CN111977893A

CN111977893A - 一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法

Info

Publication number: CN111977893A
Application number: CN202010738900.1A
Authority: CN
Inventors: 孙芳芳; 刘李杰; 杨勇
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2040-07-28
Also published as: CN111977893B

Abstract

本发明公开一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法。本发明为了克服现有技术存在的缺陷而提供的一种效果稳定，对整个废水处理系统无不良影响的基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，将蒽醌法生产双氧水的废水经除油后加入复合菌剂进行处理，经由好氧、厌氧、好氧、沉淀、回流等操作，通过高浓度活性污泥的生化作用，降低废水的COD，提高废水处理能力，本方法较现有技术更加简单便捷、更易于操作、成本更低、出水质量更高。

Description

一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，具体为蒽醌法生产双氧水废水的高浓度活性污泥生化处理方法。

技术背景

长期以来，环境中高浓度生物降解有机废水由于其B/C值较低，难于用生化方法处理。又由于其COD较高，采用吸附、膜处理等方法成本较高，工业上应用并不经济。因而该类废水的处理一直是水处理行业的难题，也是重点研究的课题。

双氧水是一种重要的无机化工原料，它广泛应用于造纸、纺织、化学品合成、军工、电子、食品加工、医药、化妆品、环境保护、冶金等诸多领域。双氧水分解后产生水和氧气，对环境无二次污染，是一种绿色化学品。蒽醌法生产双氧水是目前世界上生产双氧水最成熟的方法之一，其工艺是以2-乙基蒽醌为工作载体，以磷酸三辛酯、醋酸酯和重芳烃为溶剂，采用钯触媒氢化、空气氧化、萃取及工作液处理后再循环至氢化的过程，得到27.5％浓度的双氧水产品，辅助工序有工作液处理、白土更换及触媒再生等。在其生产中废水的主要来源有配置工作液产生的洗涤水、液碱处理工作液产生的含碱废水、氧化塔定期排放含双氧水及磷酸盐的废水、白土更换及触媒再生时产生含高浓度COD的冷凝水、萃余液分离器含有少量酸性双氧水废水和其他废水。

对双氧水废水的处理方法，通常是采用隔油气浮去除废水中的重芳烃类物质，再通过加入硫酸亚铁等药剂去除废水中的过氧化氢，最后再通过生化的方法处理。这种常规的污水处理方法不仅很难降低其COD，而且运行成本高。

本发明处理方法应用复合菌剂，使用了生物方法，处理后废水中COD的含量由原本的3500mg/L下降至200mg/L以下，废水中COD含量下降94％，对COD的处理效果更好，且操作简便，成本较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷而提供的一种效果稳定，对整个废水处理系统无不良影响的基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，将蒽醌法生产双氧水的废水经除油后加入复合菌剂进行处理，经由好氧、厌氧、好氧、沉淀、回流等操作，通过高浓度活性污泥的生化作用，降低废水的COD，提高废水处理能力，本方法较现有技术更加简单便捷、更易于操作、成本更低、出水质量更高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将多种细菌按比例混合成固体微生物复合菌剂；

所述复合菌剂包括以下质量百分含量的组分：

上述其他菌种为用于辅助主要菌种(乳酸杆菌、普雷沃氏菌)完成各种有机物的消化和分解，例如光合菌、硝化菌。

步骤(2)、将固体微生物复合菌剂配制成复合菌剂原液并活化，然后将培养活化后的原液配制成复合菌剂活性稀释液并依次进行活化、培养；

所述复合菌剂原液为固体微生物复合菌剂、糖蜜、水的混合液；固体微生物复合菌剂、糖蜜与水的质量比为1:(2～10):100；复合菌剂原液的活化条件：常温完全厌氧条件下密封活化培养5～10天；

所述复合菌剂活性稀释液为复合菌剂原液、糖蜜、水的混合液；原液、糖蜜与水的质量比为1:(0.5～2):50；复合菌剂活性稀释液的活化条件：常温好氧条件下培养3～5天，期间需进行曝气，每次曝气3～5分钟，每天曝气2～4次；培养条件：将活化好的复合菌剂活性稀释液置于28℃～40℃下恒温培养20h～48h。

