公布日：2022.07.08
申请日：2022.04.20
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F11/148(2019.01)I;C02F1/28(2006.01)I;C02F1/48(2006.01)I;B01J20/24(2006.01)I;B01J20/28(2006.01)I;
B01J20/30(2006.01)I;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水净化处理工艺技术领域，公开了一种医药污水净化处理工艺，包括接收生活污水和工业污水的混合池，混合池上游连接有预处理生活污水的格栅渠‑旋流沉砂池一和预处理工业污水的工业污水预处理系统，混合池下游依次连接有厌氧‑一级缺氧‑一级好氧‑二级缺氧‑二级好氧AAOAO生化池、二沉池、反硝化深床滤池、集水池、芬顿催化氧化塔、中和脱气池、终沉池、曝气生物BAF滤池、活性砂滤池、接触消毒池和巴氏计量槽；其中二沉池和终沉池连接污泥处理系统。能有效将医药污水排氮除磷，令最终净化水达到国家排放标准。
权利要求书
1.一种医药污水净化处理工艺，其特征在于，包括接收生活污水和工业污水的混合池，混合池上游连接有预处理生活污水的格栅渠/旋流沉砂池一和预处理工业污水的工业污水预处理系统，混合池下游依次连接有厌氧-一级缺氧-一级好氧-二级缺氧-二级好氧生化池AAOAO、二沉池、反硝化深床滤池、集水池、芬顿催化氧化塔、中和脱气池、终沉池、曝气生物滤池BAF、活性砂滤池、接触消毒池、巴氏计量槽；其中二沉池和终沉池连接污泥处理系统。
2.根据权利要求1所述的一种医药污水净化处理工艺，其特征在于，所述AAOAO连接有曝气器，中和脱气池连接有鼓风机，活性砂滤池连接有空压机；AAOAO、反硝化深床滤池连接有碳源加药箱，集水池连接有浓硫酸加药箱，芬顿催化氧化塔连接有芬顿试剂加药箱，中和脱气池连接有液碱加药箱、聚丙烯酰胺PAM加药箱和聚合氯化铝PAC加药箱。
3.根据权利要求1所述的一种医药污水净化处理工艺，其特征在于，所述工业污水预处理系统包括相继连接的收集池、格栅渠/旋流沉砂池二、调节池、预臭氧池和水解酸化池，其中收集池和调节池之间还连接有事故池，事故池与格栅渠/旋流沉砂池二并联。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种医药污水净化处理工艺，其特征在于，所述污泥处理系统包括接收从二沉池来的污泥的污泥回流泵房，污泥回流泵房根据污泥流向分别连接AAOAO和污泥浓缩池，污泥浓缩池依次连接有污泥调理池和板框压滤机；污泥浓缩池连接终沉池并接收污泥；污泥调理池连接有氯化铁加药箱、氧化钙加药箱和聚丙烯酰胺PAM加药箱。
5.一种用于权利要求1-3任一所述的医药污水净化处理工艺的磁吸附球，其特征在于，包括多孔活性炭内核，活性炭的多孔内含有Fe3O4纳米粒子，活性炭内核由大孔活性炭中间层包裹，大孔活性炭中间层外包裹有壳聚糖-环糊精层。
