CN108862626A - 一种用于成品纸废水的处理剂、制备方法及其处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于成品纸废水的处理剂、制备方法及其处理工艺，属于污水处理技术领域，包括纳米酶PUREGA、以及用于激活纳米酶PUREGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；所述纳米酶PUREGA在使用前先加入激活剂，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态PUREGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态PUREGA至激活态PUREGA的所需药剂。本发明使用方便，大大降低了传统技术极难处理的污染因子CODcr、BOD5、SS等，提高了工作效率，本发明致力于实现自动控制，运行灵活且便于管理，适用于造纸企业废水处理车间大规模使用。

Description

一种用于成品纸废水的处理剂、制备方法及其处理工艺
技术领域
本发明涉及一种用于成品纸废水的处理剂、制备方法及其处理工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
近年来，随着经济持续增长加上水资源的匮乏，导致水资源价格不断提高。面对严峻的环境污染形势，国家对环保的执法力度进一步加大，要求造纸企业寻求一种符合国家环保政策要求的新工艺、新技术，来实现造纸废水排放达到国家标准并循环利用。造纸工业所产生的废水具有种类繁多、水量大、有机污染物含量高等特点，属难处理的工业废水之一。
造纸废水来源于制浆及造纸各个工艺环节中，主要包括三个部分：制浆废液，中段水，纸机白水。其水质特点为：废水排放量大，含大量的纤维素、木质素、无机碱，以及丹宁、树脂、蛋白质等，导致废水色度深，碱性大，悬浮物含量大，且含有二价硫，并有硫醇类恶臭气味，有机物及难降解物质含量高，耗氧大，为组分复杂难处理有机废水。因此，废纸造纸污水处理要解决的主要问题是去除SS和COD。目前市场上的成品纸包括了生活纸、白板纸、瓦楞纸以及箱板纸等，这些成品纸的原料主要来自废纸的回收处理后加工，既减少了企业投资成本，又避免大量浆纸废水的产出。
成品纸制造过程中的废水由于含有较多淀粉及纤维素等难生化降解的大分子，给现有生化处理系统带来较大负荷，其处理方法较一般工业废水有所不同。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造纸废水中的应用效果不是特别理想。
因此，如何应用造纸废水的治理技术，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，本发明提供一种用于成品纸废水的处理剂，解决成品纸废水中SS和COD污染物偏高、能耗高、处理效率低等问题。
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，本发明采用一种用于成品纸废水的处理剂，包括纳米酶PUREGA、以及用于激活纳米酶PUREGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；
所述纳米酶PUREGA在使用前先加入激活剂，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态PUREGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态PUREGA至激活态PUREGA的所需药剂。
作为改进，所述纳米酶PUREGA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，所述的纳米酶PUREGA的活性成分为活性污泥中的微生物温和裂解产物，所述微生物包括异氧菌、腐生性真菌、以及由丝状菌作为骨架通过球状菌包裹形成的菌胶团。
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用于成品纸废水的处理剂的制备方法，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)选取优良的活性污泥，培养成熟后，去除微生物依附的有机和无机物质，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得微生物的裂解产物，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。
另外，本发明还提供了所述处理剂的处理工艺，包括如下步骤：
a)造纸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沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒；
b)沉砂池出水进入成品纸废水调节池，将所述的处理剂按一定比例投入调节池，完成COD的初次活化和循环处理；
c)原水泵入沉降池进行沉降，底料经过污泥回流设备回流至调节池，上清水体进絮凝池进行后续处理；
d)在絮凝池加入絮凝剂后，上清水体进入后续生化或物化环节进一步处理；污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
