CN105712572A - 基于膜集成技术的凉果废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于膜集成技术的凉果废水处理方法，该处理方法包括如下步骤：(1)预处理，将凉果废水导入集水池，对废水进行预处理；(2)联合处理，包括：(21)一级处理，对废水进行混凝沉降；(22)二级处理，对废水进行生化处理；(23)三级处理，对废水进行氧化和膜分离处理；(24)后处理工艺；(3)回收再用，清水回用，污泥回收并干化。该方法可为凉果生产企业提供系统的废水处理服务，可高效去除凉果废水中的糖份、盐份、悬浮物和CODCr，为企业提供良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，一种基于膜集成技术的凉果废水处理方法。
背景技术
潮汕地区乃至广东省具有丰富的果蔬资源，故该地区许多食品加工企业生产了大量的不同类别的凉果食品。凉果食品加工过程中，腌渍液中的糖浓度质量百分含量高达15％，而食盐的浓度高达35％，污水浓度很大。研究表明，其化学需氧量CODCr高达7000mg/L，悬浮固体浓度SS高达1500mg/L，故有必要进行凉果废水处理的复合工艺进行开发。
常规污水的通用处理流程为：预处理→混凝沉降处理→生化处理→后续处理。其中预处理一般采用物理、化学或物理化学方法；核心工艺为混凝沉降处理、生化处理；通过试验及其工程研究，若发现生化处理后出水没有达到国家排放标准，需要设置后续处理工艺。后续处理一般采用化学强氧化方法，污水中难生物降解的组分可以通过氧化后沉淀使污水达到排放标准。
凉果生产污水达标排放，在饮用水、生活环境方面有利于人们生活质量的提高；凉果废水处理的上述关键技术的研究，在节能减排、充分利用水资源、减少污染物排放、景观效果等方面能够发挥重要作用，其社会效益显著；研发和实施合理的废水处理方法，会大幅度消减凉果废水的CODCr，经济效益可观。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种基于膜集成技术的凉果废水处理方法，该方法可为凉果生产企业提供系统的废水处理服务，可高效去除凉果废水中的糖份、盐份、悬浮物和CODCr，为企业创造良好的经济效益。
为实现上述目的，本发明提供一种基于膜集成技术的凉果废水处理方法，该处理方法包括如下步骤：
(1)预处理
将凉果废水导入集水池，对废水进行预处理；
(2)联合处理，包括：
(21)一级处理，对废水进行混凝沉降；
(22)二级处理，对废水进行生化处理；
(23)三级处理，对废水进行氧化和膜分离处理；
(24)后处理工艺，对废水进行紫外消毒处理；
(3)回收再用，清水回用，污泥回收并干化。
优选的，所述在步骤(1)的预处理，可包括砂滤和废陶瓷滤料的过滤。
优选的，所述步骤(1)中的预处理，还包括如下步骤：污水通过进水管进入集水池，开启超声波发生器，通过超声波探头向污水中发射超声波，破坏不易被生物降解的细胞膜，使胞内物质溶出，这部分细胞溶解的有机物可被微生物代谢再利用，一部分以CO2释放，从而使总污泥量下降。超声波辐射有改善污泥活性、促进污泥消化、促进污泥脱水、促进细胞破解的作用。
优选的，所述步骤(21)中的混凝沉降，具体包括如下步骤：
(211)将被处理的废水输送到第一pH调节子系统，搅拌下加入碱液，调节凉果废水pH至10-11；
(212)经过步骤(211)调节后的废水送到混凝池，在40-50r/min的快速搅拌下，向混凝池投加聚合硫酸铁、聚铝、聚硅酸铝铁混凝剂，投加量为60mg/L-600mg/L，在混凝剂投加完毕后，继续以40-50r/min的速度搅拌8-10min；
