申请日2017.08.31
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种处理粘胶污水中半纤的方法及设备，属于粘胶生产污水处理技术领域。采用三级臭氧连续氧化曝气法和多管曝气处理装置，包括沉淀、曝气、缓存及生化处理，完成对粘胶污水中半纤等物质的有效处理;在沉淀池与生化池之间设置曝气罐，粘胶污水在曝气罐中经三级臭氧连续氧化曝气后，能针对性将残留半纤充分分解为小分子，并且还充分分解其他有机物及无机物，便于后续生化池的生化处理，降低污水处理难度，进而提高污水后续处理效率和质量，保护环境。
权利要求书
1.一种处理粘胶污水中半纤的方法，其特征在于，采用三级臭氧连续氧化曝气法和多管曝气处理装置，所述具体步骤如下：
A.沉淀：粘胶污水收集后，置于沉淀池(1)沉淀;
B.曝气：将步骤A沉淀后的粘胶污水通过球阀(18)输送进曝气罐(2)中，在粘胶污水回流比为0.4-0.7，温度为25-35℃，及pH为6-9的条件下，分别在曝气罐Ⅰ(15)中进行一级臭氧氧化曝气处理、曝气罐Ⅱ16)中进行二级臭氧氧化曝气处理及曝气罐Ⅲ(17)中进行三级臭氧氧化曝气处理;
C.缓存：将步骤B依次曝气后的粘胶污水通过球阀(18)输送至缓存池(3)中，于25-35℃条件下停留10-30min;
D.将步骤C缓存后的污水输送至生化池(4)中，进行下一步的生物反应。
2.根据权利要求1所述的处理粘胶污水中半纤的方法，其特征在于，在步骤B中，一级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度20-22mg/l。
3.根据权利要求1所述的处理粘胶污水中半纤的方法，其特征在于，在步骤B中，二级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度10-12mg/l。
4.根据权利要求1所述的处理粘胶污水中半纤的方法，其特征在于，在步骤B中，三级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度3-5mg/l。
5.根据权利要求1所述的处理粘胶污水中半纤的方法，其特征在于，经检测，得出：粘胶污水经一级臭氧氧化曝气处理后，COD为1000-2000L/mg，ss为10000-12000mg/L;粘胶污水经二级臭氧氧化曝气处理后，COD为500-800L/mg，ss为1000-1200 mg/L;粘胶污水经三级臭氧氧化曝气处理后，COD为400-700L/mg，ss为700-800 mg/L;在经步骤C中缓存后的污水中，COD为400-700L/mg，ss为700-800 mg/L。
6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的处理粘胶污水中半纤的设备，其特征在于，包括沉淀池(1)、曝气罐(2)、缓存池(3)和生化池(4)，沉淀池(1)、曝气罐(2)、缓存池(3)和生化池(4)之间依次通过输送管(5)连接;所述曝气罐(2)包括罐体(201)及设置在罐体(201)内的管板和曝气管(204)，管板包括上管板(202)和下管板(203)，上管板(202)设置在罐体(201)的上部，下管板(203)设置在罐体(201)的下部;曝气管(204)设置在下管板(203)下方，曝气管(204)一端设有清洁口(6)，另一端设有臭氧入口(7)，且曝气管(204)上设有多个喷嘴(8);臭氧入口(7)连有臭氧机(9)。
7.根据权利要求6所述的处理粘胶污水中半纤的设备，其特征在于，所述上管板(202)和下管板(203)均与曝气管(204)平行设置，上管板(202)与下管板(203)之间设有多条污水管(10)，污水管(10)口对应喷嘴(8)设置。
8.根据权利要求6所述的处理粘胶污水中半纤的设备，其特征在于，所述罐体(201)上端设有污水进口(11)和尾气出口(12)，罐体(201)通过尾气出口(12)与臭氧机(9)连接，罐体(201)下端设有污水出口(13)。
