CN104529072A - 一种聚乙烯醇废水的处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙烯醇废水的处理系统及方法，属废水处理领域，系统包括：依次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元，预处理单元设有进水口，深度处理单元设有出水口；其中，预处理单元包括：依次连接的格栅渠、集水池、调节池和中和池；生化处理单元包括：依次连接的水解酸化池、MBBR池和二沉池；深度处理单元包括：依次连接的曝气生物滤池、机械加速澄清池、砂滤池和消毒水池。该系统能实现对PVA生产废水进行特定方式的预处理-生化处理-深度处理的综合处理，实现了难降解有机污染物的降解，减少了药剂和能源的消耗，节省了运行费用，处理后废水满足回用要求。
Description
技术领域
本发明涉及难降解有机废水的处理领域，特别是涉及一种聚乙烯醇废水的处理系统及方法。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是唯一具有水活性的有机高分子化合物，它是生产聚乙烯醇纤维(维尼纶)的重要原料。同时，因其具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性，因此除了作纤维原料外，还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、薄膜等产品，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。
聚乙烯醇是难降解有机物，在生产聚乙烯醇的过程中会产生很多污染物进入PVA生产废水中，如PVA粉末、醋酸钠、甲醇、醋酸甲酯、丙酮、乙醛、酸、碱等。由于聚乙烯醇生产过程中产生的污染物成分较复杂，因此PVA生产废水较难处理。同时，这种废水具有pH不稳定、高温、COD高、碱度高、硬度低和可生化性差等特点，倘若排入水体，因其具有较大的表面活性使得接纳的水体产生大量泡沫不利于水体复氧，而且还会促进水体沉积物中重金属的迁移释放破坏水体环境。因此，有效控制聚乙烯醇生产所带来的污染，减少污染物对环境的影响，促进经济可持续发展极为重要。
近几年，随着聚乙烯醇生产规模的不断扩大，国内对PVA生产废水的处理技术的发展主要有2个方面：一方面，国内有针对PVA生产废水和下游维尼纶等产品的生产废水混合后的PVA综合废水处理工艺。PVA生产废水浓度一般为COD 1400～2000mg/L，由于掺入了其它低浓度下游产品废水，因此综合废水COD约500～800mg/L，这种综合废水与PVA生产废水相比污染物浓度较低，用单一生物法可处理到达标排放，比如皖维用“初沉+氧化沟+氧化塘”工艺处理综合废水后排放，福建纺织化纤集团有限公司用“水解酸化+活性污泥法+接触氧化”工艺处理后排放，无法达到回用的出水水质要求。目前没有单独针对PVA生产废水的处理工艺的研究和应用。另一方面，从研究层面，针对PVA生产废水的研究有采用吸附法、高级湿式氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、微波辐射法、臭氧氧化和电化学法等工艺。或因投资高、运行费用高或者条件苛刻等原因均没有得到工业化应用。
现有对PVA生产废水进行了相关研究，采用吸附法、高级湿式氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、微波辐射法、臭氧氧化或电化学法等工艺对废水中的有机物进行氧化降解。一般主要是采用吸附剂、利用电能或者微波能、高温高压分解或向废水中投加强氧化剂(如臭氧或Fenton试剂)进行一系列的物理化学反应将有机物氧化降解。但由于采用单一的处理工艺，多因处理费用高、技术难度高或投资高等原因无法实现工业化，以Fenton法为例，对有机物的去除率虽然达到85.1％以上，但所研究的进水浓度偏低，而实际的PVA生产废水的污染物浓度CODCr在1400～2000mg/L，按照现有方案提供的去除率，处理后的CODCr浓度在208.6～298mg/L，处理后的浓度依然很高，直接排入水环境依然会产生很大的影响。另外，由于投加Fenton试剂的加药量非常大，使得该方案在经济上有一定的局限性，同时，单一的工艺对废水中的碱度没有去除效果，处理后的水无法回用。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种聚乙烯醇废水的处理系统及方法，能对PVA生产废水在较低能耗下得到有效处理，出水达到循环冷却水的回用水标准，满足废水的再生利用，节约水资源，减少环境污染。
