申请日2018.03.30
公开(公告)日2018.09.28
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30; C02F103/32
摘要
本发明公开了一种生物‑物化联用技术处理高盐泡菜清洗废水的方法，解决现有技术受废水成分影响大，处理条件控制困难，出水水质不稳定、出水不佳等问题;包括(1)复合絮凝剂去除废水水体中的溶胶和悬浮体;(2)絮凝出水通入厌氧系统，降解和分解水中大多数有机物;(3)厌氧出水通入好氧生化系统，降解和分解残留有机物、降低NH3‑H、TP浓度;(4)调节好氧出水上清液pH，在碱性条件下进行吹脱去除剩余氨氮;并在碱性吹脱结束前添加混凝剂去除磷酸盐，降低TP;(5)采用活性炭吸附进行深度处理，使出水COD、NH3‑H、TP、SS、浊度、色度等指标达到GB8978‑2002污水综合排放标准一级标准;适用于泡菜厂高盐泡菜清洗废水的处理，具有一定的应用前景。
权利要求书
1.一种生物-物化联用技术处理高盐泡菜清洗废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.絮凝预处理，向高盐泡菜清洗废水中投入复合絮凝剂，进行絮凝预处理;
B.厌氧-好氧生化处理;
C.碱性吹脱/混凝处理;
D.活性炭吸附深度处理。
2.根据权利要求1所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述高盐泡菜清洗废水指的是:泡菜加工环节中腌渍后的青叶蔬菜清洗过程中产生的头次清洗废水，呈淡黄色，盐度为10-15g/L。
3.根据权利要求1所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述复合絮凝剂包括作为絮凝剂的PAC和作为助凝剂的阴离子PAM;所述厌氧-好氧生化处理过程中的作用菌种为异步培养驯化后的厌氧、兼氧、好氧耐盐菌种;所述碱性吹脱/混凝处理使用三氯化铁作为混凝剂;所述活性炭吸附深度处理采用的活性炭为改性块状椰壳活性炭。
4.根据权利要求3所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述复合絮凝剂的投加方法如下：
a.投加PAC溶液，快速搅拌混合;
b.再加入阴离子PAM溶液，快速搅拌2min、慢速搅拌2min，静置得到上清液出水。
5.根据权利要求3所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述异步培养驯化采用异步培驯间歇换水的方法，所述异步培养驯化中厌氧驯化周期为44d，好氧驯化周期为16d。
6.根据权利要求3所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水 的方法，其特征在于，所述改性块状椰壳活性炭的改性方法如下：
a.取活性炭反复洗净烘干3-10次;
b.将步骤a得到的活性炭放置于马弗炉中，于600℃灼烧1h后置于干燥其中冷却。
7.根据权利要求4所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述复合絮凝剂的投加方法如下：
a.按照每升废水中90-180mg的比例投加絮凝剂PAC，并快速搅拌混合;
b.再按照每升废水中25-125mg的比例投加助凝剂PAM，150-350r/min快速搅拌2min后再以30-110r/min慢速搅拌2min;
c.静置0.5h，pH为5-9。
8.根据权利要求5所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述厌氧-好氧生化处理的具体处理步骤如下：
