CN115385529A - 抗体蛋白纯化废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗体蛋白纯化废水处理方法，废水依次流经调节池、混合搅拌池、初沉池、A2/O池、二沉池、絮凝搅拌池、高效沉淀池和接触消毒池，通过对各池的反应参数进行针对性调整，使得纯化废水中的有机污染物进一步被降解为可生化的无机物和挥发性物质，进水COD的去除率能达到84.6％，处理后的废水达到国家现行相关标准要求，减少了后续生化处理系统的污染负荷；且经各步骤协同作用后，处理后的废水中氨氮、总磷和总氮都有明显下降，充分提高了废水的可生化性；该方法的可操作性强，污泥产量小，整套处理流程简单高效，且运行成本较低，经济性好。

Description

抗体蛋白纯化废水处理方法
技术领域
本发明属于废水净化技术领域，具体涉及一种抗体蛋白纯化废水处理方法。
背景技术
生化处理过程中的各个环节常会产生不同性质的废水，具体可分为发酵废水、纯化废水、清洗废水以及其他废水。发酵废水与清洗废水中有机污染物浓度较低，因而可采取“好氧生物处理”等常规处理方法应对，处理后即可达标排放。抗体蛋白纯化废水为蛋白质纯化过程中产生的废液，其内多含生化性能较差的难降解有机物，不仅有机物浓度高，氨氮、含磷量和盐分也很高，所以纯化废水具有COD值较高的特性，不能直接进行生化处理，需经过预处理工艺改善其可生化性。
中国专利CN 113636728 A公开一种基于复杂体系纯化高效膜生物反应的废水处理方法及系统，包括衔接设计的分子活化装置、高效混凝沉淀池、缺氧池、好氧池、MBR膜池和自清洗装置，废水经过分子活化、混凝、缺氧好氧生化处理和MBR膜处理，能大幅降低废水中有毒有害物质的含量，将该装置应用于蛋白纯化废水的处理，理论上可在一定程度上提高废水的可生化性。但是该系统在实际投入使用时，主要存在以下几点问题：1、其先利用芬顿试剂进行污水的活化，芬顿试剂虽可催化氧化产生·OH自由基，促使难以降解的大分子有机物氧化成小分子有机物，降低生物毒性，提高可生物降解性，但是芬顿方法产泥量大，对大分子难降解有机物的去除效率主要依靠较高的反应物浓度，因此消耗药剂量较大；2、其在反应后期需借助MBR膜进一步滤除废水中重金属离子、有机物和固体不溶物，MBR废水处理技术的成本较高，所以整套废水处理工艺的经济性还有待提高；3、该工艺的处理对象是工业废水，但是蛋白纯化废水中污染物成分和含量均与普通工业废水有一定的区别，因此如不对各个环节的参数进行适应性调整的话是难以达到理想的纯化废水处理效果的。
因此，有必要针对抗体蛋白纯化废水自身的特性，进一步合理优化处理步骤和各环节的反应参数，探索出一种净化效率高、药剂消耗合理且处理成本可控的处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗体蛋白纯化废水处理方法，解决现有纯化废水处理技术存在的可生化性较差，出水COD等指标无法达到国家现行相关标准的问题。
本发明的具体技术方案为：一种抗体蛋白纯化废水处理方法，包括如下步骤：
1)将生产废水泵入调节池进行初步沉淀，调节pH至6～9，调节池底部辅以穿孔曝气；
2)废水自流至混合搅拌池，池内加入PAM和PAC，搅拌絮凝；
3)混凝搅拌后自流至初沉池；
4)将初沉池中的废水依次通入A2/O池中的厌氧池、缺氧池和好氧池，各池中的MLSS(活性污泥浓度)控制在2000-4000mg/L；
5)好氧池出水自流入二沉池，调节pH至6.0～9.0，悬浮物控制在30mg/L以下；二沉池中的部分污泥按照一定的污泥回流比流至缺氧池、另一部分排至污泥混合池中进行脱水处理；
6)二沉池中的上清液流入絮凝搅拌池，絮凝搅拌池中加入PAC和PAM，出水流至高效沉淀池进一步泥水分离，絮凝搅拌池中的剩余污泥排放至污泥混合池中进行脱水处理；
7)高效沉淀池出水进入接触消毒池进行消毒，达标后排放。
作为优选，步骤1)中，pH调节至7.5。
进一步地，步骤2)和步骤6)中，PAM的质量浓度为0.1％，PAC的质量浓度为10％～20％，搅拌速率为140-160r/min，搅拌时间为90-120min。
