CN108793430B - 一种浆纸废水用处理剂、其制备方法及处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种浆纸废水用处理剂、其制备方法及处理工艺，属于污水处理技术领域，包括纳米酶POEMGA、以及用于激活纳米酶POEMGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；所述纳米酶POEMGA在使用前先激活，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态POEMGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态POEMGA至激活态POEMGA的所需药剂。本发明使用方便，大大降低大降低极难处理的浆纸废水中的COD、BOD和SS等这些指标，提高工作效率，适用于浆纸企业废水处理车间大规模使用。

Description

一种浆纸废水用处理剂、其制备方法及处理工艺
技术领域
本发明涉及一种浆纸废水用处理剂、其制备方法及处理工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
造纸工业的废水排放量大，水污染极其严重，对生态破坏性大，是世界公认的“六大”公害之一。造纸工业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一，对环境的污染主要为废水、废气、废渣、噪声和恶臭，其中废水的污染最为严重和复杂。企业在生产过程中需排放大量生产废水，规划废水经过处理后循环利用达到零排放，避免生产废水对环境的污染，对企业的发展极其重要。
造纸污水的来源可分为制浆黑液、中段废水以及纸机白水。其中制浆黑液或浆纸废水主要来自蒸煮制浆废水，对环境的污染最严重。浆纸废水具有废水水量大，污染物浓度高，易产生泡沫，可生化性差，处理难度大的特点。目前，国内主要采用的造纸废水处理工艺有： SBA工艺、CAR工艺、生物接触氧化法以及UASB工艺等。但是这些方法对大多数造纸行业废水处理效果差，废水排放尚未达到国家标准排放指标，且造纸废水处理成本较大，再循环利用的较少。因此，浆纸废水的防治处理是提高企业经济效益和保护水环境的重要环节。
现有中国专利“一种复合材料及制备方法与其在污水生化处理中的应用”(申请号为 CN201710784101.6)，公开了一种复合材料，主要由含硅、铝、铁元素的氧化物混合制备得到，具有多孔片层的微球状结构，微球直径大小为1微米到5000微米，比表面积为50-500m2/g。该发明还公开了该复合材料的制备方法，先将硅酸钠，黏土，Fe2O3，Al2O3，强酸混合反应，再充入氮气，高温煅烧，然后充入水蒸气高温高压水化，干燥粉碎，过筛。该发明还提供了所述复合材料在污水生化处理中的应用。但是上述复合材料在浆纸废水中的应用效果不是特别理想。
因此，如何应用浆纸废水的治理技术，化害为利，促进生态环境保护与造纸工业可持续发展，具有重要的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种浆纸废水用处理剂，可解决浆纸废水处理效率差、成本偏高等问题。
本发明还同时提供了上述处理剂的制备方法及其处理工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的一种浆纸废水用处理剂，包括纳米酶POEMGA、以及用于激活纳米酶POEMGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；
所述纳米酶POEMGA在使用前先激活，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态POEMGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态POEMGA至激活态POEMGA的所需药剂。
作为改进，所述纳米酶POEMGA是以复合材料作为制备载体，经复合纯化洗涤后，枯草芽孢杆菌的温和裂解产物。
作为改进，所述纳米酶POEMGA的活性成分为枯草芽孢杆菌的温和裂解产物。
作为改进，所述的激活剂WRLL采用磷酸二氢盐，所述激活剂BOJF采用铵盐。
另外，本发明还提供了一种浆纸废水用处理剂的制备方法，采用以下步骤：
1)制备纳米微球状结构的复合材料作为载体，包括步骤：
a)将硅酸钠、黏土、氧化铁、氧化铝和酸溶液混合均匀，在120℃-150℃下反应3-6小时；
b)将步骤a)的反应产物混匀，在95-100℃充入氮气，持续吹氮气30-60分钟；
c)将步骤b)所得产物进行高温煅烧30-360分钟，温度600℃-800℃；