a.厌氧停留时间20-28h，pH为6-8，含盐量为0-15g/L;
b.好氧停留时间3-6h，曝气强度为800-1200ml/(min·L)，pH为7，含盐量为0-15g/L。
9.根据权利要求3所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述碱性吹脱/混凝处理的具体处理步骤如下：
a.处理过程中碱性吹脱曝气量为0.48-0.96m3/L，反应时间为1-3h，温度为20-40℃，pH为9-12;
b.在碱性吹脱结束前90-150s，向废水水体中按200-250mg/L的量投加三氯化铁，反应时间为90-150s，温度为20-40℃，pH为9-12。
10.根据权利要求3所述的使用多种工艺联合处理含盐泡菜废水的方法，其特征在于，所述活性炭吸附深度处理，活性炭投加量为15-50g/L，反应时间为0.5-3h，pH为6-8。
说明书
一种生物-物化联用技术处理高盐泡菜清洗废水的方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种生物-物化联用技术处理高盐泡菜清洗废水的方法。
背景技术
四川泡菜历史悠久，被誉为“川菜之骨”。作为传统饮食调味品不可或缺的一部分，深受人们推崇和青睐，全国各地都形成了围绕泡菜展开的具有区域特色的企业集群，泡菜产业已属于四川省标志性的农产品生产加工业之一。根据《四川泡菜产业发展规划》(2009-2012年)相关数据显示，在四川，泡菜加工企业占全省蔬菜加工企业的70%，占蔬菜省级龙头企业的78%。经过发展，四川已建成泡菜原料基地220万亩，培育年销售收入上亿元的企业19家，创建8个“中国驰名商标”、19个“著名商标”、17个四川名牌农产品。据国家统计数据显示，2016年，四川泡菜产量360万吨，产值310亿元，约占全国泡菜产量的70%，预计在2017年，四川泡菜产量将达380万吨，产值将达320亿元。随着农业供给侧结构性改革深入推进，四川促进“一二三产融合发展”，将“小泡菜”做成“大产业”，“泡菜+现代生活”“泡菜+互联网”成为传统泡菜发展的新潮流。在泡菜的生产过程中需要大量的自然资源的供应，特别是水资源，因此泡菜产业的越发壮大也预示着将产生越来越多的生产废水。尤其是在泡菜盐渍与精加工过程中产生了大量的高盐高浓度废水，该废水主要污染成分为植物纤维、植物氨基酸、有机酸、醇类、食盐及钙镁等物质，具有盐度高(含盐量1%-4%)、有机物含量高(CODcr为4600-28000mg/L)、氮磷高(NH3-N为60-1000mg/L)等特点，处理难度大，直接排放不仅直接引起水环境的水质恶化和土壤环境的盐渍化，并且间接影响了水生动植物生长、鱼类繁殖甚至人类的安全。因此，去除泡菜清洗废水中的污染物质，减小甚至消除泡菜废水对环境及生态平衡的威胁是很必要的工作。
泡菜废水属于典型的高盐废水，处理难度大。传统的处理方法主要有物化法、生物法、生物-物化联用技术。物化法主要包括蒸发浓缩-冷却结晶技术、Fenton氧化法、膜分离技术等。如天伟化工有限公司采用膜浓缩+多效蒸发处理高浓度含盐废水，废水含盐主要是氯化钠，盐度13000mg/L，可实现处理后的水各项指标达到新鲜水指标，并将处理后的水回用于循环水补水节约大量水资源，但浓缩方式主要采用真空浓缩及加热蒸发，此类方法存在能耗大、运营成本高等缺陷，而膜分离技术则存在随着处理时间的延长和处理量的增加，膜污染加重、处理效率降低及膜浓缩物浓度增高难以处置等问题，同时Fenton氧化的条件难以控制。目前泡菜废水生物处理大多以生物处理为主，然而生物处理的难点是如何建立稳定的生物系统。微生物对盐分非常敏感，过高的盐分会抑制微生物的生长，微生物的新陈代谢会受到干扰，对有机物的去除率会降低。因此在泡菜废水的实际处理中通常采用污泥驯化或接种嗜盐菌等方法来建立稳定高效的生物系统。但单纯的生物系统通常存在出水不稳定、出水水质不佳等问题，而生物+物化技术联用则结合了生物处理技术与物化处理技术的优点，可实现出水达标稳定排放，成为近年高盐度废水处理的发展方向。
