申请日2013.10.12
公开(公告)日2014.01.22
IPC分类号C02F3/30; C02F103/36; C02F3/28
摘要
本发明公开了一种采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法。废水先进入调节池中进行水量、水质调节，然后提升至ASBR反应池中，利用电动潜水搅拌器间歇式搅拌反应20～23h，沉淀0.8～1.2h，沉淀上清液由滗水器自流入好氧深度处理单元，ASBR反应池水位下降至设定水位后，停止排水，重新进水，ASBR开始下一个运行周期。剩余污泥及调节池沉淀污泥提升至污泥浓缩池进行浓缩、压滤脱水，上清液及压滤液回流至调节池，脱水泥饼外运。厌氧产生的沼气收集到柔性双膜储气柜中。本方法在降低羧甲基纤维素钠生产废水的CODcr、回收沼气的同时，将高分子有机物分解为戊醇、醋酸钠、葡萄糖等小分子有机物和CO2、CH4、H2O等，提高了废水可生化性，有利于后续好氧深度处理。
权利要求书
1.一种采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法，其特征是采用如下步骤：
(1)羧甲基纤维素钠生产废水进入调节池进行水量、水质调节;
(2)调节池中废水由耐腐蚀泵注入ASBR反应池中，当废水注入至池中设定水位时，停止耐腐蚀泵;
(3)废水在ASBR反应池中进行生化反应同时，开启ASBR反应池池底的电动潜水搅拌器进行机械搅拌，搅拌方式为间歇搅拌。废水在ASBR反应池内生化反应设定时间后，停止搅拌，进行自然沉淀;
(4)沉淀后的上清液通过滗水器自流进入好氧深度处理单元。当ASBR池中水位下降到设定水位时，滗水器停止排水，重新开启耐腐蚀泵进水，ASBR反应器进入下一个运行周期，即回到步骤(2)。
(5)调节池中的沉淀污泥和ASBR反应池的剩余污泥进入污泥浓缩池，利用板框压滤机对污泥浓缩池中的污泥进行压滤脱水，脱水后的泥饼外运，压滤液和污泥浓缩池的上清液回流至调节池。
2.根据权利要求1所述的一种采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法，其特征是：利用柔性双膜储气柜收集ASBR反应池产生的沼气。
3.根据权利要求1所述的一种采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法，其特征是：ASBR反应池的进水时间20～30min、温度30～40℃、pH值6.0～7.2、反应时间20～23h、泥龄9～11d、污泥负荷0.28～0.40kgCOD/(kgMLSS·d)、SV30～40%。
说明书
一种采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法
一、技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法。
二、背景技术
羧甲基纤维素钠，又名乙醇钠纤维素、碱纤维素等(Caboxy Methyl Cellulose，简称CMC)，是一种由天然高分子材料纤维素通过化学反应改性生产的具有醚结构的物质，有“工业味精”之称，广泛用于食品、医药、牙膏、纺织等行业，市场销量大，效益好。然而，目前国内广泛采用以精致棉短绒、氯乙酸、乙醇等为原料生产羧甲基纤维素钠的工艺普遍存在着原料消耗大且利用率低的问题(特别是醚化剂氯乙酸的利用率很低，仅有50～60%得到利用)，未反应完的原料也进入生产废水中;因此，产生的羧甲基纤维素钠生产废水既含有羟乙酸钠、氯乙酸、乙醇、乙醇钠等有机物，又含有纤维素、羧甲基纤维素钠等高分子有机物，CODcr高达20000～25000mg/L。
目前国内对羧甲基纤维素钠生产废水处理的报道有：潘碌亭等采用铁炭微电解法、UASB工艺处理羧甲基纤维素钠生产废水，其中《工业用水与废水》2007年12月第38卷第6期28～30页报道了其利用铁炭微电解法预处理羧甲基纤维素钠生产废液，这种预处理能去除35.14%的CODcr。《环境工程》2012年10月第30卷第5期39～41页报道了杨军等采用膜生物处理工艺(MBBRTM+生化反应+MBR工艺)处理高盐高浓度羧甲基纤维素钠废水，处理后的羧甲基纤维素钠废水的CODcr值降到1000mg/L以下。由于羧甲基纤维素钠生产废水属于高浓度的化工废水，废水中含有纤维素、羧甲基纤维素钠等高分子有机物，采用铁碳微电解法预处理羧甲基纤维素钠生产废水，虽能降低废水的CODcr，但是其中纤维素、羧甲基纤维素钠等高分子有机物不能被分解，导致后续的好氧生化处理效果较差，此外，由于纤维素、羧甲基纤维素钠存在于废水中，SS较高，易造成铁碳微电解反应器堵塞。针对以上问题，需要寻求一种新的羧甲基纤维素钠生产废水预处理的方法尤为迫切。