d)向步骤c)的煅烧产物充入水蒸气，在高温高压下进行水化；所述高温高压是指在3-5 个大气压，120℃-180℃下；
e)将步骤d)的水化产物进行干燥处理；
f)将干燥处理后的产物进行超声粉碎，并过筛网，即获得所述复合材料；
2)收取分离纯化并培养数日的枯草芽孢杆菌，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得枯草芽孢杆菌的裂解产物，纯水洗涤备用；
3)将步骤1)制得纳米微球状结构的复合材料分散到pH为6-9的磷酸盐缓冲液中形成低粘度的溶液，其中，复合材料的用量为磷酸盐缓冲液质量的0.2～2％，然后加入步骤2)中得到的裂解产物，裂解产物的加入量为磷酸盐缓冲液质量的0.1～10％，常温搅拌2～4h，低频超声后过200～400目网，测定包封率后装到特定的水处理设备内。
最后，本发明还提供了一种采用所述处理剂的处理工艺，包括如下步骤：
a)废水首先由集水池收集，然后经过粗格栅拦截水中的纸屑、泡沫纸、塑料及大颗粒杂质悬浮物，之后经提升泵进入细格栅，除去细小的颗粒杂质后进入絮凝池一，经过具有针对性的SP絮凝剂絮凝沉淀；
b)絮凝池一出水后进入沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒，沉砂池出水泵入循环池；
c)将所述的处理剂按一定比例投入循环池进行首次处理，循环一定时间；
d)循环池出水泵入沉降池进行沉降，底料回流至循环池，上层水体进絮凝池二；
e)在絮凝池二加入絮凝剂后，上清液进入后续生化或物化环节进行进一步处理，污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
f)按正常流程运作后，每日向循环池补加一定量的处理剂。
作为改进，所述步骤a)中，SP絮凝剂的活性成分是针对浆纸废水能够抑制处理剂的活性而制备，SP絮凝剂具体为天然改性高分子絮凝剂，包括淀粉类衍生物、木质素衍生物或甲壳素衍生物中的一种或几种，投入质量为原水质量的0.5～3％。
作为改进，所述步骤c)中，首次处理时，按照处理剂与原水的质量比为0.1～10％，将处理剂投入循环池；
其中，所述处理剂的具体投料过程如下：
1)先加入循环池容积的1～5％的纳米酶POEMGA，然后投入循环池容积的0.1～0.5％WRLL、0.01～0.1％BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶POEMGA，活化时间24～48h，也可采用流动水24h×(2～4)以实现纳米酶POEMGA的活化；
2)待活化完成后，日常按照处理水量质量的0.01～0.04％加入WRLL，停留时间6～12h。
作为改进，当循环池内的搅拌转速低于200r/min时，在循环池中加装曝气装置。
作为改进，所述步骤f)中，当处理流程正常运转后，每日向循环池内投入污水总量0.001～0.1％的处理剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶。纳米酶的发现是基于材料在纳米尺度(1～100nm)展现出与其宏观尺度不同的新特性。鉴于纳米酶既有天然酶的高催化活性，又有模拟酶稳定而经济的特点，广泛涉及材料科学、生物医药和环境等不同领域。本发明纳米材料POEMGA颗粒，即属于上述纳米酶范畴：结合纳米微球材料与谷草芽孢杆菌活性成分的复合处理剂，具备优异催化氧化能力的纳米材料，使用本发明处理剂设计的浆纸废水处理工艺用于前段可大大提升预处理效率，在降解原水COD同时可以提高污水可生化性，降低后端生化池的进水负荷及处理压力，具有造纸废水处理效率高、成本低的优点。
2)本发明结合纳米酶的基础原理，设计浆纸废水处理的工艺，针对性的对原液进行预处理，降低废水处理成本，减少企业对防治水环境污染成本投入，提高经济效益。本发明使用方便，大大降低大降低极难处理的浆纸废水中的COD、BOD和SS等这些指标，提高工作效率，适用于浆纸企业废水处理车间大规模使用。
附图说明
图1为本发明的浆纸废水处理工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一种浆纸废水用处理剂，包括纳米酶POEMGA、以及用于激活纳米酶POEMGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；
所述纳米酶POEMGA在使用前先激活，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态POEMGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态POEMGA至激活态POEMGA的所需药剂。