其中一方面，絮凝池处理后的出水进入滤池做暂时贮存，最后经紫外消毒池消毒，检测其达标后即可回用或排放；
另一方面，从调节池出来的剩余污泥和絮凝池反应后的沉渣先由集泥井收集，然后进入污泥浓缩车间进行浓缩，接着输送到污泥脱水车间进行脱水，得到泥饼，定期外运处理。
作为改进，所述步骤b)中，处理剂投入调节池的具体操作为：
1)先加入调节池容积的1～5％的纳米酶PUREGA，然后投入调节池容积的0.1～0.5％WRLL、0.01～0.1％BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶PUREGA，活化时间24～48h，也可采用流动水24h×2～4以实现纳米酶PUREGA的活化；
2)待活化完成后，日常按照处理水量的0.01～0.04％加入WRLL，停留时间6～12h。
作为改进，所述步骤d)中，加入絮凝剂的用量为废水的0～2％。
作为改进，所述步骤d)中，采用的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝中的任一种或其混合。
作为改进，所述步骤b)中，当调节池内的搅拌转速低于200r/min时，需在调节池中加装暴气。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明的纳米酶PUREGA颗粒，是具备优异催化氧化能力的模拟酶，在环境科学污水处理领域具有较好的应用效果。本发明对成品纸内主要成分就行详细分析，通过针对性设计，确立以纳米酶为基础原理的SP处理体系，针对性的对原液进行预处理，通过催化作用，利用空气中的氧气优先氧化淀粉、纤维素等有机大分子，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。
2)本发明使用方便，大大降低了传统技术极难处理的污染因子CODcr、BOD5、SS等，提高了工作效率，本发明致力于实现自动控制，运行灵活且便于管理，适用于造纸企业废水处理车间大规模使用。
附图说明
图1为本发明的成品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。
一种用于成品纸废水的处理剂，包括纳米酶PUREGA、以及用于激活纳米酶PUREGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；
所述纳米酶PUREGA在使用前先加入激活剂，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态PUREGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态PUREGA至激活态PUREGA的所需药剂。
作为实施例的改进，所述纳米酶PUREGA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，经复合纯化洗涤后的枯草芽孢杆菌的温和裂解产物。
作为实施例的进一步的改进，所述的纳米酶PUREGA的活性成分为活性污泥中的微生物温和裂解产物，所述微生物包括异氧菌、腐生性真菌、以及由丝状菌作为骨架通过球状菌包裹形成的菌胶团。
作为实施例的改进，所述的激活剂WRLL采用磷酸二氢盐，所述激活剂BOJF采用铵盐。
本发明还提供了一种用于成品纸废水的处理剂的制备方法，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)选取优良的活性污泥，培养成熟后，去除微生物依附的有机和无机物质，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得微生物的裂解产物，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。
另外，本发明还提供了一种所述处理剂的处理工艺，包括如下步骤：
a)造纸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，进一步除去细小的颗粒杂质后进入沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒；
b)沉砂池出水进入成品纸废水调节池，将本发明所述的处理剂按一定比例投入调节池，在这一阶段里完成COD的初次活化和循环处理，保证去除营养物质以及脱氮除磷；
本发明的处理剂对成品纸废水COD降解基本反应式如下：
式1；
式2；
式3；
c)原水泵入沉降池进行沉降，底料经过污泥回流设备回流至调节池，上清水体进絮凝池进行后续处理；
d)在絮凝池加入絮凝剂后，上清水体进入后续生化或物化环节进一步处理；污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
其中一方面，絮凝池处理后的出水进入滤池做暂时贮存，最后经紫外消毒池消毒，检测其达标后即可回用或排放；
另一方面，从调节池出来的剩余污泥和絮凝池反应后的沉渣先由集泥井收集，然后进入污泥浓缩车间进行浓缩，接着输送到污泥脱水车间进行脱水，得到泥饼，定期外运处理。
作为改进，所述步骤b)中，处理剂投入调节池的具体操作为：
1)先加入调节池容积的1～5％的纳米酶PUREGA，然后投入调节池容积的0.1～0.5％WRLL、0.01～0.1％BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶PUREGA，活化时间24～48h，也可采用流动水24h×2～4以实现纳米酶PUREGA的活化；
