申请日2016.03.25
公开(公告)日2016.06.01
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，首先对废水进行除杂，然后以FCM-III铁碳微电解技术进行预处理;通过微电解后再利用曝气氧化、絮凝、气浮技术进行渣液分离;然后采用“UASB+MBBR+缺氧+好氧”的工艺对废水进行后续处理。本发明实现了对废水的完善处理，各项指标均达到要求。
摘要附图
权利要求书
1.一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，其特征在于：首先对废水进行除杂，然后以FCM-III铁碳微电解技术进行预处理;通过微电解后再利用曝气氧化、絮凝、气浮技术进行渣液分离;然后采用“UASB+MBBR+缺氧+好氧”的工艺对废水进行后续处理。
2.如权利要求1所述的一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)槟榔废水自流经过隔栅槽，在滚筒格栅除污机作用下去除悬浮物以及其他垃圾后进入调节池;
(2)在调节池内调节水质水量，由提升泵送至FCM-III微电解催化氧化反应池,根据废水PH值情况，经管道混合器定量投加稀酸调节废水PH至3—4;
(3)废水进入FCM-III微电解催化氧化反应池后，对废水进行微电解催化氧化—还原降解处理，使废水中长链大分子有机物断链、含硫等杂原子有机物及其它官能团降解、环状有机分子断链开环，解除废水的生物毒性，同时提高B/C值;
(4)出水自流至曝气氧化池，充分曝气将微电解出水中2价铁离子氧化为3价铁离子;
(5)废水经曝气后自流到中和池，通过投加氢氧化钠调节PH值至8-9，铁离子絮凝后自流入絮凝池;
(6)在搅拌条件下加入少量PAM絮凝剂絮凝沉淀;
(7)废水絮凝后自流入气浮池进行渣液分离，浮渣自流至污泥浓缩池浓缩脱水，上清液自流至中间水池，经提升泵送至UASB厌氧生物反应池;
(8)废水进入UASB厌氧生物反应池后，在微生物作用下，经水解、酸化、甲烷化过程，去除部分COD;出水自流入MBBR池;
(9)在充分曝气供氧条件下，MBBR填料上大量驯化后的好氧菌利用废水中有机杂质为食物和能量来源，通过新陈代谢作用，快速将有机污染物分解成CO2和H2O，大部分有机污染物被去除，污水得以净化，同时微生物大量繁殖，经初沉池沉淀分离，部分回流至UASB以及MBBR池进水端，剩余污泥送至污泥浓缩池脱水处理;上清液自流入缺氧池;
(10)缺氧池主要作用是通过接触氧化池废水回流实现硝化-反硝化，去除废水中氨氮，同时也可将大分子水解成小分子，提高废水可生化性，缺氧池出水进入生物接触氧化池，进一步去除废水中有机物;
(11)生物接触氧化池出水自流至二沉池，经泥水分离，污泥回流至缺氧池，剩余污泥送污泥浓缩池脱水处理，上清液自流到脱色反应池;
(12)脱色反应池分为三格，第一格投加脱色剂，第二格投加协效剂，第三格投加絮凝剂PAM，通过搅拌混合后去除废水色度同时降低出水COD值，出水流入终沉池沉淀掉悬浮物后达标排放;终沉池污泥泵送到污泥浓缩池处理;
(13)污泥集中排放至污泥浓缩池，经重力沉降去除游离水，再经压滤机脱水，滤液回流至调节池继续处理。
3.如权利要求2所述的一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，其特征在于：步骤(6)中，PAM絮凝剂的加入量为5‰。
4.如权利要求3所述的一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，其特征在于：步骤(6)中，PAM絮凝剂中PAM的质量浓度为2.5‰。
5.如权利要求1所述的一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，其特征在于：步骤(12)中，所述脱色剂采用铁基复合型水处理剂FPAS-5。
6.如权利要求1所述的一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，其特征在于：步骤(12)中，所述协效剂采用湖南海利高新技术产业集团有限公司生产的药剂。
说明书
一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法。
背景技术
槟榔废水主要来源于槟榔泡制和蒸煮过程中产生的生产废水。生产废水的主要指标数据结果如下：
