CN107500473A - 一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，预酸化池、纤维过滤器、均质池、螺旋对称流厌氧反应器、中间水池、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器、依次相连；碳源补充管接入中间水池；鼓风机连接中间水池和气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器；气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器出水相继经过沉淀池、活性炭过滤器和机械过滤器，排入回用水池。污泥经过浓缩和板框压滤机处理后排出。本发明还提供了一种聚丙烯酸酯浆料废水处理方法。本发明处理聚丙烯酸酯浆料废水效果显著、运行稳定、成本低，同时处理了酸化废水、碱化废水以及生活污水，实现了以废治废，出水满足喷水织机回用水标准。

Description

一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***及方法
技术领域
本发明涉及废水生物处理工艺，尤其涉及一种织物浆料为聚丙烯酸酯的上浆废水处理***及方法。
背景技术
浆纱是纺织生产工序中必不可少的一环，浆纱质量的好坏很大程度上决定了产品的质量。近十几年来，随着喷水织机的不断推广，聚丙烯酸酯作为一种化学合成浆料被广泛使用。这种浆料的化学需氧量COD很高，而且不容易被微生物直接降解，给生态环境带来了严重负担。若不经过有效处理排入自然水体中，会增大水体的表面活性，从而产生气泡，影响好氧微生物活动，对自然水体富氧和感官性能极为不利。
因聚丙烯酸酯为高分子聚合物，通过好氧工艺很难将其降解处理，并且物理化学方法对其处理效果收效甚微，成本很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提高聚丙烯酸酯废水处理的效果，同时降低其处理成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：包括预处理部分、生化处理部分和深度处理部分；
预处理部分包括预酸化池、纤维过滤器、均质池；预酸化池出水管与纤维过滤器进水管相连，纤维过滤器出水管与均质池进水管相连；
生化处理部分包括螺旋对称流厌氧反应器、回流管、蒸汽管、中间水池、碳源补充管、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器、鼓风机；所述均质池出水管与螺旋对称流厌氧反应器进水管相连，蒸汽管与螺旋对称流厌氧反应器进气管相连，螺旋对称流厌氧反应器排水管与中间水池进水管及回流管一端相连，回流管另一端与螺旋对称流厌氧反应器进水管相连；碳源补充管接入中间水池，中间水池出水管与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器进水管相连，鼓风机连接中间水池和气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器；
深度处理部分包括沉淀池、活性炭过滤器、机械过滤器、回用水池、污泥浓缩池、板框压滤机；所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器出水管与沉淀池进水管相连，沉淀池出水管与活性炭过滤器进水管相连，活性炭过滤器出水管与机械过滤器进水管相连，机械过滤器出水管与回用水池进水管相连，回用水池出水管与织造车间供水管相连；中间水池排泥管、沉淀池排泥管均与污泥浓缩池相连，污泥浓缩池出水管与中间水池进水管相连，污泥浓缩池排泥管与板框压滤机相连。
优选地，酸化废水和聚丙烯酸酯浆料废水排入所述预酸化池；所述预酸化池水力停留时间为2～6小时。
优选地，所述纤维过滤器的滤芯定期更换，并可重复使用；所述纤维过滤器的滤速为30～４5m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa。
优选地，所述均质池汇入织造公司所产生的生活污水及碱化废水，调节pH至6.5～7.8。
优选地，所述螺旋对称流厌氧反应器外部设有保温夹层，通过蒸汽管道引入蒸汽至保温夹层内，将所述螺旋对称流厌氧反应器内的温度维持在35℃；所述螺旋对称流厌氧反应器的高度与直径比为2.5～5.0，水力停留时间为24～48小时；所述回流管的回流比为0.5～8.0。
优选地，所述中间水池配有微孔曝气管，微孔曝气管的曝气量为3～5m3/(m3·min)；并通过碳源补充管引入生活污水至所述中间水池，生活污水引入量为***处理量的10％～40％。
优选地，所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器内部设置成多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区；所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的高度与直径比为３.0～6.0，水力停留时间为6～15小时；多级文丘里管好氧区溶解氧为2.5～4.0mg/L。
