CN108996826A - 一种含pva浆料废水处理装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含PVA浆料废水处理装置及工艺。所述装置包括预处理单元、生化处理单元、污泥减量化单元及沼气资源化单元。处理工艺为：含PVA浆料废水依次进入预处理单元、生化处理单元、污泥减量化单元进行处理，产生的沼气通过沼气资源化单元进行收集利用。本发明处理含PVA浆料废水有效果显著，成本低，资源化效果好，二次污染小等特点。

Description

一种含PVA浆料废水处理装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种废水处理装置及工艺，尤其涉及一种含PVA浆料废水处理装置及工艺，属于废水处理技术领域。

背景技术

早在上世纪40年代，聚乙烯醇(PVA)就因良好的物理和化学性能而作为浆料被广泛应用于含PVA、造纸、化工等行业。近年来，我国PVA行业发展迅猛，已成为世界上最大的PVA生产国，2016年产能已达124.6万t/a，约占国际上总产能的59.9％。PVA浆料废水COD浓度高，可生化性低，如不对其进行有效治理，，则将产生大量泡沫影响水体复氧，还将影响河流和湖泊沉积物中重金属的释放和迁移，水体环境危害极大。

为使含PVA浆料废水处理达标排放，常用的方法主要有物化法和生化法。物化法主要包括膜分离法、絮凝沉淀法和高级氧化技术等，它们虽有较好的处理效果，但也存如膜污染、固废多、二次污染、处理费用高以及使用范围窄等明显的技术缺陷。比较而言，生物法是相对经济、绿色的技术，常用的方法主要有高效降解菌生物降解、厌氧/水解生物法和好氧生物法以其组合工艺。但现有生物法的处理还存在诸多问题，主要为工艺出水水质不易达标、污泥产量大，极大地制约了浆料废水生物法处理的进一步推广应用。

发明内容

本发明所要解决的问题是现有含PVA浆料废水的处理工艺出水水质不达标、污泥产量大的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种含PVA浆料废水处理装置，其特征在于，包括预处理单元、生化处理单元、污泥减量化单元及沼气资源化单元；所述预处理单元包括依次连接的细格栅、初沉池、预酸化池，预酸化池的进水管还与生活污水管连通；所述生化处理单元包括一级螺旋对称流厌氧反应器，一级螺旋对称流厌氧反应器的进水管与预酸化池的出水管连通，一级螺旋对称流厌氧反应器的出水管分为两路，一路通过回流管一与一级螺旋对称流厌氧反应器的进水管连通，另一路与中间沉淀池一的进水管连通，中间沉淀池一的出水管与二级螺旋对称流厌氧反应器的进水管连通，二级螺旋对称流厌氧反应器的出水管分为两路，一路通过回流管二与二级螺旋对称流厌氧反应器的进水管连通，另一路与中间沉淀池二的进水管连通，中间沉淀池二的出水管与曝气罐的进水管连通，中间沉淀池一、中间沉淀池二的底部通过排泥管与菌种贮存罐连通，曝气罐的出水管与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的进水管连通，气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的出水管与生物选择池的进水管相连；所述污泥减量化单元包括高效厌氧消化器，生物选择池底部通过排泥管分别与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的污泥回流管、高效厌氧消化器的进泥管连通，初沉池底部通过排泥管同样与高效厌氧消化器的进泥管连通，高效厌氧消化器底部通过消化液导出管分别与一级螺旋对称流厌氧反应器和二级螺旋对称流厌氧反应器的进水管连通；所述沼气资源化单元包括依次连接的沼气净化器、沼气除湿器及锅炉，一级螺旋对称流厌氧反应器、二级螺旋对称流厌氧反应器、高效厌氧消化器的顶部均通过排气管与沼气净化器的进气管连通，锅炉的热水出口管分别与一级螺旋对称流厌氧反应器、二级螺旋对称流厌氧反应器、高效厌氧消化器的热水进口管连通，一级螺旋对称流厌氧反应器、二级螺旋对称流厌氧反应器、高效厌氧消化器的热水出口管均与锅炉的热水进口管连通。

