一种糠醛生产废水的絮凝生物处理方法和系统与流程

1.本发明涉及水处理技术领域，具体是一种糠醛生产废水的絮凝生物处理方法和系统。


背景技术：

2.糠醛是一种应用广泛的基本化工原料，可用于合成糠醇、呋喃、糠酸、糠酸乙酯、丁二酸等一系列重要的化工产品。目前糠醛不能通过合成制备，而是通过对含有半纤维素的生物质在酸的催化作用下水解制得。通常，玉米芯、玉米秸秆、甘蔗渣等生物质材料会作为糠醛制备的原材料。
3.在利用以上生物质原料制备糠醛的过程中，除了固态的有机残渣之外，还会产生废水。据测算每吨糠醛产物会产生15立方米左右的废水，糠醛生产的废水成分包括乙酸、硫酸、戊糖、糠醛、亚硝酸盐、喹啉类、丁炔氯以及悬浮颗粒等，cod、bod5等有机污染物含量高，具有强酸性，颜色呈棕褐色，且处理难度大。因此，废水的处理是糠醛生产中不可忽视的关键环节。目前，现有技术中针对糠醛生产废水的处理方式主要包括电渗析-萃取-精馏法和生化处理法。
4.电渗析-萃取-精馏法是利用电渗析技术从废水中回收乙酸，再通过萃取-精馏提纯，能够达到物质回收和降低污染的双重功效。但是，该法的工艺比较复杂，影响因素多，产出率不稳定，设备投入成本比较大，能耗也比较大，综合来看经济效益不高。
5.生化处理法是利用厌氧型微生物介质的生物代谢，对糠醛生产废水中的有机污染物进行分解，相比而言，对有机污染物的去除更为经济和有效，特别是能够适应糠醛生产废水中cod、bod5含量高的特点。但现有技术存在的主要问题包括：糠醛生产废水的强酸性导致微生物难成活或者是迅速死亡失效，影响有机污染物的去除效果，增加了原料成本；处理系统环节比较多，占地规模比较大；废水中的悬浮物以及处理过程中的反应产物容易造成沉积堵塞。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本发明的目的是为了提供一种糠醛生产废水的絮凝生物处理方法和系统。
7.本发明实施例提供的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
8.步骤1：对糠醛生产废水进行大块杂质滤除、砂体沉淀的初步处理；
9.步骤2：将石灰浆液加入初步处理后的废水，调整废水酸性；
10.步骤3：使废水与絮凝剂反应生成絮凝物；进而对絮凝物在沉积槽中进行沉降去除；
11.步骤4：将絮凝处理之后的废水与微生物介质充分混合后，依次进行水解酸化、厌氧微生物分解、好氧微生物分解、沉淀、分离处理，获得排放净水。
12.优选的是，所述步骤2中，先在石灰浆液配置部分中配置石灰浆液；所述石灰浆液配置部分分为溶化池和搅拌池2个组成部分，石灰粉投入溶化池中进行溶化，形成cao质量分数为8％-9.5％的石灰乳液，石灰乳液进入搅拌池，在搅拌池内通过搅拌机对石灰乳液进行搅拌，最终形成石灰浆液。
13.优选的是，所述步骤2中，利用水泵将石灰浆液输入中和池，石灰浆液与糠醛生产废水中的酸性成分在中和池中发生中和反应；通过调整石灰浆液的泵入量，使中和池中的废水ph值上升到5.5-6.5。
14.优选的是，所述步骤3中，絮凝池中所加入的絮凝剂为铁屑和活性炭以及催化剂的混合剂。
15.优选的是，所述步骤3中，铁屑和活性炭按照体积比1.2:1进行混合，且通过研磨处理使铁屑颗粒的粒径处于1.5-2mm，活性炭颗粒粒径处于2-3mm。
16.优选的是，所述步骤3中，在反应过程中向絮凝池通入空气搅拌，营造富氧环境，且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞。
17.优选的是，所述步骤3中，还包括：在絮凝反应后向絮凝池内加入浓度为25％-35％的双氧水，双氧水加入量与废水体积比为1:200。
18.优选的是，所述步骤3中，将絮凝池中经过反应后的废水引入沉积槽，絮凝物在沉积槽中进行沉降去除，且加入适量的naoh,将水体ph值调节至8.5-9。
19.优选的是，所述糠醛生产废水的絮凝生物处理方法还包括：步骤5，进行微生物介质的循环利用，将污泥抽取至稳定池，经过稳定降解污泥中的有机物，然后一部分补充到好氧池，作为好氧池中的微生物介质；另一部分则经过浓缩池加入微生物后，补充到微生物混合池中，重新进行微生物的培养。
