CN115477442A - 一种航材园废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，公开了一种航材园废水处理方法。针对航材园废水无机质含量大、COD浓度较高且难生物降解的COD占比高的特点，本发明提供的一种航材园废水处理方法，采用“生物脱氮除磷工艺＋物化法＋深度处理工艺”相结合的方法，污染物去除稳定且效率高，特别是对于无机质的的去除，具有很好的效果。对废水进行深度处理过程中，本发明采用了两亲性改性淀粉为沉淀剂，通过氢键作用、螯合作用将拟深度处理废水中含量较少的无机质、磷及TN/NH3‑N等污染物吸附沉降，有效提高废水中污染物的去除效果，同时，不会引入新的水体污染物，相较于市面上普通絮凝吸附剂有巨大的优势。

Description

一种航材园废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种航材园废水处理方法。
背景技术
随着人类社会的快速发展，人类生活水平的不断提高，环境污染问题也越来越严重。这其中水污染问题则尤为突出。每年至少有上百万吨的废水污水以各种途径进入到水体，对生态以及人体健康造成了严重的威胁。水污染正在逐渐影响和制约着人类的生存和发展。因此，废水再生成为了解决环境污染、缓解水资源紧张的重要途径。
以航材园为例，航材园的废水主要分为生产废水，生活污水，酸碱废水以及浓盐水4种。生产废水主要为循环冷却水以及铸造用水；生活污水为厂区生活用水；酸碱废水主要为冷轧连退排放废水，浓盐水为反渗透处理后的产水浓水。航材园日产生废水达8000吨。大量的废水如果没有一个合理、高效的工艺方法去进行处理，不仅对航材园的经济生产产生严重的影响，若经生物链富集，打破生态平衡，将对人类生活产生不可估量的危害。
如申请公布号为CN112028405A的中国专利提供了一种厂区新型绿色废水处理工艺，包括格珊过滤系统、油水分离系统、酸碱调节系统、纳米催化电降解系统和好氧处理系统，通过纳米催化降解的处理工艺消耗更低的电量处理废水。但是该工艺对废水处理装置及设备的要求较高，不利于大规模普及，且该电催化降解对于反渗透处理后的浓水占比较大的航材园废水处理不适用。
因此，亟需一种能切实可行的废水处理工艺，以解决航材园大量废水处理及废水再生的需要。
发明内容
为了解决上述航材园废水处理的技术问题，本发明提供了一种航材园废水处理方法。针对航材园废水无机质含量大、COD浓度较高且难生物降解的COD占比高的特点，本发明提供的一种航材园废水处理方法，采用“生物脱氮除磷工艺+物化法+深度处理工艺”相结合的方法，污染物去除稳定且效率高，特别是对于无机质的去除，具有很好的效果。
本发明的具体技术方案为：
本发明提供了一种航材园废水处理方法，包括以下步骤：
S1：排放废水经格栅捞除大块悬浮物后，经调节池均衡水质水量通入反应初沉池，加入絮凝剂，去除废水中大部分悬浮物及部分有机物，泥水分离后取液体进行下一步处理；
S2：将步骤S1得到液体通入水解酸化池，降解大分子有机物为小分子有机物；
S3：水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入厌氧池，在微生物作用下释放磷并将部分有机物进行氨化，然后依次经过缺氧池及好氧池，在所述缺氧池中，将有机物中的氮及从所述好氧池回流回来的硝态氮游离出来；在所述好氧池中，通过硝化作用将氨转化为硝态氮；
S4：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂，将悬浮物及无机质沉降，然后在过滤池过滤；
S5：通入含有吸附剂和消毒剂的消毒池进行吸附去色及消毒，出水检测达标后排放。、在航材园排放废水中，废水来源主要有生活污水及生产废水，污染物包括COD、TN/NH3-N、磷及氟离子、氯离子等无机质。
首先通过物化法，即物理化学的方法对废水进行预处理。排放废水先经格栅捞除大块悬浮物，并通过调节池均衡水质水量后通入反应初沉池对废水进行预处理，加入絮凝剂，去除废水中大部分悬浮物及部分有机物，泥水分离后取液体进行下一步处理。然后通入水解酸化池，通过水解酸化作用确保大部分有机物分解为小分子易降解有机物，提高废水可生化性，为后面进行生化处理准备了条件。