1、CODCr：8811~16840mg/l，均值为13200mg/l，共16次监测;
2、BOD5：2017~3528mg/l，均值为2876mg/l，共4次监测;
3、pH值：4.3~4.8，均值为4.5，共16次监测;
4、悬浮物：470~587mg/l，均值为526mg/l，共4次监测;
5、氨氮：103~112mg/l，均值为108mg/l，共4次监测。
以上数据表明，该项目废水呈酸性，生化性指标BOD/COD维持在0.22左右，且废水中氨氮指标偏高，悬浮物较多，属于高浓度、难处理有机废水。
这种有机废水排放到环境中后会给环境造成极大的破坏，而目前并没有一种针对槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，从而解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，首先对废水进行除杂，然后以FCM-III铁碳微电解技术进行预处理;通过微电解后再利用曝气氧化、絮凝、气浮技术进行渣液分离;然后采用“UASB+MBBR+缺氧+好氧”的工艺对废水进行后续处理。
一种槟榔泡制和蒸煮生产废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)槟榔废水自流经过隔栅槽，在滚筒格栅除污机作用下去除悬浮物以及其他垃圾后进入调节池;
(2)在调节池内调节水质水量，由提升泵送至FCM-III微电解催化氧化反应池,根据废水PH值情况，经管道混合器定量投加稀酸调节废水PH至3—4;
(3)废水进入FCM-III铁碳微电解催化氧化反应池后，对废水进行微电解催化氧化—还原降解处理，使废水中长链大分子有机物断链、含硫等杂原子有机物及其它官能团降解、环状有机分子断链开环，解除废水的生物毒性，同时提高B/C值;
(4)出水自流至曝气氧化池，充分曝气将微电解出水中2价铁离子氧化为3价铁离子;
(5)废水经曝气后自流到中和池，通过投加氢氧化钠调节PH值至8-9，铁离子絮凝后自流入絮凝池;
(6)在搅拌条件下加入少量PAM絮凝剂(非离子型高分子絮凝剂)絮凝沉淀，由于FCM-III铁碳微电解处理过程中，零价铁发生化学反应，给出电子生成新鲜3价铁离子，当PH调至8-9时，铁离子发生絮凝反应，生产大量新鲜絮状氢氧化铁，该絮状物具有比普通絮凝剂更强的吸附、卷扫作用，进一步去除残余的有机污染物，最大限度的提高物化处理效果，降低后段生化处理单元的负荷;
(7)废水絮凝后自流入气浮池进行渣液分离，浮渣自流至污泥浓缩池浓缩脱水，上清液自流至中间水池，经提升泵送至UASB厌氧生物反应池;
(8)废水进入UASB厌氧生物反应池后，在微生物作用下，经水解、酸化、甲烷化过程，去除部分COD。厌氧处理工艺COD去除量大，能耗低，净化处理效率高。出水自流入MBBR池;
(9)在充分曝气供氧条件下，MBBR填料上大量驯化后的好氧菌利用废水中有机杂质为食物和能量来源，通过新陈代谢作用，快速将有机污染物分解成CO2和H2O，大部分有机污染物被去除，污水得以净化，同时微生物大量繁殖，经初沉池沉淀分离，部分回流至UASB以及MBBR池进水端，剩余污泥送至污泥浓缩池脱水处理。上清液自流入缺氧池;
(10)缺氧池主要作用是通过接触氧化池废水回流实现硝化-反硝化，去除废水中氨氮，同时也可将大分子水解成小分子，提高废水可生化性，缺氧池出水进入生物接触氧化池，进一步去除废水中有机物;
(11)生物接触氧化池出水自流至二沉池，经泥水分离，污泥回流至缺氧池，剩余污泥送污泥浓缩池脱水处理，上清液自流到脱色反应池;
(12)脱色反应池分为三格，第一格投加脱色剂，第二格投加协效剂，第三格投加絮凝剂PAM，通过搅拌混合后去除废水色度同时降低出水COD值，出水流入终沉池沉淀掉悬浮物后达标排放。终沉池污泥泵送到污泥浓缩池处理。
(13)污泥集中排放至污泥浓缩池，经重力沉降去除游离水，再经压滤机脱水，滤液回流至调节池继续处理，脱水泥饼委托有资质单位卫生处置。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(6)中，PAM絮凝剂的加入量为5‰。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(6)中，PAM絮凝剂中PAM的质量浓度为2.5‰。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(12)中，所述脱色剂采用铁基复合型水处理剂FPAS-5。该脱色剂由湖南海利高新技术产业集团有限公司生产，含铁离子、硫酸根离子等成份。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤(12)中，协效剂采用湖南海利高新技术产业集团有限公司生产的药剂。该药剂含有氯离子等成份。