(213)将经过步骤(212)处理后的废水输送到絮凝池，在20-30r/min的中速搅拌下，向絮凝池投加聚丙烯酰胺絮凝剂，其中，聚丙烯酰胺投加量为1.5-15mg/L，在絮疑剂投加完毕后，继续以20-30r/min的速度搅拌5-8min；
(214)经过步骤(213)处理后的废水溢流到第一沉淀池，通过第一沉淀池的斜管作用，使污泥沉淀到第一沉淀池底部，第一沉淀池顶部的污水溢流到集水槽。
优选的，步骤(22)中的生化处理，具体步骤如下：将集水槽溢出的废水通过泵注入到生化反应池中，废水通过布水器的作用后，按自下而上方向流经填料区，其中，填料区的下部为鹅卵石层，填料区的上部为陶粒层；并且，保证污水在陶粒层的滤速为1.5-2m/h；经陶粒层的作用后，从生化反应池的上部排出废水。
优选的，步骤(23)中的氧化处理，包括如下步骤：将从生化反应池中排出的废水导入到芬顿氧化池，搅拌下，首先向芬顿氧化池投加七水硫酸亚铁，其中，七水硫酸亚铁投加量为2-10g/L；在七水硫酸亚铁投加完毕后，继续搅拌5-10min；然后，快速投加质量分数为30％的双氧水，双氧水投加体积为5-30mL/L，在双氧水投加完毕后，继续搅拌4-12min后；将废水输送到中和池，在中和池中，采用碱调节pH到7.5-8，然后静置2-3h进行沉淀；经沉淀后的废水从中和池的上层溢流出。
优选的，所述步骤(23)中，所述膜分离的步骤具体如下：将从中和池的上层溢流出废水导入与MBR膜池中，其中，MBR膜池上部设置有过滤器，污泥进入过滤器予以分离，并进入到干燥处理器中进行干燥处理，并进行消毒处理后予以回收；液态水进入到MBR膜池上，进行再一次过滤处理，获得过滤后的水。
优选的，在所述步骤(23)中，还可包括RO(反渗透)膜处理脱盐的步骤，具体如下，将经MBR过滤后的水引入到RO膜池中，进行过滤处理。标准RO膜的NaCl截留率为99％以上，对多价离子、有机物等的截留则更为彻底。原则上透过膜的废水是纯净水。RO膜对污水脱盐处理的脱盐率一般达95％以上，对化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD)去除率在85％以上，水回收率为70％-85％，处理出水的水质稳定合格。
优选的，使用前针对MBR膜池中的对膜组件进行亲水性处理，将亲水剂稀释后直接从出水口加入；每个膜组件使用亲水剂浓缩液100mL左右，然后将膜组件固定在曝气池中，将膜组件与池底呈垂直稳定放置；安装管道和阀门，并与风机和水泵相连；检测MBR污水处理系统安装后工作参数是否正常；将凉果废水和活性污泥按比例混合后加入曝气池中；用时序来驯化活性污泥；启动MBR污水处理系统运行；判断MBR水箱的水位，当MBR水箱的水位达到高位时，系统正常工作进入废水处理的流程；当MBR水箱的水位达到最低位时，出水泵停止出水，鼓风机继续工作，当出水泵在预设时间内连续无水进入，则鼓风机进入休眠状态；当水箱恢复进水至一定水位，鼓风机重新开始工作，至最高水位，水泵重新开启出水；定期启动反冲系统，具体如下：反冲用的水经过保安过滤器(即精密过滤器)流向膜组件；反冲的工作压力控制在预设压力阈值；反冲时间为预设反冲时间阈值。
优选的，还可包括对MBR膜组件进行原位化学清洗，具体包括以下步骤：首先判断水透率的衰减量是否达到初始值的16-18％，如果是，则按以下步骤进行原位清洗：1)配制清洗液，将清洗液稀释后备用，每个膜组件配用200mL清洗液；2)停止曝气，停止进水，将水位降低至0.8-1.2米水位线附近安全水位或水泵会自动关闭时，关闭出水阀，开启清洗剂加液阀门、让清洗剂在重力作用下流入膜组件的内腔；3)加完清洗液后，关加液阀门，放置约1.8-2.2h，然后曝气过夜；4)开启所有出水阀门，启动出水泵；将出水排入调节池中，等候出水水质正常后再行排放。