通过采用上述技术方案培养的复合菌剂，在厌氧条件下厌氧菌进行呼吸作用生长并繁殖，同时产生气体，细胞活性得到提高；在好氧条件下好氧菌得到活化，种群数量大量增加，种群密度显著提高。最终使种群环境适应能力、种群活性、种群密度均得以大大提升，进入反应体系后，起到加快反应速度、提高水体污染物降解能力的作用。

本复合菌剂合成及其培养活化过程的优点在于可以适应复杂多变的废水环境，可以适应双氧水生产过程中产生的废水里有害物质成分及比例的多变性。当废水中COD、总氮、pH、温度、DO、ORP等物理化学参数在一定范围内发生波动时，本复合菌剂的活性仍能保持较高水平，仍能正常发挥其应有功效。

步骤(3)、应用高浓度活性污泥法进行污泥接种；

废水加入到污泥接种系统，具体是将废水加入第一好氧桶，曝气处理2～6h后进入厌氧桶；同时向厌氧桶内添加步骤(2)活化培养后的复合菌剂稀释液，反应2～6h后进入第二好氧桶；曝气处理2～6h后按350％～400％的比例回流至第一好氧桶，并抽水至沉淀桶，沉淀2～6h后排出上清液；此反应体系的进水、出水达到相对平衡，整个高浓度活性污泥法生化过程处于一个动态平衡状态。当第二好氧桶中的污水完成350％～400％的回流后，进入沉淀桶内的水和污泥混合物可作为高浓度活性污泥进入主反应体系的厌氧池进行后续反应。

作为优选，主反应体系O1-A1-O2-V1段是环氧树脂废水中的泥，O3-A2-O4-V2段是印染废水中的泥，二者分别加入前后两个厌氧池，进入系统，最后经过循环5～9天，两种活性污泥达到了一个平衡，起到了最佳的生化效果。

此过程待处理的废水与复合菌剂稀释液体积比为3:(0.08～0.16)。

步骤(4)、将除油后的双氧水废水加入废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，在厌氧池加入步骤(2)活化培养后的复合菌剂活性稀释液和经步骤(3)高浓度活性污泥法得到的接种污泥；

废水处理主反应体系包括依次连接的第一好氧池、第一厌氧池、第二好氧池、第一沉淀池、第三好氧池、第二厌氧池、第四好氧池、第二沉淀池、第三沉淀池；第一沉淀池的回流出口与第一好氧池的回流进口连接，第二沉淀池的回流出口与第三好氧池的回流进口连接，第一厌氧池、第二厌氧池设有复合菌剂活性稀释液和接种污泥添加口。

步骤(5)、将第一沉淀池出水和底部的活性污泥回流至第一好氧池；将第二沉淀池出水和底部的活性污泥回流至第三好氧池；

作为优选，第一好氧池、第一厌氧池、第二好氧池、第一沉淀池构成的O1-A1-O2-V1段的污泥与原水的体积比为1:(2～4)，第三好氧池、第二厌氧池、第四好氧池、第二沉淀池构成的O3-A2-O4-V2段的污泥与原水的体积比为(1～4):(6～9)。

作为优选，O1-A1-O2-V1段沉淀池回流比约为300％～500％，O3-A2-O4-V2段沉淀池回流比约为100％～300％。

通过上述技术方案，沉淀池上层清液中所含的硝化物回流至好氧-厌氧系统重新进行硝化和反硝化反应，最终生成氮气或氨气，从而排出反应体系，降低废水的总氮含量，由此可见回流是一个重要的环节，在实验过程中根据实际情况控制沉淀池上清液的回流比是得到高质量出水的关键，通常O1-A1-O2-V1段回流比约为300％～500％，O3-A2-O4-V2段回流比约为100％～300％。活性污泥是微生物群体和它们所依附的有机物质和无机物质的总称，将沉淀池的活性污泥适当回流可以引导复合微生物更快地适应废水环境，提高处理效率。与单一使用一种污泥相比，应用两种活性污泥使不同特性的微生物分居在不同的反应器中，在O1-A1-O2-V1段环氧树脂废水的泥中成活繁衍的微生物种群具有较强的抗冲击负荷能力，O3-A2-O4-V2段印染废水的泥中成活繁衍的微生物世代时间长，对有机污染物具有强劲的代谢功能，两段中活动的微生物能够充分发挥自身对有机污染物的降解功能，在循环的过程中两种活性污泥达到了一个平衡，COD的去除率大大提高，保证良好的出水水质。