发明内容
为了解决现有技术中受废水成分影响大，处理条件控制困难，出水水质不稳定、出水不佳等问题，提供一种生物-物化联用技术处理高盐泡菜清洗废水的方法。
本发明的技术方案如下：
一种生物-物化联用技术处理高盐泡菜清洗废水的方法，主要步骤包括(1)调节废水pH，利用复合絮凝剂去除废水水体中的溶胶和悬浮体，包括无机物和有机物。从表观而言就是常用的浊度、SS、色度、COD、BOD等指标，同时也能部分地去除一些溶解性的杂质;(2)将絮凝出水通入厌氧系统进行厌氧与兼氧耐盐菌的异步培养驯化，待系统出水稳定后正常运行从而降解和分解水中大多数有机物;(3)将厌氧出水通入好氧生化系统进行好氧耐盐菌的异步培养驯化，待系统出水稳定后正常运行从而降解和分解残留有机物、降低NH3-H、TP浓度;(4)调节好氧出水上清液pH，在碱性条件下进行吹脱去除剩余氨氮;并在碱性吹脱结束前添加混凝剂去除磷酸盐，降低TP;(5)采用活性炭吸附对吹脱后废水进行深度处理，使出水COD、NH3-H、TP、SS、浊度、色度等指标达到GB8978-2002污水综合排放标准一级标准。
优选地，所述吸附预处理所用絮凝剂为PAC，助凝剂为PAM;所述厌氧-好氧生化处理中作用菌种为异步培养驯化的厌氧、兼氧、好氧耐盐菌种;所述碱性吹脱/混凝处理使用三氯化铁作为混凝剂;所述活性炭吸附深度处理采用的活性炭为改性块状椰壳活性炭。
优选地，所述絮凝剂为PAC与PAM复合絮凝剂，其投加方法如下：先投加PAC溶液，快速搅拌混合后停止搅拌，再加入阴离子PAM溶液，150-350r/min快搅2min，30-110r/min慢搅2min静置得到上清液出水进入下一工序。
其工作原理在于：在含大量盐的泡菜清洗废水中，利用PAM网捕、架桥功能完善了PAC单独作用下絮体细小松散的缺陷，改善了絮凝和沉降性能，最大程度的去除了废水中的悬浮物和部分有机物。
优选地，所述异步培养驯化中厌氧驯化周期为44d，好氧驯化周期为16d，采用异步培驯间歇换水方法进行培养驯化，其培驯方法如下：分别取污水处理厂的剩余污泥和曝气池泥水混合液进行厌氧和好氧环境下的培养过程和逐步驯化过程，其中，好氧污泥培养过程进行静态(闷曝)培养;在逐步驯化过程，第一次加料曝气并出现模糊的絮凝体后，停止曝气，使混合液静沉，经过1-1.5h沉淀，排除上清液(占总体积的50%-70%);然后，高盐泡菜清洗废水可按设计流量的10%-20%加入，达到较好的处理效果后，再继续增加其比重。每次增加的百分比以设计流量的10%-20%为宜，并待微生物适应后再继续增加，直至满负荷为止;每2天测定污泥指标和出水水质，通过出水的稳定性和污泥中菌种的鉴定确定系统是否达到稳定。厌氧污泥的培驯过程与好氧污泥培驯过程相比较，厌氧污泥的培驯过程无需曝气，且水温需保持在34-37℃。
其作用在于：由于高盐泡菜清洗废水中缺乏菌种和足够的营养，需要先培养活性污泥;当活性污泥培养成熟后，在进水中加入并逐渐高盐泡菜清洗废水的比重，驯化活性污泥;在驯化过程中，逐步提高盐度负荷，提高菌种对高盐环境的耐受能力，使其能够具备处理高含盐的高盐泡菜清洗废水的处理能力。
优选地，所述改性块状椰壳活性炭，其改性方法为：将商品活性炭洗净数次烘干之后，在马弗炉中于600℃灼烧1h后置于干燥器中冷却，过100目细筛除去细尘得到高温改性活性炭。