优选的，在所述步骤(24)中，采用紫外消毒的方式对步骤(23)膜处理之后的废水进行后处理。
有益效果
(1)预处理中引入超声波处理，破坏不易被生物降解的细胞膜，使胞内物质溶出，这部分细胞溶解的有机物可被微生物代谢再利用，一部分以CO2释放，从而使总污泥量下降。
(2)混凝絮凝可有效降低污水悬浮固体、硬度。
(3)芬顿氧化法实际是集氧化和吸附混凝的高级氧化。此板块将污水中大分子物质破环断链氧化成小分子物质。针对于生化性较差的污水，可以提高可生化降解性。
(4)经MBR工艺后的出水水质悬浮固体浓度极低，无须再进行处理可直接进入后续RO膜系统进行脱盐；并且由于出水CODCr非常低(预计可达到40-60mg/L)，这样后续RO膜系统的出水通常可以直接排放，不需要考虑出水再处理问题。RO膜对污水脱盐处理的脱盐率达95％以上，对化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD5)去除率在85％以上，并且由于出水含盐量、硬度、SS、CODCr、SS等指标极低，一般可直接回用或进一步脱盐作为纯水、锅炉补给水等使用，而处理出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，进行排放。
附图说明
图1示出了本发明提供的基于膜集成技术的凉果废水处理方法的流程图。
具体实施方式
参见附图1，本发明“一种基于膜集成技术的凉果废水处理方法”，包括如下步骤：
(1)预处理
将凉果废水导入集水池，对废水进行预处理；
所述在步骤(1)的预处理，可包括砂滤和活性炭过滤。
所述步骤(1)中的预处理，还包括如下步骤：污水通过进水管进入集水池中，开启超声波发生器，通过超声波探头向污水中发射超声波，破坏不易被生物降解的细胞膜，使胞内物质溶出，这部分细胞溶解的有机物可被微生物代谢再利用，一部分以CO2释放，从而使总污泥量下降。超声波辐射有改善污泥活性、促进污泥消化、促进污泥脱水、促进细胞破解的作用。
(2)联合处理，包括：
(21)一级处理，对废水进行混凝沉降；
所述步骤(21)中的混凝沉降，具体包括如下步骤：
(211)将被处理的废水输送到第一pH调节子系统，搅拌下加入碱液，调节凉果废水的pH至10-11；
(212)经过步骤(211)调节后的废水送到混凝池，在40-50r/min的快速搅拌下，向混凝池投加聚合硫酸铁、聚铝、聚硅酸铝铁混凝剂，投加量为60-600mg/L，在混凝剂投加完毕后，继续以40-50r/min的速度搅拌8-10min；
(213)将经过步骤(212)处理后的废水输送到絮凝池，在20-30r/min的中速搅拌下，向絮凝池投加聚丙烯酰胺PAM絮凝剂，其中，聚丙烯酰胺投加量为1.5-15mg/L，在絮疑剂投加完毕后，继续以20-30r/min的速度搅拌5-8min；
(214)经过步骤(213)处理后的废水溢流到第一沉淀池，通过第一沉淀池的斜管作用，使污泥沉淀到第一沉淀池底部，第一沉淀池顶部的污水溢流到集水槽。
(22)二级处理，对废水进行生化处理。
步骤(22)中的生化处理，具体步骤如下：将集水槽溢出的废水通过泵注入到生化反应池中，废水通过布水器的作用后，按自下而上方向流经填料区，其中，填料区的下部为鹅卵石层，填料区的上部为陶粒层；并且，保证污水在陶粒层的滤速为1.5-2m/h；经陶粒层的作用后，从生化反应池的上部排出废水。
(23)三级处理，对废水进行氧化和膜分离处理。