厌氧序批式反应器(Anaerobic Squencing BatchReactor，简称ASBR)是20世纪90年代由美国R.R.Dague等在厌氧活性污泥法等研究基础上提出并发展的一种新型高效厌氧反应器，具有在反应器内快速形成降解性能好、活性高的颗粒污泥的特点，近年来，利用ASBR工艺预处理高浓度有机废水得到了众多环保研究者关注。《环境工程》2006年2月第24卷第1期18～21页报道了王亮等采用ASBR预处理含纤维素豆制品废水，ASBR反应器内能快速形成颗粒污泥，对CODcr的去除率达到83.54%;《工业用水与废水》2002年第33卷第5期 17～20页报道了李亚新等采用ASBR预处理焦化废水，甲烷化率达到41.9%，CODcr去除率达到40%;张文艺(即本发明人)2002年也曾在《农业工程学报》第18卷第6期127～129页发表过采用ASBR处理屠宰废水实验研究，CODcr去除率达到88.52%。本发明立足于此，提出一种采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法。
三、发明内容
本发明的目的是针对羧甲基纤维素钠生产废水的处理难题，通过在ASBR反应器中驯化出高效降解有机物的厌氧颗粒污泥，分解废水中羧甲基纤维素钠等高分子有机物，在降低废水中的CODcr同时，提高废水的可生化性，有利于后续的好氧深度处理，从而寻求一种实用的羧甲基纤维素钠生产废水预处理的方法。
本发明主要原理是利用ASBR反应器中形成的高效降解有机物的厌氧颗粒污泥通过水解酸化和产甲烷生物降解两个阶段的作用，将废水中的高分子有机物转化成戊醇、醋酸钠、葡萄糖等小分子有机物和CO2、CH4、NaOH、H2O等，使其在后续的好氧深度处理单元中更易生物降解。羧甲基纤维素钠生产废水在厌氧颗粒污泥作用下的生物化学反应式如下：
本发明的技术方案是：一种利用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的方法，其工艺流程示意图如说明书附图所示。羧甲基纤维素钠生产废水经调节池1由耐腐蚀泵2注入ASBR反应池3中，废水注入至设定水位后，停止耐腐蚀泵2，废水在ASBR反应池3中进行生化反应同时，开启ASBR反应池池底的电动潜水搅拌器进行机械搅拌，搅拌方式为间歇搅拌。废水在ASBR反应池内生化反应至设定的时间后，停止搅拌，进行自然沉淀。沉淀后 的上清液通过滗水器自流进入好氧深度处理单元4，ASBR池中水位下降到设定水位后，滗水器停止排水，重新开启耐腐蚀泵2进水，ASBR进入下一个运行周期;调节池1中的沉淀污泥和ASBR反应池3的剩余污泥进入污泥浓缩池5，利用板框压滤机6对污泥浓缩池5中的污泥进行压滤脱水，脱水后的泥饼外运，压滤液和污泥浓缩池5的上清液回流至调节池1，柔性双膜储气柜7收集ASBR反应池3产生的沼气。
应用本发明处理羧甲基纤维素钠生产废水的运行参数为：进水时间20～30min，温度30～40℃，pH值6.0～7.2，采用间歇搅拌方式，每小时搅拌6～8min，电动潜水搅拌器转速40～65r/min，反应时间20～23h，沉淀时间0.8～1.2h，污泥泥龄9～11d，污泥负荷0.28～0.40kgCOD/(kgMLSS·d)，SV30～40%。在此工艺参数条件下，处理流量为46～54m3/d羧甲基纤维素钠生产废水，其CODcr去除率可达60.79～70.18%，沼气产生量可达1245～2199m3/d。
本工艺的主要特点是ASBR反应池中形成的厌氧颗粒污泥通过厌氧水解酸化和产甲烷作用降解废水中的高分子有机物，使其分解为戊醇、醋酸钠、葡萄糖等小分子有机物和CO2、CH4、NaOH、H2O等，有利于后续的好氧深度处理，同时也实现了废水中的CODcr部分去除，产生的甲烷可作为能源回收利用，从而具有能耗小、投资省、占地少、运行费用低等优点。四、附图说明
附图1：ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水工艺流程示意图
图中数字：1—调节池;2—耐腐蚀泵;3—ASBR反应池;4—好氧深度处理单元;5—污泥浓缩池;6—板框压滤机;7—柔性双膜储气柜。
五、具体实施方式：
实施例中的ASBR反应池的平面尺寸为5000mm×3000mm×4000mm;水深3500mm，超高500mm。羧甲基纤维素钠生产废水进入调节池1，由耐腐蚀泵2注入ASBR反应池3中，进水时间20～30min，废水注入至设计水位后，停止耐腐蚀泵2，开启ASBR反应池池底电动潜水搅拌器进行机械搅拌，搅拌方式为间歇搅拌，每小时搅拌6～8min，反应时间20～23h;沉淀0.8～1.2h，沉淀后的上清液通过滗水器自流入好氧深度处理单元4，反应池内水位下降至设定水位后，滗水器停止排水，重新开启耐腐蚀泵2进水，ASBR反应器进入下一个运行周期;ASBR反应池3中的剩余污泥和调节池1中的沉淀污泥进入污泥浓缩池5，利用板框压滤机6对污泥浓缩池5浓缩后的污泥进行压滤脱水，脱水后的泥饼外运，污泥浓缩池5的上清液和板框压滤机6的压滤液回到调节池1，ASBR反应池3产生的沼气收集到柔性双膜储气柜7中。表1为采用ASBR工艺预处理羧甲基纤维素钠生产废水的5个实施例。可以看出，当流 量为46～54m3/d、进水CODcr为15473～25843mg/L、污泥负荷为0.28～0.40kgCOD/(kgMLSS·d)、SV为32～40%、温度为30～40℃时，其CODcr的去除率可达60.79～70.18%、沼气产生量可达1245～2199m3/d。