9.根据权利要求6所述的处理粘胶污水中半纤的设备，其特征在于，所述臭氧入口(7)与臭氧机(9)之间设有臭氧浓度调节器(14)。
10.根据权利要求6所述的处理粘胶污水中半纤的设备，其特征在于，所述曝气罐(2)包括曝气罐Ⅰ(15)、曝气罐Ⅱ16)及曝气罐Ⅲ(17)，曝气罐Ⅰ(15)、曝气罐Ⅱ16)及曝气罐Ⅲ(17)设置在沉淀池(1)与缓存池(3)之间，曝气罐Ⅰ(15)、曝气罐Ⅱ16)及曝气罐Ⅲ(17)均与臭氧机(9)连接;曝气罐Ⅰ(15)与沉淀池(1)连接，且曝气罐Ⅰ(15)与沉淀池(1)之间设有球阀(18);曝气罐Ⅱ16)一端与曝气罐Ⅰ(15)连接，另一端与曝气罐Ⅲ(17)连接，曝气罐Ⅱ16)与曝气罐Ⅰ(15)之间设有球阀(18)，曝气罐Ⅱ16)与曝气罐Ⅲ(17)之间设有泵(19)和球阀(18);曝气罐Ⅲ(17)另一端与缓存池(3)连接，且曝气罐Ⅲ(17)与缓存池(3)之间设有球阀(18);缓存池(3)与生化池(4)之间设有联通阀(20)。
说明书
一种处理粘胶污水中半纤的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种处理污水的方法及其设备，尤其的，涉及一种处理粘胶污水中半纤的方法及设备，属于粘胶生产污水处理技术领域。
背景技术
粘胶纤维生产是一种复杂的多段工艺，生产过程中需要大量的化工原料，如浆粕、二硫化碳、硫酸等，也产生了大量的中间产物，如：纤维素、半纤维素、醇类、果胶等。而当下的粘胶纤维生产是属于污染比较严重的行业，在生产中它是以天然纤维素为原料制成的再生纤维素纤维，这个工艺需要大量的水，并且废水中污染物浓度高且成分也较复杂，若直接排放将造成严重的水体污染，因此必须经过处理后才能排放。
臭氧具有极强氧化性的特点 ，被世界公认为一种广谱高效杀菌剂，臭氧可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等，臭氧还可以氧化、分解水中的污染物，在水处理中对除嗅味、脱色、杀菌、去除酚、氰、铁、锰和降低COD、BOD等都具有显著的效果。臭氧氧化工艺的原理：是将快速混合接触氧化微絮凝、泥渣分离、浮油气浮分离集中为一个处理系统，既能分解去除微小的有机物、胶体杂质、腐殖酸，又能去除水中污染的浮油及藻类微生物和细菌、病毒等。臭氧用在污水处理中有以下几个优点pH值及温度影响较小;臭氧去除污水中的色、嗅、味和酚氯等污染物，增加水中的溶解氧，改善水质;臭氧可以分解难生物降解的有机物和三致物质，提高污水的可生化性;臭氧在水中易分解，不会因残留造成二次污染。
国知局于2010年02月17日公开了一种公开号为CN101649570，专利名称为“一种麦草纤维素的低污染制备工艺”的发明专利，在该专利中，通入臭氧脱除残余木素和半纤维素得到纤维素产品;于2017年01月12日公开了一种申请号为US15119487，专利名称为“提高木质纤维素糖化通过低温离子液体前处理方案”的发明专利，在该专利中，使生物质与氧化剂在第一温度下用第一时间周期足以在至少部分地除去或分解木质素部分，从而产生LOX生物质。氧化剂包括：过氧化氢、次氯酸钙、臭氧和过硫酸铵等;于2016年07月20日公开了一种申请号为CN201610115475.4 ，专利名称为“一种零排放的氧化热搓组合法制秸秆浆工艺”的发明专利，该发明公开了：将秸秆切断并进行臭氧处理，并将第二段热搓后的物料进行臭氧氧化，两步骤中臭氧的浓度为50-70g/m3;处理温度为15-25℃，该发明的氧化热搓组合法制秸秆机械浆工艺，最大限度地保留了纤维素和半纤维素，浆得率达80%以上。还包括工艺废水处理工艺，使工艺水得到了净化并循环使用，即用臭氧对废水作进一步的处理，臭氧投加浓度为8-10mg/l，pH为6.5-7.5，实现零排放。
但在现有的含半纤粘胶污水处理中，臭氧由于未与粘胶污水充分接触，导致半纤等其他物质处理不够充分，增加了后续的污水处理难度，甚至未将有害物质处理干净，就排放至环境中，严重污染环境。并且，生化池前无臭氧氧化曝气作预处理工序,较长化学链的半纤维素不利于细菌微生物的处理 ,直接影响生化池出水的水质稳定性和效果。
发明内容