优选地，所述曝气罐内设有微孔曝气管，其曝气量为3～6m³/；曝气罐上设有除沫器。

优选地，所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的高径比为3～6∶1。

优选地，所述沼气净化器内设有碱性液体。

本发明还提供了一种含PVA浆料废水处理工艺，其特征在于，采用上述含PVA浆料废水处理装置，含PVA浆料废水从细格栅进入初沉池进行沉淀，初沉池内的浆料废水与生活污水管内的生活污水或废水一同进入预酸化池进行处理；处理后的废水依次经过一级螺旋对称流厌氧反应器、中间沉淀池一、二级螺旋对称流厌氧反应器、中间沉淀池二、曝气罐、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器、生物选择池；中间沉淀池一、中间沉淀池二底部的污泥进入菌种贮存罐进行收集(中间沉淀池一、中间沉淀池二底部进入菌种储存罐的污泥为厌氧颗粒污泥)；初沉池、生物选择池底部的污泥进入高效厌氧消化器，一级螺旋对称流厌氧反应器、二级螺旋对称流厌氧反应器、高效厌氧消化器产生的沼气依次进入沼气净化器、沼气除湿器、锅炉；高效厌氧消化器产生的废水分流至一级螺旋对称流厌氧反应器、二级螺旋对称流厌氧反应器进行再次处理。

优选地，所述预酸化池的水力停留时间为10～24小时；从初沉池进入预酸化池的浆料废水与从生活污水管进入预酸化池的生活污水或废水的重量比为1∶2～1∶15。

优选地，所述一级螺旋对称流厌氧反应器的水力停留时间为24～60小时，其回流比为1.0～8.0；二级螺旋对称流厌氧反应器的水力停留时间为20～50小时，其回流比为1.0～8.0；气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的水力停留时间为8～24小时，内部好氧区溶解氧为2.5～4.0mg/L。

优选地，所述高效厌氧消化器的厌氧污泥消化液通过消化液导出管分流至一级螺旋对称流厌氧反应器、二级螺旋对称流厌氧反应器，分流至一级螺旋对称流厌氧反应器的厌氧污泥消化液占厌氧污泥消化液总体积的0～50％，剩余的厌氧污泥消化液分流至二级螺旋对称流厌氧反应器。

优选地，所述含PVA浆料废水的COD不低于3000mg/L，PVA浓度不低于500mg/L；生物选择池出水管内的废水COD和PVA相对于含PVA浆料废水的平均去除率为90％以上。

优选地，所述生物选择池出水管排出的废水可直接回用配制浆料或继续深度处理。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.废水零排放：含PVA浆料废水COD高达10000mg/L～60000mg/L，本发明采用预处理+两级厌氧+好氧工艺能有效的降低废水的COD，采用两级螺旋对称流厌氧反应器串联可更好地富集PVA高效厌氧生物降解菌，使出水PVA去除效率进一步提高，好氧工艺采用气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器有良好的脱氮效果，能有效的解决厌氧过程氨氮升高的问题，使氨氮保持在达标浓度，出水可直接用于调浆，可使污水零排放；

2.高效降解工程菌种：运用微生物学技术、反应器工程技术和流态化技术，驯化出含PVA浆料废水具有高效降解作用的厌氧工程菌种，并将菌种保存在厌氧菌种储存罐；

3.能源利用率高：厌氧反应产生的大量沼气，经沼气净化器和除湿后可用于锅炉燃料，为螺旋对称流厌氧反应器和高效厌氧消化器保温增温，可实现能源利用最大化；

4.以废治废：通过引入厂区现有生活污水或其他低浓度废水，通过合适比例调配，可稀释高浓度的浆料废水，降低毒性，提高浆料废水的生化性，达到以废治废的目的；并利用厌氧消化液均衡一级螺旋对称流厌氧反应器和二级螺旋对称流厌氧反应器床层厌氧颗粒污泥的营养；

5.污泥减量化：厌氧污泥作为工程菌种保存不外排，好氧污泥利用高效厌氧消化器减量化。

附图说明

图1为为本发明提供的含PVA浆料废水处理装置的示意图；

图中：1为细格栅；2为初沉池；3为预酸化池；4为生活污水管；5为一级螺旋对称流厌氧反应器；6为回流管一；7为中间沉淀池一；8为二级螺旋对称流厌氧反应器；9为回流管二；10为中间沉淀池二；11为厌氧菌种储存罐；12为曝气罐；13为除沫器；14为气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器；15为生物选择池；16为高效厌氧消化器；17为消化液导出管；18为沼气净化器；19为沼气除湿器；20为锅炉；实线为废水；虚线为污泥；双点划线为沼气；点划线为热水或蒸汽。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图1所示，为本发明提供的一种含PVA浆料废水处理装置的示意图，其包括预处理单元、生化处理单元、污泥减量化单元、沼气资源化单元。