为解决上述技术问题，本发明提供一种聚乙烯醇废水的处理系统，包括：
依次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元，所述预处理单元设有进水口，所述深度处理单元设有出水口；其中，
所述预处理单元包括：依次连接的格栅渠、集水池、调节池和中和池；其中，所述格栅上设置所述进水口；所述调节池设有冷却塔及氮磷投加装置，所述中和池设有pH调节系统，所述调节池和中和池内分别设有搅拌装置；
所述生化处理单元包括：依次连接的水解酸化池、MBBR池和二沉池；
所述深度处理单元包括：依次连接的曝气生物滤池、机械加速澄清池、砂滤池和消毒水池；所述深度处理单元设有除碱药剂投加装置；所述消毒池上设置所述出水口。
本发明还提供一种聚乙烯醇废水的处理方法，采用本发明所述的处理系统，包括以下步骤：
A、预处理：在预处理单元中对进入的聚乙烯醇废水依次进行水质水量均衡、温度调节、酸碱调节和营养调节的处理，为后续物化与生化处理提供稳定环境；
B、生化处理：预处理后的出水进入生化处理单元的水解酸化池进行水解酸化反应，将大分子有机物开环断链为小分子有机物，提高废水可生化性；水解酸化池出水进入MBBR池进行生化降解，去除有机物，MBBR池出水经过二沉池进行沉淀泥水分离；
C、深度处理：生化处理后的出水进入深度处理单元的曝气生物滤池进一步降解有机物，曝气生物滤池出水自流进入机械加速澄清池通过投加药剂去除碱度，过滤去除浊度，机械加速澄清池出水进入消毒池后通过投加的消毒剂进行消毒，消毒后满足循环冷却水使用要求，输出作为循环冷却水。
本发明的有益效果为：通过特定结构依次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元，能够以合理设置工艺流程对聚乙烯醇废水在较低能耗下进行有效处理，达到循环冷却水的回用标准，针对PVA生产废水的处理工艺流程，弥补了该种废水没有回用处理工艺的空白，克服了常规单一的物理的、化学的及生化的处理方法处理费用高、处理效果达不到回用的缺点，实现了聚乙烯醇(PVA)生产废水的循环利用，节约了水资源，节省能耗，保护了环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的处理方法工艺流程图；
图中：1—格栅渠、2—集水池、3—事故池、4—调节池、5—中和池、6—二级提升水池、7—水解酸化池、8—MBBR池、9—二沉池、10—污泥泵房、11—曝气生物滤池、12—机械加速澄清池、13—三级提升泵池、14—砂滤池、15—消毒水池、16—格栅、17—一级提升泵、18—事故池提升泵、19—冷却循环水泵、20—冷却塔、21—搅拌装置、22—pH调节系统、23—搅拌系统、24—二级提升泵、25—潜水搅拌器、26—曝气风机、27—污泥回流泵、28—剩余污泥泵、29—曝气风机、30—除碱药剂投加装置、31—三级提升泵、32—二氧化氯发生器。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种聚乙烯醇废水的处理系统，用于对聚乙烯醇生产的废水进行处理，包括：
依次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元，预处理单元设有进水口，深度处理单元设有出水口；其中，
预处理单元包括：依次连接的格栅渠、集水池、调节池和中和池；其中，格栅上设置进水口；调节池设有冷却塔及氮磷投加装置，中和池设有pH调节系统，调节池和中和池内分别设有搅拌装置；
生化处理单元包括：依次连接的水解酸化池、MBBR池和二沉池；