本发明旨在克服现有技术不足，而提出了一种处理粘胶污水中半纤的方法及设备。在沉淀池与生化池之间设置曝气罐，粘胶污水在曝气罐中经三级臭氧连续氧化曝气后，能针对性将残留半纤充分分解为小分子，并且还充分分解其他有机物及无机物，便于后续生化池的生化处理，降低污水处理难度，进而提高污水后续处理效率和质量，保护环境。
为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：
一种处理粘胶污水中半纤的方法，采用三级臭氧连续氧化曝气法和多管曝气处理装置，所述三级臭氧连续氧化曝气法具体步骤如下：
A.沉淀：粘胶污水收集后，置于沉淀池沉淀;
B.曝气：将步骤A沉淀后的粘胶污水通过球阀输送进曝气罐中，在粘胶污水回流比为0.4-0.7，温度为25-35℃，及pH为6-9的条件下，分别在曝气罐Ⅰ中进行一级臭氧氧化曝气处理，在曝气罐Ⅱ中进行二级臭氧氧化曝气处理，以及在曝气罐Ⅲ中进行三级臭氧氧化曝气处理;
C.缓存：将步骤B曝气后的粘胶污水通过球阀输送至缓存池中，于25-35℃条件下停留10-30min;
D.将步骤C缓存后的污水输送至生化池中，进行下一步的生化反应。
进一步的，在步骤B中，一级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度20-22mg/L。
进一步的，在步骤B中，二级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度10-12mg/L。
进一步的，在步骤B中，三级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度3-5mg/L。
经检测，得出：粘胶污水经一级臭氧氧化曝气处理后，COD为1000-2000L/mg，ss为10000-12000mg/L;粘胶污水经二级臭氧氧化曝气处理后，COD为500-800L/mg，ss为1000-1200 mg/L;粘胶污水经三级臭氧氧化曝气处理后，COD为400-700L/mg，ss为700-800 mg/L;在经步骤C中缓存后的污水中，COD为400-700L/mg，ss为700-800 mg/L。
所述多管曝气处理装置为：包括沉淀池、曝气罐、缓存池和生化池，沉淀池、曝气罐、缓存池和生化池之间依次通过输送管连接;所述曝气罐包括罐体及设置在罐体内的管板和曝气管，管板包括上管板和下管板，上管板设置在罐体的上部，下管板设置在罐体的下部;曝气管设置在下管板下方，曝气管一端设有清洁口，另一端设有臭氧入口，且曝气管上设有多个喷嘴;臭氧入口连有臭氧机。
进一步的，所述上管板和下管板均与曝气管平行设置，上管板与下管板之间设有多条污水管，污水管口对应喷嘴设置。
进一步的，所述罐体上端设有污水进口和尾气出口，罐体通过尾气出口与臭氧机连接，罐体下端设有污水出口。
进一步的，所述臭氧入口与臭氧机之间设有臭氧浓度调节器。
进一步的，所述曝气罐包括曝气罐Ⅰ、曝气罐Ⅱ及曝气罐Ⅲ，曝气罐Ⅰ、曝气罐Ⅱ及曝气罐Ⅲ设置在沉淀池与缓存池之间，曝气罐Ⅰ、曝气罐Ⅱ及曝气罐Ⅲ均与臭氧机连接;曝气罐Ⅰ与沉淀池连接，且曝气罐Ⅰ与沉淀池之间设有球阀;曝气罐Ⅱ一端与曝气罐Ⅰ连接，另一端与曝气罐Ⅲ连接，曝气罐Ⅱ与曝气罐Ⅰ之间设有球阀，曝气罐Ⅱ与曝气罐Ⅲ之间设有泵和球阀;曝气罐Ⅲ还与缓存池连接，且曝气罐Ⅲ与缓存池之间设有球阀;缓存池与生化池之间设有联通阀。
采用本技术方案，带来的有益技术效果为：
(1)本发明通过采用三级臭氧连续氧化曝气法和多管曝气处理装置，将废水中的半纤维素完全氧化，实现零排放，保护环境。在三级臭氧连续氧化曝气法中，通过不同浓度臭氧处理粘胶污水中半纤维素以及其他有机物和无机物;而在多管曝气处理装置中，实现多次循环工艺，促使污水中半纤物质与臭氧充分接触，使得半纤维素充分氧化，进而解决粘胶污水处理工艺不经济不简洁等难题。并且，在不同粘胶生产过程中，粘胶污水中半纤维素的含量、浓度均不一样，而本方法能实现一般污水处理工艺，也能针对于粘胶污水中半纤维素浓度较高的污水处理工艺。