6.根据权利要求5所述的一种用于医药污水净化处理工艺的磁吸附球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将虾蟹壳粉至于惰性气体下碳化得到包裹有氧化钙的多孔活性炭内核，将冷却后的活性炭内核用纳米粉碎机粉碎至200nm-2μm；（2）将步骤（1）制备的活性炭内核在惰性气体保护下置于水中并搅拌，滴加铁盐、亚铁盐于水中，得到磁性活性炭；（3）再向步骤（2）制备的反应液中滴加壳寡糖、淀粉、羧甲基纤维素和K2CO3、交联剂混合液并搅拌均匀成悬浮液；（4）将步骤（3）制备的悬浮液用乙醇和水将磁性活性炭冲洗干净，并且用磁铁固液分离，将磁性活性炭置于管式炉中并在惰性气体保护下碳化，冷却收集得到包裹有大孔活性炭中间层的二次磁性活性炭；（5）将步骤（4）制备的二次磁性活性炭置于水中，滴入壳聚糖和环糊精混合溶液并充分搅拌，再滴加交联剂，将交联后的二次磁性活性炭用乙醇和水洗干净，并用磁铁固液分离得到磁吸附球。
7.根据权利要求6所述的一种用于医药污水净化处理工艺的磁吸附球的制备方法，其特征在于，步骤（1）碳化温度为450-580℃，碳化时间为3-6h，惰性气体为氮气或氩气；步骤（2）搅拌温度为45-70℃，搅拌速度为1400-3000r/min，活性炭与铁盐、亚铁盐混合物的质量比为0.6-2:1，铁离子与亚铁离子的摩尔比为1.5-2:1，反应30min-1.5h。
8.根据权利要求6所述的一种用于医药污水净化处理工艺的磁吸附球的制备方法，其特征在于，步骤（3）壳寡糖、淀粉、羧甲基纤维素和K2CO3、交联剂混合质量比为100-110:4-6:18-22:10-30:8-15，壳寡糖与活性炭内核的质量比为0.5-1.5:1，搅拌温度为85-90℃，搅拌速度为1400-3000r/min，搅拌时间为20min-1h，交联剂为戊二醛、乙二醛、环氧氯丙烷、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种；步骤（4）碳化温度为750-950℃，碳化时间为3-4h，惰性气为氮气或氩气；步骤（5）壳聚糖和环糊精的质量比0.8-1.2:1，二次磁性活性炭与环糊精的质量比为0.5-2:1，搅拌温度为45-70℃，搅拌速度为1400-3000r/min，交联剂与环糊精的质量比为0.1-0.2:1，交联反应时间为20min-1h。
9.根据权利要求4所述的一种医药污水净化处理工艺，其特征在于，中和脱气池和终沉池之间还设有磁混凝池；终沉池连接有磁分离器和高剪切机，并将污泥送往污泥浓缩池。10.根据权利要求9所述的一种医药污水净化处理工艺，其特征在于，所述磁混凝池连接有磁吸附球加药箱；磁混凝池内还设有搅拌器。
发明内容
针对现有净化工艺除磷脱氮功能不尽人意的问题，本发明提供一种医药污水净化处理工艺，能有效将医药污水转成可生化处理的污水，并高效除磷脱氮，最终的净化水达到国家排放标准。
本发明以以下技术方案实现：一种医药污水净化处理工艺，包括接收生活污水和工业污水的混合池，混合池上游连接有预处理生活污水的格栅渠-旋流沉砂池一和预处理工业污水的工业污水预处理系统，混合池下游依次连接有厌氧-一级缺氧-一级好氧-二级缺氧-二级好氧生化池AAOAO、二沉池、反硝化深床滤池、集水池、芬顿催化氧化塔、中和脱气池、终沉池、曝气生物滤池BAF、活性砂滤池、接触消毒池和巴氏计量槽；其中二沉池和终沉池连接污泥处理系统。
将低浓度污染物的生活污水和经过预处理后的工业污水混合在一起共同处理，能大大减轻后序净化流程的压力，AAOAO能将有机物、氮、磷污染物除去大部分，反硝化深床滤池主要用于脱氮，芬顿催化氧化塔工作原理是外加的H2O2氧化剂与硫酸亚铁在适当的pH值下会反应产生羟基自由基(OH•)，利用羟基自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应，可分解氧化为H2O和CO2，进而降低废水中生物难分解的COD，同时，芬顿催化氧化塔在水处理中还能促进混凝，可降低废水中悬浮物、胶体，使废水的COD进一步降低；再经过充分沉淀、过滤、消毒，将二沉池和终沉池中的污泥运至污泥处理系统压滤脱水，最终得到的净化水中除去90％以上的氮磷化合物，最终达到国家排放标准。