预处理单元包括细格栅1、初沉池2、预酸化池3、生活污水管4，细格栅1和初沉池2相连，初沉池2出水管与预酸化池3进水管相连，同时生活污水管4与预酸化池3相连。

生化处理单元包括一级螺旋对称流厌氧反应器5、回流管一6、中间沉淀池一7、二级螺旋对称流厌氧反应器8、回流管二9、中间沉淀池二10、厌氧菌种储存罐11、曝气罐12、除沫器13、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14、生物选择池15，预酸化池3出水管与一级螺旋对称流厌氧反应器5进水管相连，一级螺旋对称流厌氧反应器5出水管与中间沉淀池一6进水管相连，同时与回流管一6相连，中间沉淀池一7与二级螺旋对称流厌氧反应器8进水管相连，二级螺旋对称流厌氧反应器8出水管与中间沉淀池二10进水管相连，同时与回流管二9相连，中间沉淀池一7和中间沉淀池二10排泥管相连，同时与菌种贮存罐11相连，中间沉淀池二10出水管与曝气罐12相连，同时曝气罐12上设置除沫器13，曝气罐12的出水与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14进水管相连，除沫器13的排沫管与二级螺旋对称流厌氧反应器8进水管相连，气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14出水管与生物选择池15进水管相连，同时生物选择池15排泥管与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14污泥回流管相连。

污泥减量化单元包括高效厌氧消化器16和消化液导出管17，生物选择池15的污泥一部分回流至气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14，生物选择池15的排泥管与高效厌氧消化器16的进泥管相连，同时高效厌氧消化器16与消化液导出管17相连，消化液导出管17分别与一级螺旋对称流厌氧反应器5和二级螺旋对称流厌氧反应器8进水管相连。

沼气资源化单元包括沼气净化器18、沼气除湿器19和锅炉20，一级螺旋对称流厌氧反应器5排气管、二级螺旋对称流厌氧反应器8排气管以及高效厌氧消化器16排气管相连，并与沼气净化器18的进气管相连，沼气净化器18的排气管与沼气除湿器19相连，沼气除湿器19与锅炉20相连，锅炉20的热水出口管与一级螺旋对称流厌氧反应器5的热水进口管、二级螺旋对称流厌氧反应器8的热水进口管、高效厌氧消化器16的热水进口管相连，一级螺旋对称流厌氧反应器5的热水出口管、二级螺旋对称流厌氧反应器8的热水出口管、高效厌氧消化器16的热水出口管与锅炉的热水进口管21相连。

预酸化池3水力停留时间为10～24小时，进入预酸化池3的浆料废水与生活污水为1∶2～1∶15，生活污水也可为其它低浓度废水。

一级螺旋对称流厌氧反应器5外设0.1～0.3m厚度石棉保温层，高径比为2.5～5.0，水力停留时间为24～60小时，经回流管一6回流，其回流比为1.0～8.0。

二级螺旋对称流厌氧反应器8外设0.1～0.3m厚度石棉保温层，高径比为2.5～5.0，水力停留时间为20～50小时，经回流管二9回流，其回流比为1.0～8.0。

中间沉淀池一7和中间沉淀池二9的剩余厌氧颗粒污泥进入厌氧菌种储存罐11，厌氧菌种储存罐11用于为工程推广提供必要的菌种。

曝气罐12配有微孔曝气管，曝气量为3～6m³/(m³·min)，曝气罐上方安装除沫器13。

气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14的高径比为3～6∶1，水力停留时间为8～24小时，内部好氧区溶解氧为2.5～4.0mg/L。

气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14后设置生物选择池，生物选择池15兼有生物选择和好氧污泥浓缩的特点，生物选择池15出水可直接回用配制浆料或者继续深度处理另做他用。