进一步地，厌氧池中的水力停留时间为1.5h，DO控制在0.2mg/L以下，pH控制在7.5～8.5之间，温度控制在5～30℃。
进一步地，缺氧池中的水力停留时间为2h，DO控制在0.5mg/L以下，pH控制在7.0～8.5之间，温度控制在15～25℃。
进一步地，好氧池中的水力停留时间为6h，DO控制在3～4mg/L，pH控制在8.0～8.4之间，温度控制在30～35℃。
进一步地，在好氧池中设有混合液回流泵，混合液按照300％～400％的混合液回流比经混合液回流管道和混合液回流泵流至缺氧池。
进一步地，二沉池中设有污泥回流泵，污泥按照40％～100％的污泥回流比经污泥回流管道和污泥回流泵流至缺氧池。
作为优选，污泥回流比为50％-100％。
进一步地，接触消毒池中投加有次氯酸钠，次氯酸钠的质量浓度为10％-12％
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1.利用本申请公开的方法进行抗体蛋白纯化废水的处理，在对各环节参数进行严格把控的基础上，经过两次絮凝处理和A2/O池的处理后，纯化废水中的有机污染物进一步被降解为可生化的无机物和挥发性物质，进水COD的去除率更是能达到84.6％，处理后的废水达到国家现行相关标准要求，减少了后续生化处理系统的污染负荷；
2.本申请公开的纯化废水处理方法充分考虑抗体蛋白纯化废水的特性，对各步骤中的相关参数进行合理且有针对性的限定，经各步骤协同作用后，处理后的废水中氨氮、总磷和总氮都有明显下降，充分提高废水的可生化性；
3.本申请公开的方法操作简单，可实施性强，未采用传统的芬顿处理工艺进行废水的处理，因而可有效减少污泥的产生量，整套处理流程简单高效，且未施用高价的膜处理工艺参与反应，因而运行成本较低，经济性好。
附图说明
图1是实施例一中公开的抗体蛋白纯化废水处理方法的工艺流程图；
图2是A/A/O工艺的实施流程图；
图3是实施例一中利用抗体蛋白纯化废水处理方法进行废水处理时各阶段的处理效率数据统计表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例一、一种抗体蛋白纯化废水处理方法
1、将生产废水泵入调节池进行初步沉淀，调节pH至7.5，调节池底部辅以穿孔曝气进行充分搅拌，经该步骤处理后的废水参数如下：COD 3000mg/L，氨氮总量30mg/L，总氮70mg/L，总磷8mg/L；
2、将调节过酸碱度的废水自流至混合搅拌池，池内加入聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)，利用搅拌机搅拌辅助絮凝，PAM的质量浓度为0.1％，即1吨水配1kg PAM，PAC的质量浓度为10％，即1吨水配100kg PAC，搅拌机转速为140r/min，搅拌时间为90min；
混凝沉淀是水处理工艺中一种重要的处理方法，可使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去。其基本原理是在废水中投入混凝剂，因混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降。混凝沉淀不但可以去除废水中粒径为10-6～10-3mm的细小悬浮颗粒，而且还能够去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。废水在未加混凝剂之前，水中的胶体和细小悬浮颗粒的自重很轻，受水的分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒；其次，带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，进一步阻碍各胶体的聚合。一种胶体的胶粒带电越多，其电位就越大；扩散层中反离子越多，水化作用也越大，水化层也越厚，因此扩散层也越厚，稳定性越强。废水中投入混凝剂后，胶体因电位降低或消除，破坏了颗粒的稳定状态(称脱稳)。脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大颗粒，这种现象称为絮凝。不同浓度的不同化学药剂的投加使用能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。