作为改进，所述纳米酶POEMGA是以现有专利“一种复合材料及制备方法与其在污水生化处理中的应用”(申请号为CN201710784101.6)公开的复合材料作为制备载体，经复合纯化洗涤后，枯草芽孢杆菌的温和裂解产物。
作为改进，所述纳米酶POEMGA的活性成分为枯草芽孢杆菌的温和裂解产物。
作为改进，所述的激活剂WRLL采用磷酸二氢盐，所述激活剂BOJF采用铵盐。
另外，本发明还提供了一种浆纸废水用处理剂的制备方法，采用以下步骤：
1)制备纳米微球状结构的复合材料作为载体；
2)收取分离纯化并培养数日的枯草芽孢杆菌，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得枯草芽孢杆菌的裂解产物，纯水洗涤备用；
3)将步骤1)制得纳米微球状结构的复合材料分散到pH为6-9的磷酸盐缓冲液中形成低粘度的溶液，其中，复合材料的用量为磷酸盐缓冲液质量的0.2～2％，然后加入步骤2)中得到的裂解产物，裂解产物的加入量为磷酸盐缓冲液质量的0.1～10％，常温搅拌2～4h，低频超声后过200～400目网，测定包封率后装到特定的水处理设备内。
最后，本发明还提供了一种采用所述处理剂的处理工艺，包括如下步骤：
a)废水首先由集水池收集，然后经过粗格栅拦截水中的纸屑、泡沫纸、塑料及大颗粒杂质悬浮物，之后经提升泵进入细格栅，除去细小的颗粒杂质后进入絮凝池一，经过具有针对性的SP絮凝剂絮凝沉淀；
b)絮凝池一出水后进入沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒，沉砂池出水泵入循环池；
c)将所述的处理剂按一定比例投入循环池进行首次处理，循环一定时间；
d)循环池出水泵入沉降池进行沉降，底料回流至循环池，上层水体进絮凝池二；
e)在絮凝池二加入絮凝剂后，上清液 进入后续生化或物化环节进行进一步处理，污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
f)按正常流程运作后，每日向循环池补加一定量的处理剂。
作为改进，所述步骤a)中，SP絮凝剂的活性成分是针对浆纸废水能够抑制处理剂的活性而制备，SP絮凝剂具体为天然改性高分子絮凝剂，包括淀粉类衍生物、木质素衍生物或甲壳素衍生物中的一种或几种，投入质量为原水质量的0.5～3％。
作为改进，所述步骤c)中，首次处理时，按照处理剂与原水的质量比为0.1～10％，将处理剂投入循环池；
其中，所述处理剂的具体投料过程如下：
1)先加入循环池容积的1～5％的纳米酶POEMGA，然后投入循环池容积的0.1～0.5％ WRLL、0.01～0.1％BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶POEMGA，活化时间24～48h，也可采用流动水24h×(2～4)以实现纳米酶POEMGA的活化；
2)待活化完成后，日常按照处理水量质量的0.01～0.04％加入WRLL，停留时间6～12h。
作为改进，当循环池内的搅拌转速低于200r/min时，在循环池中加装曝气装置。
作为改进，所述步骤f)中，当处理流程正常运转后，每日向循环池内投入污水总量0.001～0.1％的处理剂。
实施例1
一种浆纸废水用处理剂，包括纳米酶POEMGA、以及用于激活纳米酶POEMGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF，所述的激活剂WRLL采用磷酸二氢盐，激活剂BOJF采用铵盐；
上述处理剂通过以下步骤制备：
1)采用现有专利“一种复合材料及制备方法与其在污水生化处理中的应用”(申请号为 CN201710784101.6)，制备纳米微球状结构的复合材料作为本发明的载体；如，采用
a)将100克硅酸钠，30克黏土(购自青岛万鸿矿业有限公司)，30克氧化铁(Fe2O3)，30 克氧化铝(Al2O3)，10ml浓盐酸(市售)混合均匀，在120℃下密闭反应6小时；
b)将步骤a)的反应产物混匀，在100℃充入氮气，持续吹氮气30分钟；
c)将步骤b)所得产物空气中进行高温煅烧，温度650℃，煅烧时间为30分钟；
d)将步骤c)的煅烧产物充入水蒸气，在高温高压(3个大气压，120℃)进行水化；
e)将步骤d)的水化产物进行微波干燥处理；
f)将微波干燥处理后的产物进行超声粉碎，并过320目筛网，即获得最终所需材料；
2)收取分离纯化并培养数日的枯草芽孢杆菌，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得枯草芽孢杆菌的裂解产物，纯水洗涤备用；
3)将步骤1)制得纳米微球状结构的复合材料分散到pH为8的磷酸盐缓冲液中形成低粘度的溶液，其中，复合材料的用量为磷酸盐缓冲液质量的0.2％，然后加入步骤2)中得到的裂解产物，裂解产物的加入量为磷酸盐缓冲液质量的0.1％，常温搅拌2h，低频超声后过 200目网，测定包封率后装到特定的水处理设备内。