接着对废水通过生化处理进行脱氮除磷，包括：在厌氧池，水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入，在厌氧条件下通过厌氧微生物作用释放磷并将部分有机物进行氨化；接着在缺氧池中，将有机物中的氮及从好氧池回流回来的硝态氮游离出来，缺氧状态下微生物反硝化作用去除硝态氮；在好氧池中，有机物中的氮经好氧菌的氨氮硝化作用为硝态氮，通过控制回流至缺氧池经兼氧菌的反硝化作用。通过生化处理，在厌氧池中进行除磷，并通过在缺氧池与好氧池之间的循环，进行了生物脱氮及去除废水中的COD。生化处理后的废水，实现COD降解，同时去除BOD、TN、氨氮、TP。
为确保无机质、磷及TN/NH3-N等达到标准，接下来在终沉池对废水进行深度处理：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂进行晨读处理，将废水中残余悬浮物、无机质、磷及TN/NH3-N等沉降。进行深度处理后的废水通入消毒池吸附去色，并进行消毒，出水检测达标后排放。
优选地，步骤S4中所述沉淀剂为两亲性改性淀粉，其制备方法包括以下步骤：
(1)将淀粉粉末加入到纯水中，淀粉粉末与纯水的质量体积比为1g:(8～12mL)，搅拌分散，加入NaIO4粉末，淀粉粉末与NaIO4的质量比为1:1.19～1.43，在20～30℃下继续搅拌，避光反应4～6h，过滤，干燥得到含羧基与醛基的氧化淀粉。
(2)将氧化淀粉溶解于纯水中得到淀粉水溶液，取预热至50～55℃的三乙烯四胺，边搅拌边将氧化淀粉水溶液缓慢加入到三乙烯四胺中，淀粉、纯水及三乙烯四胺的质量体积比为1g:(30～40mL):(0.81～0.97g)，在50～60℃下搅拌反应10～12h，得到含亚胺键的淀粉溶液。
(3)按质量摩尔比为淀粉:NaOH:硼氢化钠＝1g:(0.006～0.008mol):(0.006～0.008mol)的比例加入NaOH及NaBH4，在35～45℃下搅拌反应8～12h，过滤，干燥得两亲性改性淀粉。
淀粉可以吸附许多有机化合物和无机化合物，在废水处理中，淀粉通过吸附然后将污染物絮凝沉降下来，但是对于含量较少的无机质或有机物，其并不能达到很理想的絮凝沉降效果。因而需对淀粉进行两亲性改性，提高淀粉对污染物的去除效果，才能将其应用于对废水的深度处理中，吸附絮凝拟深度处理废水中含量较少的无机质、磷及TN/NH3-N等污染物。通过在淀粉分子链上引入羧基和氨基，羧基和氨基可以在分子内或分子间成键，具有螯合作用，将磷、及金属重离子、氟离子、氯离子等无机质吸附包裹，同时，羧基易与有机物形成氢键而将之吸附。淀粉具有高分子链，在吸附污染物后絮凝形成沉淀，将污染物沉降下来，后通过过滤将沉淀去除。
因此本发明通过步骤(1)将淀粉氧化，得到含羧基的氧化淀粉，同时该氧化淀粉中含有醛基，利用步骤(2)进行席夫反应首先引入亚胺，而后步骤(3)将亚胺还原为氨基。在淀粉分子链山引入带负电的羧基及正电的氨基，完成对淀粉的两亲性改性，使淀粉对污染物有更强的吸附、螯合作用，两亲性改性淀粉可以通过氢键作用、螯合作用将污染物吸附沉降。在对废水的深度处理中，应用两亲性改性淀粉吸附絮凝拟深度处理废水中含量较少的无机质、磷及TN/NH3-N等污染物，能有效提高废水中污染物的去除效果。
作为优选，步骤(1)中搅拌的速率为400～500rpm，干燥的方法为减压干燥。
作为优选，步骤(2)中搅拌的速率为700～800rpm。
作为优选，步骤(3)中搅拌的速率为700～800rpm。
具体地，步骤S1中所述排放废水COD含量为不大于1300mg/L，总氮含量为不大于40mg/L，总磷含量为不大于1.5mg/L，无机质含量为不大于1000mg/L。
优选地，步骤S1中加入的絮凝剂为PAM。
具体地，步骤S5中吸附剂为活性炭吸附去色。
作为优选，步骤S5中加入的消毒剂为次氯酸钠。
具体地，步骤S5中所述达标的标准包括GB8978-1996、GB/T 31962-2015。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明采用“生物脱氮除磷工艺+物化法+深度处理工艺”相结合的方法，在多种处理方式的共同作用下，提高了水体污染物的去除率，污染物去除稳定且效率高，特别是对于无机质的去除，具有很好的效果。
(2)本发明在对废水进行深度处理过程中，采用了两亲性改性淀粉为沉淀剂，通过氢键作用、螯合作用将拟深度处理废水中含量较少的无机质、磷及TN/NH3-N等污染物吸附沉降，有效提高废水中污染物的去除效果，同时，不会引入新的水体污染物。