3、混凝搅拌后自流至初沉池，沉淀时间为120min，经步骤2-3处理后，废水参数变为：COD 2550mg/L，氨氮总量29mg/L，总氮67mg/L，总磷4mg/L；
4、将初沉池中的废水泵入A2/O池(厌氧(A)/缺氧(A)/好氧(O)池)中的厌氧池，在厌氧池中，水解、酸化、产乙酸、甲烷化同步进行，目的是去除COD，厌氧处理阶段是利用厌氧菌的作用，去除废水中的有机物，水力停留时间1.5h，DO(溶解氧)控制在0.2mg/L以下，pH控制在7.5～8.5之间，温度控制在5～30℃；
5、厌氧池出水自流入缺氧池，在脱氮工艺中，主要起反硝化去除硝态氮的作用，同时去除部分BOD(生化需氧量)，也有水解反应提高可生化性的作用。缺氧池内有设置曝气装置，在该池中主要利用兼氧微生物及生物膜来降解废水中的有机物；水力停留时间2h，DO控制在0.5mg/L以下，pH控制在7.0～8.5之间，温度控制在15～25℃；经厌氧池、缺氧池处理后，废水参数变为：COD 1823mg/L，氨氮总量9mg/L，总氮34mg/L，总磷4mg/L；
6、缺氧池出水自流入好氧池，好氧池适宜好氧微生物生长繁殖，从而处理水中污染物质的构筑物。好氧池的作用是让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物，起到去除污染物的功能。主要是要控制好含氧量及微生物的其他各需条件的最佳，这样才能使微生物具有最大效益的进行有氧呼吸；在该池中，水力停留时间6h，DO控制在3～4mg/L之间，pH控制在8.0～8.4之间，温度控制在30～35℃；
在好氧反硝化阶段，亚硝化细菌的最佳pH值为8.0-8.4，若pH过高，则NH4 +、NH3平衡被打破，NH3浓度增加，由于硝化细菌对NH3极敏感，结果必会影响到硝化作用的速率；好氧池中设有混合液回流泵，混合液按照RN(混合液回流比)＝300％-400％的回流比经混合液回流管道和混合液回流泵流至缺氧池；
混合液回流比的大小直接影响反硝化脱氮效果，根据A/O工艺系统的脱氮率η与混合液回流比RN的关系式η＝RN/(1+RN)可以得到两者之间相互关系。从好氧池流出的混合液，很大一部分要回流到缺氧段进行反硝化脱氮。回流比RN大，则脱氮率提高，回流比超过400％后，则提高回流比对脱氮率提升不显著，过高的回流需大功率回流泵，且消耗更多能源，会造成投资成本增加和运行动力消耗过大，因此采用回流比RN＝300％-400％为佳。
温度是影响A/O工艺脱氮效果的主要因素，主要体现在细菌的增殖速度和活性两个方面。且温度对脱氮的影响比对除磷的影响大。在好氧段，硝化反应在5～35℃时，其反应速率随温度升高而加快，所以步骤6中限定好氧池中反应温度为30～35℃，当温度低于5℃时，硝化菌的生命活动几乎停止。缺氧段的反硝化反应可在5～27℃时进行，但是反硝化速率会随温度升高而加快，所以适宜的温度范围为15～25℃。厌氧段，由于温度对厌氧释磷的影响不太明显，所以该段在反应温度为5～30℃的情况下均能获得较好的除磷效果。
7、好氧池出水自流入二沉池内，二沉池中主要发生的是活性污泥的自沉降，活性污泥自沉降可以使泥水分离，二沉池中pH控制在6.0～9.0，悬浮物(SS)控制在30mg/L以下，二沉池中停留时间约1h；二沉池中设有污泥回流泵，污泥按照污泥回流比(R)＝40％-100％的回流比经污泥回流管道和污泥回流泵流至缺氧池，作为优选，R＝50％-100％；另一部分污泥排至污泥混合池中利用叠螺脱水机进行脱水处理，泥饼外运；
回流污泥从沉淀池池底回流到厌氧池，以保持A/O系统各段污泥浓度，使之维持正常的生化反应功能，回流污泥对系统的影响同混合液中DO和NO3-N含量有关。如果污泥回流比R太小，则污泥浓度过低，在水力停留时间不变的条件下，污泥负荷增高，会影响各段的生化反应效率；反之，回流比R太大，则会将过量NO3-N带入厌氧池，抑制磷的释放速度，同时大回流比也会将曝气池中溶解氧带入厌氧池，使异养细菌优先消耗掉挥发性有机物，干扰聚磷细菌的释磷作用。因此实际生产中，权衡污泥回流比对工艺的影响后，采用回流比R＝50％-100％，最低不可低于40％。