步骤(23)中的氧化处理，包括如下步骤：将从生化反应池中排出的废水导入到芬顿氧化池，搅拌下，首先向芬顿氧化池投加七水硫酸亚铁，其中，七水硫酸亚铁投加量为2-10g/L；在七水硫酸亚铁投加完毕后，继续搅拌5-10min；然后，快速投加质量分数为30％的双氧水，双氧水投加体积为5-30mL/L，在双氧水投加完毕后，继续搅拌4-12min；将废水输送到中和池，在中和池中，采用碱调节pH到7.5-8，然后静置2-3h进行沉淀；经沉淀后的废水的从中和池的上层溢流出。
芬顿试剂氧化法的主要原理是利用Fe2+作为H2O2催化剂，反应过程中产生具有强氧化性的羟基自由基(HO·，标准电极电位为2.80)，引发和传播自由基链反应，进攻有机物分子从而破坏有机分子并将其矿化为CO2和H2O等无机物质。当氧化作用完成后，调节溶液pH在8左右，使整个溶液呈碱性，Fe3+在碱性的溶液中形成铁盐絮状沉淀，可将溶液中剩余有机物和重金属吸附沉淀下来，因此Fenton氧化法实际是集氧化和吸附混凝的高级氧化。此板块将污水中大分子物质破环断链氧化成小分子物质。针对于生化性较差的污水，可以提高可生化降解性。
芬顿反应体系共可分为两个阶段：
第一阶段：在最初反应的1-4h内，随着H2O2的加入，Fe2+被迅速氧化为Fe3+并释放出强氧化性的HO·，由于主要产生的为强氧化性的HO·，因此反应较剧烈，通过HO·的氧化性去除污水中部分有机物或将大分子有机物转化为小分子有机物。
在本阶段，HO·的氧化作用机理为：以HO·的产生为链引发，以HO2 ·、O2 ·、等其他自由基和反应中间体构成链的节点，自由基之间或自由基与其他物质相互作用使自由基被消耗，反应链终止。
第二阶段：但在反应经过4h后，虽然HO·的氧化性较弱，但仍然需要继续搅拌4-12min，因为在继续搅拌的4-12min时间内，Fe3+与水产生水解-聚合反应，在其水解过程中部分有机污染物被Fe3+的吸附和混凝作用得到去除。Fe3+的水解形态在很大程度控制着有机污染物的混凝吸附机制。Fe3+和OH-可以形成铁水络合物，铁水络合物一部分以沉淀形式析出，通过上述的絮凝/沉淀功能可去除有机污染物。
本阶段的机理为：
芬顿氧化法不仅通过HO·氧化作用去除有机物，还通过铁离子络合物的吸附混凝作用去除有机物。Fenton氧化中混凝过程起主要作用的是三价铁离子的络合物。即在Fenton反应中，首先反应中随着H2O2的加入，Fe2+被迅速氧化为Fe3+并释放出强氧化性的HO·，生成的Fe3+与水产生水解-聚合反应，在其水解过程中部分有机污染物被Fe3+的吸附和混凝作用得到去除。Fe3+的水解形态在很大程度控制着有机污染物的混凝吸附机制。Fe3+和OH-可以形成铁水络合物。
所述步骤(23)中，所述膜分离的步骤具体如下：将从中和池的上层溢流出废水导入与MBR膜池中，其中，MBR膜池上部设置有过滤器，污泥进入过滤器予以分离，并进入到干燥处理器中进行干燥处理，并进行消毒处理后予以回收；液态水进入到MBR膜池上，进行再一次过滤处理，获得过滤后的水。
在所述步骤(23)中，还可包括RO膜处理脱盐的步骤，具体如下，将经MBR过滤后的水引入到RO膜池中，进行过滤处理。标准RO膜的NaCl截留率为99％以上，对多价离子、有机物等的截留则更为彻底。原则上透过膜的出水是纯净水。RO膜对污水脱盐处理的脱盐率一般达95％以上，对化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD5)去除率在85％以上，水回收率为70％-85％，处理出水可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，进行排放。