实施例2
一种浆纸废水用处理剂的制备方法，步骤1)、步骤2)与实施例1中步骤相同；
在步骤3)中，将步骤1)制得纳米微球状结构的复合材料分散到pH为6的磷酸盐缓冲液中形成低粘度的溶液，其中，复合材料的用量为磷酸盐缓冲液质量的1％，然后加入步骤2) 中得到的裂解产物，裂解产物的加入量为磷酸盐缓冲液质量的5％，常温搅拌3h，低频超声后过300目网，测定包封率后装到特定的水处理设备内。
实施例3
一种浆纸废水用处理剂的制备方法，步骤1)、步骤2)与实施例1中步骤相同；
在步骤3)中，将步骤1)制得纳米微球状结构的复合材料分散到pH为7的磷酸盐缓冲液中形成低粘度的溶液，其中，复合材料的用量为磷酸盐缓冲液质量的2％，然后加入步骤2) 中得到的裂解产物，裂解产物的加入量为磷酸盐缓冲液质量的10％，常温搅拌4h，低频超声后过400目网，测定包封率后装到特定的水处理设备内。
实施例4
采用实施例1中所述的制备方法，将本发明制得的处理剂加入浆纸废水(取自金海浆纸业污水)中，实验室内处理后，分别测量废水中主要污染物指标COD、BOD、SS，进行分析，各处理工艺前后主要指标对比如下表1所示。
表1本发明的处理剂对成品纸废水的处理效果
指标(ppm) 原水 现有工艺出水 本发明工艺出水
CODcr 2500～3000 300～400 200～300
BOD5 300～500 20～30 20～30
分析表1可知，采用本发明提供的处理剂，能有效降低水质中的COD和BOD含量。如对CODcr的处理，可将其从原水中的2500～3000ppm降至200～300ppm；对BOD5的处理，可将其由原水中的300～500ppm降至20～30ppm。
实施例5
一种采用所述处理剂的处理工艺，如图1所示，包括如下步骤：
a)废水首先由集水池收集，然后经过粗格栅拦截水中的纸屑、泡沫纸、塑料及大颗粒杂质悬浮物，之后经提升泵进入细格栅，除去细小的颗粒杂质后进入絮凝池一，经过具有针对性的SP絮凝剂絮凝沉淀；
其中，SP絮凝剂的活性成分是针对浆纸废水能够抑制处理剂的活性而制备，SP絮凝剂具体为天然改性高分子絮凝剂，包括淀粉类衍生物、木质素衍生物，投入质量为原水质量的 2％；
b)絮凝池一出水后进入沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒，沉砂池出水泵入循环池；
c)将所述的处理剂按一定比例投入循环池进行首次处理，循环一定时间；
首次处理时，按照处理剂与原水的质量比为0.1～10％，将处理剂投入循环池；
其中，所述处理剂的具体投料过程如下：
1)先加入循环池容积的1～5％的纳米酶POEMGA，然后投入循环池容积的0.1～0.5％ WRLL、0.01～0.1％BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶POEMGA，活化时间24～48h，也可采用流动水24h×(2～4)以实现纳米酶POEMGA的活化；
2)待活化完成后，日常按照处理水量质量的0.01～0.04％加入WRLL，停留时间6～12h；
d)循环池出水泵入沉降池进行沉降，底料回流至循环池，上层水体进絮凝池二；
e)在絮凝池二加入絮凝剂后，上清液进入后续生化或物化环节进行进一步处理，污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
f)按正常流程运作后，每日向循环池补加一定量的处理剂。
其中，当循环池内的搅拌转速低于200r/min时，在循环池中加装曝气装置。
作为改进，所述步骤f)中，当处理流程正常运转后，每日向循环池内投入污水总量0.001～0.1％的处理剂。
实施例6
在废水循环池内加入1％(按原水比例)的本发明处理剂，循环搅拌24～36h，按上述实施例5中的流程正常运转，检测各种处理出水主要污染物的指标，结果见表2、表3。
表2采用本发明絮凝剂处理污染物指标
指标(ppm) 原水 现有工艺出水 絮凝剂+现用工艺出水 絮凝剂+处理剂出水
CODcr 2500～3000 300～400 200～300 70～90
BOD5 300～500 20～30 — —
分析表2可知，采用本发明提供的絮凝剂配合现有工艺，能提高现有工艺对CODcr的处理效果，若是配合本发明提供的处理剂，能进一步的提高对CODcr的处理效果。
表3采用本发明处理剂处理后水中污染物指标
处理工艺 CODcr(mg/L) 氨氮(mg/L) 总磷(mg/L)
原水水质范围 500～1800 2～10 0.5～1
改进SP+本发明纳米酶 70～80 0.01～0.1 0.01～0.08