其作用在于：高温改性后的活性炭，其孔隙结构不会发生明显变化，但表面含氧量显著减小、表面疏水性能提高，可以降低水分子的竞争吸附作用、增强活性炭的选择性，提高活性炭对色度、总磷、难降解有机物的吸附能力和总量。
优选地，所述复合絮凝剂，在处理过程中PAC投加量为90-180mg/L，PAM投加量为25-125mg/L，进水温度为25-35℃，静置时间为0.5h，pH为5-9。
优选地，所述厌氧-好氧生化处理，其厌氧停留时间为20-44h，pH为5-9，含盐量为0-36g/L;其好氧停留时间为3-8h，曝气强度为800-1200ml/(min·L)，pH为6-8，含盐量为0-36g/L。
其工作原理在于：厌氧与兼氧耐盐微生物的降解作用可以使废水中大量的类蛋白质和氨基酸降解为含氨氮的小分子物质，从而达到去除溶解性有机物的目的;同时，由于该过程会造成出水中氨氮的大量升高，此时再进行好氧处理：好氧耐盐微生物的吸附和氧化作用去除了剩余小分子有机物和部分氨氮和总磷。
优选地，所述碱性吹脱/混凝处理使用三氯化铁作为混凝剂;在处理过程中碱性吹脱曝气量为0.48-0.96m3/h，反应时间为1-3h，温度为20-40℃，pH为9-12;在碱性吹脱结束前90-150s，向废水水体中按200-250mg/L的量投加三氯化铁，反应时间为90-150s，温度为20-40℃，pH为9-12。
其工作原理在于：通过碱性吹脱去除了水中的剩余氨氮;在碱性条件下，三氯化铁能与氢氧化物碱度作用生成多种水解产物，这些水解产物带有很多正电荷，所以能中和胶体微粒上的负电荷，并且与带负电荷的颗粒物相结合，既而结合成了Fe(OH)3沉淀，由于此结合能力，所以具有絮凝能力并形成矾花，同时三氯化铁能与水中的磷酸盐发生化学反应生成沉淀物从而去除部分TP。
优选地，所述活性炭吸附深度处理，活性炭投加量为15-100g/L，反应时间为0.5-3h，pH为6-8。
其工作原理在于：活性炭丰富的孔隙结构和巨大的比表面积对色度、总磷和难降解的有机物进一步吸附去除;使出水水质提升，出水水质稳定且较好。
本发明的有益效果如下：
和现有技术相比，本发明将絮凝预处理、厌氧-好氧、碱性吹脱/混凝、活性炭吸附几种生物和物理化学法用于高盐泡菜清洗废水，通过对工艺、步骤、顺序进行优化，提高每个步骤之间的配合和效果，依照本发明方案处理后，废水SS去除率为98%以上，COD去除率为96-98%，氮氨去除率为85-90%，总磷去除率为85%以上，色度去除率为50-60%，且出水COD、NH3-H、TP、SS、浊度、色度等指标达到GB8978-2002污水综合排放标准一级标准;适用于泡菜厂高盐泡菜清洗废水的处理，具有一定的应用前景。
1.步骤顺序，优化工艺效果;絮凝预处理，去除废水水体中的溶胶和悬浮体，从而降低厌氧-好氧生化处理过程微生物的工作负荷、缩短后续碱性吹脱的曝气时间以及用于吸附的活性炭用量，达到提高厌氧-好氧生化处理步骤的作用效率与效果、降低成本的作用。
2.活性污泥培养驯化，提高厌氧-好氧生化处理效果和污泥寿命;通过异步培养驯化活性污泥中的菌种，提高菌种对高盐环境的耐受能力，使其能够具备处理高含盐的高盐泡菜清洗废水的处理能力。
3.碱性吹脱/混凝处理，在碱性条件下使用混凝剂三氯化铁与磷酸盐反应，使废水中的TP得到进一步地去除，提高出水水质。
4.碱性吹脱/混凝处理过程中，由于三氯化铁能与氢氧化物碱度作用生成多种水解产物，即可降低出水的氢氧化物碱度，使出水pH达到中性。
5.活性炭改性，提高对废水色度、总磷和难降解有机物的吸附效果;通过高温改性活性炭，从而提高表面疏水性能、增强活性炭对吸附物质的选择性，提高其吸附效率和孔隙利用率。
