CN110510827A - 羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统及处理方法,属于水处理领域,本发明的系统依次包括耐盐菌生化系统、催化还原催化氧化单元、臭氧催化氧化单元、RO单元、MVR机械蒸发单元、粗盐精制单元;所述的耐盐菌生化系统包括依次耐盐菌一级好氧装置、耐盐菌厌氧装置、耐盐菌二级好氧装置、耐盐菌曝气生物滤池;本发明将耐盐菌生化系统、催化还原催化氧化、臭氧催化氧化、膜浓缩、MVR蒸发这些技术相联合,操作简单,利用高效复合耐盐菌对废水进行生化处理,无需对废水进行大倍数稀释,降低处理水量及运行成本,实现了盐和水的资源化。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域,尤其是一种羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统及处理方法。
背景技术
羧甲基纤维素钠(CMC)是现今全球生产量及应用量最大的纤维素类产品,俗称“工业味精”,是一种很重要的工业添加剂,广泛应用于食品、日化工业、建材工业、石油工业、医疗工业等。
CMC产品的生产废水,特点高盐、高COD,最高可达20-50g/L,每生产1吨CMC就会产生2-3吨废水,其中高盐及部分有机物对微生物有抑制作用,导致生化降解性能较差,对环境危害大。目前普遍应用的方法有:先蒸发除盐后生化;微电解+厌氧+好氧的方法;采用树脂交换法;双氧水氧化法等,但这些方法都未能很好的实现盐和水的资源化。
发明内容
针对现有技术的不足之处,本发明将耐盐菌生化系统、催化还原催化氧化、臭氧催化氧化、膜浓缩、MVR蒸发这些技术相联合,操作简单,成本低,实现了盐和水的资源化。
本发明是这样实现的:
一种羧甲基纤维素钠生产废水资源化处理系统,其特征在于,所述的系统依次包括耐盐菌生化系统、催化还原催化氧化单元、臭氧催化氧化单元、RO单元、MVR机械蒸发单元、粗盐精制单元;所述的耐盐菌生化系统包括依次耐盐菌一级好氧装置、耐盐菌厌氧装置、耐盐菌二级好氧装置、耐盐菌曝气生物滤池。
进一步,所述的耐盐菌一级好氧装置和耐盐菌二级好氧装置为在生物活性炭反应器中接种好氧耐盐菌,所述耐盐好氧菌固载在粒径为40~120目的生物活性炭上,所述的好氧耐盐菌包括红球菌属、韦氏杆菌、普罗威登斯菌、赖氨酸芽孢杆菌。
进一步,所述的耐盐菌厌氧装置为接种厌氧耐盐菌的ABR厌氧折流反应器,所述的耐盐菌固载在粒径为3~6mm的生物活性炭上,所述的厌氧耐盐菌包括水生产碱杆菌、蜡样芽胞杆菌、无色杆菌、弯曲芽孢杆菌。
进一步,所述的耐盐菌曝气生物滤池中的载体为火山岩以及生物活性炭载体中的一种或两种组合;所述的载体粒径为3-6mm。
进一步,所述的臭氧催化氧化单元中的臭氧催化氧化为臭氧与氧化剂双氧水的联用技术,双氧水的用量为臭氧的30%~60%;双氧水为含量27%的工业级。
进一步,所述的RO单元的膜组件材料为聚酰胺、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈中的任意一种;所述的膜孔径为0.1nm~1nm,膜组件形式为板式、卷式或碟式。
本发明还公开了一种羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一、废水进入调节池调pH=9~10,加入0.5%~1%的10%聚合氯化铝溶液、2‰聚丙烯酰胺进行搅拌混凝;
步骤二、混凝出水流入生化配水池,调pH=6~8,TDS为15g/L~25g/L;
步骤三、生化配水泵入耐盐菌一级好氧池,在耐盐菌好氧装置的作用下进行好氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,停留时间为24h~48h;
步骤四、耐盐菌一级好氧出水自流进入耐盐菌厌氧池,在耐盐菌厌氧装置作用下进行厌氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,停留时间为24~48h;
步骤五、耐盐菌厌氧出水自流进入耐盐菌二级好氧池,在耐盐菌好氧装置作用下进行好氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,停留时间为24h;
步骤六、耐盐菌二级好氧出水自流进入耐盐菌曝气生物滤池,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,进行好氧生化反应,停留时间为24h;
步骤七、耐盐菌曝气生物滤池出水流入pH调节池,调pH=2~4,泵入催化还原催化氧化系统进行还原氧化反应,停留时间为2~4h;
步骤八、催化还原催化氧化出水流入pH调节池,调pH=8~9,泵入臭氧催化氧化单元进行氧化反应;
步骤九、将臭氧催化氧化出水泵入RO装置,RO淡水回用,浓水泵入MVR蒸发系统;
步骤十、将MVR机械蒸发得到的母液与冷凝水回到生化配水池;
步骤十一、将MVR机械蒸发得到的粗盐,通过饱和氯化钠溶液进行水洗,过滤烘干后,再用饱和氯化钠溶液进行二次水洗,过滤后烘干,得到纯净的氯化钠盐。
进一步,所述的步骤十中进行MVR蒸发时加入清洁剂氧化剂;清洁氧化剂为双氧水或氯酸钠。
进一步,所述的方法中使用盐酸与氢氧化钠进行pH调节。
本发明与现有技术的有益效果在于:
利用高效复合耐盐菌对废水进行生化处理,无需对废水进行大倍数稀释,降低处理水量及运行成本;
利用水洗的方法回收氯化钠盐,运行成本低,易操作;
AOP技术作为深度处理技术,其处理效率高,运行成本低;
本发明的处理工艺实现了盐和水的资源化利用,具有良好的环境效益。
附图说明
图1为本发明一种羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统图。
具体实施方式
本发明提供一种羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统及处理方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚,明确,以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明的系统依次包括耐盐菌生化系统、催化还原催化氧化单元、臭氧催化氧化单元、RO单元、MVR机械蒸发单元、粗盐精制单元;所述的耐盐菌生化系统包括依次耐盐菌一级好氧装置、耐盐菌厌氧装置、耐盐菌二级好氧装置、耐盐菌曝气生物滤池。耐盐菌一级好氧装置和耐盐菌二级好氧装置为在生物活性炭反应器中接种好氧耐盐菌,所述耐盐好氧菌固载在粒径为40~120目的生物活性炭上;所述的好氧耐盐菌包括红球菌属、韦氏杆菌、普罗威登斯菌、赖氨酸芽孢杆菌。耐盐菌厌氧装置为接种厌氧耐盐菌的ABR厌氧折流反应器,所述的耐盐菌固载在粒径为3~6mm的生物活性炭上;所述的厌氧耐盐菌包括水生产碱杆菌、蜡样芽胞杆菌、无色杆菌、弯曲芽孢杆菌。耐盐菌曝气生物滤池中的载体为火山岩以及生物活性炭载体中的一种或两种组合;所述的载体粒径为3-6mm。臭氧催化氧化单元中的臭氧催化氧化为臭氧与氧化剂双氧水的联用技术,双氧水的用量为臭氧的30%~60%;双氧水为含量27%的工业级。RO单元的膜组件材料为聚酰胺、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈中的一种;所述的膜孔径为0.1nm~1nm,膜组件形式为板式、卷式或碟式。
本发明采用的技术方案是:
1)废水进入调节池调pH=9~10,加入适量10%的聚合氯化铝(PAC)溶液、2‰的聚丙烯酰胺(PAM)进行搅拌混凝,除去水体中SS及胶状物质;
2)混凝出水流入生化配水池,调pH=6~8,TDS为15g/L~25g/L,由于本发明的耐盐菌对TDS的耐受限度为5g/L~30g/L,因此将化配水调节至耐盐菌所耐受的盐度分为之内;
3)生化配水泵入耐盐菌一级好氧池,在耐盐菌好氧装置的作用下进行好氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,停留时间24~36h;
4)耐盐菌一级好氧出水自流进入耐盐菌厌氧池,在耐盐菌厌氧装置作用下进行厌氧生化反应,,控制反应温度为25~35℃,停留时间24~36h;
5)耐盐菌厌氧出水自流进入耐盐菌二级好氧池,在耐盐菌好氧装置作用下进行好氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,停留时间24~36h;
6)耐盐菌二级好氧出水自流进入耐盐菌曝气生物滤池,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,进行好氧生化反应,停留时间为24h;
7)耐盐菌曝气生物滤池出水流入pH调节池,调pH=2~4,泵入催化还原催化氧化系统进行还原氧化反应;先进入催化还原系统,针对多碳、硝基、偶氮类物质进行开环断链,降低有机物活性点与药剂分子的反应屏障,再经过催化氧化系统,将水中有机物分解为二氧化碳、水及小分子有机物;
8)催化还原催化氧化出水流入pH调节池,调pH=8~9,泵入臭氧催化氧化系统进行氧化反应,停留时间30-45min,双氧水的用量为处理水量的0.2‰~0.5‰;
9)将臭氧催化氧化出水泵入RO装置,得到的淡水用于工业生产回用水,浓缩后的母液泵入MVR机械蒸发系统;
10)将MVR蒸发得到的母液与冷凝水回到生化配水池;
11)将MVR蒸发得到的粗盐通过饱和氯化钠溶液进行两级水洗得到纯净的氯化钠盐。
以下列举具体的实例进行叙述。
实施例1
选取山东某羧甲基纤维素生产废水,COD为40 g/L,TDS为98 g/L,其中氯化钠占85 g/L。具体操作如下:
(1)生化配水:高盐高有机物废水混凝沉淀后通过泵入配水池,调节废水的COD为8g/L,TDS为18g/L,进生化处理前端,配水池用水水源来自RO出水或MVR机械蒸发冷凝水;
(2)耐盐菌一级好氧+耐盐菌厌氧+耐盐菌二级好氧+耐盐菌曝气生物滤池:生化配水依次进入耐盐菌一级好氧+耐盐菌厌氧+耐盐菌二级好氧+耐盐菌曝气生物滤池,其中耐盐菌一级好氧和耐盐菌厌氧的停留时间为30h,耐盐菌二级好氧和耐盐菌曝气生物滤池的停留时间为24h,温度都控制在30℃,耐盐菌曝气生物滤池出水进行催化还原催化氧化;
(3)催化还原催化氧化:耐盐菌曝气生物滤池出水自流进入pH调节池,调pH为2.3,通过泵入催化还原催化氧化系统,其中催化还原的停留时间为2h,催化氧化的停留时间为2h,出水混凝沉淀后,上清液进入臭氧催化氧化反应;
(4)臭氧催化氧化:催化还原催化氧化出水流入pH调节池,用液碱调pH=8.8,投加0.35‰的工业级双氧水,通过泵入臭氧催化氧化系统,停留时间40min,出水进行RO膜处理;
(5)RO:对臭氧催化氧化出水进行RO处理,一方面截留废水中的有机物得到符合企业用水标准的出水,进行回用,另一方面对废水中的盐进行浓缩,用于MVR机械蒸发,得到粗盐氯化钠,留待回收利用;
(6)MVR机械蒸发:MVR机械蒸发得到的冷凝液及母液回到生化配水池,参与生化进水的配置;将得到的粗盐,通过饱和氯化钠溶液进行水洗,过滤烘干后,再重复上述洗盐操作进行二次水洗,得到纯净的氯化钠盐。
在上述操作条件下,生化进水在8g/L时,进过上述步骤处理后臭氧催化氧化的出水CODCr在100mg/L以内,经过RO处理后,RO出水水质指标为:CODCr小于15mg/L,Cl-小于30mg/L,电导率小于50μs/cm,水质由于自来水,可用于工业回用;氯化钠的纯度大于99.99%,可用作氯碱生产。
羧甲基纤维素钠生产废水通过上述步骤处理,水的回收率可达到99%,盐的回收率大于99%。
实施例2
选取江苏某羧甲基纤维素生产废水,COD为37g/L,TDS为75g/L,其中氯化钠占70g/L。具体的实施步骤与实施例1大致相同,不同之处在于:
(1)生化配水的COD为7.5g/L,TDS为1.6g/L;
(2)催化还原催化氧化的进水pH调至2;
(3)臭氧催化氧化过程中双氧水的投加量为0.2‰,停留时间30min。
在上述操作条件下,生化进水在7.5g/L时,进过上述步骤处理后臭氧催化氧化的出水CODCr在100mg/L以内,经过RO处理后,RO出水水质指标为:CODCr小于15mg/L,Cl-小于30mg/L,电导率小于50μs/cm,水质由于自来水,可用于工业回用;氯化钠的纯度大于99.99%,可用于企业生产或者出售。
羧甲基纤维素钠生产废水通过上述步骤处理,水的回收率可达到99%,盐的回收率大于99%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,譬如本发明中出现的数据的范围值,若其他的实施例在该区间内的实验也是本发明的保护范围,例,TDS为15g/L~25g/L,溶解氧为2~4mg/L等的数值,在本发明数值区间的合理的幅度范围的调整的改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统,其特征在于,所述的系统依次包括耐盐菌生化系统、催化还原催化氧化单元、臭氧催化氧化单元、RO单元、MVR机械蒸发单元、粗盐精制单元;所述的耐盐菌生化系统包括依次耐盐菌一级好氧装置、耐盐菌厌氧装置、耐盐菌二级好氧装置、耐盐菌曝气生物滤池。
2.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统,其特征在于,所述的耐盐菌一级好氧装置和耐盐菌二级好氧装置为在生物活性炭反应器中接种好氧耐盐菌,所述耐盐好氧菌固载在粒径为40~120目的生物活性炭上;所述的好氧耐盐菌包括红球菌属、韦氏杆菌、普罗威登斯菌、赖氨酸芽孢杆菌。
3.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统,其特征在于,所述的耐盐菌厌氧装置为接种厌氧耐盐菌的ABR厌氧折流反应器,所述的耐盐菌固载在粒径为3~6mm的生物活性炭上;所述的厌氧耐盐菌包括水生产碱杆菌、蜡样芽胞杆菌、无色杆菌、弯曲芽孢杆菌。
4.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统,其特征在于,所述的耐盐菌曝气生物滤池中的载体为火山岩以及生物活性炭载体中的一种或两种组合;所述的载体粒径为3-6mm。
5.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统,其特征在于,所述的臭氧催化氧化单元中的臭氧催化氧化为臭氧与氧化剂双氧水的联用技术,双氧水的用量为臭氧的30%~60%;双氧水为含量27%的工业级。
6.根据权利要求1所述的羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理系统,其特征在于,所述的RO单元的膜组件材料为聚酰胺、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈中的一种;所述的膜孔径为0.1nm~1nm,膜组件形式为板式、卷式或碟式。
7.羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一、废水进入调节池调pH=9~10,加入0.5%~1%的10%聚合氯化铝溶液、2‰聚丙烯酰胺进行搅拌混凝;
步骤二、混凝出水流入生化配水池,调pH=6~8,TDS为15g/L~25g/L;
步骤三、生化配水泵入耐盐菌一级好氧池,在耐盐菌好氧装置的作用下进行好氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,停留时间为24h~48h;
步骤四、耐盐菌一级好氧出水自流进入耐盐菌厌氧池,在耐盐菌厌氧装置作用下进行厌氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,停留时间为24~48h;
步骤五、耐盐菌厌氧出水自流进入耐盐菌二级好氧池,在耐盐菌好氧装置作用下进行好氧生化反应,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,停留时间为24h;
步骤六、耐盐菌二级好氧出水自流进入耐盐菌曝气生物滤池,控制反应温度为25~35℃,溶解氧为2~4mg/L,进行好氧生化反应,停留时间为24h;
步骤七、耐盐菌曝气生物滤池出水流入pH调节池,调pH=2~4,泵入催化还原催化氧化系统进行还原氧化反应,停留时间为2~4h;
步骤八、催化还原催化氧化出水流入pH调节池,调pH=8~9,泵入臭氧催化氧化单元进行氧化反应;
步骤九、将臭氧催化氧化出水泵入RO装置,RO淡水回用,浓水泵入MVR蒸发系统;
步骤十、将MVR机械蒸发得到的母液与冷凝水回到生化配水池;
步骤十一、将MVR机械蒸发得到的粗盐,通过饱和氯化钠溶液进行水洗,过滤烘干后,再用饱和氯化钠溶液进行二次水洗,过滤后烘干,得到纯净的氯化钠盐。
8.根据权利要求8所述的羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理方法,其特征在于,所述的步骤十中进行MVR蒸发时加入清洁剂氧化剂;清洁氧化剂为双氧水或氯酸钠。
9.根据权利要求8所述的羧甲基纤维素钠生产废水的资源化处理方法,其特征在于,所述的方法中使用盐酸与氢氧化钠进行pH调节。
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