优选地，所述活性炭过滤器的滤速为30～45m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa；所述机械过滤器的滤料为石英砂，滤速为10m/h。
优选地，所述浆料废水提升至螺旋对称流厌氧反应器后，后续构筑物中间水池、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器、沉淀池、活性炭过滤器、机械过滤器的高程依次降低，相邻构筑物高程差为50～2000cm。
本发明还提供一种聚丙烯酸酯浆料废水处理方法，其特征在于：采用上述的聚丙烯酸酯浆料废水处理***，步骤为：
步骤1：预酸化池
聚丙烯酸酯浆料废水和酸化废水排入预酸化池中，预酸化池对两股废水混合处理，达到了聚丙烯酸酯浆料废水的预处理；
步骤2：纤维过滤器
预酸化池出水进入纤维过滤器，通过纤维过滤器去除废水中产生的固体物质；
步骤3：均质池
纤维过滤器出水进入均质池，在均质池中引入碱化废水和生活污水，搅拌混合均匀，一方面可调节pH至6.5～7.8，另一方面弥补了浆料废水成分单一的缺陷，并提供了生化处理所需的营养元素；
步骤4：螺旋对称流厌氧反应器
将经过均质池的废水通入螺旋对称流厌氧反应器中，聚丙烯酸酯浆料在螺旋对称流厌氧反应器中打开聚合链，由高分子聚合物分解成小分子可降解有机物；
步骤5：中间水池
螺旋对称流厌氧反应器出水自流入中间水池中进行曝气，并通过碳源补充管引入生活污水，所产生的泡沫利用消泡剂消除，去除部分COD和氨氮；
步骤6：气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器
中间水池出水自流入气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器中，发生好氧生物硝化——厌氧生物反硝化的脱氮反应，同时也起到脱碳作用；处理后的废水排入沉淀池沉淀产生生化污泥；
步骤7：活性炭过滤器
沉淀池上清液泵入活性炭过滤器中进行过滤；
步骤8：机械过滤器
活性炭过滤器出水进入机械过滤器中进一步过滤；机械过滤器出水进入回用水池，回用水池出水给织造车间供水；
步骤9：污泥浓缩池
中间水池排泥和沉淀池排泥均通入污泥浓缩池，污泥浓缩池的污泥浓缩滤液排入中间水池中，浓缩污泥经板框压滤机处理后排出。
本发明设计了一种新颖的“以废治废”为思路的组合工艺，相比现有技术，具有如下有益效果：
1、聚丙烯酸酯浆料在酸性条件下会析出部分固体物质，浆料废水和酸化废水在预酸化池中混合，可降低部分COD，减轻后续生化段处理压力；在均质池中引入碱化废水和生活污水，一方面可调节pH，另一方面弥补了浆料废水成分单一的缺陷，并提供了生化处理所需的营养元素，总体上既处理了聚丙烯酸酯浆料废水，又处理了酸化废水、碱化废水以及生活污水，实现了“以废治废”。
2、螺旋对称流厌氧反应器与升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器设置中间水池，可使废水与厌氧污泥分离，防止厌氧污泥进入到升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器，影响后续的生化处理。此外浆料废水中含有大量的表面活性剂，在中间水池中通过大气量曝气可使废水中的表面活性剂以气泡形式溢出，利用消泡剂消除气泡，可避免升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器曝气过程中产生大量气泡将好氧污泥洗出的现象，同时通过碳源补充管引入生活污水，补充碳源，平衡废水碳氮比，以便提高升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器对废水的处理效率。
3、螺旋对称流厌氧反应器高约10m，升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器高约5m，可将螺旋对称流厌氧反应器、中间水池、升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器按高度差逐级递减，利用自流使废水进入升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器，不需要提升泵，节约能源。
4、***占地面积小，基建投资成本低。由于主体生物反应器(包括螺旋对称流厌氧反应器以及升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器)效能较高，意味着反应器所需容积远小于传统反应器，这能有效减少基建投资，此外反应器高径比大，故设施占地面积小。
5、生化段后的过滤装置(包括活性炭过滤器和机械过滤器)可将水中的细小颗粒物及微生物细菌有效截留下来，从而使出水得到进一步净化；