本发明中，FCM-III铁碳微电解催化氧化反应池采用了FCM-III技术，FCM-III铁碳一体化微电解材料浸没在废水中进行微电解时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微型原电池。这些细微电池是以电位低的铁作为阳极,电位高的碳做阴极,在催化元素M存在的条件下，在废水水溶液中发生电化学氧化-还原反应。反应的结果是有毒、长链及环状杂原子有机物得到电子，发生开环、断链等降解反应，毒性有机物官能团被破坏，微生物毒性消失、长链难生化降解有机物断链转化为易于生化降解的小分子有机物，环状及杂环有机物开环转化为易于生化处理的小分子化合物，同时铁受到腐蚀变成二价或三价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异电相吸,形成稳定的絮凝物发生共沉而去除。微电解技术是目前处理高浓度、难生化有机废水的一种理想工艺，其工作原理基于电化学、氧化—还原以及絮凝沉淀的共同作用，该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便，不需消耗电力资源等优点。该工艺用于难降解高浓度废水的处理，不仅能大幅度地降低COD，而且可大大提高废水的可生化性。FCM-III创新微电解铁碳一体化材料具有如下被证实了的功能：
(a)开环、断链、提高可生化性及脱色：有机物参与阴极的还原反应，使官能团断链降解，COD降低，废水的可生化性(B/C值)提高，同时有机物双键或其他共轭键断开后，发色基团减少，降低了废水色度;(b)除杂原子(如硫、磷等)：含杂原子(如S)有机物经开环、断链及进一步反应后，杂原子转化为无机物(如硫化氢、硫化钠等)，最终与铁反应生成生成硫化铁沉淀得以去除，如：Fe2++S2-→FeS↓;(c)除重金属离子：例如铜离子等，与铁碳材料反应后，铜被置换截留于填料上，从废水中分离，得以净化。六价铬在酸性条件下，经铁碳处理，还原为三价铬，出水调PH至7-8，生成沉淀分离去除。(d)破乳：废水的胶体粒子和微小分散的污染物受电场作用，产生电泳现象，向相反电荷的电极移动，并聚集在电极上形成聚集体(如微小油粒聚集成油滴上浮)与水分离;(e)混凝：阳极反应后生成的新生态Fe2+经石灰中和生成新鲜的Fe(OH)3絮体，具有极强的吸附能力，将废水中污染物吸附、凝聚分离，使水得以澄清;(f)加成断链提高可生化性：阴极生成的氢，具有很强的加成还原作用，可与长链、环状大分子有机物反应，将有机物断链分解，提高废水的可生化性。以上作用可以对焦化废水等水质复杂、含多种有毒有害物质化学物质的工业废水最终无害化处理具有广谱净化作用，具有巨大的经济和社会效益。
FCM-Ⅲ铁碳微电解填料不钝化不板结的原理分析
普通微电解材料钝化的根本原因：微电解反应在填料表面发生，在反应过程中，会不断产生Fe2+和Fe3+，在PH达到4左右时，便在微电解材料表面形成氢氧化物絮状物或氧化物。当铁的氧化物附着在铁的表面越来越密集时，氧化膜会阻碍微电解反应的继续发生，钝化现象开始产生，反应效率开始下降直到最后变得极低。
FCM-III铁碳微电解填料永不钝化不板结的原理：
(a)独特制作工艺确保产品永不钝化。与市场上的填料相比，FCM-III铁碳微电解填料将原料预处理制作成极细的活性粉末，铁、碳以及微量元素M以恰当的比例充分混合均匀，通过专用技术加工而成，且不添加任何粘土等惰性成分，确保产品活性高效。这样制成的产品，铁-碳-M均匀分布构造，氧化产物附着在极细颗粒的铁原子表面，颗粒面积小故附着力很小，很容易通过FCM-III专用曝气或反冲系统脱落下来，带出微电解装置，不会产生钝化和板结。
(b)规整球形，便于布水布气和反冲洗。FCM-III系列铁碳微电解填料是规整圆球状，并且可根据客户需求制作成相应粒径的尺寸(范围可在1-30mm)，均匀的外形尺寸，填料在反应床中堆积重量和孔隙均匀分布，有利于布水和布气的均匀，提高系统运行的传质效率，同时避免在运行过程中形成沟流，防止由于不均匀布水布气造成局部填料钝化。另外规整球形颗粒在气体反冲过程中易于形成填料层膨胀，形成均匀反冲洗效果，颗粒表面截留的SS颗粒及反应产物易于脱落，防止颗粒物和沉淀产物积累造成填料钝化板结。