(2)本发明步骤A中，将粘胶污水收集后，置于沉淀池沉淀，沉淀池能沉淀粘胶污水中部分颗粒物质，实现对粘胶污水的预处理，降低曝气罐中的多管曝气处理难度;
(3)本发明步骤B中，在污水回流比为0.4-0.7，温度为25-35℃，及pH为6-9的条件下，对粘胶污水进行臭氧氧化曝气处理，能实现一级臭氧氧化后污水的指标: OD为1000-2000L/mg，ss为10000-12000mg/L;理论上是回流比越大处理效果越好,但其处理效率偏低，因此，当回流比为0.4-0.7时，粘胶污水处理效果及效率为最佳;温度为25-35℃和及酸碱度pH值为6-9，目的是对接后期生化池在此环境下生物池的细菌生存率较高，而不需要再对曝气后的粘胶污水进行温度及pH调整，进而节约工序，提高污水处理效率。而对于粘胶污水中含有大量的半纤，一级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度设为20-22mg/L，能将粘胶污水中50-60%的半纤氧化，经检测：COD为1000-2000L/mg，ss为10000-12000mg/L;二级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度为10-12mg/L，经检测：COD为500-800L/mg，ss为1000-1200 mg/L;三级臭氧氧化曝气处理的臭氧浓度为3-5mg/L，能实现三级臭氧氧化出水污水的指标：COD为400-700L/mg，ss为700-800 mg/L。本步骤采用三级臭氧连续氧化曝气法，而通过曝气罐的设置，对粘胶污水中半纤等物质进行曝气处理，提供臭氧氧化曝气反应环境，而将曝气罐设置在生化池前，使得在曝气罐臭氧氧化曝气的基础上，而能有效调整生化池对剩余半纤维素、大分子有机物等物质的处理能力;
(4)本发明C步骤中，将曝气后的粘胶污水于25-35℃条件下，停留10-30min，在缓存池中进行缓存，25-35℃为保持生物活性的必要温度;而停留10-30min，主要是将让粘胶污水中残余的臭氧充分逃逸或变成氧气，而有效避免臭氧进入生化池将池中的生物细菌杀死，而使得生化池失去生化活性，影响生化效果;且经过步骤C缓存后的粘胶污水中，COD为400-700L/mg，ss为700-800 mg/L;
(5)本发明D步骤中，生化池为生化反应创造良好的反应环境，将粘胶污水中的剩余半纤维素、大分子有机物等分解为小分子或分子团，而易于生化池中微生物分解;
(6)在本粘胶污水处理设备中，沉淀池、曝气罐、缓存池和生化池之间依次通过输送管连接，组成一个完整粘胶污水处理系统，并通过物理法、化学法及生化法完成对粘胶污水中物质的逐步处理，提高粘胶污水处理效率和质量，保护环境;
(7)本发明采用多管式臭氧氧化曝气罐，曝气管上每一个臭氧喷嘴对应一根污水管口，进行曝气氧化反应，以此使得每一根污水管中污水能与臭氧管中臭氧充分接触，并进行液膜与气膜的扩散，保证臭氧分布均匀，从而使得臭氧与污水中半纤维素等物质能充分发化学反应，形成低碳链糖类或者直接氧化成二氧化碳和水。并且，臭氧曝气直接将液膜与气膜分割压缩成簿膜，有利于臭氧气体与污水液体的传质、扩散，从而加速其化学反应速度，以及增大粘胶污水中物质与臭氧的反应面积;
(8)在本设备中，采用集中式的臭氧机，能对各级臭氧氧化所需的臭氧进行集中供应，有利于对各级臭氧氧化所需的臭氧进行自动化控制，确保臭氧供应的浓度和曝气强度;
(9)在本设备中，曝气罐包括曝气罐Ⅰ、曝气罐Ⅱ及曝气罐Ⅲ，在曝气罐Ⅰ中进行一级臭氧氧化曝气处理，在曝气罐Ⅱ中进行二级臭氧氧化曝气处理，在曝气罐Ⅲ中进行三级臭氧氧化曝气处理，使得各曝气罐中曝气分工明确而减小不利影响，提高臭氧氧化曝气的有序性，促使臭氧氧化曝气工艺的稳定性;
(10)在曝气管中，臭氧入口与清洁口可以进行位置调换，根据臭氧进气位置在现场安装确定，清洁口可用盲板密闭，在需要对曝气管进行清洁时，可以直接拆开盲板而进行贯通性清洁。在管板上安装污水管，并使污水管管口一一对应喷嘴，粘胶污水与臭氧形成对立方向流动，有利于液态污水与气态臭氧充分接触，增大相互传质的几率;并且，喷嘴经过防水倒灌结构，使得每一个管道都是独立、并联的反应单元。