使用前针对MBR膜池中的对膜组件进行亲水性处理，将亲水剂稀释后直接从出水口加入；每个膜组件使用亲水剂浓缩液100mL左右，然后将膜组件固定在曝气池中，将膜组件与池底呈垂直稳定放置；安装管道和阀门，并与风机和水泵相连；检测MBR污水处理系统安装后工作参数是否正常；将凉果废水和活性污泥按比例混合后加入曝气池中；用时序来驯化活性污泥；启动MBR污水处理系统运行；判断MBR水箱的水位，当MBR水箱的水位达到高位时，系统正常工作进入制水流程；当MBR水箱的水位达到最低位时，出水泵停止出水，鼓风机继续工作，当出水泵在预设时间内连续无水进入，则鼓风机进入休眠状态；当水箱恢复进水至一定水位，鼓风机重新开始工作，至最高水位，水泵重新开启出水；定期启动反冲系统，具体如下：反冲用的水经过保安过滤器流向膜组件；反冲的工作压力控制在预设压力阈值；反冲时间为预设反冲时间阈值。
还可对MBR膜组件进行原位化学清洗，具体包括以下步骤：首先判断水透率的衰减量是否达到初始值的16-18％，如果是，则按以下步骤进行原位清洗：1)配制清洗液，将清洗液稀释后备用，每个膜组件配用200mL清洗液；2)停止曝气，停止进水，将水位降低至0.8-1.2米水位线附近安全水位或水泵会自动关闭时，关闭出水阀，开启清洗剂加液阀门、让清洗剂在重力作用下流入膜组件的内腔；3)加完清洗液后，关加液阀门，放置约1.8-2.2h，然后曝气过夜；4)开启所有出水阀门，启动出水泵；将出水排入调节池中，等候出水水质正常后再行排放。
(24)后处理工艺，采用紫外消毒的方式对膜处理之后的废水进行后处理。对废水进行紫外消毒处理。
(3)回收再用，清水回用，污泥回收并干化。
表1凉果废水(腌渍水)经过处理前后的水质变化
| 污水 | 处理得到的水 | |
| CODCr(mg/L) | 3600-7000 | 30-50 |
| CODCr去除率(％) | - | 99.2-99.3 |
| SS(mg/L) | 800-1500 | 40-60 |
| SS去除率(％) | - | 95-96 |
| 盐份(％) | 25-35％ | 0.1-0.3 |
| 糖份(％) | 10-15％ | 0.05-0.08 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于膜集成技术的凉果废水处理方法，该处理方法包括如下步骤：
(1)预处理
将凉果废水导入集水池，对废水进行预处理；
(2)联合处理，包括：
(21)一级处理，对废水进行混凝沉降；
(22)二级处理，对废水进行生化处理；
(23)三级处理，对废水进行氧化处理膜和分离；
(24)后处理工艺，对废水进行紫外消毒处理；
(3)回收再用，清水回用，污泥回收并干化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在步骤(1)的预处理，可包括砂滤和活性炭过滤。
3.如权利要求1或2所述的方法，所述步骤(1)中的预处理，还包括如下步骤：污水通过进水管进入集水池中，开启超声波发生器，通过超声波探头向污水中发射超声波，破坏不易被生物降解的细胞膜，使胞内物质溶出，这部分细胞溶解的有机物可被微生物代谢再利用，一部分以CO2释放，从而使总污泥量下降。超声波辐射有改善污泥活性、促进污泥消化、促进污泥脱水、促进细胞破解的作用。
4.如权利要求1所述的方法，所述步骤(21)中的混凝沉降，具体包括如下步骤：
(211)将被处理的废水输送到第一pH调节子系统，搅拌下加入碱液，调节垃圾浓缩液pH至10-11；
(212)经过步骤(211)调节后的废水送到混凝池，在40-50转/min的快速搅拌下，向混凝池投加聚合硫酸铁、聚铝、聚硅酸铝铁混凝剂，投加量为60mg/L-600mg/L，在混凝剂投加完毕后，继续以40-50转/min的速度搅拌8-10min；