6、聚丙烯酸酯浆料废水COD可达500～160000mg/L，NH3-N高达10～3000mg/L，用本发明***来处理这种高浓度难降解有机废水，有机物去除效率高，运行成本低，且工艺运行稳定，出水满足喷水织机回用标准(COD≤50mg/L、pH＝6.5～7.5、SS≤2mg/L、电导率≤200us/cm)。
附图说明
图1为本实施例提供的聚丙烯酸酯浆料废水处理***示意图；
其中：1-预酸化池；2-纤维过滤器；3-均质池；4-螺旋对称流厌氧反应器；5-回流管；6-蒸汽管道；7-中间水池；8-碳源补充管；9-升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器；10-鼓风机；11-沉淀池；12-活性炭过滤器；13-机械过滤器；14-回用水池；15-污泥浓缩池；16-板框压滤机。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
在长期试验研究的基础上，本发明研发了一种“以废治废”为思路的组合工艺，充分利用织造公司现有废水，将其混合处理，既减轻了生化段的处理压力，又弥补了浆料废水成分单一的缺陷，并提供了生化处理所需的营养元素。该组合工艺的出水满足喷水织机的回用水标准。
图1为本实施例提供的聚丙烯酸酯浆料废水处理***示意图，所述的聚丙烯酸酯浆料废水处理***分为预处理部分、生化处理部分和深度处理部分。
预处理部分包括预酸化池1、纤维过滤器2、均质池3，预酸化池1出水管与纤维过滤器2进水管相连，纤维过滤器2出水管与均质池3进水管相连。酸化废水和聚丙烯酸酯浆料废水排入预酸化池1，预酸化池1水力停留时间2～6小时。纤维过滤器2的滤芯可定期更换，并可重复使用，滤速为30～45m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa。均质池3汇入织造公司所产生的生活污水及碱化废水，调节pH至6.5～7.8。
生化处理部分包括螺旋对称流厌氧反应器4、回流管5、蒸汽管6、中间水池7、碳源补充管8、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9、鼓风机10，均质池3出水管与螺旋对称流厌氧反应器4进水管相连，蒸汽管6与螺旋对称流厌氧反应器4进气管相连；螺旋对称流厌氧反应器4排水管与中间水池7进水管及回流管5一端相连，回流管5另一端与螺旋对称流厌氧反应器4进水管相连；碳源补充管8接入中间水池7，中间水池7出水管与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9进水管相连，鼓风机10连接中间水池8和气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9；
螺旋对称流厌氧反应器4内间隔设置椭圆挡板并设有分段集气构件，外设保温夹层并通过蒸汽管道引入蒸汽将温度维持在35℃左右，高度与直径比为2.5～5.0，水力停留时间为24～48小时。
回流管5的回流比控制在0.5～8.0。
中间水池7配有微孔曝气管，曝气量为3～5m3/(m3·min)，并通过碳源补充管8引入生活污水，引入量为***处理量的10％～40％。
气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9内部设置成多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区，高度与直径比为3.0～6.0，水力停留时间为6～15小时，好氧区溶解氧为2.5～4.0mg/L。
深度处理部分包括沉淀池11、活性炭过滤器12、机械过滤器13、回用水池14、污泥浓缩池15、板框压滤机16，气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9出水管与沉淀池11进水管相连，沉淀池11出水管与活性炭过滤器12进水管相连，活性炭过滤器12出水管与机械过滤器13进水管相连，机械过滤器13出水管与回用水池14进水管相连，回用水池14出水管与织造车间相连，中间水池7排泥管、沉淀池11排泥管均与污泥浓缩池15相连，污泥浓缩池15出水管与中间水池7进水管相连，污泥浓缩池15排泥管与板框压滤机16相连。
活性炭过滤器12滤速为30～45m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa。
机械过滤器13滤料为石英砂，滤速为10m/h。
上述的螺旋对称流厌氧反应器4、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9均为专利反应器，螺旋对称流厌氧反应器4的专利公开号是ZL201210054218.6、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9的专利申请公布号是CN104085986A。
上述聚丙烯酸酯浆料废水处理***的工作方法如下：
步骤1：预酸化池
聚丙烯酸酯浆料废水和酸化废水排入预酸化池1中，预酸化池1对两股废水混合处理，达到了聚丙烯酸酯浆料废水的预处理，减轻了后续生化段的压力。预酸化池水力停留时间为2～6小时。