(3)本发明通过生化处理进行脱氮除磷，在厌氧池中进行除磷，并通过在缺氧池与好氧池之间的循环，进行生物脱氮及去除废水中的COD，实现同步脱氮除磷。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。以下实施例及对比例所处理的废水COD含量为不大于1300mg/L，总氮含量为不大于40mg/L，总磷含量为不大于1.5mg/L，无机质含量为不大于1000mg/L。无机质包括重金属、酸碱、氮、磷、氨及无机盐。
实施例1
两亲性改性淀粉制备：
(1)将淀粉粉末加入到纯水中，淀粉粉末与纯水的质量体积比为1g:10mL，以450rpm的速率搅拌分散，加入NaIO4粉末，淀粉粉末与NaIO4的质量比为1:1.31，在25℃下继续搅拌，避光反应5h，过滤，减压干燥得到含羧基与醛基的氧化淀粉。
(2)将氧化淀粉溶解于纯水中得到淀粉水溶液，取预热至53℃的三乙烯四胺，边搅拌边将氧化淀粉水溶液缓慢加入到三乙烯四胺中，淀粉、纯水及三乙烯四胺的质量体积比为1g:35mL:0.89g，在55℃下以750rpm的速率搅拌反应11h，得到含亚胺键的淀粉溶液。
(3)按质量摩尔比为淀粉:NaOH:硼氢化钠＝1g:0.007mol:0.007mol的比例加入NaOH及NaBH4，在40℃下以750rpm的速率搅拌反应10h，过滤，干燥得两亲性改性淀粉。
航材园废水处理：
S1：排放废水经格栅捞除大块悬浮物后，经调节池均衡水质水量通入反应初沉池，加入絮凝剂PAM，去除废水中大部分悬浮物及部分有机物，泥水分离后取液体进行下一步处理；
S2：将步骤S1得到液体通入水解酸化池，降解大分子有机物为小分子有机物；
S3：水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入厌氧池，在微生物作用下释放磷并将部分有机物进行氨化，然后依次经过缺氧池及好氧池，在所述缺氧池中，将有机物中的氮及从所述好氧池回流回来的硝态氮游离出来；在所述好氧池中，通过硝化作用将氨转化为硝态氮；
S4：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂两亲性改性淀粉，将悬浮物及无机质沉降，然后在过滤池过滤；
S5：通入消毒池进行活性炭吸附去色，并投加消毒剂次氯酸钠进行消毒，出水检测达标后排放，标准为GB8978-1996、GB/T 31962-2015。
实施例2
两亲性改性淀粉制备：
(1)将淀粉粉末加入到纯水中，淀粉粉末与纯水的质量体积比为1g:8mL，以400rpm的速率搅拌分散，加入NaIO4粉末，淀粉粉末与NaIO4的质量比为1:1.19，在20℃下继续搅拌，避光反应4h，过滤，减压干燥得到含羧基与醛基的氧化淀粉。
(2)将氧化淀粉溶解于纯水中得到淀粉水溶液，取预热至50℃的三乙烯四胺，边搅拌边将氧化淀粉水溶液缓慢加入到三乙烯四胺中，淀粉、纯水及三乙烯四胺的质量体积比为1g:30mL:0.81g，在50℃下以700rpm的速率搅拌反应10h，得到含亚胺键的淀粉溶液。
(3)按质量摩尔比为淀粉:NaOH:硼氢化钠＝1g:0.006mol:0.006mol的比例加入NaOH及NaBH4，在35℃下以700rpm的速率搅拌反应8h，过滤，干燥得两亲性改性淀粉。
航材园废水处理：
S1：排放废水经格栅捞除大块悬浮物后，经调节池均衡水质水量通入反应初沉池，加入絮凝剂PAM，去除废水中大部分悬浮物及部分有机物，泥水分离后取液体进行下一步处理；
S2：将步骤S1得到液体通入水解酸化池，降解大分子有机物为小分子有机物；
S3：水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入厌氧池，在微生物作用下释放磷并将部分有机物进行氨化，然后依次经过缺氧池及好氧池，在所述缺氧池中，将有机物中的氮及从所述好氧池回流回来的硝态氮游离出来；在所述好氧池中，通过硝化作用将氨转化为硝态氮；
S4：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂两亲性改性淀粉，将悬浮物及无机质沉降，然后在过滤池过滤；
S5：通入消毒池进行活性炭吸附去色，并投加消毒剂次氯酸钠进行消毒，出水检测达标后排放，标准为GB8978-1996、GB/T 31962-2015。
实施例3
两亲性改性淀粉制备：
(1)将淀粉粉末加入到纯水中，淀粉粉末与纯水的质量体积比为1g:12mL，以500rpm的速率搅拌分散，加入NaIO4粉末，淀粉粉末与NaIO4的质量比为1:1.43，在30℃下继续搅拌，避光反应6h，过滤，减压干燥得到含羧基与醛基的氧化淀粉。