深度处理单元包括：依次连接的曝气生物滤池、机械加速澄清池、砂滤池和消毒水池；深度处理单元设有除碱药剂投加装置；消毒池上设置出水口。
上述处理系统中，预处理单元还包括：
事故池，与集水池的出口连接，并设有连接预处理单元的调节池的提升泵和管路。
上述处理系统中，预处理单元的格栅渠与集水池为一体化结构；
生化处理单元的水解酸化池与MBBR池为一体化结构。
上述处理系统中，生化处理单元还包括：
污泥泵房，其入口连接二沉池的排泥口，该污泥泵房设有回流管和剩余污泥出口，回流管连接至水解酸化池。
上述处理系统中，预处理单元的格栅渠内设有格栅；
预处理单元的集水池的出水通过集水池提升水泵经管路连接至预处理单元的调节池。
预处理单元在中和池之后还设有二级提升水池，该二级提升水池与调节池为一体化结构，二级提升水池内设有二级提升水泵，二级提升水泵经管路连接生化处理单元的水解酸化池；
生化处理单元的水解酸化池设有搅拌装置；生化处理单元的MBBR池设有曝气系统；
深度处理单元的机械加速澄清池后设有三级提升泵池，三级提升泵池内设有三级提升泵，三级提升泵经管路与深度处理单元的砂滤池连接。
深度处理单元的曝气生物滤池设有曝气系统；
深度处理单元的消毒水池设有二氧化氯发生器。
本发明实施例还提供一种聚乙烯醇废水的处理方法，采用本发明的处理系统，包括以下步骤：
A、预处理：在预处理单元中对进入的聚乙烯醇废水依次进行水质水量均衡、温度调节、酸碱调节和营养调节的处理，为后续物化与生化处理提供稳定环境；
B、生化处理：预处理后的出水进入生化处理单元的水解酸化池进行水解酸化反应，将大分子有机物开环断链为小分子有机物，提高废水可生化性；水解酸化池出水进入MBBR池进行生化降解，去除有机物，MBBR池出水经过二沉池进行沉淀泥水分离；
C、深度处理：生化处理后的出水进入深度处理单元的曝气生物滤池进一步降解有机物，曝气生物滤池出水自流进入机械加速澄清池通过投加药剂去除碱度，过滤去除浊度，过滤出水进入消毒池后通过投加的消毒剂进行消毒，消毒后满足循环冷却水使用要求，输出作为循环冷却水。
上述处理方法中，在预处理单元中对进入的聚乙烯醇废水依次进行水质水量均衡、温度调节、酸碱调节和营养调节的处理为：
废水首先经过格栅渠内的格栅去除较大的漂浮物和悬浮物，通过提升进入调节池及中和池调节水质水量和pH值，通过调节池设置的冷却塔对废水进行冷却降温并投加氮磷，预处理完成后通过提升泵提升进入生化处理单元。
上述处理方法还包括：事故状态时，将废水从集水池先抽入事故池进行缓冲，再分小水量逐渐进入生化处理单元。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明的工艺流程主要由预处理、生化处理和深度处理三大部分组成，由具有预处理单元、生化处理单元和深度处理单元的处理系统完成，处理系统中，预处理单元包括：格栅渠、集水池、调节池、中和池、酸碱调节系统、冷却塔、氮磷投加系统和事故池；生化处理单元包括：水解酸化池、MBBR池和二沉池；深度处理单元包括：曝气生物滤池、机械加速澄清池、砂滤池和消毒水池。
利用该系统对聚乙烯醇(PVA)生产废水的处理工艺包括以下步骤：
A、预处理：聚乙烯醇废水在预处理单元中对进水的水质水量均衡、温度调节、酸碱调节和营养调节，为后续的物化、生化处理提供一个相对稳定的环境。
B、生化处理：预处理后的PVA生产废水通过水解酸化池将大分子有机物开环断链为小分子有机物，提高了废水的可生化性；水解酸化池出水进入MBBR池进行生化降解，去除有机物，COD去除率达到95％以上，出水经过二沉池进行泥水分离。
C、深度处理：生化处理出水进入曝气生物滤池进一步降解有机物，自流至机械加速澄清池通过投加药剂去除碱度，最终过滤去除浊度，投加消毒剂消毒后满足循环冷却水的使用要求。
整个工艺流程COD去除率达到97％以上。
上述的预处理中，废水首先经过格栅去除较大的漂浮物和悬浮物，通过一级提升泵提升进入调节池及中和池调节水质水量和pH，在调节池设置冷却塔对其进行冷却降温并投加氮磷等营养成分，预处理完成后通过提升泵提升至生化处理单元。另外，设置事故池，事故状态时需要将废水从集水池抽入事故池进行缓冲，再分小水量逐渐进入系统，避免事故水对系统运行造成的冲击。