(c)保证措施：定期气体反冲。对于少量残留在填料表面的反应产物，可定期进行气体反冲，确保材料永不钝化不板结。反冲间隔通常设置为24-48h/次，每次反冲洗时间约为10-20min。相比于用酸洗活化来说，操作简单，成本更低，效果更好。
本发明中，UASB厌氧生物反应池是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，英文缩写UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed/Blanket)。由荷兰Lettinga教授于1977年发明。污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出;污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床;消化液从澄清区出水。UASB负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。构造上的特点是集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器。UASB厌氧生物反应池主要由下列几个部分组成。
进水配水系统：其主要功能是：1.将进入反应器的原废水均匀地分配到反应器整个横断面，并均匀上升;2.起到水力搅拌的作用。这都是反应器高效运行的关键环节。
反应区：是UASB的主要部位，包括颗粒污泥区和悬浮污泥区。在反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好凝聚和沉淀性能的污泥在池底部形成颗粒污泥层。废水从污泥床底部流入，与颗粒污泥混合接触，污泥中的微生物分解有机物，同时产生的微小沼气气泡不断放出。微小气泡上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡。在颗粒污泥层的上部，由于沼气的搅动，形成一个污泥浓度较小的悬浮污泥层。
三相分离器：由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将气体(沼气)、固体(污泥)和液体(废水)等三相进行分离。沼气进入气室，污泥在沉淀区进行沉淀，并经回流缝回流到反应区。经沉淀澄清后的废水作为处理水排出反应器。三相分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。
气室：也称集气罩，其功能是收集产生的沼气，并将其导出气室送往处理装置。
处理水排出系统：功能是将沉淀区水面上的处理水，均匀地加以收集，并将其排出反应器。
此外，在反应器内根据需要还要设置排泥系统和浮渣清除系统。
与其他类型的厌氧反应器相较有下述优点：
1.污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20~30g/L;
2.容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/(m³.d)左右，甚至能够高达15~40kgCOD/(m³.d)，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。
3.设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。
MBBR池是载体流动床生物膜技术(MovingBedBiofilmReactor，简称MBBR)，是一种采用特殊结构材料为载体的生物膜反应器，该工艺集生物膜及活性污泥生化代谢功能于一体，负荷能力高，是国际上广泛使用的污水处理新技术。
1)系统的容积负荷高，紧凑省地容积负荷取决于生物填料的有效比表面积。不同填料的比表面积相差很大。MBBR填料有效比表面积可达到400-1200m2/m3填料，可适应不同的水处理要求和应用情况。因此在同样的负荷条件下，所占的池体面积较之活性污泥法的其他工艺更小，负荷的空间更大。
2)系统耐盐耐冲击性强，性能稳定，运行可靠