优选的，AAOAO连接有曝气器，中和脱气池连接有鼓风机，活性砂滤池连接有空压机；AAOAO生、反硝化深床滤池连接有碳源加药箱，集水池连接有浓硫酸加药箱，芬顿催化氧化塔连接有芬顿试剂加药箱，中和脱气池连接有液碱加药箱、聚丙烯酰胺PAM加药箱和聚合氯化铝PAC加药箱。
优选的，工业污水预处理系统包括相继连接的收集池、格栅渠-旋流沉砂池二、调节池、预臭氧池和水解酸化池，其中收集池和调节池之间还连接有事故池，事故池与格栅渠-旋流沉砂池二并联。
事故池内结构包括污水提升泵、潜水搅拌器和电动葫芦，作为格栅渠-旋流沉砂池二的备用，当进出水浓度出现异常时即可使用；预臭氧的作用是利用臭氧的强氧化性，使水体中的大分子物质、难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，预臭氧池采用接触式氧化，分成两组并联，接触时间20min，氧化效果好。水解酸化的作用主要是使成分复杂的大分子、不溶性有机物在细胞外酶和兼氧菌的生化作用下水解为小分子和可溶性有机物，进行“粗粮细作”，为后续的生化处理提供合适的营养物质，增加废水的可生化性，水解酸化池采用升流式，分成多组并联，并采用脉冲布水和枝状布水相结合的布水方式，传质效果好，运行灵活多变，抗冲击负荷能力较强。
优选的，污泥处理系统包括接收从二沉池来的污泥的污泥回流泵房，污泥回流泵房根据污泥流向分别连接AAOAO和污泥浓缩池，污泥浓缩池依次连接有污泥调理池和板框压滤机；污泥浓缩池连接终沉池并接收污泥；污泥调理池连接有氯化铁加药箱、氧化钙加药箱和PAM加药箱。
二沉池一部分污泥从污泥回流泵房回流至AAOAO，一部分进行污泥浓缩池，终沉池将污泥送至污泥浓缩池，经过污泥调理池加入氯化铁和氧化钙的反应，并加入PAM沉淀絮凝，再进行压滤脱水，泥饼运走，滤液再回收处理。
一种用于医药污水净化处理工艺的磁吸附球，包括多孔活性炭内核，活性炭的多孔内含有Fe3O4纳米粒子，活性炭内核由大孔活性炭中间层包裹，大孔活性炭中间层外包裹有壳聚糖-环糊精层。
磁吸附球将凝絮和有机物快速吸附沉淀下来，最后用物理方法将磁吸附球回收。
一种用于医药污水净化处理工艺的磁吸附球的制备方法，包括以下步骤：(1)将虾蟹壳粉至于惰性气体下碳化得到包裹有氧化钙的多孔活性炭内核，将冷却后的活性炭内核用纳米粉碎机粉碎至200nm-2μm；(2)将步骤(1)制备的活性炭内核在惰性气体保护下置于水中并搅拌，滴加铁盐、亚铁盐于水中，得到磁性活性炭；(3)再向步骤(2)制备的反应液中滴加壳寡糖、淀粉、羧甲基纤维素和K2CO3、交联剂混合液并搅拌均匀成悬浮液；(4)将步骤(3)制备的悬浮液用乙醇和水将磁性活性炭冲洗干净，并且用磁铁固液分离，将磁性活性炭置于管式炉中并在惰性气体保护下碳化，冷却收集得到包裹有大孔活性炭中间层的二次磁性活性炭；(5)将步骤(4)制备的二次磁性活性炭置于水中，滴入壳聚糖和环糊精混合溶液并充分搅拌，再滴加交联剂，将交联后的二次磁性活性炭用乙醇和水洗干净，并用磁铁固液说 明 书2/9页5CN114716108A5分离得到磁吸附球。