步骤(6)、检测第三沉淀池的出水，达标后即可排放。

通过采用上述技术方案，本发明经过较长时间的废水处理后，出水端COD可由原来的3500mg/L下降至200mg/L以下，满足了废水排水指标，并且效果稳定，对整个废水处理系统无不良影响。

本发明将污泥作为碳源和载体培养复合菌剂，让复合菌剂中的各种菌达到最优化的状态，然后再用这种高活性状态的复合菌去处理废水。通过厌氧和好氧的步骤，氮素通过硝化和反硝化过程转化为氮气排出，大分子碳水化合物得到分解，转化为小分子无机碳，废水COD和总氮得到降低。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用复合菌剂，并通过对复合菌剂原液及稀释液的特定活化培养，使得复合菌剂的活性和适应性大大增强，其活性保持在较高水平，受外界环境的影响较小。

2.本发明引入高浓度活性污泥法，可以使复合菌剂中的各种菌达到最优化的状态，更快实现对双氧水废水的特异性高效处理；

3.本发明通过配制活化复合菌剂稀释液和控制污泥、废水回流工艺对双氧水废水进行处理，使得复合菌剂活性大大增强，硝化、反硝化过程得以充分进行，废水的处理效率大大提高；

4.本发明基本不产生二次污染，成本低，操作简便，对双氧水废水的综合处理能力较高。

附图说明

图1是本发明废水处理主反应体系；

图2是污泥接种系统。

图中：O-好氧，A-厌氧，V-沉淀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明废水处理主反应体系，包括依次连接的第一好氧池、第一厌氧池、第二好氧池、第一沉淀池、第三好氧池、第二厌氧池、第四好氧池、第二沉淀池、第三沉淀池；且第一沉淀池的回流出口与第一好氧池的回流进口连接，第二沉淀池的回流出口与第三好氧池的回流进口连接；在第一厌氧池、第二厌氧池加入活化培养后的复合菌剂活性稀释液和经图2污泥接种系统得到的接种污泥。

图2是污泥接种系统，包括依次连接的第一好氧桶、厌氧桶、第二好氧桶、沉淀桶；沉淀桶的回流出口与第二好氧桶的回流进口连接，第二好氧桶的的回流出口与第一好氧桶的回流进口连接。

实施例1：

(1)将多种细菌按比例混合成固体微生物复合菌剂；

(2)将1重量份复合菌剂和2重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；

取1重量份活化后溶液a和1重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；

(3)应用图2高浓度活性污泥法进行污泥接种；

待3L处理的废水进入第一好氧桶，曝气处理2～6h后进入厌氧桶，同时向厌氧桶内添加160mL步骤(2)活化培养后的复合菌剂稀释液，反应2～6h后进入第二好氧桶，曝气处理2～6h后按350％～400％的比例进入第一好氧桶，并抽水进入沉淀桶，沉淀2～6h后排出上清液，此反应体系的进水、出水达到相对平衡，整个高浓度活性污泥法生化过程处于一个动态平衡状态。当第二好氧桶中的污水完成350％～400％的回流后，进入沉淀桶内的水和污泥混合物可作为高浓度活性污泥进入主反应体系的厌氧池进行后续反应。

(4)将除油后的双氧水废水加入图1废水处理系统，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，第一段设置为O1-A1-O2-V1，第二段设置为O3-A2-O4-V2。在第一、二厌氧池加入步骤(2)活化培养后的复合菌剂活性稀释液和经步骤(3)高浓度活性污泥法得到的接种污泥；

(5)将沉淀池出水和底部的活性污泥回流至好氧池，为了使生化效果达到最佳，本工艺工程中使用两种污泥，O1-A1-O2-V1段是双益生产环氧树脂废水中的泥，O3-A2-O4-V2段是绍兴印染废水中的泥，二者分别加入前后两个厌氧池，进入系统，最后经过循环5～9天，活性污泥达到了一个平衡；O1-A1-O2-V1段污泥与原水的比例为1:3，O3-A2-O4-V2段污泥与原水的比例为3:7；伴随污泥的回流，其中，O1-A1-O2-V1段回流比约为350％，O3-A2-O4-V2段回流比约为150％；