消化液导出管17分流至一级螺旋对称流厌氧反应器5的厌氧污泥消化液占厌氧污泥消化液总体积的0～50％，剩余的厌氧污泥消化液分流至二级螺旋对称流厌氧反应器8。

沼气净化器18采用碱性液体对沼气中的酸性气体进行吸收。

本实施例处理的含PVA浆料废水的COD浓度为3000mg/L，PVA浓度为500mg/L，一级螺旋对称流厌氧反应器5和二级螺旋对称流厌氧反应器8水力停留时间为36小时，气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14水力停留时间为24小时，COD和PVA的平均去除率可达90％以上。

处理工艺具体如下：

步骤一：废水预处理

含PVA废水进过细格栅1后，废水中较粗大的漂浮物或悬浮物被拦截，防止堵塞和缠绕后续水泵机组及管道阀门等，保障废水处理设施正常运行；之后废水进入初沉池2，淀粉等颗粒物沉淀下来，可减小后续生化负荷；之后废水进入预酸化池3，并利用生活污水调节废水至适宜浓度，在预酸化池3中淀粉等易降解的碳源发生水解酸化，可提高废水生化比，为后续厌氧生物处理提供有利条件。

步骤二：废水生化处理

经过预处理的废水进入两级串联的螺旋对称流厌氧反应器5、8，采用两级螺旋对称流厌氧反应器串联可更好地富集PVA高效厌氧生物降解菌，使出水PVA去除效率进一步提高；在两级串联的螺旋对称流厌氧反应器后分别设置中间沉淀池一7、中间沉淀池二10，中间沉淀池既可将厌氧污泥沉淀收集贮存在厌氧菌种储存罐11中，又可防止厌氧污泥对后续好氧生化阶段产生影响，还可是进水流量稳定；经过厌氧生化处理的废水进入气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14，由于多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区的设置，可发生高效稳定的生物硝化反硝化脱氮，同时也起到一定的脱碳作用，废水经好氧处理后进入生物选择池15，生物选择池15兼有生物选择和好氧污泥浓缩的特点，生物选择池出水可直接回用配制浆料或者继续深度处理另做他用。

步骤三：污泥减量化

生物选择池15的污泥一部分回流至气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器14，生物选择池15多余污泥进入高效厌氧消化器16厌氧消化，厌氧消化液通过消化液导出管17进入一级螺旋对称流厌氧反应器5和二级螺旋对称流厌氧反应器8降解，既减少了厌氧消化液的二次污染，又可利用厌氧消化液均衡一级螺旋对称流厌氧反应器和二级螺旋对称流厌氧反应器床层厌氧颗粒污泥的营养。

步骤四：沼气资源化

一级螺旋对称流厌氧反应器5、二级螺旋对称流厌氧反应器8和高效厌氧消化器16所产生的沼气经过沼气净化器18、沼气除湿19净化除湿后可利用锅炉20回收热能，所产生的热能可用于一级螺旋对称流厌氧反应器5、二级螺旋对称流厌氧反应器8和高效厌氧消化器16的保温，多余热能可做它用，企业可根据实际情况选择是否沼气资源化。

Claims (10)

1.一种含PVA浆料废水处理装置，其特征在于，包括预处理单元、生化处理单元、污泥减量化单元及沼气资源化单元；所述预处理单元包括依次连接的细格栅(1)、初沉池(2)、预酸化池(3)，预酸化池(3)的进水管还与生活污水管(4)连通；所述生化处理单元包括一级螺旋对称流厌氧反应器(5)，一级螺旋对称流厌氧反应器(5)的进水管与预酸化池(3)的出水管连通，一级螺旋对称流厌氧反应器(5)的出水管分为两路，一路通过回流管一(6)与一级螺旋对称流厌氧反应器(5)的进水管连通，另一路与中间沉淀池一(7)的进水管连通，中间沉淀池一(7)的出水管与二级螺旋对称流厌氧反应器(8)的进水管连通，二级螺旋对称流厌氧反应器(8)的出水管分为两路，一路通过回流管二(9)与二级螺旋对称流厌氧反应器(8)的进水管连通，另一路与中间沉淀池二(10)的进水管连通，中间沉淀池二(10)的出水管与曝气罐(12)的进水管连通，中间沉淀池一(7)、中间沉淀池二(10)的底部通过排泥管与菌种贮存罐(11)连通，曝气罐(12)的出水管与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(14)的进水管连通，气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(14)的出水管与生物选择池(15)的进水管相连；所述污泥减量化单元包括高效厌氧消化器(16)，生物选择池(15)底部通过排泥管分别与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(14)的污泥回流管、高效厌氧消化器(16)的进泥管连通，初沉池(2)底部通过排泥管同样与高效厌氧消化器(16)的进泥管连通，高效厌氧消化器(16)底部通过消化液导出管(17)分别与一级螺旋对称流厌氧反应器(5)和二级螺旋对称流厌氧反应器(8)的进水管连通；所述沼气资源化单元包括依次连接的沼气净化器(18)、沼气除湿器(19)及锅炉(20)，一级螺旋对称流厌氧反应器(5)、二级螺旋对称流厌氧反应器(8)、高效厌氧消化器(16)的顶部均通过排气管与沼气净化器(18)的进气管连通，锅炉(20)的热水出口管分别与一级螺旋对称流厌氧反应器(5)、二级螺旋对称流厌氧反应器(8)、高效厌氧消化器(16)的热水进口管连通，一级螺旋对称流厌氧反应器(5)、二级螺旋对称流厌氧反应器(8)、高效厌氧消化器(16)的热水出口管均与锅炉的热水进口管(21)连通。

2.如权利要求1所述的含PVA浆料废水处理装置，其特征在于，所述曝气罐(12)内设有微孔曝气管，其曝气量为3～6m³/(m³·min)；曝气罐(12)上设有除沫器(13)。

3.如权利要求1所述的含PVA浆料废水处理装置，其特征在于，所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(14)的高径比为3～6∶1。

4.如权利要求1所述的含PVA浆料废水处理装置，其特征在于，所述沼气净化器(18)内设有碱性液体。

5.一种含PVA浆料废水处理工艺，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的含PVA浆料废水处理装置，含PVA浆料废水从细格栅(1)进入初沉池(2)进行沉淀，初沉池(2)内的浆料废水与生活污水管(4)内的生活污水或废水一同进入预酸化池(3)进行处理；处理后的废水依次经过一级螺旋对称流厌氧反应器(5)、中间沉淀池一(7)、二级螺旋对称流厌氧反应器(8)、中间沉淀池二(10)、曝气罐(12)、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(14)、生物选择池(15)；中间沉淀池一(7)、中间沉淀池二(10)底部的污泥进入菌种贮存罐(11)进行收集；初沉池(2)、生物选择池(15)底部的污泥进入高效厌氧消化器(16)，一级螺旋对称流厌氧反应器(5)、二级螺旋对称流厌氧反应器(8)、高效厌氧消化器(16)产生的沼气依次进入沼气净化器(18)、沼气除湿器(19)、锅炉(20)；高效厌氧消化器(16)产生的废水分流至一级螺旋对称流厌氧反应器(5)、二级螺旋对称流厌氧反应器(8)进行再次处理。

6.如权利要求5所述的含PVA浆料废水处理工艺，其特征在于，所述预酸化池(3)的水力停留时间为10～24小时；从初沉池(2)进入预酸化池(3)的浆料废水与从生活污水管(4)进入预酸化池(3)的生活污水或废水的重量比为1∶2～1∶15。

7.如权利要求5所述的含PVA浆料废水处理工艺，其特征在于，所述一级螺旋对称流厌氧反应器(5)的水力停留时间为24～60小时，其回流比为1.0～8.0；二级螺旋对称流厌氧反应器(8)的水力停留时间为20～50小时，其回流比为1.0～8.0；气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(14)的水力停留时间为8～24小时，内部好氧区溶解氧为2.5～4.0mg/L。

8.如权利要求5所述的含PVA浆料废水处理工艺，其特征在于，所述高效厌氧消化器(16)通过消化液导出管(17)分流至一级螺旋对称流厌氧反应器(5)的厌氧污泥消化液占厌氧污泥消化液总体积的0～50％，剩余的厌氧污泥消化液分流至二级螺旋对称流厌氧反应器(8)。

9.如权利要求5所述的含PVA浆料废水处理工艺，其特征在于，所述含PVA浆料废水的COD不低于3000mg/L，PVA浓度不低于500mg/L；生物选择池(15)出水管内的废水COD和PVA相对于含PVA浆料废水的平均去除率为90％以上。

10.如权利要求5所述的含PVA浆料废水处理工艺，其特征在于，所述生物选择池(15)出水管排出的废水可直接回用配制浆料或继续深度处理。