冲击负荷以及温度变化对流动床生物膜(MBBR)工艺的影响要远远小于对活性污泥法的影响。当污水成分发生变化，或污水毒性增加时，生物膜对此的耐受力很强。可以适应复杂多变的有机废水的处理。抗水力负荷冲击及污染负荷冲击的能力强，同时，由于生物膜系统稳定，更适用于污水厂停运等特殊情况下生化能力的恢复。
主要机理是因为流动床生物膜(MBBR)工艺采用的专用填料具有大量有效的内表面，外部冲击和有毒物质等渗透到内部表面时有一定的缓冲时间，微生物在这个缓冲时间内可以快速适应环境的变化，另一个原因就是微生物在代谢过程中会产生大量的胞外多聚物(PGA、PHA)和胞内多聚物(PHB)等物质，在孔穴式的内表面周围形成一个微生态，为微生物的生存繁殖提供了一个安全、优质的环境，因而比常规的生化工艺生物保有量大、污泥活性高、处理效率高、出水水质好、抗冲击能力强、运行更为稳定。
由于流动床生物膜(MBBR)工艺采用的专用填料具有大量有效的内表面，生物膜易于生长繁殖，微生物保有量大，负荷能力强，可以允许高进水浓度，并具有高去除率。
3)曝气系统操作方便，维护简单
好氧系统的曝气系统采用穿孔曝气管系统，不易堵塞，避免了常用的微孔曝气头经常堵塞的麻烦，同时有利于老化的生物膜更新脱落，维持稳定的生物膜的活性，系统维护管理简单。
4)生物池无堵塞
填料在池体中均匀分布并处于流化状态，从根本上杜绝了生物池的堵塞可能，没有死角，生物池容积得到充分利用，。
5)工艺灵活、便于污水厂改造升级
工艺的灵活性体现在两方面，一方面，可以根据污水处理厂的污染物负荷情况及出水要求，很灵活地选择不同的填料填充率，达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求。另一方面，对于改造现有的污水厂，可以采用各种池型(深浅方圆都可)，而不影响工艺的处理效果。尤其是对于原有活性污泥法处理厂的改造和升级，流动床生物膜工艺可以很方便地与原有的工艺有机结合起来，形成活性污泥-生物膜集成工艺。大幅度提高现有生化系统的处理能力和出水水质。
6)使用寿命长，运行成本低
优质耐用的生物填料，曝气系统和出水装置可以保证整个系统长期使用而不需要更换，折旧率较低。低的维护成本与运行成本是由于其系统的工艺选择而决定的。
由于填料在水中均匀分布，自由游动，气泡在上升过程中不断被填料所切割，增加传质效率从而提高溶氧率，降低电耗，因此运行成本低。
生物接触氧化池采用一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，又称接触曝气法或淹没式生物滤池。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式附着生长于填料表面，部分则以絮状悬浮生长于水中。当生物接触氧化装置运转时，污水在填料中流动，由于曝气水中溶解氧充足，适于微生物生长繁殖，能有效地提高污水净化效果。
生物接触氧化法其主要优点如下：
①填料的比表面积大，提供巨大的生物栖息空间，使大量的生物得以附着生长，可以形成稳定性较好的高密度生态体系，挂膜周期相对缩短，在处理相同水量的情况下，水力停留时间短，所需设备体积小，场地面积小。生物接触氧化法的比表面积要高于生物滤池，生物转盘，低于生物流化床，但它不存在生物流化床运行时能耗高，操作较为复杂的缺点，并由于它的流速相对低，更容易使微生物在填料表面附着;
②污泥浓度高，系统耐冲击负荷能力强，一般情况下，生物接触氧化法的容积负荷为3～10Kg/(m3·d)，是普通活性污泥法的3-5倍，COD去除率为传统生物法的2-3倍;
③污泥产量少，在操作过程中一般不会产生污泥膨胀，不需要污泥回流装置;
④氧利用率高，动力消耗低，生物接触氧化法对氧的利用率比活性污泥法高3-8倍，动力消耗比活性污泥法减少20%-30%;
⑤操作简单，维护方便，可间歇运行，运行费用低，综合能耗低;
⑥具有高容积负荷，对水质水量骤变有较强的适应能力。综合上述各生物处理工艺特点，本工程设计方案为了更有效的处理有机污染物采用的是ABR+兼氧+生物接触氧化处理工艺进行处理。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明通过微电解2小时后，废水中长链大分子有机化合物如具有生物毒性的不饱和烷烃、酚类以及杂环类物质被断链，有机大分子转化成小分子化合物，便于后续单元微生物代谢，提高微生物处理效率;通过微电解后废水为了确保最大可能的去除悬浮物和COD,本方案选取气浮作为预处理后渣液分离工艺;生化部分采用“UASB+MBBR+缺氧+好氧”的工艺对废水进行后续处理，确保各项指标达标。