(6)检测沉淀池的出水，达标后即可排放。若指标仍不合格则需回流继续进行反应。

实施例2：

(1)将多种细菌按比例混合成固体微生物复合菌剂；

(2)将1重量份复合菌剂和4重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；

取1重量份活化后溶液a和1.5重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；

(3)应用图2高浓度活性污泥法进行污泥接种；

待3L处理的废水进入第一好氧桶，曝气处理2～6h后进入厌氧桶，同时向厌氧桶内添加80mL步骤(2)活化培养后的复合菌剂稀释液，反应2～6h后进入第二好氧桶，曝气处理2～6h后按350％～400％的比例进入第一好氧桶，并抽水进入沉淀桶，沉淀2～6h后排出上清液，此反应体系的进水、出水达到相对平衡，整个高浓度活性污泥法生化过程处于一个动态平衡状态。当第二好氧桶中的污水完成350％～400％的回流后，进入沉淀桶内的水和污泥混合物可作为高浓度活性污泥进入主反应体系的厌氧池进行后续反应。

(4)将除油后的双氧水废水加入图1废水处理系统，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，第一段设置为O1-A1-O2-V1，第二段设置为O3-A2-O4-V2。在厌氧池加入步骤(2)活化培养后的复合菌剂活性稀释液和经步骤(3)高浓度活性污泥法得到的接种污泥；

(5)将沉淀池出水和底部的活性污泥回流至好氧池，为了使生化效果达到最佳，本工艺工程中使用两种污泥，O1-A1-O2-V1段是双益生产环氧树脂废水中的泥，O3-A2-O4-V2段是绍兴印染废水中的泥，二者分别加入前后两个厌氧池，进入系统，最后经过循环5～9天，活性污泥达到了一个平衡；O1-A1-O2-V1段污泥与原水的比例为1:2，O3-A2-O4-V2段污泥与原水的比例为1:6；伴随污泥的回流，其中，O1-A1-O2-V1段回流比约为450％，O3-A2-O4-V2段回流比约为120％；

实施例3：

(1)将多种细菌按比例混合成固体微生物复合菌剂；

(2)将1重量份复合菌剂和8重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；

取1重量份活化后溶液a和0.5重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；

(3)应用图2高浓度活性污泥法进行污泥接种；

待3L处理的废水进入第一好氧桶，曝气处理2～6h后进入厌氧桶，同时向厌氧桶内添加125mL步骤(2)活化培养后的复合菌剂稀释液，反应2～6h后进入第二好氧桶，曝气处理2～6h后按350％～400％的比例进入第一好氧桶，并抽水进入沉淀桶，沉淀2～6h后排出上清液，此反应体系的进水、出水达到相对平衡，整个高浓度活性污泥法生化过程处于一个动态平衡状态。当第二好氧桶中的污水完成350％～400％的回流后，进入沉淀桶内的水和污泥混合物可作为高浓度活性污泥进入主反应体系的厌氧池进行后续反应。

(5)将沉淀池出水和底部的活性污泥回流至好氧池，为了使生化效果达到最佳，本工艺工程中使用两种污泥，O1-A1-O2-V1段是双益生产环氧树脂废水中的泥，O3-A2-O4-V2段是绍兴印染废水中的泥，二者分别加入前后两个厌氧池，进入系统，最后经过循环5～9天，活性污泥达到了一个平衡；O1-A1-O2-V1段污泥与原水的比例为1:4，O3-A2-O4-V2段污泥与原水的比例为4:9；伴随污泥的回流，其中，O1-A1-O2-V1段回流比约为400％，O3-A2-O4-V2段回流比约为220％；

实施例4：

(1)将多种细菌按比例混合成固体微生物复合菌剂；

(2)将1重量份复合菌剂和7重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；

取1重量份活化后溶液a和2重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；

(3)应用图2高浓度活性污泥法进行污泥接种；

(5)将沉淀池出水和底部的活性污泥回流至好氧池，为了使生化效果达到最佳，本工艺工程中使用两种污泥，O1-A1-O2-V1段是双益生产环氧树脂废水中的泥，O3-A2-O4-V2段是绍兴印染废水中的泥，二者分别加入前后两个厌氧池，进入系统，最后经过循环5～9天，活性污泥达到了一个平衡；O1-A1-O2-V1段污泥与原水的比例为1:3，O3-A2-O4-V2段污泥与原水的比例为3:7；伴随污泥的回流，其中，O1-A1-O2-V1段回流比约为470％，O3-A2-O4-V2段回流比约为280％；