虾蟹壳粉含有几丁质、碳酸钙和蛋白质，用虾蟹壳粉高温碳化制作活性炭，内部的碳酸钙分解成CO2和氧化钙，CO2逃离原位，在氧化钙附近形成细小的纳米多孔，得到多孔活性炭和氧化钙的包裹物，经过粉碎后加水，再加入铁盐、亚铁盐进行反应，氧化钙在水中形成氢氧化钙为制备Fe3O4磁粒子提供氢氧根离子，由于氢氧化钙往往包裹在活性炭内，氢氧化钙附近有CO2脱离时形成的纳米孔道，而活性炭又对铁离子和亚铁离子有较好的吸附作用，因此可以令反应在活性炭的多孔深处进行，氢氧化钙缓慢持续的释放OH-离子，有利于形成小粒径的Fe3O4沉淀于活性炭多孔内部；再包裹经过交联的壳寡糖、淀粉、羧甲基纤维素和K2CO3混合层，进行二次碳化，K2CO3在270℃即分解成CO2和K2O，此时其它高分子开始脱水，K2O与水形成KOH，KOH的碱性侵蚀活性炭将孔径扩大，由于壳寡糖、淀粉、羧甲基纤维素热分解温度的不同，碳化速度有所不同，因此形成的孔隙除CO2脱离得到的，还有壳寡糖、淀粉、羧甲基纤维素不同步碳化分解过程中出现的更大孔径的多孔，因而形成的较大孔的活性炭外壳，如此将活性炭深处的磁粒子包裹在内，阻隔Fe3O4间直接磁性接触形成无法分散的硬团聚，但又不影响大面积多孔的吸附性，再包裹壳聚糖-环糊精交联外层，令壳聚糖和环糊精深入吸附在活性炭多孔内，形成具有对重金属离子、絮凝固体有高吸附性的磁吸附球。
优选的，步骤(1)碳化温度为450-580℃，碳化时间为3-6h，惰性气体为氮气或氩气；步骤(2)搅拌温度为45-70℃，搅拌速度为1400-3000r/min，活性炭与铁盐、亚铁盐混合物的质量比为0.6-2:1，铁离子与亚铁离子的摩尔比为1.5-2:1，反应30min-1.5h。
由于亚铁离子常常会被氧化，因此需相对铁离子过量，减少形成Fe2O3-Fe3O4混合物。
优选的，步骤(3)壳寡糖、淀粉、羧甲基纤维素、K2CO3、交联剂混合质量比为100-110:4-6:18-22:10-30:8-15，壳寡糖与活性炭内核的质量比为0.5-1.5:1，搅拌温度为85-90℃，搅拌速度为1400-3000r/min，搅拌时间为20min-1h，交联剂为戊二醛、乙二醛、环氧氯丙烷、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种；步骤(4)碳化温度为750-950℃，碳化时间为3-4h，惰性气为氮气或氩气；步骤(5)壳聚糖和环糊精的质量比为0.8-1.2:1，二次磁性活性炭与环糊精的质量比为0.5-2:1，搅拌温度为45-70℃，搅拌速度为1400-3000r/min，交联剂与环糊精的质量比为0.1-0.2:1，交联反应时间为20min-1h。
壳寡糖与活性炭内核的质量比很重要，壳寡糖过多会造成活性炭大孔堵塞，防碍了铁离子的吸附，壳寡糖过少，絮凝作用又不足。
优选的，中和脱气池和终沉池之间还设有磁混凝池；终沉池连接有磁分离器和高剪切机，并将污泥送往污泥浓缩池。
优选的，所述磁混凝池连接有磁吸附球加药箱；磁混凝池内还设有搅拌器。
磁吸附球加到磁混凝池内，在搅拌器搅拌下促进与污染物的充分混合吸附，再进入终沉池内沉淀下来，终沉池底的磁性污泥经过磁分离器和高剪切机实现磁吸附球和污泥的分离，污泥被送往污泥浓缩池。
本发明的有益效果：(1)将AAOAO、反硝化深床滤池和芬顿氧化催化塔串联一起，去除氮磷污染物充分；(2)用医药工业污水经沉淀、预臭氧池和水解酸化池处理后与生活污水混合进一步处理，大大减轻了后序处理的负担；(3)采用磁吸附球加速污染物的絮凝沉淀；(4)磁吸附球采用虾蟹壳粉碳化成多孔活性炭，用氢氧化钙供OH-离子令Fe3O4磁粒子形成于活性炭深处，用大孔活性炭壳层隔离，保证了磁吸附球的磁性和分散性稳定。
（发明人：张刚;张颢琛）