20.本发明提供了实现上述方法的絮凝生物处理系统，包括：沉砂池、原水池、石灰浆液配置部分、中和池、絮凝池、沉积槽、微生物混合池、水解酸化池、厌氧池、好氧池、生物滤池、二级沉淀池以及微生物介质循环部分。
21.本发明的糠醛生产废水的处理主要采用中和絮凝结合微生物处理的方式；通过石灰浆液的中和作用消除糠醛生产废水的酸性，且通过絮凝剂使废水中的部分有机污染物形成絮凝物，为微生物处理建立良好的环境，并且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞；先后利用厌氧型和好氧型微生物对水体中的有机物进一步分解去除；通过微生物介质循环模式保障微生物的活性，维护和提升水处理能力；构建了空间紧凑的絮凝生物处理系统的布局结构。
22.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
23.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步地详细描述。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1为本发明实施例提供的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法流程图。
26.图2为本发明实施例提供的糠醛生产废水的絮凝生物处理系统结构图。
具体实施方式
27.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
28.本发明的糠醛生产废水的处理主要采用中和絮凝结合微生物处理的方式；通过石灰浆液的中和作用调节糠醛生产废水的酸性，且通过絮凝剂使废水中的部分有机污染物形成絮凝物，为微生物处理建立良好的环境，并且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞；先后利用厌氧型和好氧型微生物对水体中的有机物进一步分解去除；通过微生物介质循环模式保障微生物的活性，维护和提升水处理能力；构建了空间紧凑的絮凝生物处理系统的布局结构。
29.参照图1所示，本发明提供了糠醛生产废水的絮凝生物处理方法。下面对本实施例的步骤进行说明。
30.步骤1：对糠醛生产废水进行大块杂质滤除、砂体沉淀的初步处理；
31.步骤2：将石灰浆液加入初步处理后的废水，调整废水酸性；
32.步骤3：使废水与絮凝剂反应生成絮凝物；进而对絮凝物在沉积槽中进行沉降去除；
33.步骤4：将絮凝处理之后的废水与微生物介质充分混合后，依次进行水解酸化、厌氧微生物分解、好氧微生物分解、沉淀、分离处理，获得排放净水。
34.具体来说，在步骤1中，将糠醛生产废水依次流经不同栅格大小的多级格栅，对废水中的漂浮物、结块杂质进行滤除，进而进入沉砂池使废水中的砂体沉淀，从而利于后续的处理步骤；经步骤1初步处理之后的废水进入原水池贮存，并按照控制的流量输入中和池，开展后续环节并实现对后续处理水量的调节。
35.在步骤2中，先在石灰浆液配置部分中，配置石灰浆液；所述石灰浆液配置部分分为溶化池和搅拌池2个组成部分，石灰粉投入溶化池中进行溶化，形成cao质量分数为8％-9.5％的石灰乳液，石灰乳液进入搅拌池，在搅拌池内通过搅拌机对石灰乳液进行搅拌，促进cao与水充分反应，且避免ca(oh)2沉淀，最终形成石灰浆液；进而，利用水泵将石灰浆液输入中和池，石灰浆液与糠醛生产废水中的酸性成分在中和池中发生中和反应；通过调整石灰浆液的泵入量，使中和池中的废水ph值上升到5.5-6.5，即呈弱酸性。弱酸性能够促进后续的絮凝反应，且后续步骤中ph值会继续升高，从而不会影响微生物的生长。
36.在步骤3中，将中和池中的废水引入絮凝池，并向絮凝池中加入絮凝剂。所加入的絮凝剂为铁屑和活性炭以及催化剂的混合剂，铁屑和活性炭按照体积比1.2:1进行混合，且通过研磨处理使铁屑颗粒的粒径处于1.5-2mm，活性炭颗粒粒径处于2-3mm，絮凝剂加入量为400-500kg每立方米，催化剂可以是al2o3、mno2、cuo中的任意一种，催化剂与絮凝剂的质量比2.5：100-3.5：100，为在絮凝池中的反应时间不短于2小时且不超过3小时，并且在反应过程中向絮凝池通入空气搅拌，营造富氧环境，且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞。本步骤中，在酸性、富氧环境下，铁屑与活性炭快速发生电化学反应，释放二价和三价铁离
