯酰胺的质量与进入二沉池的出水的体积百分比为0.1%。
10.根据权利要求1所述的醋酸丁酸纤维素生产废水的处理方法,其特征在于:步骤5)所述的沉淀后,将沉淀分离出的污泥回流至缺氧池或好氧池,使缺氧池或好氧池污泥沉降比保持20~30%,剩余的污泥进入污泥浓缩池,清水溢流至排放口,达标排放。
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