(213)将经过步骤(212)处理后的废水输送到絮凝池，在20-30转/min的中速搅拌下，向絮凝池投加聚丙酰胺PAM絮凝剂，其中，聚丙酰胺投加量为1.5mg/L-15mg/L，在絮疑剂投加完毕后，继续以20-30转/min的速度搅拌5-8min；
(214)经过步骤(213)处理后的废水溢流到第一沉淀池，通过第一沉淀池的斜管作用，使污泥沉淀到第一沉淀池底部，第一沉淀池顶部的污水溢流到集水槽。
5.如权利要求4所述的方法，步骤(22)中的生化处理，具体步骤如下：将集水槽溢出的废水通过泵将注入到生化反应池中，废水通过布水器的作用后，按自下而上方向流经填料区，其中，填料区的下部为鹅卵石层，填料区的上部为陶粒层；并且，保证污水在陶粒层的滤速为1.5-2米每小时；经陶粒层的作用后，从生化反应池的上部排出废水。
6.如权利要求5所述的方法，步骤(23)中的氧化处理，包括如下步骤：将从生化反应池中排出的废水导入到芬顿氧化池，搅拌下，首先向芬顿氧化池投加七水硫酸亚铁，其中，七水硫酸亚铁投加速率为2g/L-10g/L；在七水硫酸亚铁投加完毕后，继续搅拌5-10min；然后，快速投加30％质量分数的双氧水，双氧水投加体积为5ml/L-30ml/L，在双氧水投加完毕后，继续搅拌4-12min后；将废水输送到中和池，在中和池中，采用碱调节pH到7.5-8，然后静置2-3小时进行沉淀；经沉淀后的废水的从中和池层上层溢流出。
7.如权利要求6所述的方法，所述步骤(23)中，所述膜分离的步骤具体如下：将从中和池层上层溢流出废水导入与MBR膜池中，其中，MBR膜池上部设置有过滤器，污泥进入过滤器予以分离，并进入到干燥处理器中进行干燥处理，并进行消毒处理后予以回收；液态水进入到MBR膜池上，进行再一次过滤处理，获得过滤后的水。
8.如权利要求7所述的方法，在所述步骤(23)中，还可包括RO膜处理脱盐的步骤，具体如下，将经MBR过滤后的水引入到RO膜池中，进行过滤处理。
9.如权利要求8所述的方法，使用前针对MBR膜池中的对膜组件进行亲水性处理，将亲水剂稀释后直接从出水口加入；每个膜组件使用亲水剂浓缩液100mL左右，然后将膜组件固定在曝气池中，将膜组件与池底呈垂直稳定放置；安装管道和阀门，并与风机和水泵相连；检测MBR污水处理系统安装后工作参数是否正常；将水、活性炭和活性污泥按比例混合后加入曝气池中；用时序来驯化活性污泥；启动MBR污水处理系统运行；判断MBR水箱的水位，当MBR水箱的水位达到高位时，系统正常工作进入制水流程；当MBR水箱的水位达到最低位时，出水泵停止出水，鼓风机继续工作，当出水泵在预设时间内连续无水进入，则鼓风机进入休眠状态；当水箱恢复进水至一定水位，鼓风机重新开始工作，至最高水位，水泵重新开启出水；定期启动反冲系统，具体如下：反冲用的水经过保安过滤器流向膜组件；反冲的工作压力控制在预设压力阈值；反冲时间为预设反冲时间阈值。
10.如权利要求9所述的方法，还可包括对MBR膜组件进行原位化学清洗，具体包括以下步骤：首先判断水透率的衰减量是否达到初始值的16-18％，如果是，则按以下步骤进行原位清洗：1)配制清洗液，将清洗液稀释后备用，每个膜组件配用200mL清洗液；2)停止曝气，停止进水，将水位降低至0.8-1.2米线附近安全水位或水泵会自动关闭时，关闭出水阀，开启清洗剂加液阀门、让清洗剂在重力作用下流入膜组件的内腔；3)加完清洗液后，关加液阀门，放置约1.8-2.2小时，然后曝气过夜；4)开启所有出水阀门，启动出水泵；将出水排入调节池中，等候出水水质正常后再行排放。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160629 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |