CN107651812B

CN107651812B - 一种污水深度处理工艺

Info

Publication number: CN107651812B
Application number: CN201711045473.3A
Authority: CN
Inventors: 孙垦
Original assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: CN107651812A

Abstract

本发明公开了一种污水深度处理工艺，具体操作步骤如下：二级处理后出水进入混凝池，往混凝池中投加复合吸附剂，反应完毕后得到混凝池出水；混凝池出水进入生物滤池，生物填料为改性多孔陶瓷颗粒与复合藻类菌剂按照10‑15：1的质量比混合而成，反应完毕后得到生物滤池出水；生物滤池出水进入电渗析池进行分离和浓缩，分别得到淡水和浓水，浓水返回步骤1中的混凝池进行循环处理，淡水作为电渗析池出水进行下一步处理；电渗析池出来的淡水投加消毒剂进行消毒，检测合格后排放或进行农灌。本发明采用高效絮凝、生物滤池、电渗析的处理方法对垃圾渗滤液二级处理出水进行深度处理，处理效率高，效果好，出水能够满足达标排放和回用要求。

Description

一种污水深度处理工艺

技术领域

本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及一种污水深度处理工艺。

背景技术

垃圾渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理因素、化学因素以及生物因素等，所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说，其pH值在4-9之间，COD在2000-62000mg/L的范围内，BOD₅从60-45000mg/L，重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。以保护环境为目的，对渗滤液进行处理是必不可少的。

目前垃圾渗滤液的处理方法一般是先采用化学方法将渗滤液中的有机物以及重金属离子进行一定程度的去除，然后再采用生物处理方法对有机物进一步降解，经过这两级处理后，污水中的各污染物浓度均能降低到一定程度，但是远远不能达标，因此需要采用深度处理工艺来对污水进一步净化，以使其能够达标排放或回用。常用的渗滤液深度处理工艺为生物接触氧化法，其所需氧由鼓风曝气供给，但是由于生物接触氧化法中的污泥负荷较大，造成整个生物接触氧化池所需的曝气量大，能耗较高；鼓风曝气气泡较大，易冲击生物膜，会造成生物膜脱落以及氧气在水中分布不均匀。此外，生物接触氧化法虽然对污水中有机物进行很好的去除，但是对重金属离子的去除效果差，因此急需找寻出一种处理效果好、效率高的新型污水深度处理方法。

发明内容

本发明提供了一种污水深度处理工艺，解决了现有技术中采用生物接触氧化法深度处理垃圾渗滤液时曝气量大，能耗较高、易冲击生物膜、会造成生物膜脱落以及氧气在水中分布不均匀的问题，还解决了生物接触氧化法对重金属离子去除效果差的问题。

本发明提供了一种污水深度处理工艺，具体按照以下步骤实施：

步骤1，二级处理后出水进入混凝池，往混凝池中投加复合吸附剂，投加完毕后以200-300r/min的速度搅拌10-15min，搅拌完毕静置15-30min后排水，得到混凝池出水；

其中，所述复合吸附剂由以下质量份数的组分组成：聚合氯化铝铁5-10份、寡聚糖改性麦饭石30-40份、改性半焦10-20份；

所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加1-3kg；

步骤2，混凝池出水进入生物滤池，所述生物滤池内填充有生物填料，所述生物填料为改性多孔陶瓷颗粒与复合藻类菌剂按照10-15：1的质量比混合而成，所述生物滤池采用微曝气提供氧气，设置生物滤池内气水比为1-3:1，水力负荷为1.5-2.0m/h，反应完毕后得到生物滤池出水；

其中，所述复合藻类菌剂由以下质量份数的组分组成：小球藻藻液15-25份、月牙藻藻液10-20份、光合细菌发酵菌液5-15份、铜绿假单胞菌发酵菌液10-20份、赤红球菌发酵菌液10-20份；

步骤3，生物滤池出水进入电渗析池进行分离和浓缩，设置电渗析的操作压力为0.01-0.04MPa，操作电压为100-250V，操作电流为2-4A，操作温度为15-40℃，电渗析完毕分别得到淡水和浓水，浓水返回步骤1中的混凝池进行循环处理，淡水作为电渗析池出水进行下一步处理；

步骤4，电渗析池出来的淡水投加消毒剂进行消毒，检测合格后排放或进行农灌。

优选的，所述寡聚糖改性麦饭石的制备方法如下：将寡聚糖与浓度为0.1mol/L的醋酸溶液按照1g：10mL的比例混合，搅拌使其溶解，得到寡聚糖溶液；

将麦饭石破碎后过100目筛，得到麦饭石粉，将麦饭石粉与寡聚糖溶液按照1g：10mL的比例混合后调制成均匀糊状物，将糊状物置于600℃下煅烧1h，煅烧完毕后破碎，过40目筛，得到寡聚糖改性麦饭石。

优选的，所述改性半焦的制备方法如下：将半焦破碎后40目筛，得到半焦粉，将半焦粉与质量浓度为55％的HNO₃溶液按照10：1的质量比加入到反应容器中，然后在60℃下加热1h，加热完毕后得到活化半焦，将活化半焦用水反复冲洗至pH为7后干燥，干燥完毕后得到改性半焦。

优选的，所述改性多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：将石灰石、草炭灰、玻璃微珠按照10：1：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过40目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成3-4mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干15min后于100℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于500℃下烧制10min，在炉内自然冷却后即得到所述改性多孔陶瓷颗粒。

优选的，所述改性多孔陶瓷颗粒的孔隙率大于≥10％，孔径分布为5nm-500μm。

优选的，所述复合藻类菌剂的制备方法如下：

将小球藻、月牙藻分别培养驯化至浓度为≥1.0×10⁵个/mL，得到各自相应的藻液；

将光合细菌、铜绿假单胞菌、赤红球菌分别发酵培养，得到各自相应的发酵菌液；且所述光合细菌发酵菌液中有效活菌数、所述铜绿假单胞菌发酵菌液中有效活菌数、所述赤红球菌发酵菌液中有效活菌数均≥10⁹个/mL；

按重量份称取所述小球藻藻液15-25份、所述月牙藻藻液10-20份、所述光合细菌发酵菌液5-15份、所述铜绿假单胞菌发酵菌液10-20份、所述赤红球菌发酵菌液10-20份，将其混合均匀，即得到所述复合藻类菌剂。

优选的，所述生物填料的制备方法如下：

将所述改性多孔陶瓷颗粒浸没到所述复合藻类菌剂中，室温下培养24h，取出晾干后即得到所述生物填料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)废水经过一级物理处理、二级生物处理后，出水中还剩余部分有机物、氮磷和重金属离子，本发明深度处理工艺的絮凝池中投加有复合吸附剂，其凝效果强，能将二级处理出水中大部分的悬浮胶体、重金属离子去除掉。

2)本发明生物滤池内填充有孔隙发达的改性多孔陶瓷颗粒，且改性多孔陶瓷颗粒内负载有复合藻类菌剂，一方面改性多孔陶瓷颗粒的外表面以及空隙内均能够高效的负载复合藻类菌剂用于处理有机物、氮磷和重金属，另一方面改性多孔陶瓷颗粒能够对废水中剩余的氮磷、重金属进行很好的吸附，有利于复合藻类菌剂对其进行高效去除。

3)本发明的废水深度处理工艺污染物去除率高，出水中COD、BOD、NH₃-N、TP、重金属、SS的含量分别为35mg/L、25mg/L、15mg/L、0.03mg/L、1.2mg/L、12mg/L，总去除率分别为96.0％、94.3％、96.1％、99.9％、99.3％、97.2％，最终出水各项指标均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中表2的标准。

附图说明

图1为是本发明污水深度处理工艺的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明中所用的微藻和菌株均购买于中国农业微生物菌种保藏管理中心，下述各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

实施例中小球藻藻液、月牙藻藻液均是采用常规方法扩大培养、驯化得到藻液；光合细菌发酵菌液、铜绿假单胞菌发酵菌液、赤红球菌发酵菌液均是采用常规方法扩大培养得到菌液。

实施例1

一种污水深度处理工艺，包括以下步骤：

步骤1，二级处理后出水进入混凝池，往混凝池中投加复合吸附剂，投加完毕后以200r/min的速度搅拌15min，搅拌完毕静置30min后排水，得到混凝池出水；

其中，所述复合吸附剂由以下质量份数的组分组成：聚合氯化铝铁5份、寡聚糖改性麦饭石40份、改性半焦10份；

所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加3kg；

步骤2，混凝池出水进入生物滤池，所述生物滤池内填充有生物填料，所述生物填料为改性多孔陶瓷颗粒与复合藻类菌剂按照15：1的质量比混合而成，所述生物滤池采用微曝气提供氧气，设置生物滤池内气水比为1:1，水力负荷为1.5m/h，反应完毕后得到生物滤池出水；

其中，复合藻类菌剂由以下质量份数的组分组成：小球藻藻液15份、月牙藻藻液20份、光合细菌发酵菌液10份、铜绿假单胞菌发酵菌液15份、赤红球菌发酵菌液10份；

其中，复合藻类菌剂的制备方法如下：

将小球藻、月牙藻分别培养驯化至浓度为2.0×10⁵个/mL，得到各自相应的藻液；

将光合细菌、铜绿假单胞菌、赤红球菌分别发酵培养，得到各自相应的发酵菌液；且光合细菌发酵菌液中有效活菌数、铜绿假单胞菌发酵菌液中有效活菌数、赤红球菌发酵菌液中有效活菌数均≥10⁹个/mL；

按重量份称取小球藻藻液15份、月牙藻藻液20份、光合细菌发酵菌液10份、铜绿假单胞菌发酵菌液15份、赤红球菌发酵菌液10份，将其混合均匀，即得到复合藻类菌剂；

步骤3，生物滤池出水进入电渗析池进行分离和浓缩，设置电渗析的操作压力为0.04MPa，操作电压为100V，操作电流为2A，操作温度为40℃，电渗析完毕分别得到淡水和浓水，浓水返回步骤1中的混凝池进行循环处理，淡水作为电渗析池出水进行下一步处理；

实施例2

一种污水深度处理工艺，包括以下步骤：

步骤1，二级处理后出水进入混凝池，往混凝池中投加复合吸附剂，投加完毕后以250r/min的速度搅拌12min，搅拌完毕静置20min后排水，得到混凝池出水；

其中，所述复合吸附剂由以下质量份数的组分组成：聚合氯化铝铁8份、寡聚糖改性麦饭石35份、改性半焦15份；

所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加2kg；

步骤2，混凝池出水进入生物滤池，所述生物滤池内填充有生物填料，所述生物填料为改性多孔陶瓷颗粒与复合藻类菌剂按照12：1的质量比混合而成，所述生物滤池采用微曝气提供氧气，设置生物滤池内气水比为2:1，水力负荷为1.8m/h，反应完毕后得到生物滤池出水；

其中，复合藻类菌剂由以下质量份数的组分组成：小球藻藻液25份、月牙藻藻液10份、光合细菌发酵菌液15份、铜绿假单胞菌发酵菌液10份、赤红球菌发酵菌液15份；

其中，复合藻类菌剂的制备方法同实施例1，不同之处在于采用实施例2的配方用量；

步骤3，生物滤池出水进入电渗析池进行分离和浓缩，设置电渗析的操作压力为0.02MPa，操作电压为200V，操作电流为3A，操作温度为15℃，电渗析完毕分别得到淡水和浓水，浓水返回步骤1中的混凝池进行循环处理，淡水作为电渗析池出水进行下一步处理；

实施例3

一种污水深度处理工艺，包括以下步骤：

步骤1，二级处理后出水进入混凝池，往混凝池中投加复合吸附剂，投加完毕后以300r/min的速度搅拌10min，搅拌完毕静置15min后排水，得到混凝池出水；

其中，所述复合吸附剂由以下质量份数的组分组成：聚合氯化铝铁10份、寡聚糖改性麦饭石30份、改性半焦20份；

所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加1kg；

步骤2，混凝池出水进入生物滤池，所述生物滤池内填充有生物填料，所述生物填料为改性多孔陶瓷颗粒与复合藻类菌剂按照10：1的质量比混合而成，所述生物滤池采用微曝气提供氧气，设置生物滤池内气水比为3:1，水力负荷为2.0m/h，反应完毕后得到生物滤池出水；

其中，复合藻类菌剂由以下质量份数的组分组成：小球藻藻液20份、月牙藻藻液15份、光合细菌发酵菌液5份、铜绿假单胞菌发酵菌液20份、赤红球菌发酵菌液20份；

其中，复合藻类菌剂的制备方法同实施例1，不同之处在于采用实施例3的配方用量；

步骤3，生物滤池出水进入电渗析池进行分离和浓缩，设置电渗析的操作压力为0.01MPa，操作电压为250V，操作电流为4A，操作温度为25℃，电渗析完毕分别得到淡水和浓水，浓水返回步骤1中的混凝池进行循环处理，淡水作为电渗析池出水进行下一步处理；

需要说明的是，寡聚糖改性麦饭石的制备方法如下：将寡聚糖与浓度为0.1mol/L的醋酸溶液按照1g：10mL的比例混合，搅拌使其溶解，得到寡聚糖溶液；将麦饭石破碎后过100目筛，得到麦饭石粉，将麦饭石粉与寡聚糖溶液按照1g：10mL的比例混合后调制成均匀糊状物，将糊状物置于600℃下煅烧1h，煅烧完毕后破碎，过40目筛，得到寡聚糖改性麦饭石。

进一步需要说明的是，改性半焦的制备方法如下：将半焦破碎后40目筛，得到半焦粉，将半焦粉与质量浓度为55％的HNO₃溶液按照10：1的质量比加入到反应容器中，然后在60℃下加热1h，加热完毕后得到活化半焦，将活化半焦用水反复冲洗至pH为7后干燥，干燥完毕后得到改性半焦。