检测方法

取四批不同的蒽醌法生产的双氧水废水，分别取10L废水水样，其中每份水样取2L测量其COD值，剩余的水样分别标记为水样A、水样B、水样C和水样D。然后水样A经由实施例1所述的流程处理，水样B经由实施例2所述的流程处理，水样C经由实施例3所述的流程处理，水样D经由实施例4所述的流程处理，四项实验均独立完成，互不干扰，测试结果如下：(COD单位mg/L)

水样	原水COD	出水COD
			水样A	3085	156
水样B	2742	99
			水样C	2914	134
水样D	2675	85

结论：通过上述的测试，水样A最终出水COD去除率约为94.9％；水样B在最终出水COD去除率约为96.4％，水样C最终出水COD去除率约为95.5％；水样D在最终出水COD去除率约为96.8％，所有水样均达到了间接排放的标准，可以排放。综上可知，本发明对双氧水废水具有较好的综合处理能力。

最后应说明的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，在不脱离本发明原理的前提下进行改进和润饰，所做的这些任何修改、等同替换、改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)、将多种细菌按比例混合成固体微生物复合菌剂；

步骤(3)、将除油后的双氧水废水加入废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，在厌氧池加入步骤(2)活化培养后的复合菌剂活性稀释液和接种污泥。

2.如权利要求1所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于所述复合菌剂包括乳酸杆菌、普雷沃氏菌、醋酸杆菌、博伊丁假丝酵母菌、韦荣氏菌、红螺菌。

3.如权利要求2所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于所述复合菌剂包括以下重量百分含量的成分：乳酸杆菌55％～64％,普雷沃氏菌20％～25％,醋酸杆菌1.5％～5％,博伊丁假丝酵母菌0.5％～2％,韦荣氏菌0.5％～1.8％,红螺菌0.24％～1.2％,其他菌种1％～22.26％；

上述其他菌种为用于辅助主要菌种完成各种有机物的消化和分解。

4.如权利要求1所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于接种污泥是通过废水加入到污泥接种系统处理得到，具体是将废水加入第一好氧桶，曝气处理2～6h后进入厌氧桶；同时向厌氧桶内添加步骤(2)活化培养后的复合菌剂稀释液，反应2～6h后进入第二好氧桶；曝气处理2～6h后按350％～400％的比例回流至第一好氧桶，并抽水至沉淀桶，沉淀2～6h后排出上清液；当第二好氧桶中的污水完成350％～400％的回流后，进入沉淀桶内的水和污泥混合物作为接种污泥。

5.如权利要求4所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于待处理的废水与复合菌剂稀释液体积比为3:(0.08～0.16)。

6.如权利要求4所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于废水处理主反应体系包括依次连接的第一好氧池、第一厌氧池、第二好氧池、第一沉淀池、第三好氧池、第二厌氧池、第四好氧池、第二沉淀池、第三沉淀池；第一沉淀池的回流出口与第一好氧池的回流进口连接，第二沉淀池的回流出口与第三好氧池的回流进口连接，第一厌氧池、第二厌氧池设有复合菌剂活性稀释液和接种污泥添加口。

7.如权利要求5所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于主反应体系O1-A1-O2-V1段是利用环氧树脂废水加入到污泥接种系统处理得到的接种污泥，O3-A2-O4-V2段是利用印染废水加入到污泥接种系统处理得到的接种污泥，循环5～9天。

8.如权利要求6所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于第一好氧池、第一厌氧池、第二好氧池、第一沉淀池构成的O1-A1-O2-V1段的污泥与原水的体积比为1:(2～4)，第三好氧池、第二厌氧池、第四好氧池、第二沉淀池构成的O3-A2-O4-V2段的污泥与原水的体积比为(1～4):(6～9)。

9.如权利要求6所述的一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法，其特征在于O1-A1-O2-V1段沉淀池回流比约为300％～500％，O3-A2-O4-V2段沉淀池回流比约为100％～300％。