上述的生化处理采用“水解酸化串接MBBR池”工艺，该工艺是一种不完全厌氧和好氧生物处理的结合。水解酸化将大分子有机物开环断链为小分子有机物，提高了废水的可生化性。MBBR是一种活性污泥和生物接触氧化工艺的结合，该工艺通过载体比活性污泥富集更多的微生物，既增加了系统中微生物的浓度，还使难降解有机物通过与载体上富集的微生物的长期接触，不断驯化，提高对难降解有机物的去除率，从而改善废水处理的效果。此法应用于PVA生产废水处理工程，效果优于普通活性污泥法，并能节省占地和运行费用。MBBR采用悬浮填料床形式，载体上可以生长生物膜，浓度高于活性污泥法，同时该生物膜载体可以与废水充分接触，冲刷作用加剧，避免了悬浮填料的死泥现象，同时增加了生物膜与废水的接触面积，提高了反应效率。MBBR对COD去除率达到93％，出水进入二沉池进行泥水分离。
上述的深度处理采用曝气生物滤池、机械加速澄清池、砂滤池和消毒水池进一步处理。废水经过生化处理后的有机物、碱度及浊度等指标仍不能达到循环冷却水的使用要求，需要进一步进行处理。采用曝气生物滤池进一步降解有机物，通过在机械加速澄清池投加药剂去除碱度，最终过滤去除浊度，投加消毒剂消毒后满足循环冷却水的使用要求。
实施例：
结合图1，本发明的对PVA生产废水的处理过程具体如下：
PVA生产废水在格栅渠1中经过格栅16去除较大的漂浮物和悬浮物进入集水池2，通过一级提升泵17提升至调节池4，当处于事故状态时，提升至事故池3临时存储，再分小水量由事故池提升泵18逐渐提升进入调节池处理，避免事故水对整个系统的冲击。在调节池4处，由冷却循环水泵19将废水提升至冷却塔20降温，降温后自流返回至调节池。为了使废水充分混合和防止废水中细小的固体在池内沉淀，在调节池4设置搅拌装置21。废水在调节池中实现水质水量的调节。调节池废水自流至中和池5，通过pH调节系统22投加酸/碱调整废水的pH，根据废水的实际情况投加适量的氮磷等营养，完成预处理。预处理后的废水经二级提升泵24提升至生化处理单元。
废水经过预处理后，水质水量、温度、pH和氮磷营养物的比例调整合理，适合进入生化处理单元。废水经二级提升泵24提升至水解酸化池7，水解酸化池设置潜水搅拌器25进行搅拌。在水解酸化池中，大分子有机物开环断链为小分子有机物，提高了废水的可生化性。废水经过水解酸化后自流至MBBR池8。在MBBR池中设置悬浮填料，废水中污染物在曝气风机26曝气充氧的作用下被微生物充分降解，自流至二沉池9中进行泥水分离。分离后的污泥一部分通过污泥回流泵27回流至水解酸化池7，剩余污泥由剩余污泥泵28提升至污泥脱水机房脱水，完成生化处理。污泥回流泵27和剩余污泥泵28放置于污泥泵房10中。
废水经过生化后自流至曝气生物滤池11进一步降解其中的有机物，废水经过曝气生物滤池后，有机物得到充分的降解，但是由于PVA生产废水中碱度较大，还需去除其中的碱度才能满足循环冷却水的使用要求，由于废水中硬度低，回用水有TDS指标控制要求，本发明采用石灰-石膏法通过在机械加速澄清池12投加药剂去除碱度。机械加速澄清池出水经过三级提升泵31提升后经砂滤池14过滤，自流至消毒水池15消毒后达到循环冷却水的使用要求，消毒用加氯消毒，由二氧化氯发生器32提供二氧化氯，消毒后输送至回用点，整个处理工艺达到废水零排放。
通过本发明的处理系统，实现了预处理+水解酸化+流动床生物反应器(MBBR)+曝气生物滤池+机械加速澄清池+砂滤+消毒形成的组合工艺，对PVA生产废水进行特定方式的预处理-生化处理-深度处理的综合处理，实现了难降解有机污染物的降解，减少了药剂和能源的消耗，节省了运行费用，处理后的废水能够全部满足循环冷却水的回用要求进行回用，实现零排放。废水的再生利用减少了环境污染的同时节约了资源。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种聚乙烯醇废水的处理系统，其特征在于，包括：
依次连接的预处理单元、生化处理单元和深度处理单元，所述预处理单元设有进水口，所述深度处理单元设有出水口；其中，
所述预处理单元包括：依次连接的格栅渠、集水池、调节池和中和池；其中，所述格栅上设置所述进水口；所述调节池设有冷却塔及氮磷投加装置，所述中和池设有pH调节系统，所述调节池和中和池内分别设有搅拌装置；
所述生化处理单元包括：依次连接的水解酸化池、MBBR池和二沉池；
所述深度处理单元包括：依次连接的曝气生物滤池、机械加速澄清池、砂滤池和消毒水池；所述深度处理单元设有除碱药剂投加装置；所述消毒池上设置所述出水口。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇废水的处理系统，其特征在于，所述预处理单元还包括：
事故池，与所述调节池的出口连接，并设有连接所述预处理单元的调节池的提升泵和管路。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯醇废水的处理系统，其特征在于，所述预处理单元的格栅渠与集水池为一体化结构；
所述生化处理单元的水解酸化池与MBBR池为一体化结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的聚乙烯醇废水的处理系统，其特征在于，所述生化处理单元还包括：
污泥泵房，其入口连接所述二沉池的排泥口，该污泥泵房设有回流管和剩余污泥出口，所述回流管连接至所述水解酸化池。
5.根据权利要求1至3任一项所述的聚乙烯醇废水的处理系统，其特征在于，
所述预处理单元的格栅渠内设有格栅；
所述预处理单元的集水池的出水通过集水池提升水泵经管路连接至所述预处理单元的调节池。
6.根据权利要求1至3任一项所述的聚乙烯醇废水的处理系统，其特征在于，
所述预处理单元在中和池之后还设有二级提升水池，该二级提升水池与中和池为一体化结构，二级提升水池内设有二级提升水泵，二级提升水泵经管路连接所述生化处理单元的水解酸化池；
所述生化处理单元的水解酸化池设有搅拌装置；
所述生化处理单元的MBBR池设有曝气系统；
所述生化处理单元的机械加速澄清池后设有三级提升泵池，三级提升泵池内设有三级提升泵，三级提升泵经管路与所述深度处理单元的砂滤池连接。
7.根据权利要求1至3任一项所述的聚乙烯醇废水的处理系统，其特征在于，
所述深度处理单元的曝气生物滤池设有曝气系统；
所述深度处理单元的消毒水池设有二氧化氯发生器。
8.一种聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的处理系统，包括以下步骤：
A、预处理：在预处理单元中对进入的聚乙烯醇废水依次进行水质水量均衡、温度调节、酸碱调节和营养调节的处理，为后续物化与生化处理提供稳定环境；
B、生化处理：预处理后的出水进入生化处理单元的水解酸化池进行水解酸化反应，将大分子有机物开环断链为小分子有机物，提高废水可生化性；水解酸化池出水进入MBBR池进行生化降解，去除有机物，MBBR池出水经过二沉池进行沉淀泥水分离；
C、深度处理：生化处理后的出水进入深度处理单元的曝气生物滤池进一步降解有机物，曝气生物滤池出水自流进入机械加速澄清池通过投加药剂去除碱度，过滤去除浊度，机械加速澄清池出水进入消毒池后通过投加的消毒剂进行消毒，消毒后满足循环冷却水使用要求，输出作为循环冷却水。
9.根据权利要求8所述的一种聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于，所述在预处理单元中对进入的聚乙烯醇废水依次进行水质水量均衡、温度调节、酸碱调节和营养调节的处理为：
废水首先经过格栅渠内的格栅去除较大的漂浮物和悬浮物，通过提升进入调节池及中和池调节水质水量和pH值，通过调节池设置的冷却塔对废水进行冷却降温并投加氮磷，预处理完成后通过提升泵提升进入生化处理单元。
10.根据权利要求9所述的一种聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于，还包括：事故状态时，将废水从集水池先抽入事故池进行缓冲，再分小水量逐渐进入生化处理单元。
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