进一步需要说明的是，改性多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：将石灰石、草炭灰、玻璃微珠按照10：1：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过40目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成3-4mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干15min后于100℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于500℃下烧制10min，在炉内自然冷却后即得到所述改性多孔陶瓷颗粒，该改性多孔陶瓷颗粒的孔隙率大于≥10％，孔径分布为5nm-500μm。

进一步需要说明的是，生物填料的制备方法如下：

将改性多孔陶瓷颗粒浸没到所述复合藻类菌剂中，室温下培养24h，取出晾干后即得到生物填料。

实施例1-3中的垃圾渗滤液均来自南阳市垃圾处理厂，实施例1-3对该厂垃圾渗滤液均有较好的预处理效果，且处理效果基本平行，因此仅以实施例1的垃圾渗滤液预处理工艺对南阳市垃圾处理厂垃圾渗滤液的预处理结果来进行说明，具体实验结果见表1：

表1实施例1垃圾渗滤液深度处理效果表

从表1可以看出，二级处理出水中各污染物浓度均较高，进入絮凝池后，在絮凝池内投加复合吸附剂，复合吸附剂中的聚合氯化铝铁、寡聚糖改性麦饭石、改性半焦配合使用，起到超强的絮凝作用，使悬浮物高效沉淀。半焦经过改性后形成的吸附剂中存在大量的微孔和中孔，不仅能够去除废水中的悬浮物，而且对废水中粒径较小的胶体物质具有很好的沉淀效果；寡聚糖改性麦饭石是一种高效吸附剂，不仅体内存在大量微孔，并且改性后的麦饭石与有机分子的结合力变强，能够很好的吸附废水中的有机物和氨氮。经过絮凝池处理后，出水中COD、BOD、NH₃-N、TP、重金属、SS的含量分别为480mg/L、340mg/L、152mg/L、24mg/L、36mg/L、86mg/L，去除率分别达到45.1％、21.8％、60.3％、61.3％、77.8％、80.2％。

絮凝池出水进入生物滤池，在生物滤池内改性多孔陶瓷颗粒以及复合藻类菌剂的作用下，各污染物尤其是氨氮和总磷得到进一步去除，经过这步处理后，出水中COD、BOD、NH₃-N、TP、重金属、SS的含量分别为275mg/L、135mg/L、43mg/L、3.5mg/L、24mg/L、32mg/L，去除率分别达到42.7％、60.3％、71.7％、85.4％、33.3％、62.8％。

生物滤池出水进入电渗析池，在电渗析池内，污水进行分离和浓缩，且分别得到淡水和浓水，浓水继续返回混凝池进行循环处理，淡水作为电渗析池出水，投加消毒剂进行消毒后即可排放或回用，经过这步处理后，出水中COD、BOD、NH₃-N、TP、重金属、SS的含量分别为35mg/L、25mg/L、15mg/L、0.03mg/L、1.2mg/L、12mg/L，去除率分别达到87.3％、81.5％、65.1％、99.1％、95.0％、62.5％；整个深度处理体系COD、BOD、NH₃-N、TP、重金属、SS的总去除率分别为96.0％、94.3％、96.1％、99.9％、99.3％、97.2％，且最终出水各项指标均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中表2的标准。

需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种污水深度处理工艺，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加1-3kg；

2.根据权利要求1所述的污水深度处理工艺，其特征在于，所述寡聚糖改性麦饭石的制备方法如下：将寡聚糖与浓度为0.1mol/L的醋酸溶液按照1g：10mL的比例混合，搅拌使其溶解，得到寡聚糖溶液；

3.根据权利要求1所述的污水深度处理工艺，其特征在于，所述改性半焦的制备方法如下：将半焦破碎后40目筛，得到半焦粉，将半焦粉与质量浓度为55％的HNO₃溶液按照10：1的质量比加入到反应容器中，然后在60℃下加热1h，加热完毕后得到活化半焦，将活化半焦用水反复冲洗至pH为7后干燥，干燥完毕后得到改性半焦。

4.根据权利要求1所述的污水深度处理工艺，其特征在于，所述改性多孔陶瓷颗粒的制备方法如下：将石灰石、草炭灰、玻璃微珠按照10：1：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过40目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成3-4mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干15min后于100℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于500℃下烧制10min，在炉内自然冷却后即得到所述改性多孔陶瓷颗粒。

5.根据权利要求4所述的污水深度处理工艺，其特征在于，所述改性多孔陶瓷颗粒的孔隙率大于≥10％，孔径分布为5nm-500μm。

6.根据权利要求1所述的污水深度处理工艺，其特征在于，所述复合藻类菌剂的制备方法如下：

7.根据权利要求1所述的污水深度处理工艺，其特征在于，所述生物填料的制备方法如下：