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，与糠醛生产废水中的有机物成分发生氧化还原反应，能够将糠醛生产废水中的大分子有机物分解为小分子有机物；且电化学反应生成二价和三价铁离子fe
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，会进一步升高水的ph值，减低其酸性；利用铁屑反应产生的二价和三价铁离子fe
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及其水合物所具备的较强的吸附絮凝作用，对电化学反应产物、废水中的悬浮物等实现富集和絮凝。作为优选的方案，还可以在电化学絮凝反应后向絮凝池内加入浓度为25％-35％的双氧水，双氧水加入量与废水体积比为1:200，双氧水和二价铁离子fe
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共同产生强氧化性羟基自由基，可以对废水中残留的有机物强效氧化，可增大对糠醛生产废水中的cod、bod5污染物的去除率。进而，将絮凝池中经过反应后的废水引入沉积槽，絮凝物在沉积槽中进行沉降去除。在沉积槽中，可以加入适量的naoh,将水体ph值调节至8.5-9，从而促进水体中的亚铁离子、氢氧化铁胶质以及未被氧化有机物的进一步沉降。该沉积槽可采用倾斜式沉积槽，控制水体在沉积槽中的沉降时间在40分钟到1小时。
37.在步骤4中，在微生物混合池中，将将絮凝处理之后的废水与微生物介质充分混合；进而，依次水解酸化池、厌氧池、好氧池、生物滤池以及二级沉淀池。微生物混合池中的微生物介质采用含厌氧型活性菌种的污泥，适量加入絮凝处理之后的废水(可先充水至微生物混合池容量的1/5)并投入营养基料进行培育，保持对池水ph值、cod含量的监测，经过2-3天培养，如果cod值保持下降，则继续增大充水量(每日增大混合池容量的1/5)，直至微生物混合池达到标准容量。混合后的水体进入水解酸化池，通过水解酸化促进污水中的大分子有机物水解，提升可生化性。水解酸化处理后的水体输入厌氧池中与厌氧型微生物进行厌氧反应。厌氧池的出水进入好氧池，与好氧池中的好氧型微生物进行接触反应，期间进行曝气。经过厌氧、好氧微生物反应，污水中的cod、bod5等得到进一步的降解。好氧池的出水好氧池与生物滤池底部相通，好氧池的出水通过生物滤池，然后在二级沉淀池中进行沉淀分离，获得排放净水。
38.对于在二级沉淀池中沉淀分离的富含微生物介质的污泥，还通过步骤5进行微生物介质的循环利用，从而保障微生物的活性，维护和提升水处理能力。具体来说，微生物介质污泥的循环过程为：二级沉淀池中的污泥抽取至稳定池，经过稳定降解污泥中的有机物，然后一部分补充到好氧池，作为好氧池中的微生物介质；另一部分则经过浓缩池加入微生物后，补充到微生物混合池中，重新进行微生物的培养。
39.参照图2所示，为了实现上述方法，本发明提供了糠醛生产废水的絮凝生物处理系统，包括：沉砂池、原水池、石灰浆液配置部分、中和池、絮凝池、沉积槽、微生物混合池、水解酸化池、厌氧池、好氧池、生物滤池、二级沉淀池以及微生物介质循环部分。
40.具体来说，在沉砂池的入口处，先将糠醛生产废水依次流经不同栅格大小的多级格栅，对废水中的漂浮物、结块杂质进行滤除，进而进入沉砂池使废水中的砂体沉淀，从而利于后续的处理步骤；初步处理之后的废水进入原水池贮存，并按照控制的流量输入中和池，开展后续环节并实现对后续处理水量的调节。
41.石灰浆液配置部分用于配置石灰浆液；所述石灰浆液配置部分分为溶化池和搅拌池2个组成部分，石灰粉投入溶化池中进行溶化，形成cao质量分数为8％-9.5％的石灰乳液，石灰乳液进入搅拌池，在搅拌池内通过搅拌机对石灰乳液进行搅拌，促进cao与水充分反应，且避免ca(oh)2沉淀，最终形成石灰浆液；进而，利用水泵将石灰浆液输入中和池，石灰浆液与糠醛生产废水中的酸性成分在中和池中发生中和反应；通过调整石灰浆液的泵入
量，使中和池中的废水ph值上升到5.5-6.5，即呈弱酸性。弱酸性能够促进后续的絮凝反应，且不会影响微生物的生长。
42.中和池中的废水引入絮凝池，并向絮凝池中加入絮凝剂。所加入的絮凝剂为铁屑和活性炭以及催化剂的混合剂，铁屑和活性炭按照体积比1.2:1进行混合，且通过研磨处理使铁屑颗粒的粒径处于1.5-2mm，活性炭颗粒粒径处于2-3mm，絮凝剂加入量为400-500kg每立方米，催化剂可以是al2o3、mno2、cuo中的任意一种，催化剂与絮凝剂的质量比2.5：100-3.5：100，为在絮凝池中的反应时间不短于2小时且不超过3小时，并且在反应过程中向絮凝池通入空气搅拌，营造富氧环境，且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞。在絮凝池的酸性、富氧环境下，铁屑与活性炭快速发生电化学反应，释放二价和三价铁离子fe
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，与糠醛生产废水中的有机物成分发生氧化还原反应，能够将糠醛生产废水中的大分子有机物分解为小分子有机物；且电化学反应生成二价和三价铁离子fe
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，会进一步升高水的ph值，减低其酸性；利用铁屑反应产生的二价和三价铁离子fe
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及其水合物所具备的较强的吸附絮凝作用，对电化学反应产物、废水中的悬浮物等实现富集和絮凝。作为优选的方案，还可以在电化学絮凝反应后向絮凝池内加入浓度为25％-35％的双氧水，双氧水加入量与废水体积比为1:200，双氧水和二价铁离子fe
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共同产生强氧化性羟基自由基，可以对废水中残留的有机物强效氧化，可增大对糠醛生产废水中的cod、bod5污染物的去除率。进而，将絮凝池中经过反应后的废水引入沉积槽，絮凝物在沉积槽中进行沉降去除。在沉积槽中，可以加入适量的naoh,将水体ph值调节至8.5-9，从而促进水体中的亚铁离子、氢氧化铁胶质以及未被氧化有机物的进一步沉降。该沉积槽可采用倾斜式沉积槽，控制水体在沉积槽中的沉降时间在40分钟到1小时。
43.微生物混合池从沉积槽中输入沉积后的废水，将将絮凝处理之后的废水与微生物介质充分混合；进而，依次水解酸化池、厌氧池、好氧池、生物滤池以及二级沉淀池。微生物混合池中的微生物介质采用含厌氧型活性菌种的污泥，适量加入絮凝处理之后的废水(可先充水至微生物混合池容量的1/5)并投入营养基料进行培育，保持对池水ph值、cod含量的监测，经过2-3天培养，如果cod值保持下降，则继续增大充水量(每日增大混合池容量的1/5)，直至微生物混合池达到标准容量。混合后的水体进入水解酸化池，通过水解酸化促进污水中的大分子有机物水解，提升可生化性。水解酸化处理后的水体输入厌氧池中与厌氧型微生物进行厌氧反应。厌氧池的出水进入好氧池，与好氧池中的好氧型微生物进行接触反应，期间进行曝气。经过厌氧、好氧微生物反应，污水中的cod、bod5等得到进一步的降解。好氧池的出水好氧池与生物滤池底部相通，好氧池的出水通过生物滤池，然后在二级沉淀池中进行沉淀分离，获得排放净水。
44.对于在二级沉淀池中沉淀分离的富含微生物介质的污泥，还通过微生物介质循环部分，进行微生物介质的循环利用，从而保障微生物的活性，维护和提升水处理能力。具体来说，微生物介质循环部分包括稳定池、污泥输送管道。其中二级沉淀池中的污泥被抽取至稳定池，经过稳定降解污泥中的有机物，然后经所述污泥输送管道，一部分补充到好氧池，作为好氧池中的微生物介质；另一部分则经过浓缩池加入微生物后，补充到微生物混合池中，重新进行微生物的培养。
45.本发明的糠醛生产废水的处理主要采用中和絮凝结合微生物处理的方式；通过石灰浆液的中和作用调节糠醛生产废水的酸性，且通过絮凝剂使废水中的部分有机污染物形
成絮凝物，为微生物处理建立良好的环境，并且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞；先后利用厌氧型和好氧型微生物对水体中的有机物进一步分解去除；通过微生物介质循环模式保障微生物的活性，维护和提升水处理能力；构建了空间紧凑的絮凝生物处理系统的布局结构。
46.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤1：对糠醛生产废水进行大块杂质滤除、砂体沉淀的初步处理；步骤2：将石灰浆液加入初步处理后的废水，调整废水酸性；步骤3：使废水与絮凝剂反应生成絮凝物；进而对絮凝物在沉积槽中进行沉降去除；步骤4：将絮凝处理之后的废水与微生物介质充分混合后，依次进行水解酸化、厌氧微生物分解、好氧微生物分解、沉淀、分离处理，获得排放净水。2.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述步骤2中，先在石灰浆液配置部分中配置石灰浆液；所述石灰浆液配置部分分为溶化池和搅拌池2个组成部分，石灰粉投入溶化池中进行溶化，形成cao质量分数为8％-9.5％的石灰乳液，石灰乳液进入搅拌池，在搅拌池内通过搅拌机对石灰乳液进行搅拌，最终形成石灰浆液。3.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述步骤2中，利用水泵将石灰浆液输入中和池，石灰浆液与糠醛生产废水中的酸性成分在中和池中发生中和反应；通过调整石灰浆液的泵入量，使中和池中的废水ph值上升到5.5-6.5。4.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述步骤3中，絮凝池中所加入的絮凝剂为铁屑和活性炭以及催化剂的混合剂。5.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述步骤3中，铁屑和活性炭按照体积比1.2:1进行混合，且通过研磨处理使铁屑颗粒的粒径处于1.5-2mm，活性炭颗粒粒径处于2-3mm。6.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述步骤3中，在反应过程中向絮凝池通入空气搅拌，营造富氧环境，且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞。7.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述步骤3中，还包括：在絮凝反应后向絮凝池内加入浓度为25％-35％的双氧水，双氧水加入量与废水体积比为1:200。8.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述步骤3中，将絮凝池中经过反应后的废水引入沉积槽，絮凝物在沉积槽中进行沉降去除，且加入适量的naoh,将水体ph值调节至8.5-9。9.根据权利要求1所述的糠醛生产废水的絮凝生物处理方法，其特征在于，所述糠醛生产废水的絮凝生物处理方法还包括：步骤5，进行微生物介质的循环利用，将污泥抽取至稳定池，经过稳定降解污泥中的有机物，然后一部分补充到好氧池，作为好氧池中的微生物介质；另一部分则经过浓缩池加入微生物后，补充到微生物混合池中，重新进行微生物的培养。10.一种糠醛生产废水的絮凝生物处理系统，用于实现上述权利要求1-9任意一项所述的方法，其特征在于，包括：沉砂池、原水池、石灰浆液配置部分、中和池、絮凝池、沉积槽、微生物混合池、水解酸化池、厌氧池、好氧池、生物滤池、二级沉淀池以及微生物介质循环部分。

技术总结
本发明提供一种糠醛生产废水的的絮凝生物处理方法和系统。本发明主要采用中和絮凝结合微生物处理的方式；通过石灰浆液的中和作用调节糠醛生产废水的酸性，且通过絮凝剂使废水中的部分有机污染物形成絮凝物，为微生物处理建立良好的环境，并且通过空气搅拌促进絮凝物避免沉积堵塞；先后利用厌氧型和好氧型微生物对水体中的有机物进一步分解去除；通过微生物介质循环模式保障微生物的活性，维护和提升水处理能力；构建了空间紧凑的絮凝生物处理系统的布局结构。的布局结构。的布局结构。


技术研发人员：樊峰鸣 盛谦益 吴永铃 吴烈银 周博
受保护的技术使用者：北京奥科瑞丰新能源股份有限公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/5/25