分析表3可知，与制浆造纸废水治理工程技术规范(HJ 2011-2012)中的原水相比，采用本发明的纳米酶配合改进的絮凝剂，能使氨氮和总磷降至标准排放指标以下，说明本发明的处理剂及相关工艺具有十分显著的浆纸废水处理功效。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浆纸废水用处理剂，其特征在于，包括纳米酶POEMGA、以及用于激活纳米酶POEMGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；
所述纳米酶POEMGA在使用前先激活，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态POEMGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态POEMGA至激活态POEMGA的所需药剂；
所述纳米酶POEMGA是以复合材料作为制备载体，经复合纯化洗涤后，枯草芽孢杆菌的温和裂解产物；所述纳米酶POEMGA的活性成分为枯草芽孢杆菌的温和裂解产物；所述的激活剂WRLL采用磷酸二氢盐，所述激活剂BOJF采用铵盐；
所述浆纸废水用处理剂的制备方法，采用以下步骤：
1）制备纳米微球状结构的复合材料作为载体，包括步骤：
a)将硅酸钠、黏土、氧化铁、氧化铝和酸溶液混合均匀，在120℃-150℃下反应3-6小时；
b)将步骤a)的反应产物混匀，在95-100℃充入氮气，持续吹氮气30-60分钟；
c)将步骤b)所得产物进行高温煅烧30-360分钟，温度600℃-800℃；
d)向步骤c)的煅烧产物充入水蒸气，在高温高压下进行水化；所述高温高压是指在3-5个大气压，120℃-180℃下；
e)将步骤d)的水化产物进行干燥处理；
f)将干燥处理后的产物进行超声粉碎，并过筛网，即获得所述复合材料；
2）收取分离纯化并培养数日的枯草芽孢杆菌，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得枯草芽孢杆菌的裂解产物，纯水洗涤备用；
3）将步骤1）制得纳米微球状结构的复合材料分散到pH为6-9的磷酸盐缓冲液中形成低粘度的溶液，其中，复合材料的用量为磷酸盐缓冲液质量的0.2~2%，然后加入步骤2）中得到的裂解产物，裂解产物的加入量为磷酸盐缓冲液质量的0.1~10%，常温搅拌2~4h，低频超声后过200~400目网，测定包封率后装到特定的水处理设备内。
2.一种采用权利要求1所述处理剂的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a）废水首先由集水池收集，然后经过粗格栅拦截水中的纸屑、泡沫纸、塑料及大颗粒杂质悬浮物，之后经提升泵进入细格栅，除去细小的颗粒杂质后进入絮凝池一，经过具有针对性的SP絮凝剂絮凝沉淀；
b）絮凝池一出水后进入沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒，沉砂池出水泵入循环池；
c）将权利要求1所述的处理剂按一定比例投入循环池进行首次处理，循环一定时间；
d）循环池出水泵入沉降池进行沉降，底料回流至循环池，上层水体进絮凝池二；
e）在絮凝池二加入絮凝剂后，上清液进入后续生化或物化环节进行进一步处理，污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
f）按正常流程运作后，每日向循环池补加一定量的处理剂；
所述步骤a）中，SP絮凝剂的活性成分是针对浆纸废水能够抑制处理剂的活性而制备，SP絮凝剂具体为天然改性高分子絮凝剂，包括淀粉类衍生物、木质素衍生物或甲壳素衍生物中的一种或几种，投入质量为原水质量的0.5~3%。
3.根据权利要求2所述处理剂的处理工艺，其特征在于，所述步骤c）中，首次处理时，按照处理剂与原水的质量比为0.1~10%，将处理剂投入循环池；
其中，所述处理剂的具体投料过程如下：
1）先加入循环池容积的1~5%的纳米酶POEMGA，然后投入循环池容积的0.1~0.5% WRLL、0.01~0.1 % BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶POEMGA，活化时间24~48h，也可采用流动水24h×（2~4）以实现纳米酶POEMGA的活化；
2）待活化完成后，日常按照处理水量质量的0.01~0.04%加入WRLL，停留时间6~12h。
4.根据权利要求2所述的处理剂的处理工艺，其特征在于，当循环池内的搅拌转速低于200r/min时，在循环池中加装曝气装置。
5.根据权利要求2所述的处理剂的处理工艺，其特征在于，所述步骤f）中，当处理流程正常运转后，每日向循环池内投入污水总量0.001~0.1%的处理剂。
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