2)待活化完成后，日常按照处理水量的0.01～0.04％加入WRLL(用于激活过渡态PUREGA至激活态PUREGA)，停留时间6～12h。
作为改进，所述步骤d)中，加入絮凝剂的用量为废水的0～2％。采用本发明的处理剂，可以不使用絮凝剂，或仅采用原来絮凝剂用量的10-20％。
作为改进，所述步骤d)中，采用的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝中的任一种或其混合。采用化学絮凝沉降，除去水中细小悬浮物、漂浮物及胶体物质。
作为改进，所述步骤b)中，当调节池内的搅拌转速低于200r/min时，需在调节池中加装暴气。
实施例1
一种用于成品纸废水的处理剂，包括纳米酶PUREGA、以及用于激活纳米酶PUREGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF，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)选取优良的活性污泥，培养成熟后，去除微生物依附的有机和无机物质，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得微生物的裂解产物，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
一种用于成品纸废水的处理剂的制备方法，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6-9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
一种用于成品纸废水的处理剂的制备方法，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6-9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
结合图1所示，一种所述处理剂的处理工艺，包括如下步骤：
a)造纸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，进一步除去细小的颗粒杂质后进入沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒；
b)沉砂池出水进入成品纸废水调节池，将本发明所述的处理剂按一定比例投入调节池，在这一阶段里完成COD的初次活化和循环处理，保证去除营养物质以及脱氮除磷；
本发明的处理剂对成品纸废水COD降解基本反应式如下：
式1；
式2；
式3；
其中，处理剂投入调节池的具体操作为：
1)先加入调节池容积的1～5％的纳米酶PUREGA，然后投入调节池容积的0.1～0.5％WRLL、0.01～0.1％BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶PUREGA，活化时间24～48h，也可采用流动水24h×2～4以实现纳米酶PUREGA的活化；
2)待活化完成后，日常按照处理水量的0.01～0.04％加入WRLL，停留时间6～12h；
c)原水泵入沉降池进行沉降，底料经过污泥回流设备回流至调节池，上清水体进絮凝池进行后续处理，加入絮凝剂的用量为废水的0～2％；采用本发明的处理剂，可以不使用絮凝剂，或仅采用原来絮凝剂用量的10-20％；
另外，采用的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝中的任一种或其混合，采用化学絮凝沉降，除去水中细小悬浮物、漂浮物及胶体物质；
d)在絮凝池加入絮凝剂后，上清水体进入后续生化或物化环节进一步处理；污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
其中一方面，絮凝池处理后的出水进入滤池做暂时贮存，最后经紫外消毒池消毒，检测其达标后即可回用或排放；
另一方面，从调节池出来的剩余污泥和絮凝池反应后的沉渣先由集泥井收集，然后进入污泥浓缩车间进行浓缩，接着输送到污泥脱水车间进行脱水，得到泥饼，定期外运处理。
实施例5
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成品纸废水(取自海南金海纸原污水)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
其中，％是指与标准值的百分比。
分析表1可知，采用本发明的处理剂处理后的废水，其CODcr含量由标准值的702％降至95％，配合絮凝剂使用，其含量能降至69％，而采用常规处理工艺，其含量仅降至230％；另外，采用本发明的处理剂处理后的废水，其BOD5含量由244％降至36％，配合絮凝剂使用，其含量能降至30％，而采用常规处理工艺，其含量仅降至134％；同样，对于SS的含量，采用本发明的处理剂处理后，含量由196％降至68％，配合絮凝剂使用，其含量能降至65％，而采用常规处理工艺，其含量仅降至85％。
因此，本发明的处理剂能够有效降低水质中的COD、BOD及SS含量，且结合絮凝剂后处理效果更强。
实施例6
在废水集水池内加入1％(按原水比例)的本发明处理剂进行预处理，该阶段加入(现有技术中絮凝剂用量的1/8)或不加絮凝剂，循环搅拌24～36h，按上述实施例4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2采用本发明处理剂处理后水中污染物指标
指标 原水 现用工艺出水 本发明工艺出水 絮凝剂+本发明处理剂出水
CODcr(ppm) 2200～3000 300～400 65～80 50～70
BOD5(ppm) 400～500 20～30 未检出 未检出
SS(％) 167 89 70 65
金属离子(％) 15 9.8 4.6 4.5
其中，％是指与标准值的百分比。
分析表2可知，采用本发明提供的处理剂对废水处理后，其CODcr由2200～3000ppm降至65～80ppm，BOD5含量由400～500ppm降至未检出，SS由标准值的167％降至70％，金属离子由标准值的15％降至4.6％，并且，若将本发明的处理剂配合絮凝剂一起对废水进行处理，其CODcr可降至50～70ppm，BOD5同样由400～500ppm降至未检出，SS降至65％，金属离子降至4.5％。
相对于现有处理工艺中的CODcr为300～400ppm、BOD5为20～30ppm、SS为89％和金属离子为9.8％，本发明的处理效果明显加强。
因此，本发明的处理剂及其处理工艺的使用，使得主要污染因子COD、BOD、SS及金属离子等指标显著下降，配合常用絮凝剂的使用可加强处理效果，对于具体的用量可根据废水的成分判定。本发明处理剂及相关工艺具有十分显著的成品纸废水处理功效。
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 (10)

1.一种用于成品纸废水的处理剂，其特征在于，包括纳米酶PUREGA、以及用于激活纳米酶PUREGA的激活剂WRLL、激活剂BOJF；
所述纳米酶PUREGA在使用前先加入激活剂，所述激活剂WRLL、激活剂BOJF分别是用于激活原生态PUREGA的所需药剂；所述激活剂WRLL还是用于激活过渡态PUREGA至激活态PUREGA的所需药剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于成品纸废水的处理剂，其特征在于，所述纳米酶PUREGA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。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于成品纸废水的处理剂，其特征在于，所述的纳米酶PUREGA的活性成分为活性污泥中的微生物温和裂解产物，所述微生物包括异氧菌、腐生性真菌、以及由丝状菌作为骨架通过球状菌包裹形成的菌胶团。
4.根据权利要求1所述的一种用于成品纸废水的处理剂，其特征在于，所述的激活剂WRLL采用磷酸二氢盐，所述激活剂BOJF采用铵盐。
5.一种用于成品纸废水的处理剂的制备方法，其特征在于，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)选取优良的活性污泥，培养成熟后，去除微生物依附的有机和无机物质，综合冻融和超声破碎的温和方法，获得微生物的裂解产物，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。
6.一种采用权利要求1-4任一项所述处理剂的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a)造纸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沉砂池，除去水中密度较大的无机颗粒；
b)沉砂池出水进入成品纸废水调节池，将权利要求1-5所述的处理剂按一定比例投入调节池，完成COD的初次活化和循环处理；
c)原水泵入沉降池进行沉降，底料经过污泥回流设备回流至调节池，上清水体进絮凝池进行后续处理；
d)在絮凝池加入絮凝剂后，上清水体进入后续生化或物化环节进一步处理；污泥进入污泥池进行压滤，最后将得到污泥块外运；
其中一方面，絮凝池处理后的出水进入滤池做暂时贮存，最后经紫外消毒池消毒，检测其达标后即可回用或排放；
另一方面，从调节池出来的剩余污泥和絮凝池反应后的沉渣先由集泥井收集，然后进入污泥浓缩车间进行浓缩，接着输送到污泥脱水车间进行脱水，得到泥饼，定期外运处理。
7.根据权利要求6所述的处理剂的处理工艺，其特征在于，所述步骤b)中，处理剂投入调节池的具体操作为：
1)先加入调节池容积的1～5％的纳米酶PUREGA，然后投入调节池容积的0.1～0.5％WRLL、0.01～0.1％BOJF，通过激活剂WRLL、BOJF激活纳米酶PUREGA，活化时间24～48h，也可采用流动水24h×2～4以实现纳米酶PUREGA的活化；
2)待活化完成后，日常按照处理水量的0.01～0.04％加入WRLL，停留时间6～12h。
8.根据权利要求6所述的处理剂的处理工艺，其特征在于，所述步骤d)中，加入絮凝剂的用量为废水的0～2％。
9.根据权利要求8所述的处理剂的处理工艺，其特征在于，所述步骤d)中，采用的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝中的任一种或其混合。
10.根据权利要求8所述的处理剂的处理工艺，其特征在于，所述步骤b)中，当调节池内的搅拌转速低于200r/min时，需在调节池中加装暴气。
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