步骤2：纤维过滤器
预酸化池1出水进入纤维过滤器2，通过纤维过滤器2去除废水中产生的固体物质。纤维过滤器2的滤芯定期更换，经处理后可重复使用，滤速为30～45m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa。
步骤3：均质池
纤维过滤器2出水进入均质池3，在均质池3中引入碱化废水和生活污水，搅拌混合均匀，一方面可调节pH至6.5～7.8，另一方面弥补了浆料废水成分单一的缺陷，并提供了生化处理所需的营养元素。
步骤4：螺旋对称流厌氧反应器
将经过均质池3的废水通入螺旋对称流厌氧反应器4中，该螺旋对称流厌氧反应器4耐有机负荷冲击能力强，其容积负荷能高达20kg·COD/(m3·d)以上，适合高浓度难降解有机废水的处理，聚丙烯酸酯浆料在该阶段打开聚合链，由高分子聚合物分解成小分子可降解有机物；回流管5的回流比控制在0.5～8.0。
步骤5：中间水池
螺旋对称流厌氧反应器4出水自流入中间水池7中进行大气量曝气，曝气量为3～5m3/(m3·min)，并通过碳源补充管8引入生活污水，引入量为***处理量的10％～40％，所产生的泡沫利用消泡剂消除，可去除部分COD和氨氮。
步骤6：气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器
中间水池7出水自流入气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9中，由于多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区的设置，能够发生高效稳定的好氧生物硝化——厌氧生物反硝化的脱氮反应，同时也起到一定的脱碳作用，气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器9的水力停留时间为10小时，好氧区溶解氧为3.0mg/L。处理后的废水排入沉淀池11沉淀产生生化污泥，沉淀污泥收集至污泥浓缩池经板框压滤机处理后外排。
步骤7：活性炭过滤器
沉淀池11上清液泵入活性炭过滤器12中，活性炭过滤器12为碳钢材质，滤速为30～45m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa。
步骤8：机械过滤器
活性炭过滤器12出水进入机械过滤器13中，机械过滤器13为碳钢材质，滤料为石英砂，填料厚度为40％～60％，滤速为10m/h。
步骤9：污泥浓缩池
中间水池7排泥和沉淀池11排泥均通入污泥浓缩池15，污泥浓缩池15中污泥浓缩时间为12～24小时，污泥浓缩滤液排入中间水池7中，浓缩污泥经板框压滤机16处理后排出，污泥含水率约60％。
试验表明，本发明***处理聚丙烯酸酯浆料废水，有机物去除效率高，运行成本低，且工艺运行稳定，出水满足喷水织机回用标准(COD≤50mg/L、pH＝6.5～7.5、SS≤2mg/L、电导率≤200us/cm)。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：包括预处理部分、生化处理部分和深度处理部分；
预处理部分包括预酸化池(1)、纤维过滤器(2)、均质池(3)；预酸化池(1)出水管与纤维过滤器(2)进水管相连，纤维过滤器(2)出水管与均质池(3)进水管相连；
生化处理部分包括螺旋对称流厌氧反应器(4)、回流管(5)、蒸汽管(6)、中间水池(7)、碳源补充管(8)、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)、鼓风机(10)；所述均质池(3)出水管与螺旋对称流厌氧反应器(4)进水管相连，蒸汽管(6)与螺旋对称流厌氧反应器(4)进气管相连，螺旋对称流厌氧反应器(4)排水管与中间水池(7)进水管及回流管(5)一端相连，回流管(5)另一端与螺旋对称流厌氧反应器(4)进水管相连；碳源补充管(8)接入中间水池(7)，中间水池(7)出水管与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)进水管相连，鼓风机(10)连接中间水池(7)和气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)；
深度处理部分包括沉淀池(11)、活性炭过滤器(12)、机械过滤器(13)、回用水池(14)、污泥浓缩池(15)、板框压滤机(16)；所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)出水管与沉淀池(11)进水管相连，沉淀池(11)出水管与活性炭过滤器(12)进水管相连，活性炭过滤器(12)出水管与机械过滤器(13)进水管相连，机械过滤器(13)出水管与回用水池(14)进水管相连，回用水池(14)出水管与织造车间供水管相连；中间水池(7)排泥管、沉淀池(11)排泥管均与污泥浓缩池(15)相连，污泥浓缩池(15)出水管与中间水池(7)进水管相连，污泥浓缩池(15)排泥管与板框压滤机(16)相连。