(2)将氧化淀粉溶解于纯水中得到淀粉水溶液，取预热至55℃的三乙烯四胺，边搅拌边将氧化淀粉水溶液缓慢加入到三乙烯四胺中，淀粉、纯水及三乙烯四胺的质量体积比为1g:40mL:0.97g，在60℃下以800rpm的速率搅拌反应12h，得到含亚胺键的淀粉溶液。
(3)按质量摩尔比为淀粉:NaOH:硼氢化钠＝1g:0.008mol:0.008mol的比例加入NaOH及NaBH4，在45℃下以800rpm的速率搅拌反应10h，过滤，干燥得两亲性改性淀粉。
航材园废水处理：
S1：排放废水经格栅捞除大块悬浮物后，经调节池均衡水质水量通入反应初沉池，加入絮凝剂PAM，去除废水中大部分悬浮物及部分有机物，泥水分离后取液体进行下一步处理；
S2：将步骤S1得到液体通入水解酸化池，降解大分子有机物为小分子有机物；
S3：水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入厌氧池，在微生物作用下释放磷并将部分有机物进行氨化，然后依次经过缺氧池及好氧池，在所述缺氧池中，将有机物中的氮及从所述好氧池回流回来的硝态氮游离出来；在所述好氧池中，通过硝化作用将氨转化为硝态氮；
S4：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂两亲性改性淀粉，将悬浮物及无机质沉降，然后在过滤池过滤；
S5：通入消毒池进行活性炭吸附去色，并投加消毒剂次氯酸钠进行消毒，出水检测达标后排放，标准为GB8978-1996、GB/T 31962-2015。
对比例1(与实施例1区别在于：步骤S4中沉淀剂淀粉不进行两亲性改性，为普通淀粉)
航材园废水处理：
S1：排放废水经格栅捞除大块悬浮物后，经调节池均衡水质水量通入反应初沉池，加入絮凝剂PAM，去除废水中大部分悬浮物及部分有机物，泥水分离后取液体进行下一步处理；
S2：将步骤S1得到液体通入水解酸化池，降解大分子有机物为小分子有机物；
S3：水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入厌氧池，在微生物作用下释放磷并将部分有机物进行氨化，然后依次经过缺氧池及好氧池，在所述缺氧池中，将有机物中的氮及从所述好氧池回流回来的硝态氮游离出来；在所述好氧池中，通过硝化作用将氨转化为硝态氮；
S4：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂淀粉，将悬浮物及无机质沉降，然后在过滤池过滤；
S5：通入消毒池进行活性炭吸附去色，并投加消毒剂次氯酸钠进行消毒，出水检测达标后排放，标准为GB8978-1996、GB/T 31962-2015。
对比例2(与实施例1区别在于：步骤S4中沉淀剂为PAM)
航材园废水处理：
S1：排放废水经格栅捞除大块悬浮物后，经调节池均衡水质水量通入反应初沉池，加入絮凝剂PAM，去除废水中大部分悬浮物及部分有机物，泥水分离后取液体进行下一步处理；
S2：将步骤S1得到液体通入水解酸化池，降解大分子有机物为小分子有机物；
S3：水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入厌氧池，在微生物作用下释放磷并将部分有机物进行氨化，然后依次经过缺氧池及好氧池，在所述缺氧池中，将有机物中的氮及从所述好氧池回流回来的硝态氮游离出来；在所述好氧池中，通过硝化作用将氨转化为硝态氮；
S4：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂PAM，将悬浮物及无机质沉降，然后在过滤池过滤；
S5：通入消毒池进行活性炭吸附去色，并投加消毒剂次氯酸钠进行消毒，出水检测达标后排放，标准为GB8978-1996、GB/T 31962-2015。
对上述实施例及对比例中废水处理的污染物去除率进行检测，结果如表1所示。
表1废水处理去除率
COD去除率(％) 总氮去除率(％) 总磷去除率(％) 无机质去除(％)
实施例1 99.1 78.6 75.2 99.3
实施例2 99.0 73.4 74.7 98.9
实施例3 98.7 75.3 76.1 99.1
对比例1 90.1 61.2 57.4 89.7
对比例2 90.3 62.5 58.7 90.1
数据分析与结论
(1)从表1中可以看出，本发明的航材园废水处理工艺对废水中的氮磷等营养物质和有机污染物具有较好的去除效果。
(2)相较于实施例1，对比例1在对废水进行深度处理时，直接将淀粉作为沉淀剂对废水中的污染物进行吸附沉降，其COD去除率、无机质去除率均明显下降，证明了本发明对沉淀剂淀粉进行两亲性改性，将两亲性改性淀粉作为深度处理中的沉淀剂，可以有效提高废水中有机物及无机质的去除效果。
(3)相较于实施例1，对比例2在对废水进行深度处理时，将PAM作为沉淀剂对废水中的污染物进行絮凝沉降，其COD去除率、无机质去除率均明显下降，说明本发明对淀粉进行两亲性改性，将两亲性改性淀粉作为深度处理中的沉淀剂，在提高废水中有机物及无机质的去除效果相较于市面上普通的絮凝沉降剂有巨大的优势。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种航材园废水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：排放废水经捞除大块悬浮物后，经调节池均衡水质水量通入反应初沉池，加入絮凝剂，待去除废水中大部分悬浮物及部分有机物后，经泥水分离取液体进行下一步处理；
S2：将步骤S1得到液体通入水解酸化池，降解大分子有机物为小分子有机物；
S3：水解酸化池流出的废水与回流的污泥同步进入厌氧池，在微生物作用下释放磷并将部分有机物进行氨化，然后依次经过缺氧池及好氧池，在所述缺氧池中，将有机物中的氮及从所述好氧池回流回来的硝态氮游离出来；在所述好氧池中，通过硝化作用将氨转化为硝态氮；
S4：好氧池出水泥水分离后，上清液流入终沉池，加入沉淀剂，将悬浮物及无机质沉降，然后在过滤池过滤；
S5：通入含有吸附剂和消毒剂的消毒池进行吸附去色及消毒，出水检测达标后排放。
2.如权利要求1所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤S4中，所述沉淀剂为两亲性改性淀粉，制备方法如下：
（1）将淀粉粉末加入到纯水中，淀粉粉末与纯水的质量体积比为1g:（8~12 mL），搅拌分散，加入NaIO4粉末，淀粉粉末与NaIO4的质量比为1:1.19~1.43，在20~30℃下继续搅拌，避光反应4~6 h，过滤，干燥得到含羧基与醛基的氧化淀粉；
（2）将氧化淀粉溶解于纯水中得到淀粉水溶液，取预热至50~55℃的三乙烯四胺，边搅拌边将氧化淀粉水溶液缓慢加入到三乙烯四胺中，淀粉、纯水及三乙烯四胺的质量体积比为1g:（30~40 mL）:（0.81~0.97 g），在50~60℃下搅拌反应10~12 h，得到含亚胺键的淀粉溶液；
（3）按质量摩尔比为淀粉: NaOH:硼氢化钠=1g:（0.006~0.008 mol）:（0.006~0.008mol）的比例加入NaOH及NaBH4，在35~45℃下搅拌反应8~12 h，过滤，干燥得两亲性改性淀粉。
3.如权利要求2所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤（1）中，所述搅拌的速率为400~500rpm。
4.如权利要求2所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤（1）中，所述干燥的方法为减压干燥。
5.如权利要求2所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤（2）中，所述搅拌的速率为700~800rpm。
6.如权利要求2所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤（3）中，所述搅拌的速率为700~800rpm。
7.如权利要求1所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤S1中，所述排放废水COD含量为不大于1300 mg/L，总氮含量为不大于40mg/L，总磷含量为不大于1.5 mg/L，无机质含量为不大于1000 mg/L。
8.如权利要求1所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤S1中，所述絮凝剂为PAM。
9.如权利要求1所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤S5中，所述吸附剂为活性炭。
10.如权利要求1或9所述的一种航材园废水处理方法，其特征在于：步骤S5中，所述消毒剂为次氯酸钠。
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