8、二沉池中的上清液流入絮凝搅拌池，絮凝搅拌池中加入PAC和PAM，PAM的质量浓度为0.1％，PAC的质量浓度为10％，搅拌机转速为140r/min，搅拌时间为90min，去除剩余的总磷，出水进高效沉淀池进行进一步泥水分离，高效沉淀池停留时间为1h，出水进入接触消毒池利用NaClO进行消毒，次氯酸钠的质量浓度为10％，达标后排放，絮凝搅拌池中的剩余污泥排放进入污泥混合池中利用叠螺脱水机进行脱水处理，泥饼外运；至此，废水参数变为：COD 463mg/L，氨氮总量7mg/L，总氮29mg/L，总磷1.5mg/L；
利用本申请公开的方法进行抗体蛋白纯化废水的处理，各参数均达到排放指标，COD去除率达到84.6％，氨氮去除率达到76.7％，总氮去除率达到58.5％，总磷去除率达到81.2％，处理效果显著，净化效率高。
且经统计得知，该方法的设计处理量为3吨/d，完整处理时间为24h，进水流量为125L/h，污水处理成本约为9.4元/吨，所以该方法具有处理成本可控的特性，经济效益好。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将生产废水泵入调节池进行初步沉淀，调节pH至6～9，调节池底部辅以穿孔曝气；
2)废水自流至混合搅拌池，池内加入PAM和PAC，搅拌絮凝；
3)混凝搅拌后自流至初沉池；
4)将初沉池中的废水依次通入A2/O池中的厌氧池、缺氧池和好氧池；
5)好氧池出水自流入二沉池，调节pH至6.0～9.0，悬浮物控制在30mg/L以下；二沉池中的部分污泥按照一定的污泥回流比流至缺氧池、另一部分排至污泥混合池中进行脱水处理；
6)二沉池中的上清液流入絮凝搅拌池，絮凝搅拌池中加入PAC和PAM，出水流至高效沉淀池，絮凝搅拌池中的剩余污泥排放至污泥混合池中进行脱水处理；
7)高效沉淀池出水进入接触消毒池进行消毒，达标后排放。
2.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，步骤1)中，pH调节至7.5。
3.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，步骤2)和步骤6)中，所用PAM的质量浓度为0.1％，PAC的质量浓度为10％-20％，搅拌速率为140-160r/min，搅拌时间为90-120min。
4.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，步骤4)中，厌氧池中的水力停留时间为1.5h，DO控制在0.2mg/L以下，pH控制在7.5～8.5之间，温度控制在5-30℃。
5.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，步骤4)中，缺氧池中的水力停留时间为2h，DO控制在0.5mg/L以下，pH控制在7.0～8.5之间，温度控制在15-25℃。
6.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，步骤4)中，好氧池中的水力停留时间为6h，DO控制在3～4mg/L，pH控制在8.0～8.4之间，温度控制在30-35℃。
7.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，步骤4)中，在好氧池中设有混合液回流泵，混合液按照300％-400％的混合液回流比经混合液回流管道和混合液回流泵流至缺氧池。
8.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，二沉池中设有污泥回流泵，污泥按照40％-100％的污泥回流比经污泥回流管道和污泥回流泵流至缺氧池。
9.如权利要求8所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，污泥回流比为50％-100％。
10.如权利要求1所述的一种抗体蛋白纯化废水处理方法，其特征在于，接触消毒池中投加有次氯酸钠，次氯酸钠的质量浓度为10％-12％。
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