2.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：酸化废水和聚丙烯酸酯浆料废水排入所述预酸化池(1)；所述预酸化池(1)水力停留时间为2～6小时。
3.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：所述纤维过滤器(2)的滤芯定期更换，并可重复使用；所述纤维过滤器(2)的滤速为30～45m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa。
4.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：所述均质池(3)汇入织造公司所产生的生活污水及碱化废水，调节pH至6.5～7.8。
5.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：所述螺旋对称流厌氧反应器(4)外部设有保温夹层，通过蒸汽管道(6)引入蒸汽至保温夹层内，将所述螺旋对称流厌氧反应器(4)内的温度维持在35℃；所述螺旋对称流厌氧反应器(4)的高度与直径比为2.5～5.0，水力停留时间为24～48小时；所述回流管(5)的回流比为0.5～8.0。
6.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：所述中间水池(7)配有微孔曝气管，微孔曝气管的曝气量为3～5m3/(m3·min)；并通过碳源补充管(8)引入生活污水至所述中间水池(7)，生活污水引入量为***处理量的10％～40％。
7.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)内部设置成多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区；所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)的高度与直径比为3.0～6.0，水力停留时间为6～15小时；多级文丘里管好氧区溶解氧为2.5～4.0mg/L。
8.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：所述活性炭过滤器(12)的滤速为30～45m/h，进水压差为0.15～0.2Mpa；所述机械过滤器(13)的滤料为石英砂，滤速为10m/h。
9.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于：所述浆料废水提升至螺旋对称流厌氧反应器(4)后，后续构筑物中间水池(7)、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)、沉淀池(11)、活性炭过滤器(12)、机械过滤器(13)的高程依次降低，相邻构筑物高程差为50～2000cm。
10.一种聚丙烯酸酯浆料废水处理方法，采用如权利要求1～9任一项所述的聚丙烯酸酯浆料废水处理***，其特征在于，步骤为：
步骤1：预酸化池
聚丙烯酸酯浆料废水和酸化废水排入预酸化池(1)中，预酸化池(1)对两股废水混合处理，达到了聚丙烯酸酯浆料废水的预处理；
步骤2：纤维过滤器
预酸化池(1)出水进入纤维过滤器(2)，通过纤维过滤器(2)去除废水中产生的固体物质；
步骤3：均质池
纤维过滤器(2)出水进入均质池(3)，在均质池(3)中引入碱化废水和生活污水，搅拌混合均匀，一方面可调节pH至6.5～7.8，另一方面弥补了浆料废水成分单一的缺陷，并提供了生化处理所需的营养元素；
步骤4：螺旋对称流厌氧反应器
将经过均质池(3)的废水通入螺旋对称流厌氧反应器(4)中，聚丙烯酸酯浆料在螺旋对称流厌氧反应器(4)中打开聚合链，由高分子聚合物分解成小分子可降解有机物；
步骤5：中间水池
螺旋对称流厌氧反应器(4)出水自流入中间水池(7)中进行曝气，并通过碳源补充管(8)引入生活污水，所产生的泡沫利用消泡剂消除，去除部分COD和氨氮；
步骤6：气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器
中间水池(7)出水自流入气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(9)中，发生好氧生物硝化——厌氧生物反硝化的脱氮反应，同时也起到脱碳作用；处理后的废水排入沉淀池(11)沉淀产生生化污泥；
步骤7：活性炭过滤器
沉淀池(11)上清液泵入活性炭过滤器(12)中进行过滤；
步骤8：机械过滤器
活性炭过滤器(12)出水进入机械过滤器(13)中进一步过滤；机械过滤器(13)出水进入回用水池(14)，回用水池(14)出水给织造车间供水；
步骤9：污泥浓缩池
中间水池(7)排泥和沉淀池(11)排泥均通入污泥浓缩池(15)，污泥浓缩池(15)的污泥浓缩滤液排入中间水池(7)中，浓缩污泥经板框压滤机(16)处理后排出。
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